ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

По мере эволюции вычислительных систем сформировались следующие разновидности архитектуры компьютерных сетей:

• одноранговая архитектура;

• классическая архитектура «клиент—сервер»;

• архитектура «клиент—сервер» на основе Web-технологии.

При одноранговой архитектуре (рис. 5.12) все ресурсы вычис­лительной системы, включая информацию, сконцентрированы в центральной ЭВМ, называемой еще мэйнфреймом (main frame — центральный блок ЭВМ). В качестве основных средств доступа к информационным ресурсам использовались однотипные алфавитно-цифровые терминалы, соединяемые с центральной ЭВМ кабелем. При этом не требовалось никаких специальных дей­ствий со стороны пользователя по настройке и конфигурированию программного обеспечения.

Явные недостатки, свойственные одноранговой архитектуре и развитие инструментальных средств привели к появлению вы­числительных систем с архитектурой «клиент—сервер». Особен­ность данного класса систем состоит в децентрализации архитек­туры автономных вычислительных систем и их объединении в глобальные компьютерные сети. Создание данного класса сис­тем связано с появлением персональных компьютеров, взявших

Рис. 5.12. Одноранговая архитектура компьютерных сетей

на себя часть функций центральных ЭВМ. В результате появи­лась возможность создания глобальных и локальных вычисли­тельных сетей, объединяющих персональные компьютеры (кли­енты или рабочие станции), использующие ресурсы, и компью­теры (серверы), предоставляющие те или иные ресурсы для об­щего использования. На рис. 5.13 представлена типовая архитек­тура «клиент—сервер», однако различают несколько моделей, от­личающихся распределением компонентов программного обес­печения между компьютерами сети.

Любое программное приложение можно представить в виде структуры из трех компонентов:

• компонент представления, реализующий интерфейс с пользо­вателем;

• прикладной компонент, обеспечивающий выполнение при­кладных функций;

• компонент доступа к информационным ресурсам, или менед­жер ресурсов, выполняющий накопление информации и управле­ние данными.

На основе распределения перечисленных компонентов между рабочей станцией и сервером сети выделяют следующие модели архитектуры «клиент—сервер»:

• модель доступа к удаленным данным;

• модель сервера управления данными;

• модель комплексного сервера;

• трехзвенная архитектура «клиент—сервер».

Модель доступа к удаленным данным (рис. 5.14), при которой на сервере расположены только данные, имеет следующие особенности:

Рис. 5.13. Типовая архитектура «клиент—сервер»

Рис. 5.14. Модель доступа к удаленным данным

• невысокая производительность, так как вся информация об­рабатывается на рабочих станциях;

• снижение общей скорости обмена при передаче больших объемов информации для обработки с сервера на рабочие станции.

При использовании модели сервера управления данными (рис. 5.15) кроме самой информации на сервере располагается менеджер информационных ресурсов (например, система управления базами данных). Компонент представления и прикладной компонент совме­щены и выполняются на компьютере-клиенте, который поддерживает как функции ввода и отображения данных, так и чисто прикладные функции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается либо операторами специального языка (например, SQL в случае использо­вания базы данных), либо вызовами функций специализированных программных библиотек. Запросы к информационным ресурсам на­правляются по сети менеджеру ресурсов (например, серверу базы данных), который обрабатывает запросы и возвращает клиенту блоки данных. Наиболее существенные особенности данной модели:

• уменьшение объемов информации, передаваемых по сети, так как выборка необходимых информационных элементов осуществ­ляется на сервере, а не на рабочих станциях;

• унификация и широкий выбор средств создания приложений;

• отсутствие четкого разграничения между компонентом пред­ставления и прикладным компонентом, что затрудняет совершен­ствование вычислительной системы.

Рис. 5.15. Модель сервера управления данными

Модель сервера управления данными целесообразно использо­вать в случае обработки умеренных, не увеличивающихся со време­нем объемов информации. При этом сложность прикладного ком­понента должна быть невысокой.

Модель комплексного сервера (рис. 5.16) строится в предполо­жении, что процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, огра­ничивается функциями представления, а собственно прикладные функции и функции доступа к данным выполняются сервером.

Преимущества модели комплексного сервера:

• высокая производительность;

• централизованное администрирование;

• экономия ресурсов сети.

Модель комплексного сервера является оптимальной для круп­ных сетей, ориентированных на обработку больших и увеличиваю­щихся со временем объемов информации.

