Лекция 2_1. Информационные ресурсы и сети.

Лекция 2_1. Информационные ресурсы и сети.
Содержание темы: Понятие информационного ресурса. Внутренние и внешние, локальные и глобальные
информационные ресурсы. Инфраструктура информационной деятельности. Понятие информационной
сети. Локальное и удаленное соединение ЭВМ. Модемы, принципы и возможности. Средства организации
локальных сетей.
Ресурсный подход к изучению информации стал ведущим в 90-х годах XX столетия. По
аналогии с энергетическими, материальными, кадровыми и другими ресурсами
обеспечение информацией всех сфер и видов человеческой деятельности получило
название информационных ресурсов.
Информационный ресурс - организованная совокупность документированной
информации, включающая базы данных и знаний, другие массивы информации в
информационных системах.
Информационные ресурсы - по законодательству РФ - отдельные документы и отдельные
массивы документов в информационных системах: библиотеках, архивах, фондах, банках
данных, других видах информационных систем.
Элементами информационных ресурсов (в широком смысле) являются: социальная
информация, средства обработки информации, люди. В узком значении элементная
структура информационных ресурсов включает: документальные, фактографические и
библиографические ресурсы.
Информационные ресурсы общества в широком смысле слова - все отчужденные от
создателей и включенные в информационный обмен знания, существующие как в
материализованной, так и в вербальной (устной) форме.
Информационные ресурсы общества в узком смысле слова - это знания, готовые для
целесообразного социального использования, т.е. отчужденные от их создателей и
материализованные знания.
Преимущества информационных ресурсов:






в принципе неисчерпаемы;
способствуют уменьшению остроты экологических проблем;
есть возможность легкого тиражирования инноваций на все множество
потенциальных потребителей;
обеспечивается динамичность высоконаучного потенциала технологий и рост
научно-технического уровня и квалификации населения;
способствуют высокой эффективности производства;
являются предпосылкой распространения высоконравственных отношений, как
следствия нематериальности производственной сферы.
Формы материализации информационных ресурсов общества
ИРО материализуется на различных носителях: бумажных, электронных, в камне, дереве,
ткани и др., проявляясь в произведениях искусства, в архитектуре, в моде и т.д.
Бумага, помимо ее функции визуализации оперативной информации, на современном
этапе развития общества и в дальнейшем будет выполнять функцию основы книги как
атрибута культуры, а также функцию хранения наиболее значимых национальных и
мировых документов. Именно поэтому продолжаются работы по созданию так
называемой «вечной» бумаги.
Внешние информационные ресурсы, предназначенные для обслуживания "внешних"
пользователей (т.е. субъектов, не связанных непосредственно с их формированием), а
также информационные ресурсы, используемые для решения задач государственного
управления. Такие информационные ресурсы формируются и эксплуатируются разного
1
рода информационными организациями
муниципальными и частными.
и
подразделениями,
государственными,
Четыре основные государственные информационные системы России, имеющие
межведомственный универсальный характер - это библиотечная сеть России, Архивный
фонд Российской Федерации, Государственная система статистики и Государственная
система научно-технической информации (ГСНТИ).
Универсальный характер имеют также справочные информационные ресурсы массового
использования, т.е. информационные массивы, содержащие адресные данные, сведения о
работе предприятий бытового обслуживания, органов власти, транспорта, связи, об
организации отдыха, обучения и т.д.
Собственные (или внутренние) информационные ресурсы, создаваемые непосредственно в
ходе основной деятельности и управления предприятием любых органов, организаций и
предприятий. Такие информационные ресурсы обычно используются только в рамках
определенных технологических процессов и управленческих задач . Они представлены в
основном в виде информационных файлов различных автоматизированных систем
управления (АСУ), систем управления производством (АСУП), технологическими
процессами (АСУТП) и т.д., рабочих картотек, комплектов технической и чертежноконструкторской документации, прейскурантов, калькуляций и других рабочих документов.
Аналогичные по принципам использования "встроенные" информационные ресурсы
формируются в органах власти и управления разных уровней, на предприятиях и в
организациях сферы материального производства, организациях социальной сферы,
учреждениях культуры, образования, организациях, связанных со здравоохранением,
жилищно-коммунальным, бытовым обслуживанием населения.
Несмотря на то, что встроенные информационные ресурсы используются в основном
"внутри" отдельных организаций, многие из них представляют значительный общественный
интерес в связи с тем, что могут служить источником информации для других организаций и
предприятий (обычно связанных между собой технологически), а также для граждан (чаще
ресурсы органов власти и управления, организаций социальной сферы).
