Цели создания компьютерных сетей

История создания и эволюции Интернет

Классификация компьютерных сетей

Цели создания компьютерных сетей

Каждое из трех прошедших столетий ознаменовалось преобладанием одной гос­подствующей технологии. Восемнадцатое столетие было веком индустриальной революции и механизации. В XIX веке наступила эпоха паровых двигателей. В те­чение ХХ века главной технологией стали сбор, обработка и распространение ин­формации. Среди прочих разработок следует отметить создание глобальных теле­фонных сетей, изобретение радио и телевидения, рождение и небывалый рост компьютерной индустрии, запуск спутников связи.

Благодаря высокой скорости технологического прогресса эти области очень быстро проникают друг в друга, при этом различия между сбором, транспортиров­кой, хранением и обработкой информации продолжают быстро исчезать. Органи­зации с сотнями офисов, разбросанных по всему миру, должны иметь возможность получать информацию о текущем состоянии своего самого удаленного офиса мгно­венно, нажатием кнопки. По мере роста нашего умения собирать, обрабатывать и распространять информацию, потребности в средствах еще более сложной обра­ботки информации растут все быстрее.

Хотя компьютерная индустрия еще довольно молода по сравнению с други­ми производствами (например, автомобильной или авиационной промышленно­стью), прогресс в сфере производства компьютеров является весьма впечатляющим.

В первые два десятилетия своего существования компьютерные системы были жестко централизованными, и размещались, как правило, в пределах одного помещения. Часто эта комната оборудовалась стеклянными стенами, сквозь которые посетители могли полюбоваться на великое электронное чудо. Компания среднего размера или университет могли позволить себе один -два компьютера, тогда как у круп­ных организаций их было по нескольку десятков. Сама мысль о том, что через какие-нибудь 20 лет столь же мощные компьютеры будут иметь размеры меньше почтовой марки и производиться миллионами, тогда казалась чистой фантасти­кой.

Объединение компьютеров и средств связи оказало глубокое влияние на прин­цип организации компьютерных систем. Концепция «компьютерного центра» в виде комнаты, в которой помещался большой компьютер и куда пользователи прино­сили свои программы, сегодня полностью устарела. Модель, в которой один ком­пьютер выполнял всю необходимую работу по обработке данных, уступила место модели, представляющей собой большое количество отдельных, но связанных меж­ду собой компьютеров. Такие системы называются компьютерными сетями.

В данной учебной дисциплине мы будем использовать термин «компьютерная сеть для обозначения набора связанных между собой автономных компьютеров. Два ком­пьютера называются связанными между собой, если они могут обмениваться инфор­мацией. Связь не обязательно должна осуществляться при помощи медного провода. Могут использоваться самые разнообразные средства связи, включая волоконную оптику, радиоволны высокой частоты и спутники связи. Требование автономности компьютеров употребляется, чтобы исключить из нашего определения системы с яв­ными отношениями типа master/slave (хозяин/подчиненный). Если один компьютер может принудительна запустить, остановить другой компьютер или управлять его работой, то такие компьютеры не являются автономными. Система с одним управля­ющим устройством и несколькими управляемыми не является сетью. Также нельзя считать сетью большой компьютер с удаленными принтерами и терминалами.

В литературе существует значительная путаница между понятиями компью­терная сеть и распределенная система. Основное их различие заключается в том, что в распределенной системе наличие многочисленных автономных компьюте­ров прозрачно (то есть незаметно) для пользователя. Он может набрать команду для запуска некой программы, и программа запустится. Однако какой выбрать процессор, где расположены необходимые для работы программы файлы, как их транспортировать и куда выдать результат, будет решать операционная система.

Другими словами, пользователь распределенной системы не знает о существо­вании нескольких процессоров. Система выглядит как единый виртуальный про­цессор. Назначение заданий процессорам и файлов дискам, перемещение файлов с мест хранения к месту их использования, а также прочие системные функции должны быть автоматическими.

В сети пользователь должен явно зарегистрироваться на одной машине, явно указывать удаленные задания, явно перемещать файлы и управлять работой сети. В распределенной системе ничего не должно делаться явно, все производится сис­темой автоматически, незаметно для пользователя.

Распределенная система является программной системой, по­строенной на базе сети. Эта программная система обеспечивает высокую степень связности элементов и прозрачности. Таким образом, различие между компью­терной сетью и распределенной системой заключается в программном обеспече­нии (особенно в операционной системе), а не в аппаратуре.

Тем не менее, эти два понятия имеют очень много общего. Например, как компью­терная сеть, так и распределенная система занимаются перемещением файлов. Разни­ца заключается в том, кто вызывает эти перемещения - система или пользователь.

