Реферат: Корпоративные сети. Архитектура корпоративных информационных систем В качестве таких подсистем могут быть

Что дает предприятию использование сетей

Этот вопрос можно уточнить следующим образом:

• В каких случаях развертывание на предприятии вычислительных сетей предпочтительнее использования автономных компьютеров или многомашинных систем?
• Какие новые возможности появляются на предприятии с появлением вычислительной сети?
• И, наконец, всегда ли предприятию нужна сеть?

Если не вдаваться в подробности, то конечной целью использования компьютерных сетей на предприятии является повышение эффективности его работы, которое может выражаться, например, в увеличении прибыли. Действительно, если благодаря компьютеризации снизились затраты на производство уже существующего продукта, сократились сроки разработки новой модели или ускорилось обслуживание заказов потребителей - это означает, что данному предприятию в самом деле нужна была сеть.

Концептуальным преимуществом сетей , которое вытекает из их принадлежности к распределенным системам, перед автономно работающими компьютерами является их способность выполнять параллельные вычисления . За счет этого в системе с несколькими обрабатывающими узлами в принципе можно достичь производительности , превышающей максимально возможную на данный момент производительность любого отдельного, сколь угодно мощного, процессора. Распределенные системы потенциально имеют лучшее соотношение производительность/стоимость, чем централизованные системы.

Еще одно очевидное и важное достоинство распределенных систем - это их более высокая отказоустойчивость . Под отказоустойчивостью следует понимать способность системы выполнять свои функции (может быть, не в полном объеме) при отказах отдельных элементов аппаратуры и неполной доступности данных. Основой повышенной отказоустойчивости распределенных систем является избыточность. Избыточность обрабатывающих узлов (процессоров в многопроцессорных системах или компьютеров в сетях) позволяет при отказе одного узла переназначать приписанные ему задачи на другие узлы. С этой целью в распределенной системе могут быть предусмотрены процедуры динамической или статической реконфигурации . В вычислительных сетях некоторые наборы данных могут дублироваться на внешних запоминающих устройствах нескольких компьютеров сети, так что при отказе одного из них данные остаются доступными.

Использование территориально распределенных вычислительных систем больше соответствует распределенному характеру прикладных задач в некоторых предметных областях, таких как автоматизация технологических процессов , банковская деятельность и т. п. Во всех этих случаях имеются рассредоточенные по некоторой территории отдельные потребители информации - сотрудники, организации или технологические установки. Эти потребители автономно решают свои задачи, поэтому следовало бы предоставлять им собственные вычислительные средства, но в то же время, поскольку решаемые ими задачи логически тесно взаимосвязаны, их вычислительные средства должны быть объединены в общую систему. Оптимальным решением в такой ситуации является использование вычислительной сети.

Для пользователя распределенные системы дают еще и такие преимущества, как возможность совместного использования данных и устройств, а также возможность гибкого распределения работ по всей системе. Такое разделение дорогостоящих периферийных устройств - таких как дисковые массивы большой емкости, цветные принтеры, графопостроители , модемы, оптические диски - во многих случаях является основной причиной развертывания сети на предприятии. Пользователь современной вычислительной сети работает за своим компьютером, часто не отдавая себе отчета в том, что он пользуется данными другого мощного компьютера, находящегося за сотни километров от него. Он отправляет электронную почту через модем, подключенный к коммуникационному серверу, общему для нескольких отделов его предприятия. У пользователя создается впечатление, что эти ресурсы подключены непосредственно к его компьютеру или же "почти" подключены, так как для работы с ними нужны незначительные дополнительные действия по сравнению с использованием действительно собственных ресурсов.

В последнее время стал преобладать другой побудительный мотив развертывания сетей, гораздо более важный в современных условиях, чем экономия средств за счет разделения между сотрудниками корпорации дорогой аппаратуры или программ. Этим мотивом стало стремление обеспечить сотрудникам оперативный доступ к обширной корпоративной информации. В условиях жесткой конкурентной борьбы в любом секторе рынка выигрывает, в конечном счете, та компания, сотрудники которой могут быстро и правильно ответить на любой вопрос клиента - о возможностях их продукции, об условиях ее применения, о решении различных проблем и т. п. На крупном предприятии даже хороший менеджер вряд ли знает все характеристики каждого из выпускаемых продуктов, тем более что их номенклатура может обновляться каждый квартал, если не месяц. Поэтому очень важно, чтобы менеджер имел возможность со своего компьютера, подключенного к корпоративной сети , скажем, в Магадане, передать вопрос клиента на сервер, расположенный в центральном отделении предприятия в Новосибирске, и оперативно получить ответ, удовлетворяющий клиента. В таком случае клиент не обратится в другую компанию, а будет пользоваться услугами данного менеджера и впредь.