Большинство государственных органов и организаций, обладающих информационными
ресурсами, содержащими сведения, интересующие массового пользователя, не
специализируются на ведении массового информационного обслуживания и не имеют
соответствующих технологических, кадровых, организационных и финансовых
возможностей.
Информационным ресурсам, как и другим видам ресурсов, естественно, нужна рабочая
сила, капитальные вложения, сырья, материалы, машины, оборудование, необходимое для
их переработки, сбора, хранения, распространения и использования социальной
информации, т.е. они требуют создания специальной информационной инфраструктуры
или, как мы называем ее по-другому, системы социальных коммуникаций.
Информационная сеть - сеть , предназначенная для обработки, хранения и передачи
данных.
Информационная сеть состоит из:


абонентских и административных систем;
связывающей их коммуникационной сети.
Информационные сети связи - это пространственно-распределенные системы массового
обслуживания, которые позволяют передавать, накапливать и распределять
информационные данные, тексты, изображения, передавать аудио и мультимедийную
2
информацию, осуществлять передачу стереофонических программ, обеспечивать доставку
электронной почты, предоставлять услуги Internet .
Информационные сети связи – это фундаментальная подготовка в области
проектирования сетей для передачи больших потоков информации с большой скоростью,
решения задач маршрутизации этих потоков, обеспечения высокого качества передачи
информационных данных, управления и синхронизации сети в целом и каждого ее звена в
частности, использования цифровых систем и интеллектуальных компьютерных
технологий.
Далее Информация взята с http://ruos.ru/os11/
Сеть представляет собой совокупность компьютеров, объединенных средствами
передачи данных.
Современные сети можно классифицировать по различным признакам:
По способу организации сети подразделяются на реальные и искусственные.
Искусственные сети (псевдосети) позволяют связывать компьютеры вместе через
последовательные или параллельные порты и не нуждаются в дополнительных устройствах.
Иногда связь в такой сети называют связью по нуль-модему (не используется модем). Само
соединение называют нуль-модемным. Искусственные сети используются когда необходимо
перекачать информацию с одного компьютера на другой. MS-DOS и Windows снабжены
специальными программами для реализации нуль-модемного соединения.
Основной недостаток - низкая скорость передачи данных и возможность соединения
только двух компьютеров.
Реальные сети позволяют связывать компьютеры с помощью специальных устройств
коммутации и физической среды передачи данных.
По территориальной распространенности сети могут быть:
Локальные - это сети, расположенные в пределах одной организации.
Региональные - расположенные на территории города или области.
Глобальные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть
Internet.
В классификации сетей существует два основных термина: LAN и wAN.
LAN (Local Area Network) - локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до
выхода на поставщиков услуг. Термин "LAN" может описывать и маленькую офисную
сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные
источники дают даже близкую оценку - около шести миль (10 км) в радиусе;
использование высокоскоростных каналов.
wAN (wide Area Network) - глобальная сеть, покрывающая большие географические
регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные
сети и устройства. Пример wAN - сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через
которую могут "разговаривать" между собой различные компьютерные сети.
Термин "корпоративная сеть" используется в литературе для обозначения объединения
нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических,
программных и информационных принципах.
Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только
ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно
связана с их профессиональной деятельностью.
3
Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых
пользователей.
По принадлежности различают:
 Ведомственные - принадлежат одной организации и располагаются на ее территории.
 Государственные сети - сети, используемые в государственных структурах.
По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низко-, средне- и
высокоскоростные.



низкоскоростные (до 10 Мбит/с),
среднескоростные (до 100 Мбит/с),
высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);
Для определения скорости передачи данных в сети широко используется бод.
Baud (бод) - Единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных
переходов или событий в секунду. 1 бод эквивалентен 1 бит/сек.
По типу среды передачи сети разделяются на:
 проводные - коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные
 беспроводные - с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном
диапазоне.
Топологии компьютерных сетей
Узел сети представляет собой компьютер, либо коммутирующее устройство сети.
Ветвь сети - это путь, соединяющий два смежных узла.
Узлы сети бывают трёх типов:



оконечный узел - расположен в конце только одной ветви;
промежуточный узел - расположен на концах более чем одной ветви;
смежный узел - такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не
содержащим никаких других узлов.