Посвятим некоторое время обсуждению вопроса, почему люди интересуются компьютерны­ми сетями и для чего сети могут быть использованы.

Во-первых, сети создаются организациями, использующими значительное количество компьютеров, часто удаленных друг от друга на большие расстояния.

Поначалу все эти компьютеры могут работать изолированно друг от друга, однако в какой-то момент администрация может принять решение соединить их, чтобы иметь возможность быстрого доступа к информации по всей компании.

Если посмотреть на эту проблему с более общих позиций, то целью здесь является совместное использование ресурсов путем предоставления досту­па к программам, оборудованию и данным для любого пользователя сети, независимо от физического расположения ресурса и пользователя. Другими сло­вами, тот факт, что пользователь находится на расстоянии 1000 км от данных, не должно помешать ему воспользоваться этими данными так же, как если бы они находились рядом. То есть, первой целью таких сетей является борьба с «тиранией географии».

Вторая цель заключается в обеспечении высокой надежности при помощи аль­тернативных источников информации. Например, все файлы могут быть репли­цированы на двух или трех машинах, так что, если одна из них недоступна (из-за отказа, например, аппаратуры), могут быть использованы другие копии. Кроме того, наличие нескольких процессоров означает, что если в одном из них возникнет отказ, другие могут выполнить его работу, хотя и с уменьшенной производительностью. Воз­можность продолжать работу, несмотря на аппаратные и программные проблемы, имеет чрезвы­чайно большое значение для военных и банковских задач, в управлении воздуш­ным транспортом, безопасностью ядерного реактора и т. п.

Еще одной целью является экономия средств. Небольшие компьютеры облада­ют значительно лучшим соотношением производительности и цены, нежели боль­шие. Мэйнфреймы работают быстрее персональных компьютеров примерно в десятки раз, однако их стоимость больше в тысячу раз. Это несоответствие заставляет многих разра­ботчиков создавать системы, состоящие из персональных компьютеров, по одно­му на пользователя, с данными, хранящимися на одном или нескольких совместно используемых серверах.

Существует два варианта построения таких систем:

- файл - серверные;

- клиент -серверные.

И в тех, и в других компьютер-клиент отправляет запрос компьютеру серверу по сети и по сети получает от него ответ. Разница заключается лишь в том, где осуществляется обработка запроса – на машине-клиенте или на сервере.

В файл-серверных системах сервер получает запрос и отправляет клиенту всю имеющуюся у него информацию, касающуюся запроса. Это приводит у тому, что по каналам связи сети от сервера к клиенту передаются большие массивы информации, зачастую с излишней для клиента информацией.

Учитывая это, наиболее рациональным считается клиент-серверный вариант построения системы. Эта модель проиллюстрирова­на на рисунке 13.1.

		Машина - клиент		Сервер
		Запрос

		Ответ

Рисунок 13.1- Клиент-серверная модель системы

В клиент-серверной модели сервер осуществляет обработку запроса, выделяет только необходимую клиенту информацию, соответствующую его запросу, и отправляет клиенту ответ. Обычно в сети количество клиентов значительно больше числа используемых ими серверов.

Еще одной целью компьютерной сети является.масштабuруе.мость (scalability), то есть способность увеличивать производительность системы по мере роста на­грузки на систему за счет простого добавления процессоров. Когда перестает хва­тать возможностей мэйнфрейма, всю систему требуется заменить на более произ­водительную, что обычно влечет за собой очень большие финансовые затраты и неудобство для пользователей. В случае клиент-серверной модели новые клиенты и новые серверы могут добавляться по мере необходимости.

И, наконец, еще одна цель установки компьютерной сети имеет мало общего с технологией вообще. Компьютерная сеть является эффективным средством связи меж­ду удаленными друг от друга сотрудниками организации. При помощи сети два или более удаленных друг от друга сотрудника могут легко составить совместный отчет. Если один из сотрудников изменяет документ, находящийся на сервере, в под­ключенном режиме (on-line), остальные сотрудники могут немедленно увидеть эти изменения, а не ждать письма в течение нескольких дней. Подобное ускорение передачи информации делает возможным сотрудничество удаленных друг от дру­га групп людей. На длительном отрезке времени использование сетей для обще­ния между людьми может оказаться даже важнее, чем любая из технических це­лей, как, например, увеличение надежности.

Во-вторых, сети используются частными лицами. Все рассмотренные цели построения компьютерных сетей имеют экономичес­кую или технологическую природу. Если бы достаточно мощные мэйнфреймы были доступны по приемлемым ценам, многие компании просто решили бы хранить все свои данные на них, а сотрудникам предоставить удаленные терминалы.

