Телекомунікаційні технології

У міру еволюції обчислювальних систем сформувалися такі різновиди архітектури комп'ютерних мереж:

  • • одноранговая архітектура;
  • • класична архітектура "клієнт-сервер";
  • • архітектура "клієнт-сервер" на основі Web-технології.

При тимчасової архітектурі (рис. 5.12) всі ресурси обчислювальної системи, включаючи інформацію, сконцентровані в центральній ЕОМ, її називають іще мейнфреймів (main frame - центральний блок ЕОМ). В якості основних засобів доступу до інформаційних ресурсів використовувалися однотипні алфавітно-цифрові термінали, що з'єднуються з центральною ЕОМ кабелем. При цьому не потрібно ніяких спеціальних дій з боку користувача по налаштування та конфігурації програмного забезпечення.

Явні недоліки, властиві тимчасової архітектурі і розвиток інструментальних засобів привели до появи обчислювальних систем з архітектурою "клієнт-сервер". Особливість даного класу систем полягає в децентралізації архітектури автономних обчислювальних систем і їх об'єднання в глобальні комп'ютерні мережі. Створення даного класу систем пов'язано з появою персональних комп'ютерів, які взяли

Тимчасова архітектура комп'ютерних мереж

Мал. 5.12. Тимчасова архітектура комп'ютерних мереж

на себе частину функцій центральних ЕОМ. В результаті з'явилася можливість створення глобальних і локальних обчислювальних мереж, які об'єднують персональні комп'ютери (клієнти або робочі станції), що використовують ресурси, і комп'ютери (сервери), які надають ті чи інші ресурси для загального використання. На рис. 5.13 представлена типова архітектура "клієнт-сервер", проте розрізняють кілька моделей, що відрізняються розподілом компонентів програмного забезпечення між комп'ютерами мережі.

Будь-яке програмне додаток можна представити у вигляді структури з трьох компонентів:

  • • компонент подання, який реалізує інтерфейс з користувачем;
  • • прикладної компонент, що забезпечує виконання прикладних функцій;
  • • компонент доступу до інформаційних ресурсів, або менеджер ресурсів, що виконує накопичення інформації та управління даними.

На основі розподілу перерахованих компонентів між робочою станцією і сервером мережі виділяють наступні моделі архітектури "клієнт-сервер":

  • • модель доступу до віддалених даних;
  • • модель сервера управління даними;
  • • модель комплексного сервера;
  • • трехзвенная архітектура "клієнт-сервер".

Модель доступу до віддалених даних (рис. 5.14), при якій на сервері розташовані тільки дані, має такі особливості:

Типова архітектура "клієнт-сервер"

Мал. 5.13. Типова архітектура "клієнт-сервер"

Модель доступу до віддалених даних

Мал. 5.14. Модель доступу до віддалених даних

  • • невисока продуктивність, так як вся інформація обробляється на робочих станціях;
  • • зниження загальної швидкості обміну при передачі великих обсягів інформації для обробки з сервера на робочі станції.

При використанні моделі сервера управління даними (рис. 5.15) крім самої інформації на сервері розташовується менеджер інформаційних ресурсів (наприклад, система управління базами даних). Компонент уявлення та прикладної компонент суміщені і виконуються на комп'ютері-клієнті, який підтримує як функції введення і відображення даних, так і чисто прикладні функції. Доступ до інформаційних ресурсів забезпечується або операторами спеціального мови (наприклад, SQL в разі використання бази даних), або викликами функцій спеціалізованих програмних бібліотек. Запити до інформаційних ресурсів направляються по мережі менеджеру ресурсів (наприклад, сервера бази даних), який обробляє запити і повертає клієнту блоки даних. Найбільш суттєві особливості даної моделі:

  • • зменшення обсягів інформації, що передаються по мережі, так як вибірка необхідних інформаційних елементів здійснюється на сервері, а не на робочих станціях;
  • • уніфікація і широкий вибір засобів створення додатків;
  • • відсутність чіткого розмежування між компонентом уявлення і прикладним компонентом, що ускладнює вдосконалення обчислювальної системи.