Способ соединения компьютеров в сеть называется её топологией
Наиболее распространенные виды топологий сетей:
Линейная сеть
Содержит только два оконечных узла, любое число
промежуточных узлов и имеет только один путь между
любыми двумя узлами.
Кольцевая сеть
Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и
только две ветви.
Звездообразная сеть
Сеть, в которой имеется только один промежуточный
4
узел.
Общая шина
В этом случае подключение и обмен данными
производится через общий канал связи, называемый
общей шиной.
Древовидная сеть
Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и
по крайней мере два промежуточных узла, и в которой
между двумя узлами имеется только один путь.
Ячеистая сеть
Сеть, которая содержит по крайней мере два узла,
имеющих два или более пути между ними.
Полносвязная сеть. Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами.
Одноранговые и иерархические сети
С точки зрения организации взаимодействия компьютеров, сети делят на одноранговые
(Peer-to-Peer Network) и с выделенным сервером (Dedicated Server Network).
Одноранговые сети
Все компьютеры одноранговой сети равноправны. Любой пользователь сети может
получить доступ к данным, хранящимся на любом компьютере.
Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как
LANtastic, windows'3.11, Novell Netware Lite. Указанные программы работают как с DOS,
так и с windows. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех
современных 32-разрядных операционных систем - windows 9x\ME\2k, windows NT
workstation версии, OS/2) и некоторых других.
Достоинства одноранговых сетей:
 Наиболее просты в установке и эксплуатации.
 Операционные системы DOS и windows обладают всеми необходимыми функциями,
позволяющими строить одноранговую сеть.
Недостатки:
В условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации.
Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим
5
количеством компьютеров
принципиальным.
и
там,
где
вопрос
защиты
данных
не
является
Иерархические сети
В иерархической сети при установке сети заранее выделяются один или несколько
компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределением ресурсов. Такой
компьютер называют сервером.
Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера называют клиентом сети или
рабочей станцией.
Сервер в иерархических сетях - это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам
сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому
иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером.
Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с
несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости,
с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более).
Иерархическая модель сети является наиболее предпочтительной, так как позволяет
создать наиболее устойчивую структуру сети и более рационально распределить ресурсы.
Также достоинством иерархической сети является более высокий уровень защиты данных.
К недостаткам иерархической сети, по сравнению с одноранговыми сетями, относятся:
1. Необходимость дополнительной ОС для сервера.
2. Более высокая сложность установки и модернизации сети.
3. Необходимость выделения отдельного компьютера в качестве сервера
Две технологии использования сервера
Различают две технологии использования сервера: технологию файл-сервера и
архитектуру клиент-сервер.
В первой модели используется файловый сервер, на котором хранится большинство
программ и данных. По требованию пользователя ему пересылаются необходимая
программа и данные. Обработка информации выполняется на рабочей станции.
В системах с архитектурой клиент-сервер обмен данными осуществляется между
приложением-клиентом (front-end) и приложением-сервером (back-end). Хранение данных
и их обработка производится на мощном сервере, который выполняет также контроль за
доступом к ресурсам и данным. Рабочая станция получает только результаты запроса.
Разработчики приложений по обработке информации обычно используют эту технологию.
Использование больших по объему и сложных приложений привело к развитию
многоуровневой, в первую очередь трехуровневой архитектуры с размещением данных на
отдельном сервере базы данных (БД). Все обращения к базе данных идут через сервер
приложений, где они объединяются.
К средствам организации компьютерных сетей относятся собственно компьютеры,
линии связи, устройства подключения компьютеров к линиям связи (в простейшем случае
– модемы и сетевые карты) и программное обеспечение.
Какие аппаратные средства необходимы для объединения компьютеров в сеть?
1. Кабели (кабельные системы). Отличаются они физическим устройством, а,
следовательно, и скоростью передачи информации (скорость передачи информации это количество информации, передаваемое в единицу времени; когда говорят о
скорости передачи информации физических устройств, имеется в виду максимальная
6
скорость, с которой они могут передавать информацию, реальная же скорость будет
зависеть от многих других причин)

коаксиальный кабель - это кабель, в котором в качестве проводников используются
центральная жила и оплетка, разделенные слоем изоляции; в качестве сигнала
используется разность потенциалов между оплеткой и жилой (напряжение выше
порогового значения - 1, ниже другого порогового значения - 0, иначе - шум ,
который игнорируется); оплетка коаксиального кабеля, которую положено
заземлять, одновременно экранирует центральную жилу от электромагнитных
помех и индукционных наводок; скорость передачи данных - 10 Мбит/с (в сети
Ethernet), из-за низкой скорости передачи информации в цифровых сетях сейчас
практически не используется;

оптоволоконный кабель - световод или два световода, сигналом являются световые
импульсы, скорость передачи информации - более 10 Гбит/с; кроме того, по
оптоволоконному кабелю можно осуществлять параллельную передачу
информации на различных световых частотах;

витая пара - восемь изолированных проводников, реально используются, как
правило, только четыре, из которых одна пара используется для передачи сигнала,
а вторая для приема; в качестве сигнала передаются импульсы электрического тока
(сила тока выше определенного значения -1, ниже - 0); скорость передачи данных
может быть 10 Мбит/с, 100 Мбит/с или 1 Гбит в сети Ethernet (зависит от
использованного сетевого оборудования) или до 622 Мбит/с в ATM.
2. Сетевые карточки (передают информацию, поступающую через шину данных из
процессора или оперативной памяти компьютера, в кабельную систему, отличаются
способом передачи информации и типом поддерживаемых кабельных систем).
3. В последнее время получает все более широкое распространение беспроводная
технология построения локальных сетей. Для этого используются беспроводные
сетевые карточки, например стандарта Wi-Fi, и специальное оборудование точки
доступа, которое обеспечивает связь беспроводных карточек между собой и с
кабельной системой. Существуют стандарты, обеспечивающие скорость передачи
данных до 11 Мбит/с, до 54 Мбит/с и до 108 Мбит/с. Правда, максимальные скорости
54 Мбит/с и 108 Мбит/с обычно достигаются только, если приемник и передатчик
находятся в одном помещении и между их антенами нет никаких посторонних
предметов. Преимущества такого подключения: высокая мобильность и минимальные
усилия для организации сети (не нужно тянуть кабели и ставить дополнительные
розетки для подключения новых устройств). Недостатоки: крайне низкая
защищенность сети от взлома или подслушивания; высокая подверженность
электромагнитным помехам, да и сама сеть может создавать помехи для работы
других устройств, например, радиотелефонов.
4. Для соединения машин, находящихся далеко друг от друга, может использоваться
телефонная сеть и модемы. Модем (происходит от слов модулятор и демодулятор) это устройство, предназначенное для преобразования цифрового сигнала,
используемого в компьютере, в аналоговый (на нем работает телефонная сеть) и
обратно. В качестве модема может выступать мобильный телефон, но скорость
модемного соединения через мобильную телефонную сеть обычно невелика - для
стандарта GSM она не превышает 9.6 Кбит/с, поэтому в цифровых мобильных
телефонных сетях вместо модемного соединения чаще используется протокол GPRS.
5. Цифровые мобильные телефоны могут быть использованы для передачи данных по
протоколу GPRS (General Packet Radio Service). Этот режим позволяет связаться с
провайдером, имеющим свою аппаратуру на базовых станциях мобильной телефонной
7
сети, и обмениваться информацией с достаточно высокой скоростью - до 171 Кбит/с,
причем устанавливать телефонное соединение (то есть набирать номер) не требуется.
Преимущество такого способа связи очевидно - он доступен везде, где работает
мобильный телефон пользователя. Недостаток - высокая стоимость приема и передачи
информации, особенно если абонент находится в роуминге в "неродной" телефонной сети.
6. Телефонный провод от АТС к абонентскому телефону должен обладать пропускной
способностью не ниже 64 Кбит/с. В действительности такие провода обычно способны
на большее - от 250 Кбит/с до 7 Мбит/с, так что если установить на телефонной
станции дополнительное оборудование для цифровой связи, а у абонента поставить
специальный цифровой модем, то можно оставить 64 Кбит/с для работы обычного
телефона, а остальную полосу использовать для передачи данных. На этом принципе
основано семейство технологий xDSL (чаще всего встречается асимметричный DSL ADSL, в нем скорость приема данных абонентом в 2-10 раз выше, чем скорость
передачи). Преимущество технологии DSL - использование уже существующих
телефонных проводов для скоростной цифровой связи
7. Может использоваться спутниковая связь - либо в режиме выделенного канала связи,
либо в одностороннем режиме. В последнем случае абонент передает своему
провайдеру запросы через модем, а данные в ответ приходят через спутниковую
антенну с намного более высокой скоростью. Иногда применяется push-технология,
когда провайдер передает сразу всем абонентам некоторую информацию, не
дожидаясь их запросов и не требуя подтверждения приема.
8. Радиосвязь.