Архитектура «клиент—сервер», при которой прикладной компо­нент расположен на рабочей станции вместе с компонентом пред­ставления (модели доступа к удаленным данным и сервера управ­ления данными) или на сервере вместе с менеджером ресурсов и данными (модель комплексного сервера), называют двухзвенной архитектурой.

При существенном усложнении и увеличении ресурсоемкое™ прикладного компонента для него может быть выделен отдельный сервер, называемый сервером приложений. В этом случае говорят о трехзвенной архитектуре «клиент—сервер» (рис. 5.17). Первое зве­но — компьютер—клиент, второе — сервер приложений, третье — сер­вер управления данными. В рамках сервера приложений могут быть реализованы несколько прикладных функций, каждая из ко­торых оформляется как отдельная служба, предоставляющая неко­торые услуги всем программам. Серверов приложения может быть несколько, каждый из них ориентирован на предоставление неко­торого набора услуг.

Рис. 5.16. Модель комплексного сервера

Рис. 5.17. Трехзвенная архитектура «клиент—сервер»

Наиболее ярко современные тенденции телекоммуникационных технологий проявились в Интернете. Архитектура «клиент—сервер», основанная на Web-технологии представлена на рис. 5.18.

В соответствии с Web-технологией на сервере размещаются так называемые Web-документы, которые визуализируются и ин­терпретируются программой навигации (Web-навигатор, Web-броузер), функционирующей на рабочей станции. Логически Web-документ представляет собой гипермедийный документ, объ­единяющий ссылками различные Web-страницы. В отличие от бу­мажной Web-страница может быть связана с компьютерными программами и содержать ссылки на другие объекты. В Web-тех­нологии существует система гиперссылок, включающая ссылки на следующие объекты:

Рис. 5.18. Архитектура «клиент—сервер», основанная на Web-технологии

• другую часть Web-документа;

• другой Web-документ или документ другого формата (напри­мер, документ Word или Excel), размещаемый на любом компьюте­ре сети;

• мультимедийный объект (рисунок, звук, видео);

• программу, которая при переходе на нее по ссылке, будет пе­редана с сервера на рабочую станцию для интерпретации или за­пуска на выполнение навигатором;

• любой другой сервис — электронную почту, копирование файлов с другого компьютера сети, поиск информации и т.д.

Передачу с сервера на рабочую станцию документов и других объектов по запросам, поступающим от навигатора, обеспечивает функционирующая на сервере программа, называемая Web-серве­ром. Когда Web-навигатору необходимо получить документы или другие объекты от Web-сервера, он отправляет серверу соответст­вующий запрос. При достаточных правах доступа между сервером и навигатором устанавливается логическое соединение. Далее сер­вер обрабатывает запрос, передает Web-навигатору результаты об­работки и разрывает установленное соединение. Таким образом, Web-сервер выступает в качестве информационного концентрато­ра, который доставляет информацию из разных источников, а по­том в однородном виде предоставляет ее пользователю.

Дальнейшим развитием Интернета явилась Интернет-техноло­гия, рассмотренная в подразд. 6.1.

Интернет — бурно разросшаяся совокупность компьютерных сетей, опутывающих земной шар, связывающих правительствен­ные, военные, образовательные и коммерческие институты, а так­же отдельных граждан.

Как и многие другие великие идеи, «сеть сетей» возникла из проекта, который предназначался совершенно для других целей: из сети ARPAnet, разработанной и созданной в 1969 г. по заказу Агентства передовых исследовательских проектов (ARPA — Advanced Research Project Agency) Министерства обороны США. ARPAnet была сетью, объединяющей учебные заведения, военных и военных подрядчиков; она была создана для помощи исследова­телям в обмене информацией, а также (что было одной из главных целей) для изучения проблемы поддерживания связи в случае ядер­ного нападения.

В модели ARPAnet между компьютером-источником и компью­тером-адресатом всегда существует связь. Сама сеть считается не­надежной; любой ее отрезок может в любой момент исчезнуть (после бомбежки или в результате неисправности кабеля). Сеть была построена так, чтобы потребность в информации от компьюте­ров-клиентов была минимальной. Для пересылки сообщения по сети компьютер должен был просто помещать данные в конверт, называемый «пакетом межсетевого протокола» (IP, Internet Protocol), правильно «адресовать» такие пакеты. Взаимодействую­щие между собой компьютеры (а не только сама сеть) также несли ответственность за обеспечение передачи данных. Основополагаю­щий принцип заключался в том, что каждый компьютер в сети мог общаться в качестве узла с любым другим компьютером с широким выбором компьютерных услуг, ресурсов, информации. Комплекс сетевых соглашений и общедоступных инструментов «сети сетей» разработан с целью создания одной большой сети, в которой ком­пьютеры, соединенные воедино, взаимодействуют, имея множество различных программных и аппаратных платформ.