Модель сервера управління даними

Мал. 5.15. Модель сервера управління даними

Модель сервера управління даними доцільно використовувати в разі обробки помірних, що не збільшуються з часом обсягів інформації. При цьому складність прикладного компонента повинна бути невисокою.

Модель комплексного сервера (рис. 5.16) будується в припущенні, що процес, що виконується на комп'ютері-клієнті, обмежується функціями уявлення, а власне прикладні функції і функції доступу до даних виконуються сервером.

Переваги моделі комплексного сервера:

  • • висока продуктивність;
  • • централізоване адміністрування;
  • • економія ресурсів мережі.

Модель комплексного сервера є оптимальною для великих мереж, орієнтованих на обробку великих і збільшуються з часом обсягів інформації.

Архітектура "клієнт-сервер", при якій прикладної компонент розташований на робочої станції разом з компонентом уявлення (моделі доступу до віддалених даних і сервера управління даними) або на сервері разом з менеджером ресурсів і даними (модель комплексного сервера), називають двухзвенной архітектурою.

При істотному ускладненні і збільшенні ресурсоємності прикладного компонента для нього може бути виділений окремий сервер, званий сервером додатків. У цьому випадку говорять про триланкової архітектурі "клієнт-сервер" (рис. 5.17). Перша ланка - комп'ютер-клієнт, друге - сервер додатків, третє - сервер управління даними. В рамках сервера додатків можуть бути реалізовані кілька прикладних функцій, кожна з яких оформляється як окрема служба, що надає деякі послуги всім програмам. Серверів програми може бути кілька, кожен з них орієнтований на надання певного набору послуг.

Модель комплексного сервера

Мал. 5.16. Модель комплексного сервера

Триланкового архітектура "клієнт-сервер"

Мал. 5.17. Триланкового архітектура "клієнт-сервер"

Найбільш яскраво сучасні тенденції телекомунікаційних технологій проявилися в Інтернеті. Архітектура "клієнт-сервер", заснована на Web-технології представлена на рис. 5.18.

Відповідно до Web-технологією на сервері размешаются так звані Web-документи, які візуалізуються і інтерпретуються програмою навігації (Web-навігатор, Web-броузер), що функціонує на робочій станції. Логічно Web-документ являє собою гіпермедійний документ, який об'єднує посиланнями різні Web-сторінки. На відміну від паперової Web-сторінка може бути пов'язана з комп'ютерними програмами і містити посилання на інші об'єкти. У Web-технології існує система гіперпосилань, що включає посилання на наступні об'єкти:

Архітектура "клієнт-сервер", заснована на Web-технології

Мал. 5.18. Архітектура "клієнт-сервер", заснована на Web-технології

  • • іншу частину Web-документа;
  • • інший Web-документ або документ іншого формату (наприклад, документ Word або Excel), що розміщується на будь-якому комп'ютері мережі;
  • • мультимедійний об'єкт (малюнок, звук, відео);
  • • програму, яка при переході на неї по посиланню, буде передана з сервера на робочу станцію для інтерпретації або запуску на виконання навігатором;
  • • будь-який інший сервіс - електронну пошту, копіювання файлів з іншого комп'ютера мережі, пошук інформації і т.д.

Передачу з сервера на робочу станцію документів та інших об'єктів за запитами, що надходять від навігатора, забезпечує функціонуюча на сервері програма, яка називається Web-сервером. Коли Web-навігатора необхідно отримати документи або інші об'єкти від Web-сервера, він відправляє серверу відповідний запит. При достатніх правах доступу між сервером і навігатором встановлюється логічне з'єднання. Далі сервер обробляє запит, передає Web-навігатора результати обробки і розриває встановлене з'єднання. Таким чином, Web-сервер виступає в якості інформаційного концентратора, який доставляє інформацію з різних джерел, а потім в однорідному вигляді надає ес користувачеві.

