Глава 2. Телекоммуникационные вычислительные системы и сети

В инфраструктуре современного бизнеса и образования системам телекоммуникаций и вычислительным сетям отводится ключевая роль. Это обусловлено тем, что в современных экономических информационных системах управление осуществляется через информационные потоки. К информационным потокам из внешней среды можно отнести различного рода нормативную информацию, информацию о конъюнктуре рынка, создаваемую конкурентами, потребителями, поставщиками. Во внешнюю среду от хозяйствующих субъектов поступает информация о финансовой деятельности (в государственные органы, кредиторам, инвесторам), маркетинговая информация (потребителям, партнерам, поставщикам) и т. д. Большой объем информации накапливается, обрабатывается, циркулируя внутри предприятий, служит основой для прогнозирования развития экономической системы, корректировки целей в хозяйственной деятельности. Передача и обработка этих информационных потоков осуществляется телекоммуникационными вычислительными сетями, что делает их наиболее значимым компонентом информационных систем. Именно они обеспечивают пользователям широкий диапазон информационно-вычисли-тельных услуг, предоставляя доступ к локальным и удаленным информационным ресурсам, технологиям и базам данных.

Рассмотрение концептуальных основ телекоммуникационных вычисли-тельных систем целесообразно выполнять, оценивая аппаратное, информационное и программное обеспечение.

Основные понятия и определения

Телекоммуникационная вычислительная сеть– это сеть обмена и распределенной обработки информации, образуемая множеством взаимосвязанных абонентских систем и средствами связи, являющихся поставщиками или потребителями информации[4]. Средства связи и обработки информации ориентированы на коллективное использование общесетевых ресурсов – аппаратных, информационных, программных, как это представлено, например, на рис. 8.

Основными компонентами аппаратного обеспечения сети являются компьютерыразличных типов и классов или другие сетевые терминалы, коммуникационные узлы и средства связи. Компьютеры, входящие в телекоммуникационную вычислительную сеть, могут отличаться производительностью, конфигурацией, выполняемыми функциями, что позволяет разделить их на рабочие станции и серверы сети.

Рабочая станция – это компьютер, подключенный к сети и работающий под управлением локальной операционной системы. Пользователь такого компьютера имеет доступ как к собственным файлам и приложениям, так и к сетевым ресурсам.

Рис. 8. Телекоммуникационная вычислительная сеть

Сервер сети выполняет функции управления распределением сетевых ресурсов и предоставления различного рода сервисных услуг.

К коммуникационным узлам относятся следующие устройства: модемы, повторители, коммутаторы (мосты), маршрутизаторы, шлюзы и др.

В качестве средств связи могут использоваться различные физические среды: коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель, телефонная линия. В настоящее время широко используются беспроводные технологии с использованием радиоволн или инфракрасного излучения.

Программное обеспечение телекоммуникационных систем чрезвычайно многообразно (рис. 9) и служит для решения задач обработки информации, осуществления планирования и организации коллективного доступа к информационным ресурсам сети, динамического распределения этих ресурсов и т. д.

Информационное обеспечение представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи. Примерами могут служить базы данных – локальные и распределенные, общего и индивидуального назначения.

Многообразие аппаратных и программных решений, используемых в компьютерах и каналах связи между ними, требует координации разработок телекоммуникационных сетей, которая осуществляется на базе эталонной модели OSI (Open System Interconnection). Эта модель, получившая название модели взаимодействия открытых систем, является стандартом Международной организации по стандартизации ISO (International Organization for Standardization). Основным понятием базовой эталонной модели является понятие системы как автономной совокупности вычислительных средств, осуществляющих обработку данных прикладных процессов, а задача сети состоит в обеспечении взаимодействия прикладных процессов, расположенных в различных системах. Прикладной процесс обеспечивает обработку информации и выступает важнейшим компонентом системы. Область взаимодействия открытых систем определяется последовательно-параллельными группами функций или модулями взаимо-действия, реализуемыми программными и аппаратными средствами.

Рис. 9. Программное обеспечение сетей

Модули, образующие область взаимодействия прикладных процессов и физических средств, в общем случае делятся на семь уровней: прикладной, представительский, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень модели относительно независим и описывает строго определенные функции взаимодействия сетевых устройств. Многоуровневое представление средств сетевого взаимодействия предполагает согласованную работу двух участников сетевого обмена на каждом из семи уровней. Фор-мализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах сети, называются протоколом. Модули, реализующие протоколы соседних уровней одного узла, также взаимодействуют по четко определенным правилам. Эти правила принято называть интерфейсом.

Основные требования, которые предъявляются к современным телекоммуникационным вычислительным сетям, - это производительность, расширяемость, надежность, безопасность и управляемость.

Производительность сетей характеризуется такими показателями, как время реакции, пропускная способность и задержка передачи. Время реакции сети хорошо знакомо любому пользователю, когда при работе он говорит: «Сегодня сеть работает медленно». На реакцию сети влияют как ее технические характеристики, так и загруженность сети. Пропускная способность определяется количеством информации, переданной через сеть или ее сегмент в единицу времени. Задержка передачи вычисляется как время между поступлением информации на вход устройства и моментом ее появления на выходе. Данный показатель имеет существенное значение при передаче голосовых данных или изображения.

Расширяемость сети означает возможность легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, сервисов). Однако в ряде случаев эти операции могут привести к снижению производительности сети, и тогда принято говорить о таком свойстве сети, как масштабируемость – возможность наращиваемости сети без потери производительности.

Надежность аппаратных средств обеспечивается традиционными способами, например, дублированием отдельных элементов, а сохранность информации и защита от искажений – созданием копий и проверкой их идентичности при изменении информации. Особое значение в вычислительных сетях имеет безопасность передачи информации, которая обеспечивается специальными программными и аппаратными средствами.