Состав и функции телекоммуникационных технологий. Представления о технических и программных средствах телекоммуникационных технологий. Положительные стороны применения технологий

29.03.2019

Информатизация современного общества и тесно связанная с ней информатизация образования характеризуются совершенствованием и массовым распространением информационных и телекоммуникационных технологий. Они широко применяются для передачи информации и обеспечения взаимодействия преподавателя и обучаемого в современной системе образования. Важно понимать, что в связи с этим преподаватель в наше время должен не только обладать знаниями в области информационных и телекоммуникационных технологий, но и быть специалистом по их применению в своей профессиональной деятельности.

Слово «технология» имеет греческие корни и в переводе означает науку, совокупность методов и приемов обработки или переработки сырья, материалов, полуфабрикатов, изделий и преобразования их в предметы потребления. Современное понимание этого слова включает и применение научных и инженерных знаний для решения практической задачи. В таком случае информационными и телекоммуникационными технологиями можно считать такие технологии, которые направлены на обработку и преобразования информации.

Информационные и телекоммуникационные технологии – это обобщающее понятие, описывающее различные методы, способы и алгоритмы сбора, хранения, обработки, представления и передачи информации

В это определение умышленно не включено слово «использование». Использование информационных и телекоммуникационных технологий позволяет говорить о еще одной технологии – технологии использования информационных и телекоммуникационных технологий в образовании, медицине, военном деле и многих других областях деятельности человека, что является частью технологий информатизации. Каждая из этих областей накладывает на технологию информатизации свои ограничения и особенности. В качестве примера можно привести технологию Интернет, рассматриваемую как информационную и телекоммуникационную технологию. При этом технологию использования Интернет в образовании разумно считать не информационной и телекоммуникационной технологией, а технологией информатизации образования.

Важно понимать, что понятие технологии информатизации образования значительно шире, чем только технология использования информационных и телекоммуникационных технологий в сфере образования. Это понятие включает в себя весь комплекс приемов, методов, способов и подходов обеспечивающих достижение целей информатизации образования.

Так, например, к технологиям информатизации образования в полной мере могут быть отнесены приемы создания и оценки качества информационных ресурсов образовательного назначения, методы обучения педагогов эффективному использованию информационных и коммуникационных технологий в своей профессиональной деятельности.

В основе средств информационных и телекоммуникационных технологий, используемых в сфере образования, находится персональный компьютер, оснащенный набором периферийных устройств. Возможности компьютера определяются установленным на нем программным обеспечением. Основными категориями программных средств являются системные программы, прикладные программы и инструментальные средства. К системным программам относятся операционные системы, обеспечивающие взаимодействие компьютера с оборудованием и пользователя с персональным компьютером, а также различные служебные или сервисные программы. К прикладным программам относят программное обеспечение, которое является инструментарием информационных технологий – технологий работы с текстами, графикой, табличными данными и т.д. К инструментальным программам относятся программы, предназначенные для разработки программного обеспечения.

В современных системах образования широкое распространение получили универсальные офисные прикладные программы и средства информационных и телекоммуникационных технологий: текстовые процессоры, электронные таблицы, программы подготовки презентаций, системы управления базами данных, органайзеры, графические пакеты и т.п.

С появлением компьютерных сетей обучаемые и педагоги приобрели новую возможность оперативно получать информацию из любой точки земного шара. Через глобальную телекоммуникационную сеть Интернет возможен мгновенный доступ к мировым информационным ресурсам (электронным библиотекам, базам данных, хранилищам файлов, и т.д.). В самом популярном ресурсе Интернет – всемирной паутине WWW опубликовано несколько миллиардов мультимедийных документов.

В телекоммуникационной сети Интернет доступны и многие другие распространенные сервисы, позволяющие людям общаться и обмениваться необходимой информацией, к числу которых относятся электронная почта, ICQ, списки рассылки, группы новостей, чат. Разработаны специальные программы для общения в реальном режиме времени, позволяющие после установления связи передавать тексты, звуки и изображения. Эти программы позволяют организовать совместную работу удаленных пользователей с программой, запущенной на отдельном компьютере.

С появлением новых алгоритмов сжатия данных доступное для передачи по компьютерной сети качество звука существенно повысилось и стало приближаться к качеству звука в обычных телефонных сетях. Как следствие, весьма активно стала развиваться относительно новая технология – Интернет-телефония. С помощью специального оборудования и программного обеспечения через сеть Интернет можно проводить аудио и видеоконференции.

Для обеспечения эффективного поиска информации в компьютерных сетях применяются технологии поиска информации, цель которых – собирать данные об информационных ресурсах глобальной компьютерной сети и предоставлять пользователям возможность быстрого поиска информации. С помощью поисковых систем можно искать документы всемирной паутины, мультимедийные файлы и программное обеспечение, адресную информацию об организациях и людях.

С помощью сетевых средств информатизации становится возможным широкий доступ к учебно-методической и научной информации, организация оперативной консультационной помощи, моделирование научно-исследовательской деятельности, проведение виртуальных учебных занятий (семинаров, лекций) в реальном режиме времени.

К числу значимых информационных и телекоммуникационных технологий относится видеозапись и телевидение.

Видеопленки и соответствующие средства информатизации позволяют большому количеству обучаемых прослушивать лекции лучших преподавателей. При этом видеокассеты с лекциями могут быть использованы как в специально оборудованных аудиториях, так и в домашних условиях. Очень часто основной учебный материал излагается одновременно (согласованно) в печатных изданиях и на видеокассетах. В качестве примера можно привести ставшее традиционным обучение иностранным языкам, в ходе которого обучаемые часто используют печатные издания совместно с магнитофоном или компьютером, оснащенным соответствующей обучающей программой.

В таком случае очень часто возникает вопрос о целесообразности и необходимости использования различных информационных и телекоммуникационных технологий. Так, например, если в ходе обучения необходима визуальная информация, и ее невозможно предоставить обучаемому в печатном виде, то необходимость видеоматериалов очевидна. Если видеопленка или видеодемонстрация, организованная с помощью компьютера, - всего лишь запись лекции без каких-либо дополнительных специальных иллюстраций, то тогда использование информационной технологии может быть оправданным, но не необходимым.

Телевидение, как одна из наиболее распространенных информационных технологий, играет очень большую роль в жизни людей: практически в каждой семье есть хотя бы один телевизор. Обучающие телепрограммы широко используются по всему миру и являются ярким примером практической информатизации образования. Благодаря телевидению, появляется возможность транслировать лекции для широкой аудитории в целях повышения общего развития данной аудитории без последующего контроля усвоения знаний, а также возможность впоследствии проверять знания при помощи специальных тестов и экзаменов.

К сожалению, данная технология может применяться только для большой аудитории, например, для изучающих иностранные языки или основы каких-либо наук. Трудно использовать национальное или даже городское телевидение для курсов более узкой направленности.

Многие обучающие теле- и радиопрограммы передаются через спутниковое телевидение. Например, международная организация INTELSAT, основанная в 1971 году, позволяет транслировать обучающие программы практически на весь мир, предоставляя для этого все свои 15 спутников. Спутниковые каналы позволяют также организовывать коммуникационные сети ISDN, которые позволяют передавать в цифровом виде одновременно видеоизображение, звук, текст и копии документов.

Мощной технологией, позволяющей хранить и передавать основной объем изучаемого материала, являются образовательные электронные издания, как распространяемые в компьютерных сетях, так и записанные на специальных носителях информации: CD-ROM, DVD и т.д. Индивидуальная и коллективная работа с ними может способствовать более глубокому усвоению и пониманию материала. Эта технология позволяет, при соответствующей доработке, приспособить существующие учебные материалы и средства обучения к индивидуальному пользованию, предоставляет возможности для самообучения и самопроверки полученных знаний.

Благодаря современным информационным и телекоммуникационным технологиям, таким как электронная почта, телеконференции или ICQ общение между участниками образовательного процесса может быть распределено в пространстве и во времени. Так, например, педагоги и обучаемые могут общаться между собой, находясь в разных странах, в удобное для них время. Такой диалог может быть растянут во времени – вопрос может быть задан сегодня, а ответ на него получен через несколько дней. С помощью таких подходов становится возможным обмен информацией (вопросы, советы, дополнительный материал, контрольные задания), что позволяет обучаемым и преподавателям анализировать полученные сообщения и отвечать на них в любое удобное время.