Подальшим розвитком Інтернету з'явилася Інтернет-технологія, розглянута в підрозділ. 6.1.

Інтернет - бурхливо розрослася сукупність комп'ютерних мереж, обплутують земну кулю, що зв'язують урядові, військові, освітні і комерційні інститути, а також окремих громадян.

Як і багато хто інші великі ідеї, "мережа мереж" виникла з проекту, який призначався зовсім для інших цілей: з мережі ARPAnet, розробленої і створеної в 1969 році на замовлення Агентства передових дослідницьких проектів (ARPA - Advanced Research Project Agency) Міністерства оборони США . ARPAnet була мережею, що об'єднує навчальні заклади, військових і військових підрядників; вона була створена для допомоги дослідникам в обміні інформацією, а також (що було однією з головних цілей) для вивчення проблеми підтримування зв'язку в разі ядерного нападу.

У моделі ARPAnet між комп'ютером-джерелом і комп'ютером-адресатом завжди існує зв'язок. Сама мережа вважається ненадійною; будь-який її відрізок може в будь-який момент зникнути (по-

ледве бомбардування або в результаті несправності кабелю). Мережа була побудована так, щоб потреба в інформації від комп'ютерів-клієнтів була мінімальною. Щоб переслати по мережі комп'ютер повинен був просто поміщати дані в конверт, званий "пакетом мережевого протоколу" (IР, Internet Protocol), правильно "адресувати" такі пакети. Взаємодіючі між собою комп'ютери (а не тільки сама мережа) також несли відповідальність за забезпечення передачі даних. Основний принцип полягав у тому, що кожен комп'ютер в мережі міг спілкуватися як вузол з будь-яким іншим комп'ютером з широким вибором комп'ютерних послуг, ресурсів, інформації. Комплекс мережевих угод і загальнодоступних інструментів "мережі мереж" розроблений з метою створення однієї великої мережі, в якій комп'ютери, з'єднані воєдино, взаємодіють, маючи безліч різних програмних і апаратних платформ.

В даний час напрямок розвитку Інтернету в основному визначає "Суспільство Internet", або ISOC (Internet Society). ISOC - це організація на громадських засадах, метою якої є сприяння глобальному інформаційному обміну через Інтернет. Вона призначає раду старійшин IAB (Internet Architecture Board), який відповідає за технічне керівництво і орієнтацію Інтернету (в основному це стандартизація та адресація в Інтернеті). Користувачі Інтернету висловлюють свої думки на засіданнях інженерної комісії IETF (Internet Engineering Task Force). IETF - ще один суспільний орган, він збирається регулярно для обговорення поточних технічних і організаційних проблем Інтернету.

Фінансова основа Інтернету полягає в тому, що кожен платить за свою частину. Представники окремих мереж збираються і вирішують, як з'єднуватися і як фінансувати ці взаємні з'єднання. Навчальний заклад або комерційне об'єднання платить за підключення до регіональної мережі, яка, в свою чергу, платить за доступ до Інтернету постачальнику на рівні держави. Таким чином, кожне підключення до Інтернету кимось оплачується.

Розглянемо коротко основні компоненти Інтернету [49].

World Wide Web (WWW, просто Web, Всесвітня павутина) представляє сукупність Web-серверів, на яких зберігаються дані, реалізовані у вигляді текстових та / або графічних сторінок з гіпертекстовими посиланнями на інші сторінки або Web-сервери. Якщо посилання зацікавила користувача, то він може перейти на потрібну сторінку, незалежно від її місцезнаходження, повернутися на попередню переглянуту, поставити закладку. У цьому полягає основна перевага WWW. Користувача не цікавить, як організовано і де знаходиться величезна структуроване сховище даних. Графічне представлення підключення різних серверів являє собою складну невидиму електронну павутину.