В настоящее время направление развития Интернета в основ­ном определяет «Общество Internet», или ISOC (Internet Society). ISOC — это организация на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Интернет. Она назначает совет старейшин LAB (Internet Architecture Board), который отвечает за техническое руководство и ориентацию Интернета (в основном это стандартизация и адреса­ция в Интернете). Пользователи Интернета выражают свои мнения на заседаниях инженерной комиссии IETF (Internet Engineering Task Force). IETF — еще один общественный орган, он собирается регулярно для обсуждения текущих технических и организацион­ных проблем Интернета.

Финансовая основа Интернета заключается в том, что каждый платит за свою часть. Представители отдельных сетей собираются и решают, как соединяться и как финансировать эти взаимные со­единения. Учебное заведение или коммерческое объединение пла­тит за подключение к региональной сети, которая, в свою очередь, платит за доступ к Интернету поставщику на уровне государства. Таким образом, каждое подключение к Интернету кем-то оплачива­ется.

Рассмотрим кратко основные компоненты Интернета [49].

World Wide Web(WWW, просто Web, Всемирная паутина) пред­ставляет совокупность Web-серверов, на которых хранятся данные, реализованные в виде текстовых и/или графических страниц с ги­пертекстовыми ссылками на другие страницы или Web-серверы. Если ссылка заинтересовала пользователя, то он может перейти на нужную страницу, независимо от ее местонахождения, вернуться на предыдущую просмотренную, поставить закладку. В этом за­ключается основное преимущество WWW. Пользователя не интере­сует, как организовано и где находится огромное структурирован­ное хранилище данных. Графическое представление подключения различных серверов представляет собой сложную невидимую элек­тронную паутину.

Серверы Web— специальные компьютеры, осуществляющие хранение страниц с информацией и обработку запросов от других машин. Пользователь, попадая на какой-нибудь сервер Web, полу­чает страницу с данными. На компьютере пользователя специаль­ная программа (браузер) преобразует полученный документ в удоб­ный для просмотра и чтения вид, отображаемый на экране. Серве­ры Web устанавливаются, как правило, в фирмах и организациях, желающих распространить свою информацию среди многих поль­зователей, и отличаются специфичностью информации. Организа­ция и сопровождение собственного сервера требует значительных затрат. Поэтому в WWW встречаются «разделяемые» (shared) серве­ры, на которых публикуют свои данные различные пользователи и организации. Это самый дешевый способ опубликования своей ин­формации для обозрения. Такие серверы зачастую представляют своеобразные информационные свалки.

Серверы FTP представляют собой хранилища различных фай­лов и программ в виде архивов. На этих серверах может находиться как полезная информация (дешевые условно бесплатные утилиты, программы, картинки), так и информация сомнительного характе­ра, например порнографическая.

Электронная почтаявляется неотъемлемой частью Интернета и одной из самых полезных вещей. С ее помощью можно посылать и получать любую корреспонденцию (письма, статьи, деловые бума­ги и др.). Время пересылки зависит от объема, обычно занимает минуты, иногда часы. Каждый абонент электронной почты имеет свой уникальный адрес. Надо отметить, что подключение к элек­тронной почте может быть организовано и без подключения к Ин­тернету. Необходимый интерфейс пользователя реализуется с по­мощью броузера, который, получив от него запрос с Интернет-ад­ресом, преобразовывает его в электронный формат и посылает на определенный сервер. В случае корректности запроса, он достигает WEB-сервера, и последний посылает пользователю в ответ инфор­мацию, хранящуюся по заданному адресу. Броузер, получив ин­формацию, делает ее читабельной и отображает на экране. Совре­менные броузеры имеют также встроенную программу для элек­тронной почты.

Среди наиболее распространенных браузеров необходимо выде­лить Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator.

Подсоединение к Интернету для каждого конкретного пользо­вателя может быть реализовано различными способами: от полного подсоединения по локальной вычислительной сети (ЛВС) до дос­тупа к другому компьютеру для работы с разделением и использо­ванием программного пакета эмуляции терминала.