Использование сети приводит к совершенствованию коммуникаций между сотрудниками предприятия, а также его клиентами и поставщиками. Сети снижают потребность предприятий в других формах передачи информации, таких как телефон или обычная почта. Зачастую именно возможность организации электронной почты является одной из причин развертывания на предприятии вычислительной сети. Все большее распространение получают новые технологии, которые позволяют передавать по сетевым каналам связи не только компьютерные данные, но и голосовую и видеоинформацию. Корпоративная сеть , которая интегрирует данные и мультимедийную информацию, может использоваться для организации аудио- и видеоконференций, кроме того, на ее основе может быть создана собственная внутренняя телефонная сеть .

Преимущества, которые дает использование сетей

1. Интегральное преимущество - повышение эффективности работы предприятия.
2. Способность выполнять параллельные вычисления , за счет чего может быть повышена производительность и отказоустойчивость .
3. Большее соответствие распределенному характеру некоторых прикладных задач.
4. Возможность совместного использования данных и устройств.
5. Возможность гибкого распределения работ по всей системе.
6. Оперативный доступ к обширной корпоративной информации.
7. Совершенствование коммуникаций.

Проблемы

1. Сложность разработки системного и прикладного программного обеспечения для распределенных систем.
2. Проблемы с производительностью и надежностью передачи данных по сети.
3. Проблема обеспечения безопасности.

Конечно, при использовании вычислительных сетей возникают и проблемы, связанные в основном с организацией эффективного взаимодействия отдельных частей распределенной системы.

Во-первых, это неполадки в программном обеспечении: операционных системах и приложениях. Программирование для распределенных систем принципиально отличается от программирования для централизованных систем. Так, сетевая операционная система, выполняя в общем случае все функции по управлению локальными ресурсами компьютера, сверх того решает многочисленные задачи, связанные с предоставлением сетевых услуг. Разработка сетевых приложений осложняется из-за необходимости организовать совместную работу их частей, выполняющихся на разных машинах. Массу хлопот доставляет и обеспечение совместимости программного обеспечения, устанавливаемого в узлах сети.

Во-вторых, много проблем связано с транспортировкой сообщений по каналам связи между компьютерами. Основные задачи здесь - обеспечение надежности (чтобы передаваемые данные не терялись и не искажались) и производительности (чтобы обмен данными происходил с приемлемыми задержками). В структуре общих затрат на вычислительную сеть расходы на решение "транспортных вопросов" составляют существенную часть, в то время как в централизованных системах эти проблемы полностью отсутствуют.

В-третьих, это вопросы, связанные с обеспечением безопасности, которые гораздо сложнее решать в вычислительной сети, чем в автономно работающем компьютере. В некоторых случаях, когда безопасность особенно важна, от использования сети лучше отказаться.

Можно приводить еще много "за" и "против", но главным доказательством эффективности использования сетей является бесспорный факт их повсеместного распространения. Сегодня трудно найти предприятие, на котором нет хотя бы односегментной сети персональных компьютеров; все больше и больше появляется сетей с сотнями рабочих станций и десятками серверов, некоторые крупные организации обзаводятся частными глобальными сетями, объединяющими их филиалы, удаленные на тысячи километров. В каждом конкретном случае для создания сети были свои основания, но верно и общее утверждение: что-то в этих сетях все-таки есть.

Сети отделов

Сети отделов - это сети, которые используются сравнительно небольшой группой сотрудников, работающих в одном отделе предприятия. Эти сотрудники решают некоторые общие задачи, например ведут бухгалтерский учет или занимаются маркетингом. Считается, что отдел может насчитывать до 100-150 сотрудников.

Главной целью сети отдела является разделение локальных ресурсов , таких как приложения, данные, лазерные принтеры и модемы. Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера, не более тридцати пользователей (рис. 10.3) и не разделяются на подсети. В этих сетях локализуется большая часть трафика предприятия. Сети отделов обычно создаются на основе какой-либо одной сетевой технологии - Ethernet, Token Ring. В такой сети чаще всего используется один или, максимум, два типа операционных систем. Небольшое количество пользователей позволяет применять в сетях отделов одноранговые сетевые ОС, например Windows 98.

Рис. 10.3.

Задачи управления сетью на уровне отдела относительно просты: добавление новых пользователей, устранение простых отказов, инсталляция новых узлов и установка новых версий программного обеспечения. Такой сетью может управлять сотрудник, посвящающий выполнению обязанностей администратора только часть своего времени. Чаще всего администратор сети отдела не имеет специальной подготовки, но является тем человеком в отделе, который лучше всех разбирается в компьютерах, и само собой получается так, что он и занимается администрированием сети.