 Выделенный канал связи. Два приемопередатчика, две параболические антенны,
передающие и принимающие радиосигналы, направленные друг на друга; с помощью
таких устройств вычислительные машины могут связываться так же, как они
связались бы по кабельной линии, но требуется более дорогое и, вообще говоря,
менее надежное оборудование; связь может осуществляться только в пределах
прямой видимости или через ретрансляторы. Преимущества: связь не требует
проведения строительных работ и прокладки кабеля.
 RadioEthernet. Имеется один центральный узел с мощным передатчиком и
ненаправленной антенной, у клиентов передатчики небольшой мощности с
направленными антеннами, устанавливающими связь с центральным узлом. Прием и
передача данных одновременно невозможны, как и одновременная передача пакетов
несколькими клиентами.
По команде с компьютера модем подключается к телефонной линии и "набирает номер".
Далее он ждет, пока телефонная станция установит соединение и модем с другой стороны
ответит на вызов. С помощью обмена специальными звуковыми сигналами модемы
согласуют протокол обмена информацией. Слово протокол в дальнейшем понимаем как
определенное соглашение о способах представления и передачи информации. В данном
случае модемы "договариваются" о частоте приема и передачи (несущая частота или
частоты), скорости передачи, протоколе коррекции ошибок и протоколе сжатия данных (к
сожалению, модемы не могут компрессировать данные более чем в 4 раза). В последних
версиях модемных протоколов предусмотрена возможность изменения скорости передачи
данных "на ходу" для адаптации к меняющимся условиям линии.
Далее каждый из модемов сообщает своему компьютеру что-то типа "Связь установлена,
давайте работать", после чего модемы переходят в режим ретрансляции, т.е. кодирования
уходящей информации и декодирования приходящей. Компьютер может дать сигнал на
отключение; кроме того, связь может быть нарушена, тогда модем сообщит, что
8
соединения больше нет. В этом случае вычислительная машина либо дает команду на
повторное соединение, либо прекращает работу с каналом связи.
Основной характеристикой модема является набор поддерживаемых протоколов
модуляции и демодуляции данных. Каждый поддерживаемый протокол позволяет модему
вести передачу в некотором диапазоне скоростей; чем больше протоколов поддерживает
модем, тем лучше он может настроиться на конкретную ситуацию при установке
соединения, в зависимости от качества линии и характеристик модема на
противоположном конце. Максимальная скорость, указываемая в технической
характеристике модема, может вообще не достигаться в зависимости от вида
поддерживаемых протоколов и качества телефонных линий.
Максимальная декларируемая на данный момент скорость работы модемов - 56 Кбит/с.
Она достигается на "полуцифровых" модемах. Для установки полуцифровой связи
необходимо, чтобы все используемые телефонные станции были цифровыми (то есть
преобразовали аналоговый сигнал абонентских телефонов в цифровой для обработки и
передачи по каналам связи), были бы соединены между собой цифровыми каналами, а на
одном конце линии стоял бы специальный "серверный" модем, подключенный к своей
телефонной станции не обычным аналоговым, а специально проведенным цифровым
каналом (и цифровой канал, и серверный модем стоят значительно дороже обычной
телефонной линии и аналогового оборудования).
При такой схеме, когда аналоговым является только один провод от одного из модемов до
его ближайшей АТС, аналоговый модем может принимать данные на высоких скоростях.
Заметим, что увеличивается только скорость приема данных, передача же в любом случае
будет не быстрее 33.6 Кбит/с.
Для работы с модемами используются специальные программы. Как правило, они
сообщают следующие параметры установленного соединения: скорость (в битах в
секунду, такую единицу измерения скорости передачи информации иногда называют бод),
протокол передачи данных, протокол коррекции ошибок.
Для того чтобы несколько машин действительно объединились в сеть (предположим, что
физически они уже связаны) в первую очередь необходимо, чтобы идущие на них
программы знали о существовании друг друга. То есть, чтобы машина была готова
принять данные с другой машины, послать ей данные или ответить на запрос. А эти
задачи выполняют сетевые программы или сетевые операционные системы.
Компьютер, чьи ресурсы используются совместно несколькими машинами, называется
сервером. Причем сервер может не заниматься никакими другими задачами, такой сервер
называется выделенным. Машины, которые получают ресурсы от сервера, называются
клиентами.
В сети необходим многопользовательский режим и разграничение прав доступа, так как
там работает много народа, и один из пользователей не должен иметь возможности
мешать работе других даже в случае ошибки или злого умысла.
9