Диапазон услуг, предлагаемых Интернетом, достаточно широк. Можно воспользоваться: электронной почтой, электронными дос­ками объявлений, пересылкой файлов, удаленным доступом, ката­логизирующими программами и т.д. Для получения полного набо­ра услуг у пользователя должно быть подсоединение по протоколу TCP/IP. Это необходимо для того, чтобы компьютер пользователя был частью сети и мог устанавливать контакт с любой сервисной программой, имеющейся в Интернете.

Фактически выход в Интернет может быть реализован несколь­кими видами подключений:

• доступ по выделенному каналу;

• доступ по ISDN (Integrated Services Digital Network — цифро­вая сеть с интегрированными услугами);

• доступ по коммутируемым линиям;

• с использованием протоколов SLIP и РРР.

Корпорациям и большим организациям лучше всего использо­вать доступ по выделенному каналу. В этом случае возможно наи­более полно использовать все средства Интернета. Поставщик се­тевых услуг при этом сдает в аренду выделенную телефонную ли­нию с указанной скоростью передачи и устанавливает специаль­ный компьютер-маршрутизатор для приема и передачи сообщений от телекоммуникационного узла организации. Это дорогостоящее подключение. Однако, установив такое соединение, каждый ком­пьютер ЛВС-организации является полноценным членом Интерне­та и может выполнять любую сетевую функцию.

ISDN — это использование цифровой телефонной линии, со­единяющей домашний компьютер или офис с коммутатором теле­фонной компании. Преимущество ISDN — в возможности досту­па с очень высокими скоростями при относительно низкой стои­мости. При этом по Интернету предоставляется такой же сервис, как и по коммутируемым линиям. Услуги телефонных компаний, предоставляющих сервис ISDN, доступны не на всей территории России.

Наиболее простой и дешевый способ получения доступа к сети (Dial — up Access) осуществляется по коммутируемым линиям. В этом случае пользователь приобретает права доступа к компьюте­ру, который подсоединен к Интернету (хост-компьютеру или узлу Интернета). Войдя по телефонной линии (при этом используется модем и программное обеспечение для работы в коммутируемом режиме) с помощью эмулятора терминала в удаленную систему, необходимо в ней зарегистрироваться и далее уже можно пользо­ваться всеми ресурсами Интернета, предоставленными удаленной системе. Пользователь в таком режиме арендует дисковое про­странство и вычислительные ресурсы удаленной системы. Если требуется сохранить важное сообщение электронной почты или другие данные, то это можно сделать в удаленной системе, но не на диске пользовательского компьютера: сначала нужно записать файл на диск удаленной системы, а затем с помощью программы передачи данных перенести этот файл на свой компьютер. При таком доступе пользователь не может работать с прикладными программами, для которых нужен графический дисплей, так как в такой конфигурации с компьютера, подсоединенного к Интерне­ту, нет возможности передать графическую информацию на ком­пьютер пользователя.

При дополнительных финансовых затратах и в коммутируемом режиме можно получить полный доступ к Интернету. Это достига­ется применением протоколов SLIP и РРР. Один называется «меж­сетевой протокол последовательного канала» (Serial Line Internet Protocol — SLIP), а другой — «протокол точка — точка» (Point-to-Point Protocol — РРР). Одно из главных достоинств SLIP и РРР состоит в том, что они обеспечивают полноценное соединение с Интерне­том. Пользовательский компьютер не использует какую-то систему как «точку доступа», а непосредственно подключается к Интернету. Но для подключения средних и больших сетей к Интернету эти протоколы не подходят, поскольку их быстродействия недостаточ­но для одновременной связи со многими пользователями.

Современные сети создаются по многоуровневому принципу. Передача сообщений в виде последовательности двоичных сигна­лов начинается на уровне линий связи и аппаратуры, причем ли­ний связи не всегда высокого качества. Затем добавляется уровень базового программного обеспечения, управляющего работой аппа­ратуры. Следующий уровень программного обеспечения позволяет наделить базовые программные средства дополнительными необхо­димыми возможностями. Расширение необходимых функциональ­ных возможностей сети путем добавления уровня за уровнем приводит к тому, что пользователь в конце концов получает по-на­стоящему дружественный и полезный инструментарий.

Моделью Интернета можно считать почтовое ведомство, пред­ставляющее собой сеть с коммутацией пакетов. Там корреспонден­ция конкретного пользователя смешивается с другими письмами, отправляется в ближайшее почтовое отделение, где сортируется и направляется в другие почтовые отделения до тех пор пока не дос­тигнет адресата.