Существует и другой тип сетей, близкий к сетям отделов, - сети рабочих групп. К таким сетям относят совсем небольшие сети, включающие до 10-20 компьютеров. Характеристики сетей рабочих групп практически не отличаются от описанных выше характеристик сетей отделов. Такие свойства, как простота сети и однородность, здесь проявляются в наибольшей степени, в то время как сети отделов могут приближаться в некоторых случаях к следующему по масштабу типу сетей - сетям кампусов .

Сети кампусов

Сети кампусов получили свое название от английского слова campus - студенческий городок. Именно на территории университетских городков часто возникала необходимость в объединении нескольких мелких сетей в одну большую. Сейчас это название не связывают со студенческими городками, а используют для обозначения сетей любых предприятий и организаций.

Сети кампусов (рис. 10.4) объединяют множество сетей различных отделов одного предприятия в пределах отдельного здания или одной территории, покрывающей площадь в несколько квадратных километров. При этом глобальные соединения в сетях кампусов не используются. Службы такой сети включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к общим базам данных предприятия, доступ к общим факс-серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам. В результате сотрудники каждого отдела предприятия получают доступ к некоторым файлам и ресурсам сетей других отделов. Сети кампусов обеспечивают доступ к корпоративным базам данных независимо от того, на каких типах компьютеров они располагаются.

Именно на уровне сети кампуса возникают проблемы интеграции неоднородного аппаратного и программного обеспечения. Типы компьютеров, сетевых операционных систем, сетевого аппаратного обеспечения в каждом отделе могут отличаться. Отсюда вытекают сложности управления сетями кампусов. Администраторы должны быть в этом случае более квалифицированными, а средства оперативного управления сетью - более эффективными.

Сети масштаба предприятия

Корпоративные сети называют также сетями масштаба предприятия, что соответствует дословному переводу термина "enterprise-wide networks" , используемого в англоязычной литературе для обозначения этого типа сетей. Сети масштаба предприятия (корпоративные сети ) объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия. Они могут быть сложно связаны и способны покрывать город, регион или даже континент. Число пользователей и компьютеров может измеряться тысячами, а число серверов - сотнями, расстояния между сетями отдельных территорий бывают такими, что приходится использовать корпоративной сети обязательно будут использоваться различные типы компьютеров - от мэйнфреймов до персоналок, несколько типов операционных систем и множество различных приложений. Неоднородные части корпоративной сети должны работать как единое целое, предоставляя пользователям по возможности удобный и простой доступ ко всем необходимым ресурсам.

Сети предприятий (корпоративные сети ) объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия. Для корпоративной сети характерны:

• масштабность - тысячи пользовательских компьютеров, сотни серверов, огромные объемы хранимых и передаваемых по линиям связи данных, множество разнообразных приложений;
• высокая степень гетерогенности - различные типы компьютеров, коммуникационного оборудования, операционных систем и приложений;
• использование глобальных связей - сети филиалов соединяются с помощью телекоммуникационных средств, в том числе телефонных каналов, радиоканалов, спутниковой связи.

Появление корпоративных сетей - это хорошая иллюстрация известного постулата о переходе количества в качество. При объединении отдельных сетей крупного предприятия, имеющего филиалы в разных городах и даже странах, в единую сеть многие количественные характеристики объединенной сети переходят некоторый критический порог, за которым начинается новое качество. В этих условиях существующие методы и подходы к решению традиционных задач сетей меньших масштабов для корпоративных сетей оказались непригодными. На первый план вышли такие задачи и проблемы, которые в сетях рабочих групп, отделов и даже кампусов либо имели второстепенное значение, либо вообще не проявлялись. Примером может служить простейшая (для небольших сетей) задача - ведение учетных данных о пользователях сети.

Наиболее простой способ ее решения - поместить учетные данные каждого пользователя в локальную базу учетных данных каждого компьютера, к ресурсам которого пользователь должен иметь доступ. При попытке доступа эти данные извлекаются из локальной учетной базы, и на их основе предоставляется или не предоставляется доступ. В небольшой сети, состоящей из 5-10 компьютеров и примерно такого же количества пользователей, такой способ работает очень хорошо. Но если в сети насчитывается несколько тысяч пользователей, каждому из которых нужен доступ к нескольким десяткам серверов, то, очевидно, это решение становится крайне неэффективным. Администратор должен повторить несколько десятков раз (по числу серверов) операцию занесения учетных данных каждого пользователя. Сам пользователь также вынужден повторять процедуру логического входа каждый раз, когда ему нужен доступ к ресурсам нового сервера. Хорошее решение этой проблемы для крупной сети - использовать централизованную справочную службу, в базе данных которой хранятся учетные записи всех пользователей сети. Администратор один раз выполняет операцию занесения данных пользователя в эту базу, а пользователь один раз выполняет процедуру логического входа, причем не в отдельный сервер, а в сеть целиком.

При переходе от более простого типа сетей к более сложному - от сетей отдела к корпоративной сети - территория охвата увеличивается, поддерживать связи компьютеров становится все сложнее. По мере увеличения масштабов сети повышаются требования к ее надежности, производительности и функциональным возможностям. По сети циркулирует все возрастающее количество данных, и необходимо обеспечивать их безопасность и защищенность наряду с доступностью. Все это приводит к тому, что корпоративные сети строятся на основе наиболее мощного и разнообразного оборудования и программного обеспечения.

Прежде, чем говорить о частных (корпоративных) сетях, нужно определить, что эти слова означают. В последнее время это словосочетание стало настолько распространенным и модным, что начало терять смысл. В нашем понимании корпоративная сеть - система, обеспечивающая передачу информации между различными приложениями, используемыми в системе корпорации. Исходя из этого вполне абстрактного определения, мы рассмотрим различные подходы к созданию таких систем и постараемся наполнить понятие корпоративной сети конкретным содержанием. При этом мы считаем, что сеть должна быть максимально универсальной, то есть допускать интеграцию уже существующих и будущих приложений с минимально возможными затратами и ограничениями.

Корпоративная сеть, как правило, является территориально распределенной, т.е. объединяющей офисы, подразделения и другие структуры, находящиеся на значительном удалении друг от друга. Часто узлы корпоративной сети оказываются расположенными в различных городах, а иногда и странах. Принципы, по которым строится такая сеть, достаточно сильно отличаются от тех, что используются при создании локальной сети, даже охватывающей несколько зданий. Основное отличие состит в том, что территориально распределенные сети используют достаточно медленные (на сегодня - десятки и сотни килобит в секунду, иногда до 2 Мбит/с.) арендованные линии связи. Если при создании локальной сети основные затраты приходятся на закупку оборудования и прокладку кабеля, то в территориально-распределенных сетях наиболее существенным элементом стоимости оказывается арендная плата за использование каналов, которая быстро растет с увеличением качества и скорости передачи данных. Это ограничение является принципиальным, и при проектировании корпоративной сети следует предпринимать все меры для минимизации объемов передаваемых данных. В остальном же корпоративная сеть не должна вносить ограничений на то, какие именно приложения и каким образом обрабатывают переносимую по ней информацию.

Под приложениями мы здесь понимаем как системное программное обеспечение - базы данных, почтовые системы, вычислительные ресурсы, файловый сервис и прочee - так и средства, с которыми работает конечный пользователь. Основными задачами корпоративной сети оказываются взаимодействие системных приложений, расположенных в различных узлах, и доступ к ним удаленных пользователей.

Первая проблема, которую приходится решать при создании корпоративной сети - организация каналов связи. Если в пределах одного города можно рассчитывать на аренду выделенных линий, в том числе высокоскоростных, то при переходе к географически удаленным узлам стоимость аренды каналов становится просто астрономической, а качество и надежность их часто оказывается весьма невысокими. Естественным решением этой проблемы является использование уже существующих глобальных сетей. В этом случае достаточно обеспечить каналы от офисов до ближайших узлов сети. Задачу доставки информации между узлами глобальная сеть при этом возьмет на себя. Даже при создании небольшой сети в пределах одного города следует иметь в виду возможность дальнейшего расширения и использовать технологии, совместимые с существующими глобальными сетями.

Введение

Еще начале 60х годов была высказана гипотеза о том, что количество информации, которую надо собирать, обрабатывать и доставлять в нужное место, "растет по меньшей мере пропорционально квадрату промышленного потенциала". Анализ подтверждает, что в передовых в техническом отношении странах такой рост действительно имеет место примерно со степенью 1,7-2,0. Это приводит к существенному росту значимости деятельности, связанной с производством, передачей и переработкой информации.

По данным ЮНЕСКО, в настоящее время более половины трудоспособного населения развитых стран прямо или косвенно принимает участие в процессе производства и распределения информации. Три ведущие отрасли информационного сектора общественного производства (вычислительная техника, промышленная электроника и связь) играют сейчас для этих стран ту же роль, которую на этапе их индустриализации играла тяжелая промышленность.

Другими словами, мировое сообщество приближается к такой степени зависимости своего существования от функционирования информационных сетей, которая сравнима с зависимостью от систем обеспечения электроэнергией. Это кроме очевидных достоинств имеет и обратную сторону. Отказ сети связи может иметь последствия, превосходящие последствия аварий энергосистемы. В связи с этим, на первый план выходит проблема обеспечения надежности корпоративных сетей и защиты информации.

Понятие корпоративной сети

Эпитет "корпоративный" часто используется для характеристики продуктов вычислительных систем. Корпоративными могут быть названы почти все типы элементов вычислительной системы, от концентраторов и маршрутизаторов до серверов и операционных систем - разве что сетевые адаптеры редко удостаиваются такой чести. Эта характеристика также применяется и к системам управления базами данных. Среди специалистов и производителей существуют различные толкования этого термина (равно, как и любого другого), поэтому иногда бывает трудно понять, почему производитель называет свое детище корпоративным, а продукцию конкурентов - нет. Интуитивно с прилагательным "корпоративный" связывается образ чего-то крупного, мощного, производительного и надежного. Тем не менее, хочется иметь более твердую почву под ногами, и основания для этого есть. Имеется несколько устоявшихся признаков корпоративности, и их можно применять универсально, как к аппаратуре, так и к программным продуктам, в том числе и базам данных. Наличие этих признаков гарантирует хорошую работу продуктов в корпоративной сети. Эти признаки тесно связаны с особенностями и спецификой корпоративных сетей, поэтому для четкого формулирования требований к корпоративным базам данных необходимо ясное понимание особенностей корпоративных сетей. А.С. Самардак. Корпоративные информационные системы. - Владивосток, 2003. С.12.

Итак, что же такое корпоративные сети? В англоязычной литературе этот вид сетей чаще называется "enterprise-wide networks" (дословно - сеть масштаба предприятия), а в нашей стране прижился другой термин иностранного происхождения - корпоративные сети, что, на наш взгляд, больше соответствует самой сути таких сетей. Термин "корпоративная" отражает с одной стороны величину сети, так как корпорация - это крупное, большое предприятие. С другой стороны, этот термин несет в себе смысл объединения, то есть корпоративная сеть - это сеть, получившаяся в результате объединения нескольких, как правило, разнородных сетей. Кроме того, дух корпоративности - это дух некоего единства, общности, и в этом смысле корпоративные сети - это сети, в которых неоднородные компоненты живут в счастливом согласии.

Появление корпоративных сетей - это хорошая иллюстрация известного философского постулата о переходе количества в качество. При объединении отдельных сетей крупного предприятия, имеющего подразделения в различных городах и странах, в единую сеть, многие количественные характеристики объединенной сети часто превосходят некоторый критический порог, за которым начинается новое качество. При этом число пользователей и компьютеров может измеряться тысячами, число серверов - превышать несколько сотен, число записей в базе данных - несколько миллионов, а расстояния между сетями могут оказаться такими, что использование глобальных связей становится необходимостью. Кроме того, непременным атрибутом такой сложной и крупномасштабной сети является гетерогенность - нельзя удовлетворить потребности тысяч пользователей с помощью однотипных элементов и однородных структур. В корпоративной сети обязательно будут использоваться различные типы компьютеров - от мейнфреймов до персоналок, 3-5 типов операционных систем, с десяток различных коммуникационных протоколов, несколько СУБД и множество других приложений. Превышение количественными изменениями некоторой критической массы и породило новое качество - корпоративную сеть.

Термин "корпоративность" связывает описанный вид сетей с принадлежностью их одному предприятию, причем крупному. Этот признак не является главным, а просто отражает тот факт, что крупномасштабная, гетерогенная и хорошо интегрированная сеть чаще всего получается в результате усилий предприятия при объединении своих отдельных сетей в единую информационную систему. Поэтому, если сеть обладает отмеченными выше особенностями, но не принадлежит одной корпорации, то ее все равно можно назвать корпоративной. А.С. Самардак. Корпоративные информационные системы. - Владивосток, 2003. С.15.

Понятие "корпоративности" продукта включает в себя несколько аспектов, среди которых важнейшими являются:

Масштабируемость, то есть способность одинаково хорошо работать в большом диапазоне различных количественных характеристик сети,

Совместимость с другими продуктами, то есть способность работать в сложной гетерогенной среде интерсети в режиме plug-and-play. Метс А.А., Талденков А.Н., Борисова Т.В. Теория и практика построения корпоративных сетей с использованием Internet/Intranet технологий на примере Минатома России - http://www.ict.edu.ru/vconf/index.php

Корпоративную сеть полезно рассматривать как сложную систему, состоящую из нескольких взаимодействующих слоев. В основании пирамиды, представляющей корпоративную сеть, лежит слой компьютеров - центров хранения и обработки информации, и транспортная подсистема, обеспечивающая надежную передачу информационных пакетов между компьютерами.

Над транспортной системой работает слой сетевых операционных систем, который организует работу приложений в компьютерах и предоставляет через транспортную систему ресурсы своего компьютера в общее пользование.

Над операционной системой работают различные приложения, но из-за особой роли систем управления базами данных, хранящих в упорядоченном виде основную корпоративную информацию и производящих над ней базовые операции поиска, этот класс системных приложений обычно выделяют в отдельный слой корпоративной сети.

корпоративная сеть компьютер информация

На следующем уровне работают системные сервисы, которые, пользуясь СУБД, как инструментом для поиска нужной информации среди миллионов и миллиардов байт, хранимых на дисках, предоставляют конечным пользователям эту информацию в удобной для принятия решения форме, а также выполняют некоторые общие для предприятий всех типов процедуры обработки информации. К этим сервисам относится служба WorldWideWeb, система электронной почты, системы коллективной работы и многие другие.

И, наконец, верхний уровень корпоративной сети представляют специальные программные системы, которые выполняют задачи, специфические для данного предприятия или предприятий данного типа. Примерами таких систем могут служить системы автоматизации банка, организации бухгалтерского учета, автоматизированного проектирования, управления технологическими процессами и т.п. Конечная цель корпоративной сети воплощена в прикладных программах верхнего уровня, но для их успешной работы абсолютно необходимо, чтобы подсистемы других слоев четко выполняли свои функции. Метс А.А., Талденков А.Н., Борисова Т.В. Теория и практика построения корпоративных сетей с использованием Internet/Intranet технологий на примере Минатома России - http://www.ict.edu.ru/vconf/index.php

Стратегические решения, как правило, влияют на облик сети в целом, затрагивая несколько слоев сетевой "пирамиды", хотя первоначально касаются только одного конкретного слоя или даже отдельной подсистемы этого слоя. Такое взаимное влияние продуктов и решений нужно обязательно учитывать при планировании технической политики развития сети, иначе можно столкнуться с необходимостью срочной и непредвиденной замены, например, сетевой технологии, из-за того, что новая прикладная программа испытывает острый дефицит пропускной способности для своего трафика.

Лекция № 1.

Понятие о сетях. Корпоративные информационные системы . Структура и назначение КИС. Характеристика. Требования к организации КИС. Процессы. Многоуровневая организация КИС.

Понятие о сетях. Что такое сеть.

Как известно, первые Персональные Компьютеры (ПК) предназначались для решения математических задач. Однако вскоре стало очевидно, что главной сферой их применения должна стать обработка информации, при которой персональные компьютеры уже не могут работать в автономном режиме, а должны взаимодействовать с другими ПК, с источниками и потребителями информации. Результатом этого явились и нформационно-в ычислительные с ети (ИВС ), которые к настоящему времени получили широкое распространение в мире.

Сеть (network) - два (или более) компьютера и подключенные к ним устройства, соединенные средствами связи.

Сервер (server) - это:

Ø Компонент сетевой ОС, предоставляющий клиентам доступ к сетевым ресурсам. Для каждого вида ресурсов в сети может быть создан один или несколько серверов. Чаще всего применяются серверы файлов, печати, баз данных , удаленного доступа и т. д.

Ø Компьютер, выполняющий программу сервера и предоставляющий свои ресурсы в совместное использование в сети.

Сеть на основе сервера (server-based network) - сеть, в которой функции компьютеров дифференцированы на функции серверов и клиентов. Стала стандартом для сетей, обслуживающих более 10 пользователей.

Одноранговая сеть (peer-to-peer network) - сеть, в которой нет выделенных серверов и иерархии компьютеров. Все компьютеры считаются равноправными. Обычно каждый компьютер выступает в роли и сервера, и клиента.

Клиент (client) - любой компьютер или программа, подключающаяся к службам другого компьютера или программы. Например, Windows 2000 Professional является клиентом Active Directory. Этот термин также иногда относится к ПО, позволяющему компьютеру или программе создать подключение. Например, для подключения компьютера с Windows 95 к Active Directory на компьютере с Windows 2000 необходимо установить на первом компьютере клиент Active Directory для Windows 95.

Сеть состоит из:

Ø аппаратных средств (серверы, рабочие станции, кабели, принтеры и др.)

Ø Защита данных и ресурсов от несанкционированного доступа;

Ø Выдача справок об информационных и программных ресурсах;

Ø Автоматизация программирования и распределённая обработка – параллельное выполнение задачи несколькими ПК.

Время доставки сообщений – статистическое среднее время от момента передачи сообщения в сеть до момента получения сообщения адресатом .

Производительность сети – суммарная производительность главных компьютеров (серверов). При этом обычно производительность главных компьютеров (серверов) означает номинальную производительность их процессоров.

Стоимость обработки данных – формируется с учётом средств, используемых для ввода-вывода, передачи, хранения и обработки данных. На основе цен рассчитывается стоимость обработки данных , которая зависит от объёма используемых ресурсов вычислительной сети (количество передаваемых данных, процессорное время), а также от режима передачи и обработки данных.

Характеристики зависят от структурной и функциональной организации сети, основные из которых:

Ø Топология (структура) КИС (состав ПК, структура базовой СПД и терминальной сети),

Ø Метод передачи данных в базовой сети,

Ø Способы установления соединений между взаимодействующими пользователями,

Ø Выбор маршрутов передачи данных.

Ø Нагрузки, создаваемой пользователями.

Топология - физическая структура и организация сети. Наиболее распространёнными топологиями являются:

Ø магистраль,

Ø дерево,

Требования к организации КИС.

Организация КИС должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1) Открытость – это возможность включения дополнительно главных компьютеров (серверов), терминалов, ПК, узлов и линий связи без изменения технических и программных средств действующих компонентов,

2) Гибкость – возможность работы любых главных компьютеров (серверов) с терминалами или ПК различных типов, допустимость изменения типа ПК и линий связи,

3) Надёжность – сохранение работоспособности при изменении структуры в результате выхода из строя ПК, узлов и линий связи,

4) Эффективность – обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей при минимальных затратах,

5) Безопасность – программные или аппаратно-программные средства защиты тем или иным способом информации, которая обрабатывается и передаётся в сети

Указанные требования реализуются за счёт модульного принципа организации управления процессами в сети по многоуровневой схеме, в основе которой лежат понятия процесса, уровня управления, интерфейса и протокола.

Процессы.

Функционирование КИС представляется в терминах процессов.

Процесс – это динамический объект, реализующий собой целенаправленный акт обработки данных. Процессы подразделяются на два класса:

Ø Прикладные

Ø Системные

Прикладной процесс - выполнение прикладной или обрабатывающей программы операционной системы ПК, а также функционирование ПК, т. е. пользователя, работающего на ПК.

Системный процесс – выполнение программы (алгоритма), реализующей вспомогательную функцию, связанную с обеспечением прикладных процессов. Например, активизация ПК или терминала для прикладного процесса, организация связи между процессами. Модель процесса представлена на рис 1.2

Процесс порождается программой или пользователем и связан с данными, поступающими извне в качестве исходных и формируемыми процессом для внешнего пользования. Ввод данных, необходимых процессу, и вывод данных производятся в форме сообщений – последовательности данных, имеющих законченное смысловое значение. Ввод сообщений в процесс и вывод сообщений из процесса производится через логические (программно организованные) точки, называемые портами. Порты подразделяются на входные и выходные.

Таким образом, процесс как объект представляется совокупностью портов, через которые он взаимодействует с другими процессами сети.

Взаимодействие процессов сводится к обмену сообщениями, которые передаются по каналам, создаваемым средствами сети (рис 1.3) .

Промежуток времени, в течение которого взаимодействуют процессы, называется сеансом (сессией) . В КИС единственная форма взаимодействия процессов – обмен сообщениями. В ПК и вычислительных комплексах взаимодействия процессов обеспечивается за счёт доступа к общим для них данным, общей памяти и обмена сигналами прерывания.

Это различие связано с территориальной распределённостью процессов в КИС, а также с тем, что для физического сопряжения компонентов сети используются каналы связи, которые обеспечивают передачу сообщений, но не отдельных сигналов.

Многоуровневая организация сети.

Передающая среда сети может иметь любую физическую природу и представлять собой совокупность проводных оптико-волоконных, радиорелейных, тропосферных, спутниковых линий (каналов) связи. В каждой из систем сети существует некоторая совокупность процессов. Процессы, распределённые по разным системам, взаимодействуют через передающую среду путём обмена сообщениями.

Для обеспечения открытости, надёжности, гибкости, эффективности и безопасности сети управление процессами организуется по многоуровневой схеме (рис 1.4). Открытая системная интеграция (далее называемая OSI – O pen S ystem I ntegration) описывает модель, представляющую общие понятия для определения сетевых компонентов. Модель OSI обычно применяется при планировании полного набора сетевых протоколов.

В табл. 1.1 представлен подход, применяемый при использовании модели OSI. Процесс создания сетевых коммуникаций разделён на семь этапов.

Таблица 1.1

В каждой из систем прямоугольниками обозначены программные и аппаратные модули, реализующие определённые функции обработки и передачи данных.

Модули распределены по уровням 1…7. Уровень 1 является нижним, уровень 7 - верхним. Модуль уровня N физически взаимодействует только с модулями соседних уровней N+1 и N-1. Модуль уровня 1 взаимодействует с передающей средой, которая может рассматриваться как объект уровня 0 (ноль). Прикладные процессы принято относить к верхнему уровню иерархии, в данном случае к уровню 7. Физически связь между процессами обеспечивается передающей средой. Взаимодействие прикладных процессов с передающей средой организуется с использованием шести промежуточных уровней управления 1…6, которые рассмотрим, начиная с нижнего.

Уровень 1 – физический - реализует управление каналом связи, что сводится к подключению и отключению канала связи и формированию сигналов, представляющих передаваемые данные. Из-за наличия помех в передаваемые данные вносятся искажения и снижается достоверность передачи: вероятность ошибки 10-4..

Уровень 2 – канальный/связи данных– обеспечивает надёжную передачу данных через физический канал, организуемый на уровне 1. Вероятность искажения данных 10-8..При обнаружении ошибки производится перезапрос данных.

Уровень 3 – сетевой – обеспечивает передачу данных через базовую сеть передачи данных (СПД). Управление сетью на этом уровне состоит в выборе маршрута передачи данных по линиям, связывающим узлы сети.

Уровни 1…3 организуют базовую СПД между пользователями сети.

Уровень 4 – транспортный – реализует процедуры сопряжения пользователей сети (главных и персональных компьютеров) с базовой СПД. На этом уровне возможно сопряжение различных систем с сетью, и тем самым организуется транспортная служба для обмена данными между сетью и системами сети.

Уровень 5 – сеансовый – организует сеансы связи на период взаимодействия процессов. На этом уровне по запросам процессов создаются порты для приёма и передачи сообщений и организуются соединения – логические каналы.

Уровень 6 – представления – осуществляет трансляцию различных языков, форматов данных и кодов для взаимодействия разнотипных ПК, оснащённых специфичными ОС и работающих в различных кодах между собой и ПК и терминалами разных типов. Взаимодействие процессов организуется на основе стандартных форм представления заданий и наборов данных. Процедуры уровня представления интерпретируют стандартные сообщения применительно к конкретным системам – ПК и терминалам. Этим создаётся возможность взаимодействия одной программы с ПК разных типов.

Уровень 7 – прикладной (приложений) – создан только для выполнения определённой функции обработки данных без учёта структуры сети, типа каналов связи, способов выбора маршрутов и т. д. Этим обеспечивается открытость и гибкость системы.

Число уровней и распределение функций между ними существенно влияют на сложность программного обеспечения ПК, входящих в сеть, и на эффективность сети. Рассмотренная семиуровневая модель (эталонная модель взаимодействия открытых систем – ЭМВОС), именуемая архитектурой открытых систем, принята в качестве стандарта Международной организацией по стандартизации (МОС) и используется как основа при разработке КИС и ИВС в целом.

Для помощи в освоении предмета приведём слова-ловушки, первые символы которых совпадают с именами уровней в таком же порядке:

People (Люди)

Seem (Кажется)

Need (Нуждается)

Data (Данные)

Processing (Обработка) (Все люди, кажется, нуждаются в обработке данных .)

Эту ключевую фразу легко запомнить, и она поможет администратору локальной сети чувствовать свою ответственность.

Литература

«Информационные процессы в компьютерных сетях. Протоколы, стандарты, интерфейсы, модели…» - М: КУДИЦ-ОБРАЗ, 1999, Предисловие. Введение, Глава 1, Стр. 3-12;

«Информационные процессы в компьютерных сетях. Протоколы, стандарты, интерфейсы, модели…» - М: КУДИЦ-ОБРАЗ, 1999, Глава 7, Стр. 72-75

Спортак М и др. «Высокопроизводительные сети. Энциклопедия пользователя», Пер. с англ., - К: Издательство «ДиаСофт», 1998, Глава 29, Стр. 388-406

Хейвуд Дрю «Внутренний мир Windows NT Server 4» Пер. с англ., - К.: Издательство «Диа-Софт», 1997, Глава 9, Стр. 240-242; Приложение А, Стр. 488-489