Информационные и телекоммуникационные технологии, используемые в сфере образования, можно классифицировать согласно разным критериям. Так, например, при изучении информатизации образования, в качестве критерия удобно рассматривать цель использования метода, способа или алгоритма воздействия на информацию. В этом случае можно выделить технологии хранения, представления, ввода, выводы, обработки и передачи информации.

Известно много различных информационных и телекоммуникационных технологий. С каждым годом появляются новые средства и технологии, важные с точки зрения информатизации образования. Перечислить и, тем более, изучить их все невозможно. Важно понимать, что при определенных условиях многие из этих технологий способны существенно повлиять на повышение качества подготовки специалистов.

Спектр телекоммуникационных технологий чрезвычайно широк, что во многом объясняется высоким уровнем стандартизации и унификации, способствовавшим их распространению. Из всего многообразия остановимся на телекоммуникационных технологиях, обеспечивающий удаленный доступ и распределенную обработку.

Задача разработчиков распределенных систем - спроектировать программное и аппаратное обеспечение так, чтобы предоставить все необходимые характеристики распределенной системы. А для этого требуется знать преимущества и недостатки различных архитектур распределенных систем. Выделяется три типа архитектур распределенных систем по реализации механизма управления доступом:

прямое управление доступом;
мандатное управление доступом;
ролевое управление доступом.

При использовании прямого управления все субъекты и объекты определены так, как это было описано выше применительно к эталонной модели. При использовании прямого управления субъекты, которые являются владельцами объектом, могут разрешать или запрещать доступ к этим другим субъектам. Принципиально объекты и субъекты могут меняться ролями. Данный подход используется наиболее часто, хотя и не обеспечивает высоких показателей безопасности.

При использовании мандатного управления доступом все объекты и субъекты относятся к определенному уровню. При использовании данного подхода субъекты не могут получить доступ к объектам, если им не разрешено работать на данном уровне.

Идея ролевого управления состоит в том, что определяется набор ролей, которые могут соответствовать, например, служебным обязанностям сотрудника или функциям, реализуемым подсистемой. Права доступа определяются, в частности, ролями, закрепленными за субъектом.

Ролевое управление доступом является наиболее гибким и простым с точки зрения администрирования.

В рамках конкретных систем возможно совместное использование рассмотренных подходов.

Выделяют следующие виды распределенных архитектур ИС:

архитектура «файл - сервер»;
двухзвенная архитектура «клиент - сервер»;
многозвенная архитектура «клиент - сервер»;
архитектура веб-приложений;
сервис-ориентированная архитектура.

Рассмотрим каждую из этих архитектур.

Архитектура «файл - сервер». Файл-серверные приложения - приложения, схожие по своей структуре с локальными приложениями и использующие сетевой ресурс для хранения программы и данных.

Классическое представление информационной системы в архитектуре «файл - сервер» представлено на рис. 3.12.

Организация информационных систем на основе использования выделенных файл-серверов все еще является распространенной в связи с наличием большого количества персональных компьютеров разного уровня развитости и сравнительной дешевизны связывания PC в локальные сети. Конечно, основным достоинством данной архитектуры является простота организации. Проектировщики и разработчики информационной системы находятся в привычных и комфортных условиях IBM PC в среде MS-DOS, Windows или какого-либо облегченного варианта Windows Server. Имеются удобные и развитые средства разработки графического пользовательского интерфейса, простые в использовании средства разработки систем баз данных и (или) СУБД.

Достоинства такой архитектуры:

многопользовательский режим работы с данными;
удобство централизованного управления доступом;
низкая стоимость разработки;
высокая скорость разработки;
невысокая стоимость обновления и изменения ПО.

Недостатки:

проблемы многопользовательской работы с данными: последовательный доступ, отсутствие гарантии целостности;
низкая производительность (зависит от производительности сети, сервера, клиента);
плохая возможность подключения новых клиентов;
ненадежность системы.

Рис. 3.12.

Архитектура «клиент - сервер» (Client-server ) - вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемых серверами, и заказчиками услуг, называемых клиентами. Нередко клиенты и серверы взаимодействуют через компьютерную сеть и могут быть как различными физическими устройствами, так и программным обеспечением.

Первоначально системы такого уровня базировались на классической двухуровневой клиент-серверной архитектуре (Two-tier architecture). Под клиент-серверным приложением в этом случае понимается информационная система, основанная на использовании серверов баз daHHbLx.

Схематически такую архитектуру можно представить, как показано на рис. 3.13.

На стороне клиента выполняется код приложения, в который обязательно входят компоненты, поддерживающие интерфейс с конечным пользователем, производящие отчеты, выполняющие другие специфичные для приложения функции.

Рис. 3.13.

Клиентская часть приложения взаимодействует с клиентской частью программного обеспечения управления базами данных, которая фактически является индивидуальным представителем СУБД для приложения.

Заметим, что интерфейс между клиентской частью приложения и клиентской частью сервера баз данных, как правило, основан на использовании языка SQL. Поэтому такие функции, как, например, предварительная обработка форм, предназначенных для запросов к базе данных, или формирование результирующих отчетов, выполняются в коде приложения.

Наконец, клиентская часть сервера баз данных, используя средства сетевого доступа, обращается к серверу баз данных, передавая ему текст оператора языка SQL.

Посмотрим теперь, что же происходит на стороне сервера баз данных. В продуктах практически всех компаний сервер получает от клиента текст оператора на языке SQL:

сервер производит компиляцию полученного оператора.
далее (если компиляция завершилась успешно) происходит выполнение оператора.

Преимуществами данной архитектуры являются:

1) возможность, в большинстве случаев, распределить функции вычислительной системы между несколькими независимыми компьютерами в сети;
2) все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищен гораздо лучше большинства клиентов, а также на сервере проще обеспечить контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами доступа;
3) поддержка многопользовательской работы;
4) гарантия целостности данных.

Недостатки:

1) неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть;
2) администрирование данной системы требует квалифицированного профессионала;
3) высокая стоимость оборудования;
4) бизнес-логика приложений осталась в клиентском ПО.

При проектировании информационной системы, основанной на архитектуре «клиент - сервер», большее внимание следует обращать на грамотность общих решений. Технические средства пилотной версии могут быть минимальными (например, в качестве аппаратной основы сервера баз данных может использоваться одна из рабочих станций). После создания пилотной версии нужно провести дополнительную исследовательскую работу, чтобы выяснить узкие места системы. Только после этого необходимо принимать решение о выборе аппаратуры сервера, которая будет использоваться на практике.

Увеличение масштабов информационной системы не порождает принципиальных проблем. Обычным решением является замена аппаратуры сервера (и, может быть, аппаратуры рабочих станций, если требуется переход к локальному кэшированию баз данных). В любом случае практически не затрагивается прикладная часть информационной системы.

Также данный вид архитектуры называют архитектурой с «толстым» клиентом.

В случае большого числа пользователей возникают проблемы своевременной и синхронной замены версий клиентских приложений на рабочих станциях. Такие проблемы решаются в рамках многозвенной архитектуры (рис. 3.14). Часть общих приложений переносится на специально выделенный сервер приложений. Тем самым понижаются требования к ресурсам рабочих станций, которые будут называться «тонкими» клиентами. Данный способ организации вычислительного процесса является разновидностью архитектуры «клиент - сервер».

Использование многозвенной архитектуры может быть рекомендовано также в случае, если некоторая программа требует для своей работы много ресурсов, то может оказаться дешевле построить тонкую сеть с одним очень мощным сервером, чем использовать несколько мощных клиентных рабочих станций. Особенно это имеет значение, если данной программой пользуются не постоянно, а время от времени. На рис. 3.15 представлена архитектура многозвенного приложения.

Рис. 3.14.

Разумное сочетание производительности сервера приложений и производительности рабочих станций позволят построить сеть, более дешевую при установке и эксплуатации.

Рис. 3.15.

Архитектура веб-приложений. Эта архитектура широко применяется в настоящее время и носит также название архитектуры вебсервисов.

Веб-сервис - это приложение, доступное через Интернет и предоставляющее некоторые услуги, форма которых не зависит от поставщика (так как используется универсальный формат данных - XML) и платформы функционирования.