Для передачи данных в Интернете используются интернет-про­токол (IP) и протокол управления передачей (TCP).

С помощью интернет-протокола (IP) обеспечивается доставка данных из одного пункта в другой. Различные участки Интернета связываются с помощью системы компьютеров (называемых мар­шрутизаторами), соединяющих между собой сети. Это могут быть сети Ethernet, сети с маркерным доступом, телефонные линии. Правила, по которым информация переходит из одной сети в дру­гую, называются протоколами. Межсетевой протокол (Internet Protocol — IP) отвечает за адресацию, т.е. гарантирует, что маршру­тизатор знает, что делать с данными пользователя, когда они по­ступят. Некоторая адресная информация приводится в начале каж­дого пользовательского сообщения. Она дает сети достаточно све­дений для доставки пакета данных, так как каждый компьютер в Интернете имеет свой уникальный адрес.

Для более надежной передачи больших объемов информации служит протокол управления передачей (Transmission Control Protocol — TCP). Информация, которую пользователь хочет пе­редать, TCP разбивает на порции. Каждая порция нумеруется, подсчитывается ее контрольная сумма, чтобы можно было на приемной стороне проверить, вся ли информация получена пра­вильно, а также расположить данные в правильном порядке. На каждую порцию добавляется информация протокола IP, таким образом получается пакет данных в Интернете, составленный по правилам TCP/IP.

По мере развития Интернета и увеличения числа компьютер­ных узлов, сортирующих информацию, в сети была разработана доменная система имен — DNS, и способ адресации по доменному принципу. DNS иногда еще называют региональной системой на­именований.

Доменная система имен — это метод назначения имен путем передачи сетевым группам ответственности за их подмножество. Каждый уровень этой системы называется доменом. Домены в именах отделяются друг от друга точками: inr.msk.ru. В имени может быть различное число доменов, но практически — не больше пяти. По мере движения по доменам слева направо в имени, число имен, входящих в соответствующую группу возрастает.

Все компьютеры Интернета способны пользоваться доменной системой. Работающий в сети компьютер всегда знает свой собст­венный сетевой адрес. Когда используется доменное имя, напри­мер mx.ihep.ru, компьютер преобразовывает его в числовой адрес. Для этого он начинает запрашивать помощь у DNS-серверов. Это узлы, рабочие машины, обладающие соответствующей базой дан­ных, в число обязанностей которых входит обслуживание такого рода запросов. DNS-сервер начинает обработку имени с его право­го конца и двигается по нему влево, т.е. сначала осуществляет по­иск адреса в самой большой группе (домене), потом постепенно сужает его. Но для начала опрашивается на предмет наличия нуж­ной информации местный узел. Если местный сервер адрес не зна­ет он связывается с корневым сервером. Это сервер, который знает адреса серверов имен высшего уровня (самых правых в имени), здесь это уровень государства (ранга домена ru). У него запрашива­ется адрес компьютера, ответственного за зону su. Местный DNS-сервер связывается с этим более общим сервером и запраши­вает у него адрес сервера, ответственного за домен ihep.su. Теперь уже запрашивается этот сервер и у него выясняется адрес рабочей машины mх.

Важное значение имеют правовые и этические нормы работы в Интернете, так как это не просто сеть, а сеть сетей, каждая из ко­торых может иметь свои собственные правила поведения и обычаи.

Правила эти довольно общи, и все будет в порядке, если поль­зователь помнит некоторые общие положения. К счастью, эти ука­зания не очень строги. Если вы держитесь в отведенном ими про­странстве, вы можете делать все, что угодно. Когда же вы теряете уверенность в правоте своих поступков, свяжитесь с вашим постав­щиком сети и выясните точно, дозволено это или нет. Может быть, вы хотите вполне законного, но выяснение подлинной законности всегда остается на вашей ответственности. Незнание закона, как известно, не освобождает от ответственности.

На законы Интернета влияют три основных положения:

• государство субсидирует большие части Интернета. Эти суб­сидии исключают коммерческое использование;

• Интернет — не только национальная, но самая настоящая гло­бальная сеть. При передаче чего бы то ни было через национальные границы начинают действовать экспортные законы; государствен­ные законы в разных местах могут существенно различаться;

• при пересылке программного обеспечения (или идеи) из од­ного места в другое, необходимо считаться с интеллектуальной собственностью и лицензионными ограничениями.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: