Основные возможности и проблемы работы в сетях

Компьютерные сети

Идея соединения друг с другом нескольких компьютеров для обмена инфор­мацией между ними появилась почти одновременно с созданием первых компь­ютеров. Такое соединение по аналогии с телефонным стали называть сетью ЭВМ, компьютерной сетью, информационной сетью, сетью передачи данных ли просто сетью.

Компьютерной сетью называется объединение двух и более вычислительных машин специальными средствами связи, с помощью которых можно осуществлять обмен информацией между любыми включенными в сеть компьютерами.

Различают локальные и глобальные сети.

Локальные сети объединяют несколь­ко десятков или сотен близко расположенных машин. Такое объединение позво­ляет организовывать обмен информацией между машинами, хранить только по одному экземпляру программ и данных и совместно их использовать, совмест­но эксплуатировать дорогостоящее оборудование, объединять вычислительные мощности нескольких машин для решения сложных задач и т. д.

Однако наиболее впечатляющие возможности возникают при объединении ма­шин в глобальные сети, когда между собой соединяются сотни тысяч и миллио­ны машин, находящихся на разных материках. Наиболее известным приме­ром глобальных сетей является уже упоминавшаяся сеть Интернет (Internet — INTERNational NET — международная сеть), которая по сути дела является как бы «сетью сетей». Она объединяет множество разнородных локальных и регио­нальных сетей и имеет планетарный масштаб.

Локальные и глобальные сети очень широко используются в самых различных областях человеческой деятельности. Уже есть такие сферы, работа которых сильно зависит от наличия или отсутствия выходов в глобальные сети, — это биржи, банки, крупные библиотеки, метеослужба, управление транспортными коммуникациями, газопроводами и т. д. Это такие сферы, успешная работа кото­рых напрямую зависит от своевременности обработки очень больших массивов информации, передаваемой на большие расстояния.

Основные возможности и проблемы работы в сетях

Специалисты очень быстро оценили основные достоинства компьютерных сетей. К их числу относятся:

□ практически мгновенный обмен информацией между пользователями, имею­щими доступ к компьютерам сети;

□ совместное использование дорогостоящей и эффективной аппаратуры, вклю­ченной в состав сети (например, лазерных принтеров);

□ совместное использование программ и данных, хранящихся в компьютерах сети, что позволяет экономить дисковую память из-за отказа от дублирова­ния файлов на каждом из компьютеров;

□ доступ к уникальной, то есть имеющейся в единичных экземплярах, информа­ции для большого числа людей;

□ использование для обработки информации более мощных компьютеров;

□ возможность объединения вычислительных мощностей для решения слож­ных задач.

Однако работа в сети связана с целым рядом проблем:

□ сохранность ценной информации общего использования;

□ обеспечение надежности работы сетевой аппаратуры и сетевых программ;

□ ограничение доступа к конфиденциальной информации;

□ защита от компьютерных вирусов — вредоносных программ, наносящих раз­личный ущерб аппаратуре и другим программам;

□ разрешение конфликтов, когда несколько пользователей одновременно пыта­ются использовать одну и ту же аппаратуру, одни и те же программы или данные и т. д.

Пользователям, имеющим выход в компьютерные сети, предоставляются раз­нообразные информационные услуги. Наиболее популярными из них являются электронная почта и Всемирная паутина.

В исторической перспективе, с появлением в первой половине 1970-х гг. видеотерминалов, первоначально возникли структуры «терминал — хост» (локальный или удаленный).

Чуть раньше и независимо развивались глобальные сети (пакетной коммутации), используемые как для функций связи общего назначения, так и для коммуникаций «хост—хост» с целью (в то время) выравнивания использования вычислительных мощностей по часовым поясам (подобно тому, как это осуществляется в сетях энергопередачи). Это были именно вычислительные сети. Структуры «терминал — хост» вносят сюда дополнительную динамику.

Эта ситуация сохраняется до середины 1980-х гг., когда появление и взрывообразное распространение ПК изменило поло­жение. Появляются локальные сети, интегрирующие прежде всего информационные ресурсы (файл-сервер), редкие или дорогостоящие технические средства (принт-сервер) и т. п.