Сервис-ориентированная архитектура также является одной из технологий реализации информационных систем (подробнее см. в подпараграфе 6.2.9).

В данное время существует три различные технологии, поддерживающие концепцию распределенных объектных систем. Это технологии EJB, СОЮЗА и DCOM.

В основе веб-сервисов лежат открытые стандарты и протоколы: SOAP, UDDI и WSDL.

1. SOAP (Simple Object Access Protocol), разработанный консорциумом W3C, определяет формат запросов к веб-сервисам. Сообщения между веб-сервисом и его пользователем пакуются в так называемые SOAP-

конверты (SOAP envelopes, иногда их еще называют XML-конвертами). Само сообщение может содержать либо запрос на осуществление какого-либо действия, либо ответ - результат выполнения этого действия.

2. WSDL (Web Service Description Language). Интерфейс веб-сервиса описывается в WSDL-документах (a WSDL - это подмножество XML). Перед развертыванием службы разработчик составляет ее описание на языке WSDL, указывает адрес веб-сервиса, поддерживаемые протоколы, перечень допустимых операций, форматы запросов и ответов.
3. UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) - протокол поиска веб-сервисов в Internet (http://www.uddi.org/). Представляет собой бизнес-реестр, в котором провайдеры веб-сервисов регистрируют службы, а разработчики находят необходимые сервисы для включения в свои приложения.

Enterprise JavaBeans (EJB). Основная идея, лежавшая в разработке технологии EJB, - создать такую инфраструктуру для компонент, чтобы они могли бы легко «вставляться» («plug in») и удаляться из серверов, тем самым увеличивая или снижая функциональность сервера. Технология EJB похожа на технологию JavaBeans в том смысле, что она использует ту же самую идею (а именно, создание новой компоненты из уже существующих, готовых и настраиваемых компонент, аналогично RAD-системам), но во всем остальном EJB - совершенно иная технология.

Достоинства EJB:

1) быстрое и простое создание;
2) Java-оптимизация;
3) кросс-платформенность;
5) возможность передачи объектов по значению;
6) встроенная безопасность.

Недостатки EJB:

1) поддержка только одного языка - Java;
2) трудность интегрирования с существующими приложениями;
3) плохая масштабируемость;
4) производительность;
5) отсутствие международной стандартизации.

Благодаря своей легко используемой Java-модели EJB является самым простым и самым быстрым способом создания распределенных систем. EJB - хороший выбор для создания RAD-компонент и небольших приложений на языке Java. Конечно, EJB не такая мощная технология, как DCOM или CORBA. Тем самым, роль RMI (англ. Remote Method Invocation - программный интерфейс вызова удаленных методов в языке Java) в создании больших, масштабируемых промышленных систем, снижается.

Distributed Component Object Model (далее - DCOM) (распределенная компонентная объектная модель) - программная архитектура, разработанная компанией Microsoft для распределения приложений между несколькими компьютерами в сети. Программный компонент на одной из машин может использовать DCOM для передачи сообщения (его называют удаленным вызовом процедуры) к компоненту на другой машине. DCOM автоматически устанавливает соединение, передает сообщение и возвращает ответ удаленного компонента.

Для того чтобы различные фрагменты сложного приложения могли работать вместе через Интернет, необходимо обеспечить между ними надежные и защищенные соединения, а также создать специальную систему, которая направляет программный трафик.

Для решения этой задачи компания Microsoft создала DCOM, которая встраивается в операционные системы Windows NT 4.0 и Windows 98 и выше.

Достоинства DCOM:

1) независимость от языка;
2) динамический/статический вызов;
3) динамическое нахождение объектов;
4) масштабируемость;
5) открытый стандарт (контроль со стороны TOG);
6) множественность Mndoivs-программистов;

Недостатки DCOM:

1) сложность реализации;
2) зависимость от платформы;
3) нет именования через URL ;
4) нет проверки безопасности на уровне выполнении ActiveX компонент;
5) отсутствие альтернативных разработчиков.

DCOM является лишь частным решением проблемы распределенных объектных систем. Он хорошо подходит для Microso/t-ориентированных сред. Как только в системе возникает необходимость работать с архитектурой, отличной от Windows, DCOM перестает быть оптимальным решением проблемы. Конечно, вскоре это положение может измениться, так как Microsoft стремится перенести DCOM и на другие платформы. Например, фирмой Software AG уже выпущена версия DCOM для Solaris UNIX и планируется выпуск версий и для других версий UNIX. Но все-таки на сегодняшний день DCOM хорош лишь в качестве решения для систем, ориентированных исключительно на продукты Microsoft. Большие нарекания вызывает также отсутствие безопасности при исполнении ActiveX компонент, что может привести к неприятным последствиям.

Common Object Request Broker Architecture (далее - CORBA ). В конце 1980-х - начале 1990-х гг. многие ведущие фирмы-разработчики были заняты поиском технологий, которые принесли бы ощутимую пользу на все более изменчивом рынке компьютерных разработок. В качестве такой технологии была определена область распределенных компьютерных систем. Необходимо было разработать единообразную архитектуру, которая позволяла бы осуществлять повторное использование и интеграцию кода, что было особенно важно для разработчиков.

Поэтому в мае 1989 г. была сформирована OMG. Как уже отмечалось, сегодня OMG насчитывает более 700 членов (в OMG входят практически все крупнейшие производители ПО, за исключением Microsoft ).

Задачей консорциума OMG является определение набора спецификаций, позволяющих строить интероперабельные информационные системы. Спецификация OMG - CORBA - является индустриальным стандартом, описывающим высокоуровневые средства поддерживания взаимодействия объектов в распределенных гетерогенных средах.

CORBA специфицирует инфраструктуру взаимодействия компонент (объектов) на представительском уровне и уровне приложений модели OSI. Она позволяет рассматривать все приложения в распределенной системе как объекты. Причем объекты могут одновременно играть роль и клиента, и сервера: роль клиента, если объект является инициатором вызова метода у другого объекта; роль сервера, если другой объект вызывает на нем какой-нибудь метод. Объекты-серверы обычно называют «реализацией объектов». Практика показывает, что большинство объектов одновременно исполняют роль и клиентов, и серверов, попеременно вызывая методы на других объектах и отвечая на вызове извне. При использовании CORBA появляется возможность строить гораздо более гибкие системы, чем системы «клиент - сервер», основанные на двухуровневой и трехуровневой архитектуре.

Достоинства CORBA:

1) платформенная независимость;
2) языковая независимость;
3) динамические вызовы;
4) динамическое обнаружение объектов;
5) масштабируемость;
6) СОЛВД-сервисы;
7) широкая индустриальная поддержка.

Недостатки CORBA:

1) нет передачи параметров «по значению»;
3) нет именования через URL.

К основным достоинствам CORBA можно отнести межъязыковую и межплатформенную поддержку. Хотя СОКВД-сервисы и отнесены к достоинствам технологии CORBA, их в равной степени можно одновременно отнести и к недостаткам CORBA, ввиду практически полного отсутствия их реализации.

Интернет (Internet). Это бурно разросшаяся совокупность компьютерных сетей, опутывающих земной шар, связывающих правительственные, военные, образовательные и коммерческие институты, а также отдельных граждан.

Как и многие другие великие идеи, «сеть сетей» возникла из проекта, который предназначался совершенно для других целей: из сети

ARPAnet, разработанной и созданной в 1969 г. по заказу Агентства передовых исследовательских проектов (Advanced Research Project Agency - ARPA) Министерства обороны США. ARPAnet была сетью, объединяющей учебные заведения, военных и военных подрядчиков; она была создана для помощи исследователям в обмене информацией, а также (что было одной из главных целей) для изучения, каким образом поддерживать связь в случае ядерного нападения.

