Сетевые информационные технологии

Эволюция компьютерных технологий обусловливает появление компьютерных сетей. Начало развитию компьютерных сетей было положено потребностью соединения компьютеров, находящихся на расстоянии. В 1960-х гг. появились первые вычислительные сети ЭВМ. Они произвели своего рода техническую революцию, сравнимую с появлением первых ЭВМ, так как была предпринята попытка объединить технологию сбора, хранения, передачи и обработки информации на ЭВМ с техникой связи. При этом решалась задача доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на расстояние. Соединение осуществлялось посредством модемов через телефонные сети. Это позволяло многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделенным ресурсам нескольких компьютеров. Одной из первых сетей, оказавших влияние на дальнейшее их развитие, явилась сеть АРПА, созданная пятьюдесятью университетами и фирмами США. Она охватывала всю территорию США, часть Европы и Азии. Сеть АРПА доказала техническую возможность и экономическую целесообразность разработки больших сетей для более эффективного использования ЭВМ и программного обеспечения. В настоящее время она преобразовалась в сеть Интернет.

В Европе сначала были разработаны и внедрены международные сети EIN и Евронет, затем появились национальные сети. В 1972 г. в Вене была создана сеть МИПСА, в 1979 г. она объединила 17 стран Европы, СССР, США, Канаду, Японию. Она создана для проведения фундаментальных работ по проблемам энергетики, продовольствия, сельского хозяйства, здравоохранения и т.д. Кроме того, она создала технологию, позволяющую всем национальным институтам развивать связь друг с другом.

В СССР первая сеть разработана в 60-х гг. в Академии наук в Ленинграде. В 1985 г. к ней подсоединилась региональная подсеть «Северо-запад» с академическими центрами в Риге и Москве. В 1980 г. была сдана в эксплуатацию система телеобработки статистической информации СТОСИ, обслуживавшая Главный вычислительный центр Центрального статистического управления СССР в Москве и республиканские вычислительные центры в союзных республиках.

С появлением микро-ЭВМ и персональных компьютеров возникли локальные вычислительные сети (ЛВС). Они позволили поднять на качественно новую ступень управление производственными объектами, повысить эффективность использования ЭВМ, поднять качество обрабатываемой информации, реализовать безбумажную технологию, создать новые технологии. Объединение ЛВС и глобальных сетей позволило получить доступ к мировым информационным ресурсам. Наряду с удаленными соединениями типа «терминал — компьютер» были реализованы и удаленные связи типа «компьютер — компьютер», что позволило вести обмен данными в автоматическом режиме. Технологический прорыв в области производства компьютерных компонентов превратил процесс построения локальной компьютерной сети из искусства в рутинную работу. Для создания сети стало достаточным приобретение сетевого адаптера, стандартного кабеля с установленными разъемами. Популярные операционные системы позволили присоединять новые компьютеры без проблем. Таким образом, локальные сети привели к реорганизации работы пользователей. Доступ к разделенным ресурсам стал удобнее. В настоящее время вычислительные сети продолжают интенсивно развиваться. Они представляют сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов: компьютеров, коммуникационного оборудования, операционных систем, сетевых приложений.

В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизированных компьютерных платформ (от персональных до суперЭВМ).

Важную роль в организации сети играют коммуникационные устройства. Коммутационная сеть образуется множеством серверов и host-компьютеров, соединенных физическими каналами связи, которые называют магистральными. В качестве магистральных каналов выступают телефонные, оптоволоконные кабели, космическая спутниковая связь, провода, беспроводная радиосвязь, медная витая пара категории 5. Простейшее коммуникационное устройство повторитель используется для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длины сети. Повторитель передает сигналы, приходящие из одного сегмента сети, в другие ее сегменты. Он позволяет преодолеть ограничения на длину линии связи за счет улучшения качества передаваемого сигнала. Повторитель, имеющий несколько портов и соединяющий ряд физических сегментов, часто называют концентратором или хабом. Современное коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который необходимо конфигурировать, оптимизировать и администрировать.

Программную платформу сети образует операционная система. От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой оперативной системы, зависит эффективность всей работы. При проектировании сети необходимо учитывать возможность взаимодействия операционных систем, включенных в сеть. Это определяет возможность наращивания числа пользователей, что важно при разработке, например, глобальных систем бронирования.

Верхним слоем сетевых средств являются сетевые приложения. К ним относятся сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы. Важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также иметь представление о совместимости с другими сетевыми приложениями и операционными системами.

Концептуальным преимуществом сетей является способность выполнять параллельные вычисления. За счет этого в системе с несколькими обрабатывающими узлами может быть достигнута высокая производительность. Еще одним достоинством распределенных систем является высокая отказоустойчивость. Здесь подразумевается способность системы выполнять свои функции при отказах отдельных элементов аппаратуры и частичной доступности данных.

Компьютерные сети позволяют совместно использовать данные и устройства, а также дают возможность гибкого распределения работ по всей системе (доступ к принтерам, базам данных и т.д.). Такое разделение периферийных устройств и обширной корпоративной информации часто является основной причиной развертывания сети.

ЭВМ, объединенные в сеть, делятся на основные и вспомогательные. Основные ЭВМ — это абонентские ЭВМ (клиенты). Они выполняют все необходимые информационно-вычислительные работы и определяют ресурсы сети. Вспомогательные ЭВМ (серверы) служат для преобразования и передачи информации от одной ЭВМ к другой по каналам связи и коммутационным машинам (host-ЭВМ). К качеству и мощности серверов предъявляются повышенные требования.

Выделяется несколько типов вспомогательных ЭВМ.

Сетевой сервер поддерживает выполнение следующих функций сетевой операционной системы: управление вычислительной сетью, планирование задач, распределение ресурсов, доступ к сетевой файловой системе, защиту информации. Терминальный сервер поддерживает выполнение функций многопользовательской системы. Файл-сервер обеспечивает доступ к центральной базе данных удаленным пользователям. Также выделяется сервер баз данных, представляющий собой многопользовательскую систему, обеспечивающую обработку запросов к базам данных. Он является средством решения сетевых задач, в которых локальные сети используются для совместной обработки данных, а не просто для организации коллективного использования удаленных внешних устройств.