Изучение трафика (потоков данных) в развивающихся сетях показало смещение акцентов с распределенных вычислений на обмен информацией — доступ к удаленным базам данных, oбмен сообщениями по электронной почте и пр. Вырисовываются, таким образом, информационные сети.

Наконец, в 1980—1990-е гг. широко распространяется технология TCP/IP, обеспечивая рост и развитие «сети сетей» Internet, которая представляет собой глобальную информацион­но-вычислительную сеть.

Системы терминал—хост

Первые системы совместной эксплуатации информационных и вычислительных ресурсов (системы коллективного пользования) появляются в 1960—1970-е гг. и относятся к вычислительным системам с разделением времени. Первоначально операционные системы ЭВМ (ОС) были рассчитаны на пакетную обработку информации, затем с созданием интерактивных терминальных устройств появляется возможность совместной работы пользова­телей в реальном масштабе времени. Основные этапы развития систем доступа к информационным ресурсам представлены на рис. 1 и включают следующие схемы.

Рис. 1. Варианты коллективного использования информационно-вычислитель­ных ресурсов:

а — локальный хост; б — удаленный хост; в — глобальная сеть; г — коммуника­ции ПК—ПК;

д — локальная сеть; е — Internet

1. Взаимодействие терминала (конечный пользователь, ис­точник запросов и заданий) и хоста (центральная ЭВМ, держа­тель всех информационных и вычислительных ресурсов) — рис. 1 а, б. Может осуществляться как в локальном, так и в удаленном режиме, во втором случае, как правило, некоторая совокупность пользователей (дисплейный класс) размещается в так называемом абонентском пункте — комплексе, снабженном контроллером (устройством управления), принтером, концентратором и обеспечивающим параллельную работу пользователей с^; удаленным хостом. Связь между хостом и абонентским пунктом в этом случае осуществлялась с помощью модемов, по телефонным каналам.

2. На следующем этапе (рис. 1. в) формируются сети передачи данных (из существующих общих и специальных цифровых каналов), позволяющие как осуществлять более тесное взаимодействие терминал—хост, так и обмен хост—хост для реализации распределенных баз данных и децентрализации процессов обработки информации.

3. Появление и массовое распространение персональных ком­пьютеров выводит на первый план (для массового пользователя); проблему связи ПК—ПК (рис. 1, г) для быстрого резервирования и копирования информации (в том числе с использованием модемов) и локальные сети ( рис. 1, д) — для совместной эксплуатации баз данных (файл—сервер) и дорогостоящего обору­дования. В дальнейшем локальные сети потеряли самостоятельное значение вследствие интеграции с глобальными в двухуровневые сети, строящиеся по единому принципу в рамках Internet (рис. 1, е).

В последующем перечисленные конфигурации не претерпели существенных изменений, однако понятия хост и терминал из чисто аппаратурных трансформировались в аппаратурно-программные и даже сугубо программные (например, эмуляторы терминала и эмуляторы хоста на однотипных ПК). Кроме того, в 80-е гг. в обиход входит понятие интеллектуального терминала. (smart terminal) — сателлитной машины, которая берет на себя часть функций по обработке информации пользователя (например, синтаксический анализ запроса или программы).

Системы клиент—сервер

Таким образом, по мере развития представлений о распределенных вычислительных процессах и процессах обработки данных складывается концепция архитектуры «к л и е н т — с е р в е р» — обобщенное представление о взаимодействие двух ком­понент информационной технологии (технического и/или программного обеспечения) в вычислительных системах и сетях, среди которых логически или физически могут быть выделены:

• активная сторона (источник запросов, клиент);

• пассивная сторона (сервер, обслуживание запросов, источ­ник ответов).

Взаимодействие клиент—сервер в сети осуществляется в со­ответствии с определенным стандартом, или протоколом — сово­купностью соглашений об установлении/прекращении связи и обмене информацией.

Обычно клиент и сервер работают в рамках единого прото­кола — telnet, ftp, gopher, http и пр., однако в связи с недостаточ­ностью такого подхода появляются мультипротоколъные клиенты и серверы, например браузер Netscape Navigator.