Сервери Web - спеціальні комп'ютери, що здійснюють зберігання сторінок з інформацією і обробку запитів від інших машин. Користувач, потрапляючи на який-небудь сервер Web, отримує сторінку з даними. На комп'ютері користувача спеціальна програма (броузер) перетворює отриманий документ в зручний для перегляду і читання вигляд, що відображається на екрані. Сервери Web встановлюються, як правило, в фірмах і організаціях, які бажають поширити свою інформацію серед багатьох користувачів, і відрізняються специфічністю інформації. Організація і супровід власного сервера вимагає значних витрат. Тому в WWW зустрічаються "колективні" (shared) сервери, на яких публікують свої дані різні користувачі й організації. Це найдешевший спосіб опублікування своєї інформації для огляду. Такі сервери часто представляють своєрідні інформаційні звалища.

Сервери FTP є сховища різних файлів і програм у вигляді архівів. На цих серверах може перебувати як корисна інформація (дешеві умовно безкоштовні утиліти, програми, картинки), так і інформація сумнівного характеру, наприклад порнографічна.

Електронна пошта є невід'ємною частиною Інтернету і однією з найбільш корисних речей. З її допомогою можна надсилати та отримувати будь-яку кореспонденцію (листи, статті, ділові папери тощо.). Час пересилання залежить від обсягу, зазвичай займає хвилини, іноді годинник. Кожен абонент електронної пошти має свою унікальну адресу. Треба відзначити, що підключення до електронної пошти може бути організовано і без підключення до Інтернету. Необхідний інтерфейс користувача реалізується за допомогою броузера, який, отримавши від нього запит з Інтернет-адресою, перетворює його в електронний формат і посилає на певний сервер. У разі коректності запиту, він досягає WEB-сервера, і останній посилає користувачеві у відповідь інформацію, що зберігається за заданою адресою. Броузер, отримавши інформацію, робить її читабельною і відображає на екрані. Сучасні браузери мають також вбудовану програму для електронної пошти.

Серед найбільш поширених браузерів необхідно виділити Microsoft Internet Explorer і Netscape Navigator.

Підключення до Інтернету для кожного конкретного користувача може бути реалізовано різними способами: від повного приєднання по локальної обчислювальної мережі (ЛОМ) до доступу до іншого комп'ютера для роботи з поділом і використанням програмного пакета емуляції терміналу.

Діапазон послуг, пропонованих Інтернетом, досить широкий. Можна скористатися: електронною поштою, електронними дошками оголошень, пересиланням файлів, віддаленим доступом, каталогізує програмами і т.д. Для отримання повного набору послуг користувач повинен мати підключення по протоколу TCP / IP. Це необхідно для того, щоб комп'ютер користувача був частиною мережі і міг встановлювати контакт з будь-якою сервісною програмою, наявної в Інтернеті.

Фактично вихід в Інтернет може бути реалізований декількома видами підключень:

  • • доступ по виділеному каналу;
  • • доступ по ISDN (Integrated Services Digital Network - цифрова мережа з інтегрованими послугами);
  • • доступ по комутованих лініях;
  • • з використанням протоколів SLIP і РРР.

Корпораціям і великим організаціям найкраще використовувати доступ по виділеному каналу. У цьому випадку можливо найбільш повно використовувати всі засоби Інтернету. Постачальник мережевих послуг при цьому здає в оренду виділену телефонну лінію з вказаною швидкістю передачі і встановлює спеціальний комп'ютер-маршрутизатор для прийому і передачі повідомлень від телекомунікаційного вузла організації. Це дороге підключення. Однак, встановивши таке з'єднання, кожен комп'ютер Л ВС-організації є повноцінним членом Інтернету і може виконувати будь-яку мережеву функцію.

ISDN - це використання цифрової телефонної лінії, що з'єднує домашній комп'ютер або офіс з комутатором телефонної компанії. Перевага ISDN - в можливості доступу з дуже високими швидкостями при відносно низькій вартості. При цьому по Інтернету надається такий же сервіс, як і по комутованих лініях. Послуги телефонних компаній, що надають сервіс ISDN, доступні не на всій території Росії.

Найбільш простий і дешевий спосіб отримання доступу до мережі (Dial - up Access) здійснюється по комутованих лініях. У цьому випадку користувач набуває права доступу до комп'ютера, який приєднаний до Інтернету (хост-комп'ютера або вузлу Інтернету). Увійшовши по телефонній лінії (при цьому використовується модем і програмне забезпечення для роботи в коммутируемом режимі) за допомогою емулятора терміналу в віддалену систему, необхідно в ній зареєструватися і далі вже можна користуватися всіма ресурсами Інтернету, наданими віддаленій системі. Користувач в такому режимі орендує дисковий простір і обчислювальні ресурси віддаленої системи. Якщо потрібно зберегти важливе повідомлення електронної пошти або інші дані, то це можна зробити в віддаленій системі, але не на диску призначеного для користувача комп'ютера: спочатку потрібно записати файл на диск віддаленої системи, а потім за допомогою програми передачі даних перенести цей файл на свій комп'ютер. При такому доступі користувач нс може працювати з прикладними програмами, для яких потрібен графічний дисплей, так як в такій конфігурації з комп'ютера, підключеного до Інтернету, немає можливості передати графічну інформацію на комп'ютер користувача.

При додаткових фінансових витратах і в коммутируемом режимі можна отримати повний доступ до Інтернету. Це досягається застосуванням протоколів SLIP і РРР. Один називається "міжмережевий протокол послідовного каналу" (Serial Line Internet Protocol - SLIP), а інший - "протокол точка - точка" (Point-to-Point Protocol - РРР). Одне з головних достоїнств SLIP і РРР полягає в тому, що вони забезпечують повноцінне з'єднання з Інтернетом. Призначений для користувача комп'ютер не використовує якусь систему як "точку доступу", а безпосередньо підключається до Інтернету. Але для підключення середніх і великих мереж до Інтернету ці протоколи не підходять, оскільки їх швидкодії недостатньо для одночасного зв'язку з багатьма користувачами.

Сучасні мережі створюються по багаторівневому принципі. Передача повідомлень у вигляді послідовності двійкових сигналів починається на рівні ліній зв'язку та апаратури, причому ліній зв'язку не завжди високої якості. Потім додається рівень базового програмного забезпечення, що керує роботою апаратури. Наступний рівень програмного забезпечення дозволяє наділити базові програмні засоби додатковими необхідними можливостями. Розширення необхідних функціональних можливостей мережі шляхом додавання рівня за рівнем призводить до того, що користувач врешті-решт отримує по-справжньому дружній і корисний інструментарій.

Моделлю Інтернету можна вважати поштове відомство, яке представляє собою мережу з комутацією пакетів. Там кореспонденція конкретного користувача змішується з іншими листами, відправляється в найближче поштове відділення, де сортується і направляється в інші поштові відділення до тих пір поки не досягне адресата.

Для передачі даних в Інтернеті використовуються інтернет-протокол (IP) і протокол управління передачею (TCP).

За допомогою інтернет-протоколу (IP) забезпечується доставка даних з одного пункту в інший. Різні ділянки Інтернету зв'язуються за допомогою системи комп'ютерів (званих маршрутизаторами), що з'єднують між собою мережі. Це можуть бути мережі Ethernet, мережі з маркерним доступом, телефонні лінії. Правила, за якими інформація переходить з однієї мережі в іншу, називаються протоколами. Міжмережевий протокол (Internet Protocol - IP) відповідає за адресацію, тобто гарантує, що маршрутизатор знає, що робити з даними користувача, коли вони надійдуть. Деяка адресна інформація наводиться на початку кожного користувача повідомлення. Вона дає мережі достатньо відомостей для доставки пакета даних, так як кожен комп'ютер в Інтернеті має свою унікальну адресу.