В модели ARPAnet между компьютером-источником и компьютером- адресатом всегда существует связь. Сама сеть считается ненадежной; любой ее отрезок может в любой момент исчезнуть (после бомбежки или в результате неисправности на кабеле). Сеть была построена так, чтобы потребность в информации от компьютеров-клиентов была минимальной. Для пересылки сообщения по сети компьютер должен был просто помещать данные в конверт, называемый «пакетом межсетевого протокола» (IP, Internet Protocol ), правильно «адресовать» такие пакеты. Взаимодействующие между собой компьютеры (а не только сама сеть) также несли ответственность за обеспечение передачи данных. Основополагающий принцип заключался в том, что каждый компьютер в сети мог общаться в качестве узла с любым другим компьютером с широким выбором компьютерных услуг, ресурсов, информации. Комплекс сетевых соглашений и общедоступных инструментов «сети сетей» разработан с целью создания одной большой сети, в которой компьютеры, соединенные воедино, взаимодействуют имея множество различных программных и аппаратных платформ.

В настоящее время направление развития Интернета в основном определяет «Общество Internet», или Internet Society (ISOC ). ISOC - это организация на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Интернет. Она назначает совет старейшин Internet Architecture Board (далее - IABj, который отвечает за техническое руководство и ориентацию Интернета (в основном это стандартизация и адресация в Интернет). Пользователи Интернета выражают свои мнения на заседаниях инженерной комиссии Internet Engineering Task Force (IETF). IETF - еще один общественный орган; он собирается регулярно для обсуждения текущих технических и организационных проблем Интернета.

Финансовая основа Интернета заключается в том, что каждый платит за свою часть. Представители отдельных сетей собираются и решают, как соединяться и как финансировать эти взаимные соединения. Учебное заведение или коммерческое объединение платят за подключение к региональной сети, которая в свою очередь платит за доступ к Интернету поставщику на уровне государства. Таким образом, каждое подключение к Интернету кем-то оплачивается.

Рассмотрим кратко основные компоненты Интернета.

World Wide Web (WWW, просто Web, Всемирная паутина) представляет совокупность серверов Web (веб-серверов), на которых хранятся данные, реализованные в виде текстовых и (или) графических страниц с гипертекстовыми ссылками на другие страницы или веб-серверы. Если ссылка заинтересовала пользователя, то он может перейти на нужную страницу независимо от ее местонахождения, вернуться на предыдущую просмотренную, поставить закладку. В этом заключается основное преимущество WWW. Пользователя не интересует, как организовано и где находится огромное структурированное хранилище данных. Графическое представление подключения различных серверов представляет собой сложную невидимую электронную паутину.

Серверы Web - специальные компьютеры, осуществляющие хранение страниц с информацией и обработку запросов от других машин. Пользователь, попадая на какой-нибудь сервер Web, получает страницу с данными. На компьютере пользователя специальная программа (браузер ) преобразует полученный документ в удобный для просмотра и чтения вид, отображаемый на экране. Серверы Web устанавливаются, как правило, в фирмах и организациях, желающих распространить свою информацию среди многих пользователей, и отличаются специфичностью информации. Организация и сопровождение собственного сервера требует значительных затрат. Поэтому в WWW встречаются «разделяемые» (shared ) серверы, на которых публикуют свои данные различные пользователи и организации. Это самый дешевый способ опубликования своей информации для обозрения. Такие серверы зачастую представляют своеобразные информационные свалки.

Серверы FTP представляют собой хранилища различных файлов и программ, хранящихся в виде архивов. На этих серверах может храниться как полезная информация (дешевые условно-бесплатные утилиты, программы, картинки), так и информация сомнительного характера, например, порнографическая.

Электронная почта является неотъемлемой частью Интернета и одной из самых полезных вещей. С ее помощью можно посылать и получать любую корреспонденцию (письма, статьи, деловые бумаги и др.). Время пересылки зависит от объема, обычно занимает минуты, иногда часы. Каждый абонент электронной почты имеет свой уникальный адрес. Надо отметить, что подключение к электронной почте может быть организовано и без подключения к Интернету. Необходимый интерфейс пользователя реализуется с помощью браузера, который, получив от него запрос с интернет-адресом, преобразовывает его в электронный формат и посылает на определенный сервер. В случае корректности запроса он достигает веб-сервера, и последний посылает пользователю в ответ информацию, хранящуюся по заданному адресу. Браузер, получив информацию, делает ее читабельной и отображает на экране. Современные браузеры имеют также встроенную программу для электронной почты.

Подсоединение к Интернету для каждого конкретного пользователя может быть реализовано различными способами: от полного подсоединения по локальной вычислительной сети (далее - ЛВС) до доступа к другому компьютеру для работы с разделением и использованием программного пакета эмуляции терминала.

Диапазон предлагаемых интернет-услуг достаточно широк. Можно воспользоваться электронной почтой, электронными досками объявлений, пересылкой файлов, удаленным доступом, каталогизирующими программами и т.д. Для получения полного набора услуг у пользователя должно быть подсоединение по протоколу TCP/IP. Это необходимо для того, чтобы компьютер пользователя был частью сети и мог устанавливать контакт с любой сервисной программой, имеющейся в Интернете.

Фактически выход в Интернет может быть реализован несколькими видами подключений:

доступ по выделенному каналу;
доступ по ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интегрированными услугами);
доступ по коммутируемым линиям;
с использованием протоколов SLIP и РРР.

Корпорациям и большим организациям лучше всего использовать доступ по выделенному каналу. В этом случае предоставляется наиболее полно использовать все средства Интернета. Поставщик сетевых услуг при этом сдает в аренду выделенную телефонную линию с указанной скоростью передачи и устанавливает специальный компьютер-маршрутизатор для приема и передачи сообщений от телекоммуникационного узла организации. Это дорогостоящее подключение. Однако, установив такое соединение, каждый компьютер ЛВС организации является полноценным членом Интернета и может выполнять любую сетевую функцию.

ISDN - это использование цифровой телефонной линии, соединяющей домашний компьютер или офис с коммутатором телефонной компании. Преимущество ISDN заключается в том, что предоставляется возможность доступа с очень высокими скоростями при относительно низкой стоимости. При этом сервис Интернет предоставляется таким же, как и по коммутируемым линиям. Услуги телефонных компаний, предоставляющих сервис ISDN, доступны не на всей территории России.

Доступ по коммутируемым линиям - наиболее простой и дешевый способ получения доступа к сети (Dial-up Access ). В этом случае пользователь приобретает права доступа к компьютеру, который подсоединен к Интернету (хост-компьютеру или узлу Интернета). Войдя по телефонной линии (при этом используется модем и программное обеспечение для работы в коммутируемом режиме) с помощью эмулятора терминала в удаленную систему, необходимо в ней зарегистрироваться и далее уже можно пользоваться всеми ресурсами Интернета, предоставленными удаленной системе. Пользователь в таком режиме арендует дисковое пространство и вычислительные ресурсы удаленной системы. Если требуется сохранить важное сообщение электронной почты или другие данные, то это можно сделать в удаленной системе, но не на диске пользовательского компьютера: сначала нужно записать файл на диск удаленной системы, а затем с помощью программы передачи данных перенести этот файл на свой компьютер. При таком доступе пользователь не может работать с прикладными программами, для которых нужен графический дисплей, так как в такой конфигурации компьютер, подсоединенный к Интернету, не имеет возможности передать графическую информацию на компьютер пользователя.

При дополнительных финансовых затратах и в коммутируемом режиме можно получить полный доступ к Интернету. Это достигается применением протоколов SLIP и РРР. Один называется «межсетевой протокол последовательного канала» (Serial Line Internet Protocol (далее - SLIP), а другой - «протокол точка-точка» (Point-to-Point Protocol (далее - РРР ). Одно из главных достоинств SLIP и РРР состоит в том, что они обеспечивают полноценное соединение с Интернетом. Пользовательский компьютер не использует какую-то систему как «точку доступа», а непосредственно подключается к Интернету. Но для подключения средних и больших сетей к Интернету эти протоколы не подходят, поскольку их быстродействия недостаточно для одновременной связи со многими пользователями.

Современные сети создаются по многоуровневому принципу. Передача сообщений в виде последовательности битов начинается на уровне линий связи и аппаратуры, причем линий связи не всегда высокого качества. Затем добавляется уровень базового программного обеспечения, управляющего работой аппаратуры. Следующий уровень программного обеспечения позволяет наделить базовые программные средства дополнительными необходимыми возможностями. Расширение необходимых функциональных возможностей сети путем добавления уровня за уровнем приводит к тому, что пользователь в конце концов получает по-настоящему дружественный и полезный инструментарий.

Аналогом информационной модели Интернета можно назвать почтовое ведомство, представляющее собой сеть с коммутацией пакетов. Там корреспонденция конкретного пользователя смешивается с другими письмами, отправляется в ближайшее почтовое отделение, где сортируется и направляется в другие почтовые отделения до тех пор, пока не достигнет адресата.

Для передачи данных в Интернет используются интернет-протокол (IP) и протокол управления передачей (TCP).

С помощью интернет-протокола (IP) обеспечивается доставка данных из одного пункта в другой. Различные участки Интернета связываются с помощью системы компьютеров (называемых маршрутизаторами), соединяющих между собой сети. Это могут быть сети Ethernet, сети с маркерным доступом, телефонные линии. Правила, по которым информация переходит из одной сети в другую, называются протоколами. Межсетевой протокол (IP) отвечает за адресацию, т.е. гарантирует, что маршрутизатор знает, что делать с данными пользователя, когда они поступят. Некоторая адресная информация приводится в начале каждого пользовательского сообщения. Она дает сети достаточно сведений для доставки пакета данных, так как каждый компьютер в Internet имеет свой уникальный адрес.

Для более надежной передачи больших объемов информации служит протокол управления передачей (TCP). Информация, которую пользователь хочет передать, TCP разбивает на порции. Каждая порция нумеруется, у нее подсчитывается контрольная сумма, чтобы можно было на приемной стороне проверить, вся ли информация получена правильно, а также расположить данные в правильном порядке. На каждую порцию добавляется информация протокола IP, таким образом получается пакет данных в Интернете, составленный по правилам TCP/IP.

По мере развития Интернета и увеличения числа компьютерных узлов, сортирующих информацию, в сети была разработана доменная система имен - DNS, и способ адресации - способ адресации по доменному принципу. DNS иногда еще называют региональной системой наименований.

Доменная система имен - это метод назначения имен путем передачи сетевым группам ответственности за их подмножество имен. Каждый уровень этой системы называется доменом. Домены в именах отделяются друг от друга точками: inr.msk.su. В имени может быть различное количество доменов, но практически их не больше пяти. По мере движения по доменам слева направо в имени, количество имен, входящих в соответствующую группу возрастает.

Все компьютеры Интернета способны пользоваться доменной системой. Работающий в сети компьютер всегда знает свой собственный сетевой адрес. Когда используется доменное имя, например, mx.ihep. su, компьютер преобразовывает его в числовой адрес. Для этого он начинает запрашивать помощь у DNS-серверов. Это узлы, рабочие машины, обладающие соответствующей базой данных, в число обязанностей которых входит обслуживание такого рода запросов. DNS- сервер начинает обработку имени с правого его конца и двигается по нему влево, т.е. сначала производится поиск адреса в самой большой группе (домене), потом постепенно сужает поиск. Но для начала опрашивается на предмет наличия нужной информации местный узел. Если местный сервер адрес не знает, он связывается с корневым сервером. Это сервер, который знает адреса серверов имен высшего уровня (самых правых в имени), здесь это уровень государства (ранга домена su). У него запрашивается адрес компьютера, ответственного за зону su. Местный DNS-сервер связывается с этим более общим сервером и запрашивает у него адрес сервера, ответственного за домен ihep.su. Теперь уже запрашивается этот сервер и у него выясняется адрес рабочей машины тх.

Дальнейшим развитием Интернета явилась /ntrcmet-технология. Intranet (интранет ) представляет собой технологию управления корпоративными коммуникациями, в отличие от Интернета, являющейся технологией глобальных коммуникаций.

В телекоммуникационных технологиях выделяют три уровня реализации: аппаратный, программный и информационный. С этой точки зрения интранет отличается от Интернета только информационными аспектами, где выделяются три уровня: универсальный язык представления корпоративных знаний, модели представления, фактические знания.

Архитектура интранета явилась естественным развитием информационных систем: от систем с централизованной архитектурой, через системы «клиент - сервер» к интранету.

Идея централизованной архитектуры была классически реализована в мейнфреймах, отличительной чертой которых было концентрация вычислительных ресурсов в едином комплексе, где осуществлялось хранение и обработка огромных массивов информации.

Достоинства систем «клиент - сервер»:

1) простота администрирования,
2) защита информации.

С появлением персональных компьютеров появилась возможность переноса части информационной системы непосредственно на рабочее место. Таким образом, возникла необходимость построения распределенной информационной системы. Этим целям соответствует архитектура «клиент - сервер», основанная на модели взаимодействия компьютеров и программ в сети, рассмотренная выше.

Однако системам «клиент - сервер» присущ ряд серьезных недостатков:

1) трудность администрирования, вследствие территориальной разобщенности и неоднородности компьютеров на рабочих местах;
2) недостаточная степень защиты информации от несанкционированных действий;
3) закрытый протокол для общения клиентов и сервера, специфичный для данной информационной системы.

Как следствие указанных недостатков была разработана архитектура систем интранет, сконцентрировавших и объединивших в себе лучшие качества централизованных систем и традиционных систем «клиент - сервер» (рис. 3.16).

Вся информационная система находится на центральном компьютере. На рабочих местах находятся простейшие устройства доступа (навигаторы), предоставляющие возможность управления процессами в информационной системе. Все процессы осуществляются на центральной ЭВМ, с которым устройство доступа общается посредством простого протокола, путем передачи экранов и кодов нажатых клавиш на пульте.

Основные достоинства систем Intranet:

на сервере вырабатывается информация (а не данные) в форме удобной для представления пользователю;
использование для обмена информацией между клиентом и сервером протокола открытого типа;
концентрация прикладной системы на сервере, на клиентах размещается только программа-навигатор;
облегченное централизованное управление серверной частью и рабочими местами;
унифицированность интерфейса, не зависящего от программного обеспечения, используемого пользователем (операционная система, СУБД и др.).

Рис. 3.16.

Важным преимуществом интранета является открытость технологии. Существующее программное обеспечение, основанное на закрытых технологиях, когда решения, разработанные одной фирмой для одного приложения, кажутся более функциональными и удобными, однако резко ограничивают возможности развития информационных систем.

В настоящее время в интранете широко используются открытые стандарты по следующим направлениям:

управление сетевыми ресурсами (SMTP, IMAP, MIME );
телеконференции (NNTP );
информационный сервис (НТРР, HTML);
справочная служба (LDAP);
программирование (Java).

Тенденции дальнейшего развития интранета:

интеллектуальный сетевой поиск;
высокая интерактивность навигаторов за счет применения Java- технологии;
сетевые компьютеры;
превращение интерфейса навигатора в универсальный интерфейс с компьютером.

Сервис-ориентированная архитектура (Service-Oriented Architecture, SOA) - это подход к разработке ИС, основанный на использовании распределенных, слабо связанных компонентов, в качестве которых выступают веб-сервисы или службы (service), взаимодействующие по единому протоколу (более подробно рассмотрены в параграфе 6.2).

Человечество постоянно стремилось расширить возможности своих органов чувств (каналов коммуникаций с окружающей средой). Так были созданы подзорная труба и микроскоп, термометр и газоанализаторы, высокочувствительные микрофоны и радиолокаторы , а также многое другое. Подзорная труба может рассматриваться как аналоговое однонаправленное телекоммуникационное устройство.

Рассмотрим, какие искусственные каналы коммуникаций создал сам человек за последние тысячелетия своего существования. Представьте себе следующую сцену, возможно имевшую место много столетий тому назад.

На горизонте поднялось легкое облачко, которое начало расти и шириться. Постепенно становилось ясно, что это облако пыли, поднятое множеством лошадиных копыт. На вершине холма дозорные настороженно следили за приближением этого отряда, и когда увидели, что это большой отряд противника, старший дал команду разжигать сигнальный костер. Из небольшого очага, где огонь поддерживался круглые сутки, специальным захватом была извлечена пылающая головня и помещена в основание большого сигнального костра. Сначала огонь разгорался медленно, но уже через несколько минут столб дыма и огонь поднялись на многие метры. Тогда его заметил другой сигнальный отряд, размещенный в нескольких верстах от первого, и там тоже зажгли сигнальный костер.

Такая техника позволяла передать 1 бит информации ( логический нуль или логическая единица ) на расстояние до 100 км менее чем за один час (время сильно варьировалось в зависимости от рельефа местности и погоды). Скорость такого метода передачи данных в дневное время можно было удвоить, используя черный или белый дым. Костры часто размещались на специально построенных вышках для увеличения расстояния между ними. Естественно, этот метод был ненадежен - проливной дождь или вьюга могли помешать разжечь костер, да и видимость при этом могла оказаться весьма ограниченной.

Альтернативный метод посылки депеши с всадником позволял передать несравненно больший объем информации, но со скоростью, меньшей почти на порядок, - ведь прямых дорог тогда не было, да и водные преграды или горы могли существенно замедлить движение. В море сходный метод, с использованием сигнального масляного фонаря, давал возможность передавать короткие сообщения в пределах прямой видимости для координации действий кораблей.

Но даже такой технологии хватало для длительного существования гигантских государственных образований (от империи Александра Македонского до Римской империи). Именно со скоростью лошади либо деревянного гребного или парусного бескилевого судна передавались сообщения с периферии в центр, а оттуда в обратном направлении посылались руководящие инструкции или решения. Задержка достигала многих месяцев. Удивительно, но этого было вполне достаточно для стабильного существования государства. Вероятно, чиновники были вынуждены обдуманно принимать решения, так как быстро исправить ошибку было нельзя. Решение проблемы здесь лежит в предоставлении определенной самостоятельности властям провинции (приближение центра принятия решения к объекту управления). Еще одним средством решения проблемы большой задержки в цепи принятия решения ( RTT , в сетевой терминологии) является выработка набора унифицированных правил реагирования на стандартные ситуации (в случае сетей такие правила называются протоколами). Даже применение самых мощных информационных и телекоммуникационных технологий не позволит эффективно управлять из Москвы автомобилем во Владивостоке.

Когда императоры Римской империи попытались в долговременном плане построить жесткую вертикаль власти, империя распалась сначала на две части, а позднее на большое число независимых государств.

Техника телекоммуникаций с временем RTT (Round Trip Time), равным 2-6 месяцам, просуществовала без существенных изменений более 1500 лет .

Только в XIX веке стали появляться железные дороги, пароходы и, что особенно важно, электрический телеграф и телефон. Связь с применением азбуки Морзе в 1840-х годах позволяла передать до 10 бит /с информации на расстояние десятки и сотни километров. Азбука Морзе, пожалуй, была первым широко распространенным телекоммуникационным кодом (см. таблицу 1.1). Коды здесь представляют собой последовательности точек и тире. Отличие точки от тире определяется длительностью сигнала (точке соответствует более короткий сигнал). Возможны варианты, когда точке и тире соответствуют импульсы тока или напряжения разной полярности. Такая схема исключает зависимость идентификации символа от длительности импульса. Максимальная скорость передачи классического телеграфа может составлять 950-1100 слов в час. В 1884 году начала функционировать телеграфная линия Вашингтон–Балтимор. Для линий связи в ту пору использовалась стальная проволока диаметром ~5 мм. В качестве источников электроэнергии применялись батареи с напряжением 40-120 В. Импульсы тока имели амплитуду 10-25 мА. Сама система являлась электромеханической и предполагала использование контактного ключа (вспомните шпионские фильмы периода Второй мировой войны). Позднее ключ был заменен клавиатурой. Нажатие на определенную клавишу вызывало формирование последовательности сигналов, соответствующей определенной букве, что позволяло в несколько раз ускорить процедуру передачи. Такое устройство, получившее название телетайп , было предложено Кляйшмидтом и Моркрамом в 1915 году в США. На первых порах использовались электромеханические приемные устройства, которые печатали точки и тире, что было крайне неудобно. Позднее стали применяться устройства, которые могли дешифровать коды Морзе (или Бодо) и печатать на ленте буквы. Люди старшего поколения, возможно, еще помнят бланки телеграмм, на которые были наклеены куски ленты с текстом, полученные от таких устройств.

Телекоммуникационный канал содержал два провода (см. рис. 1.1), по одному ток течет в одном направлении, по второму - в обратном. Понятно, что железо в качестве проводника не идеально (удельное сопротивление 8,8x10 -6 Ом*см, да и склонность к ржавчине чего стоит), зато дешево. Лучше была бы медь или алюминий (1,56x10 -6 и 2,45x10 -6 Ом*см соответственно). Еще лучше серебро - 1,51x10 -6 Ом x см. Золото по своим электрическим свойствам занимает положение между медью и алюминием. Полагаю, не нужно пояснять, почему каналы коммуникаций никогда не делали из серебра и тем более из золота (и с медью мороки не оберешься…). Омическое сопротивление является причиной ослабления сигнала, что ограничивает предельное расстояние передачи по проводной линии. Поэтому приходится на определенных расстояниях ставить станции ретрансляции.

Рис. 1.1.

Код Морзе	Русские	Латинские	Код Морзе	Русские	Латинские
Код Морзе	Буквы		Код Морзе	Буквы и символы
x-	А	Aa	x-x-	Я
-xxx	Б	Bb	x---	Й	Jj
x--	В	Ww	-xx-	Ь, Ъ	Xx
--x	Г	Gg	xx-xx;	Э	OP
-xx	Д	Dd	x----	1
x	Е	Ee	xx---	2
xxx-	Ж	Vv	xxx--	3
--xx	З	Zz	xxxx-	4
xx	И	Ii	xxxxx	5
-x-	К	Kk	-xxxx	6
x-xx	Л	Ll	--xxx	7
--	М	Mm	---xx	8
-x	Н	Nn	----x	9
---	О	Oo	-----	0
x--x	П	Pp	xxxxx	. (точка)
x-x	Р	Rr	x-x-x-	, (запятая)
xxx	С	Ss	-x-x-x	;
-	Т	Tt	---xxx	:
xx-	У	Uu	xx-xx	?
xx-x	Ф	Ff	--xx--	!
xxxx	Х	Hh	------	/
-x-x	Ц	Cc	xx--x-	_ (подчеркивание)
---x	Ч	_`	x-x-x	+ (конец)
----	Ш	Ch	-xxx-	-
--x-	Щ	Qq	-xxx-	знак раздела
-x--	Ы	Yy	x-x-x-x-	начало действия
xx--	Ю	gh	xxxxxxx	исправление ошибки

Рассматривая таблицу кодов Морзе, следует обратить внимание на то, что наиболее часто используемые буквы имеют более короткие коды (это прежде всего е, т, а, и, н и м ). Это очень важный принцип, позволяющий увеличить среднюю скорость передачи данных. Он применяется достаточно широко - можно, например, вспомнить принцип распределения символов на клавиатуре ЭВМ, в центре размещаются наиболее часто используемые буквы. Посмотрите на клавиатуру вашей ЭВМ, в центре и ближе к клавише пробела размещаются именно указанные выше буквы. Используется эта техника и при архивировании данных ( алгоритм Хафмана). Кроме того, весьма важными являются паузы между буквами. Если пауза окажется малой, то трудно будет отличить НН от Ц, АА от Я и т.д.

Позднее было создано много других типов кодов (например, код Бодо для буквопечатающих аппаратов, ASCII или КОИ8) - в них, как правило, каждому символу или сигналу соответствует 5-8 бит . Сигналами отмечается, например, начало/конец передачи или исправление ошибки. Характерной особенностью ранних систем было отсутствие кодов для строчных букв. В мире много национальных алфавитов. Многие из них содержат специфические символы - достаточно вспомнить символьный набор китайского языка (в детстве меня занимал вопрос: как устроена китайская пишущая машинка?). Чтобы решить проблемы кодирования национальных алфавитов, был придуман юникод, где каждому символу ставится в соответствие два октета (байта). Это позволяет расширить многообразие символов с 256 до 65536.

Аналогичные принципы лежат в основе морских флажковых семафоров, где каждой букве соответствует определенное положение рук сигнальщика. Здесь можно также вспомнить французский семафор, изобретенный в 1830 году. Но это, так же как и сигнальные костры, можно считать первыми приложениями, использующими передачу данных по оптическим каналам связи.

Коды Морзе применялись вплоть до второй половины XX века. Их привлекательность была связана с ограниченностью требуемой полосы пропускания канала, а также с тем фактом, что для передачи были пригодны старые, довольно низкокачественные каналы.

Введя модуляцию на частоте 1500 Гц (1936 г.), удалось получить до 24 телексных каналов по одному телефонному каналу с полосой 4 КГц (50 бод). Позднее телексная сеть обрела самостоятельность и была окончательно вытеснена современными средствами связи лишь в конце XX века.

К 1950 годам большинство стран использовало три типа общедоступных сетей:

Телеграфная сеть, которая просуществовала до конца XX века.
Телефонная сеть (аналоговая), имеющая полосу 4 КГц и почти не менявшаяся по принципам работы с 1880-х годов. Импульсная сигнальная система практически сохранилась без изменений с 1910 года.
Телексная сеть, которая применялась в основном для делового обмена.

Рассмотрим причины того, что проводные системы связи, оставшиеся в наследство от телеграфа, малопригодны для современных систем телекоммуникаций. Двухпроводные структуры, применявшиеся там, как правило, навешивались на телеграфные столбы или укладывались в виде кабелей в подземные каналы. Среднегеометрическое расстояние между проводами не было постоянным, более того, оно могло изменяться со временем, например, под действием ветра. Это приводило к тому, что волновые свойства такой структуры варьировались, и это с неизбежностью становилось причиной искажений формы сигнала для длинных участков канала. Такие искажения ограничивали предельно возможную скорость передачи и длину канала без промежуточных ретрансляторов.

На первый взгляд прогресс в области электроники может снять проблему ослабления сигнала из-за омического сопротивления проводов и исключить необходимость использования амплитуд сигналов порядка 40-100 В. Казалось бы, ставя промежуточные усилители, можно поддерживать амплитуду полезного сигнала в заданных пределах. Идеальным примером такого решения могут служить трансокеанские телефонные кабели.

по протяженным каналам через пустынные области, например, по дну океана, как было отмечено выше, требует наличия усилителей, а усилители нуждаются в питании. Обычно питание передается по тому же кабелю, и здесь также вмешиваются омические потери.

Известно, что в оптоволокне сигнал подвергается меньшему погонному ослаблению, чем в медном проводе. Было бы замечательно, если бы был найден способ, передачи энергии для оптоэлектрических усилителей по оптическому волокну.

¢Информационная технология - процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта).

Понятие технологии включает применение научных и инженерных знаний, для решения практической задачи. Тогда информационной технологией можно считать процесс превращения знаний в информационный ресурс

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Тема: Представления о технических и программных средствах телекоммуникационных технологий

Информационная технология - процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта). Понятие технологии включает применение научных и инженерных знаний, для решения практической задачи. Тогда информационной технологией можно считать процесс превращения знаний в информационный ресурс.

На наш взгляд, существенным признаком любой технологии является систематизированная последовательность действий. Оперируя базовыми понятиями и принципом минимизации определения, дадим следующее определение: Информационная технология - систематизированная совокупность методов, средств и действий по работе с информацией.

Средства коммуникационных технологий в настоящее время обладают колоссальными информационными возможностями и не менее впечатляющими услугами. Телекоммуникационные технологии -это организационные, педагогические, учебные технологии, формы и методы, предусматривающие применение в образовательном процессе современных компьютерных средств и информационных технологий. Под информационной технологией понимается совокупность методов и технических средств сбора, организации, хранения, обработки, передачи и представления информации, расширяющих знания людей и развивающих их возможности по управлению техническими и социальными процессами.

Технические средства телекоммуникационных технологий: средства для записи и воспроизведения звука (электрофоны, магнитофоны, CD-проигрыватели), системы и средства телефонной, телеграфной и радиосвязи (телефонные аппараты, факсимильные аппараты, телетайпы, телефонные станции, системы радиосвязи), системы и средства телевидения, радиовещания (теле и радиоприемники, учебное телевидение и радио, DVD-проигрыватели), оптическая и проекционная кино- и фотоаппаратура (фотоаппараты, кинокамеры, диапроекторы, кинопроекторы, эпидиаскопы), полиграфическая, копировальная, множительная и другая техника, предназначенная для документирования и размножения информации (ротапринты, ксероксы, системы микрофильмирования), компьютерные средства, обеспечивающие возможность электронного представления, обработки и хранения информации(компьютеры, принтеры, сканеры, графопостроители), телекоммуникационные системы, обеспечивающие передачу информации по каналам связи (модемы, сети проводных, спутниковых, оптоволоконных, радиорелейных и других видов каналов связи, предназначенных для передачи информации).

Компоненты программных компьютерных средств Обычно для обозначения основных компонент программно-аппаратных компьютерных средств используют следующие термины: Software – совокупность программ, используемых в компьютере или программные средства, представляющие заранее заданные, чётко определённые последовательности арифметических, логических и других операций. Hardware – технические устройства компьютера (“железо”) или аппаратные средства, созданные, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Brainware – знания и умения, необходимые пользователям для грамотной работы на компьютере (компьютерная культура и грамотность). Работой компьютеров, любых вычислительных устройств управляют различного рода программы. Без программ любая ЭВМ не больше, чем груда железа. Компьютерная программа (англ. “ Program ”) обычно представляет собой последовательность операций, выполняемых вычислительной машиной для реализации какой-нибудь задачи. Например, это может быть программа редактирования текста или рисования. Программа - это упорядоченная последовательность команд, предназначенная для решения разных задач с помощью компьютерной техники и технологии; точная и подробная последовательность инструкций на понятном компьютеру языке с указанием правил обработки информации

Совокупность программ, используемых при работе на компьютере, составляет его программное обеспечение. Программное обеспечение (ПО) – это программные средства информационных технологий. Они подразумевают создание, использование компьютерных программ различного назначения и позволяют техническим средствам выполнять операции с машиночитаемой информацией.

По назначению и выполняемым функциям можно выделить три основных вида ПО, используемого в информационных технологиях: Общесистемное ПО – это совокупность программ общего пользования, служащих для управления ресурсами компьютера (центральным процессором, памятью, вводом-выводом), обеспечивающих работу компьютера и компьютерных сетей. Оно предназначено для управления работой компьютеров, выполнения отдельных сервисных функций и программирования. Общесистемное ПО включает: базовое, языки программирования и сервисное. Базовое ПО включает: операционные системы, операционные оболочки и сетевые операционные системы. Операционная система (ОС) – это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для автоматизации планирования и организации процесса обработки программ, ввода-вывода и управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программ, других вспомогательных.

Выделяют однопрограммные, многопрограммные (многозадачные), одно и многопользовательские, сетевые и несетевые ОС. Сетевые ОС – это комплекс программ, обеспечивающих обработку, передачу, хранение данных в сети; доступ ко всем её ресурсам, распределяющих и перераспределяющих различные ресурсы сети. Операционная оболочка – это программная надстройка к ОС; специальная программа, предназначенная для облегчения работы и общения пользователей с ОС (Norton Commander , FAR, Windows Commander , Проводник и др.). Они преобразуют неудобный командный пользовательский интерфейс в дружественный графический интерфейс или интерфейс типа “меню”. Оболочки предоставляют пользователю удобный доступ к файлам и обширные сервисные услуги. Языки программирования – это специальные команды, операторы и другие средства, используемые для составления и отладки программ. Они включают собственно языки и правила программирования, трансляторы, компиляторы, редакторы связей, отладчики и др. Отладка программы (англ. “ debugging ”) – это процесс обнаружения и устранения ошибок в компьютерной программе; этап компьютерного решения задачи, при котором происходит устранение явных ошибок в программе. Она осуществляется по результатам, полученным в процессе тестирования компьютерной программы, и производится с использованием специальных программных средств – отладчиков.

Кроме того, сервисное общесистемное ПО включает тестовые и диагностические программы, программы антивирусной защиты и обслуживания сети. Тестовые и диагностические программы предназначены для проверки работоспособности отдельных узлов компьютеров, работы программ и устранения выявленных в процессе тестирования неисправностей. Антивирусные программы используют для диагностики, выявления и устранения вирусных программ, нарушающих нормальную работу вычислительной системы. Инструментальное программное обеспечение или инструментальные программные средства (ИПО) – это программы-полуфабрикаты или конструкторы, используемые в ходе разработки, корректировки или развития других программ. Они позволяют создавать различные прикладные пользовательские программы. К ИПО относят: СУБД, редакторы, отладчики, вспомогательные системные программы, графические пакеты, конструкторы обучающих, игровых, тестирующих и других программ. По назначению они близки к системам программирования. Прикладное программное обеспечение (ППО) или прикладные программные средства используются при решении конкретных задач. Эти программы помогают пользователям выполнять необходимые им работы на компьютерах. Порой такие программы называют приложениями.

ППО носит проблемно-ориентированный характер. В нём обычно выделяют две составляющие: пользовательское и проблемное прикладное программное обеспечение. К пользовательскому ППО относят: текстовые, табличные и графические редакторы и другие подобные программы, например, учебные и досуговые. В качестве примера приведём ППП Microsoft Office , в состав которого входят: текстовый и табличный процессор, СУБД Access , Power Point и другие программы. Проблемное ПО – это специализированное ППО, например, бухгалтерские программы, программы в области страхования и др. Кроме перечисленных, отметим следующие прикладные программы: учебные, обучающие и тренажёры, мультимедийные, развлекательные, в т.ч. компьютерные игры, справочные (энциклопедии, словари и справочники) и др.

Отладчик (англ. “ debugger ”) – это программа, позволяющая исследовать внутреннее поведение разрабатываемой программы. Обеспечивает пошаговое исполнение программы с остановкой после каждой оператора, просмотр текущего значения переменной, нахождение значения любого выражения и др. Трансляторы – это программы, обеспечивающие перевод с языка программирования на машинный язык компьютеров. Сервисное общесистемное ПО для ОС включает драйверы и программы-утилиты. Драйверы – это специальные файлы ОС, расширяющие её возможности и включаемые в её состав для организации настройки ОС на использование различных устройств ввода-вывода, установки региональных параметров (языков, форматов времени, даты и чисел) и т.д. С помощью драйверов можно подключать к компьютеру новые внешние устройства или нестандартно использовать имеющиеся устройства. Программы-утилиты – это полезные программы, дополняющие и расширяющие возможности ОС. Некоторые из них могут существовать отдельно от ОС. К этому классу программ можно отнести архиваторы, программы резервного копирования и др.

Появление новых технологий, как правило, охватывает широкий спектр областей, где возможно их практическое использование. Это происходит в машиностроении, строительстве, медицине, разных направлениях производственной сферы и т. д. Однако не каждая область выступает двигателем прогресса и стимулирует к переходу на новый этап развития. В этом смысле телекоммуникационные технологии можно рассматривать как универсальный инструмент генерации новых идей, которые в дальнейшем переходят и в другие сферы применения. Также высока и первостепенная функция систем телекоммуникации.

Понятие телекоммуникационных технологий

Ключевой компонент в понимании технологий данного рода - это информационные сети, вокруг которых строится телекоммуникационная инфраструктура. Развитие технологической базы в данном случае подразумевает совершенствование цифровых и аналоговых систем, обеспечивающих взаимодействие посредством сетей связи. Иными словами, телекоммуникационные технологии - это совокупность средств, обеспечивающих функции передачи, хранения и обработки данных. В этом процессе основная роль отводится компьютерным системам и линиям передачи. Эффективность организации сетей во многом зависит и от принципов, по которым реализуется проект. Современная телекоммуникационная инфраструктура характеризуется высоким уровнем надежности, безопасности и скорости передачи данных. В этом контексте важно отметить, что особенностью правильно организованной коммуникационной сети является способность связывать пункты отдельных подсистем на больших расстояниях.

Средства телекоммуникационных технологий

Реализация телекоммуникационных задач предусматривает использование нескольких категорий средств. В частности, основу инфраструктуры составляют аппаратные инструменты, среди которых - каналы связи и компьютерные узлы. Такие системы можно рассматривать как более совершенную модель по аналогии с телефонной сетью. Только если во втором случае подразумевается применение автоматических телефонных станций в качестве узлов, то в компьютерной системе это место заняли IP-адреса и доменные имена. Невозможны телекоммуникационные системы и без упомянутых Это обширная группа средств, в которую входят технические системы, реализующие электрическую, оптоволоконную, телефонную и радиосвязь - выбор конкурентного вида канала определяется требованиями к телекоммуникационному проекту. Специалисты обычно ориентируются на такие качества линии, как помехоустойчивостью и, конечно, стоимость.

Использование телекоммуникационных технологий

Сложно назвать область, в которой бы не было места для внедрения телекоммуникационных средств. С одной стороны, они имеют узконаправленное прикладное применение в отдельных направлениях, а с другой - становятся все актуальнее программы по внедрению технологий в целые отрасли. Разумеется, в первую очередь такие системы используются в организации коммуникационного обеспечения в средствах массовой информации, в образовательных учреждениях, в медицине и даже на производствах. Новейшие телекоммуникационные технологии также используют в целях обеспечения более эффективного взаимодействия между персоналом. К примеру, офисы снабжаются производительными и безопасными каналами передачи данных. Для рядовых пользователей современная инфраструктура телекоммуникации полезна упрощением и предоставления услуг. Конечно, самые амбициозные задачи стоят перед руководителями учебных заведений. Внедрение новых технологий и как показывают исследования, способствует развитию творческого воображения и мыслительных процессов учащихся.

Взаимосвязь с информационными технологиями

По большому счету инструментарий современной телекоммуникационной базы является лишь логическим ответом на запросы информационных технологий. Глобальная информатизация общества с момента зарождения решала задачи получения, продуцирования, переработки данных и т. д. И в этом процессе неизбежно возникали потребности в использовании все новых и более эффективных технических средств. В наши дни информационно-телекоммуникационные технологии также находятся на одном из этапов развития. Появление новых аппаратных инструментов в данной области позволяет расширять интеллектуальный потенциал общества, повышать производственную деятельность и даже инициировать новые сферы производства. Другими словами, телекоммуникации являются своего рода инструментом информационных технологий.

Направления развития телекоммуникационных технологий

Ориентиры для будущего развития данной отрасли обычно определяют провайдеры, поставщики связи, разработчики оборудования и группы, заинтересованные в перспективных инвестиционных проектах. Особенностью планирования телекоммуникационных технологий в наши дни является большой риск отсутствия ожидаемых результатов. Дело в том, что перспективными направлениями зачастую занимаются несколько компаний одновременно, и в конечном итоге выигрывает лишь один участник рынка. Так или иначе, развитие телекоммуникационных технологий на данном этапе ориентируется на слияние с транспортной инфраструктурой, оптимизацию работы широкополосных сетей, а также на внедрение оптических прозрачных сетей DWDM. Как и происходило с активно использующимися нынешними технологиями, эти направления могут положить начало самым неожиданным ответвлениям.

Положительные стороны применения технологий

Наиболее высока значимость применения телекоммуникационных средств в образовании, и педагогической деятельности в частности. при грамотной реализации повышают мотивацию учеников, стимулируют их к самообразованию и даже исследовательской деятельности. Например, компьютерные тренажеры облегчают планирование и позволяют сформировать более глубокие представления о материале. В других сферах также нельзя недооценивать ценность коммуникационных средств. В медицине современные телекоммуникационные технологии обеспечивают высокую точность диагностики, оптимизируют процессы взаимодействия между разными объектами инфраструктуры и т. д.

Негативные стороны

Как ни странно, новые технологии могут идти и во вред их пользователям. Впрочем, о серьезных рисках говорить не приходится, так как всегда можно найти и соблюсти определенный баланс в процессе внедрения таких средств. Прежде всего негативные явления связаны с понижением востребованности человеческого Все-таки телекоммуникационные системы в большинстве случаев ориентируются на автоматизацию процессов, в результате чего пользователи избавляются от необходимости самостоятельного анализа и принятия решений. Поэтому в той же образовательной сфере очень важна сбалансированность в расширении телекоммуникационных возможностей.

Заключение

Несмотря на отрицательные факторы, новые технологии все же имеют больше плюсов. Профессиональная разработка проектов, которые задействуют телекоммуникационные технологии, оправдывает себя и с экономической точки зрения, и в отношении пользы для конечного потребителя. В то же время интеграция новых систем лишь в редких случаях происходит без взаимодействия с методами и средствами прежних поколений. Постепенно введенные технологии способствуют и общему обновлению инфраструктур, в рамках которых они используются.