В 70-х и начале 80-х годов ХХ столетия большинство компаний действовало как раз подобным образом. Компьютерные сети стали популярными только после того, как сети из связанных между собой персональных компьютеров стали существенно дешевле мэйнфрей­мов при той же производительности.

В 90-х годах компьютерные сети стали предоставлять услуги частным лицам на дому. Эти услуги и мотивировки использования сетей не имели ничего общего с рассмотренной моде­лью «корпоративной эффективности».

Цели использования компьютерных сетей частными (физическими) лицами несколько иные. Это:

- доступ к удаленной информации;

- общение;

- интерактивные развлечения.

Доступ к удаленной информации может осуществляться в различной форме. В качестве примера можно привести доступ к финансовым учреждениям. Люди оплачивают счета, управляют банковскими счетами и вкладами при помощи компьютерных сетей. Кроме того, стали популярными Интернет-магазины с воз­можностью просмотра в подключенном режиме (on-line) каталогов тысяч ком­паний. Некоторые из этих каталогов предоставляют мгновенное ви­деоизображение любого продукта. Для его получения нужно лишь щелкнуть на имени этого продукта.

Газеты также доступны в подключенном режиме и стали персонализированными. Такой газете можно сообщить, что вам требуется вся информа­ция о коррумпированных политиках, больших пожарах, скандалах, связанных со знаменитостями, и эпидемиях, но, пожалуйста, не о футболе. Ночью, пока вы спи­те, газета загружается на ваш жесткий диск или печататься на вашем лазер­ном принтере. Следую­щим после газет (плюс журналы, в том числе научные) шагом стали доступные по сети электронные библиотеки. При все уменьшающихся ценах, размерах и весе переносных компьютеров печатные издания могут вскоре устареть. Мы уже знаем пример, который оказало изобретение Гуттенбергом печатного стан­ка на средневековые манускрипты.

К этой же категории применения компьютерных сетей относится доступ к ин­формационным системам типа Всемирной паутины (WWW, World Wide Web), содержащим информацию по искусству, бизнесу, кулинарии, политике, истории, хобби, о здоровье, отдыхе, науке, спорте, путешествиях, а также о многих и многих других темах.

Все приведенные возможности применения сетей включают взаимодействие между пользователем и удаленной базой данных. Следующей категорией приме­нения сетей является общение между частными лицами, что можно назвать отве­том ХХI века XIX веку с его изобретением телефона. Электронная почта уже широко используется миллионами людей, а включение в письмо изображений наравне с текстом стало обычным делом.

Использование таких программных продуктов, как Skype позволяет удаленным пользователям без задержки видеть и слышать друг друга. Подобная технология делает воз­можными виртуальные собрания, называемые видеоконференциями, в которых могут принимать участие люди, находящиеся далеко друг от друга. Видеоконференции могут использоваться для обучения по сети, консультации у специалиста-медика и во многих других ситуациях.

Всемирные конференции, в которых обсуждаются всевозможные темы, уже вполне обычны для некоторых групп людей и вскоре, возможно, станут привыч­ными для всего населения планеты. Подобные обсуждения, в которых один чело­век посылает сообщение и прочитать его могут все остальные подписчики конфе­ренции, охватывают весь спектр тем от юмористических до самых серьезных.

Третья категория - развлечения - является гигантской индустрией, продол­жающей развиваться. Основным направлением здесь является видео по заказу. Можно выбрать любой фильм или телевизионную пере­дачу из когда-либо и где-либо снятых и увидеть ее мгновенно на своем экране. Новые фильмы могут стать интерактивными, где пользователю периодически бу­дет предлагаться выбор сюжетной линии (должен ли Макбет убить Данкана сей­ас или немного подождать} с альтернативными сценариями, заготовленными для всех случаев. Телевидение тоже может стать интерактивным с участием аудито­рии в викторинах, с возможностью выбора победителя и т. п.

С другой стороны, может, видео по заказу и не станет главным направлением индустрии сетевых развлечений. Возможно, им станут сетевые игры. Уже сейчас существуют игры-симуляторы в реальном времени с большим количеством участ­ников, например прятки в виртуальном средневековом замке или симуляторы по­летов, в которых одна команда пытается сбить игроков команды противника. Если в такие игры играть со специальными стереоскопическими очками при фотогра­фическом качестве двигающихся в реальном времени трехмерных образов, мы бу­дем иметь что-то вроде всемирной виртуальной реальности совместного доступа.

Обобщая все это можно отметить, что возможность объединять информацию, общение и развлечение, без сомнения, послужит мощным стимулом развития новой индустрии, основан­ной на компьютерных сетях.

Дата добавления: 2014-12-25