Для більш надійної передачі великих обсягів інформації служить протокол управління передачею (Transmission Control Protocol - TCP). Інформація, яку користувач хоче передати, TCP розбиває на порції. Кожна порція нумерується, підраховується її контрольна сума, щоб можна було на приймальній стороні перевірити, чи вся інформація отримана правильно, а також розташувати дані в правильному порядку. На кожну порцію додається інформація протоколу IP, таким чином виходить пакет даних в Інтернеті, складений за правилами TCP / IP.

У міру розвитку Інтернету і збільшення числа комп'ютерних вузлів, сортують інформацію, в мережі була розроблена доменна система імен - DNS, і спосіб адресації за доменним принципом. DNS іноді ще називають регіональною системою найменувань.

Доменна система імен - це метод призначення імен шляхом передачі мережним групам відповідальності за їх підмножину. Кожен рівень цієї системи називається доменом. Домени в іменах відокремлюються один від одного крапками: inr.msk.ru. В імені може бути різне число доменів, але практично - не більш п'яти. У міру руху по доменах зліва направо в імені, число імен, що входять до відповідної групи зростає.

Всі комп'ютери Інтернету здатні користуватися доменною системою. Працюючий в мережі комп'ютер завжди знає свій власний мережевий адресу. Коли використовується доменне ім'я, наприклад mx.ihep.ru, комп'ютер перетворює його в числову адресу. Для цього він починає запитувати допомогу у DNS-серверів. Це вузли, робочі машини, що володіють відповідною базою даних, в число обов'язків яких входить обслуговування такого роду запитів. DNS-сервер починає обробку імені з його правого кінця і рухається по ньому вліво, тобто спочатку здійснює пошук адреси в найбільшій групі (домені), потім поступово звужує його. Але для початку опитується на предмет наявності потрібної інформації місцевий вузол. Якщо місцевий сервер адреса не знає він зв'язується з кореневим сервером. Це сервер, який знає адреси серверів імен вищого рівня (найбільш правих в імені), тут це рівень держави (рангу домену ru). У нього запитується адреса комп'ютера, відповідального за зону su. Місцевий DNS-ссрвер зв'язується з цим більш загальним сервером і запитує в нього адресу сервера, відповідального за домен ihep.su. Тепер уже запитується цей сервер і в нього з'ясовується адреса робочої машини mx.

Важливе значення мають правові та етичні норми роботи в Інтернеті, так як це не просто мережа, а мережа мереж, кожна з яких може мати свої власні правила поведінки і звичаї.

Правила ці досить загальні, і все буде в порядку, якщо користувач пам'ятає деякі загальні положення. На щастя, ці вказівки не надто суворі. Якщо ви тримаєтеся в відведеному ними просторі, ви можете робити все, що завгодно. Коли ж ви втрачаєте впевненість у правоті своїх вчинків, зв'яжіться з вашим постачальником мережі і з'ясуйте точно, дозволено це чи ні. Може бути, ви хочете цілком законного, але з'ясування справжньої законності завжди залишається на вашій відповідальності. Незнання закону, як відомо, не звільняє від відповідальності.

На закони Інтернету впливають три основні положення:

  • • держава субсидує великі частини Інтернету. Ці субсидії виключають комерційне використання;
  • • Інтернет - не тільки національна, але справжнісінька глобальна мережа. При передачі чого б то ні було через національні кордони починають діяти експортні закони; державні закони в різних місцях можуть істотно відрізнятися;
  • • при пересиланні програмного забезпечення (або ідеї) з одного місця в інше, необхідно рахуватися з інтелектуальною власністю і ліцензійні обмеження.
 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >