Применение интеллектуальных и телекоммуникационных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

1. Применение интеллектуальных технологий в экономических системах

2. Телекоммуникационные технологии в экономических информационных системах

2.1 Сетевые информационные технологии. Эволюция и типы сетей ЭВМ

2.2 Сетевая операционная система и архитектура сетей

2.3 Распределенная обработка данных

2.4 Интернет и Интернет-технологии

2.4.1 Новые возможности бизнеса компании в Интернете

2.4.2 Внешние и внутрикорпоративные коммуникации в Интернете

2.4.3 Исследование рынка и маркетинг в Интернете

2.5 Электронная почта

2.6 Гипертекстовая технология

2.7 Технология мультимедиа

2.8 Информационные хранилища

2.9 Система электронного документооборота

2.10 Геоинформационные системы

Список литературы



1. Применение интеллектуальных технологий в экономических системах

Применение ЭС "Экспертные системы" - это прогрессирующее направление в области искусственного интеллекта. Причиной повышенного интереса, который экспертные системы вызывают к себе на протяжении всего своего существования, является возможность их применения для решения задач из самых различных областей человеческой деятельности. Пожалуй, не найдется такой предметной области, в которой не было бы создано ни одной ЭС или, по крайней мере, такие попытки не предпринимались бы.

Основные типы задач, решаемых с помощью ЭС:

1) интерпретация, определение смыслового содержания входных данных;

2) предсказание последствий наблюдаемых ситуаций;

3) диагностика неисправностей (заболеваний) по симптомам;

4) конструирование объекта с заданными свойствами при соблюдении установленных ограничений;

5) планирование последовательности действий, приводящих к желаемому состоянию объекта;

6) слежение (наблюдение) за изменяющимся состоянием объекта и сравнение его параметров с установленными или желаемыми;

7) управление объектом с целью достижения желаемого поведения;

8) поиск неисправностей;

9) обучение.

В экономических информационных системах с помощью ЭС возможно решение следующих задач:

1. Анализ финансового состояния предприятия.

2. Оценка кредитоспособности предприятия.

3. Планирование финансовых ресурсов предприятия.

4. Формирование портфеля инвестиций.

5. Страхование коммерческих кредитов.

6. Выбор стратегии производства.

7. Оценка конкурентоспособности продукции.

8. Выбор стратегии ценообразования.

9. Выбор поставщика продукции.

10. Подбор кадров.

Применение нейронных сетей. Нейронные сети особенно эффективны в случаях, когда нужно проанализировать большое количество данных для оценивания ситуации. Например, при принятии решения о выдаче кредита нужно просмотреть случаи из прошлого опыта с ответами да/нет.

Области применения нейронных сетей в сфере экономической деятельности:

? обнаружение нарушений при уплате налогов;

? анализ рынка ценных бумаг, предсказание курсов валют;

? выдача кредитов;

? предсказание последствий того или иного решения;

? предсказание результатов продвижения на рынке новых товаров;

? управление аэролиниями: заполнение мест и составление расписания;

? оценивание кандидатов на должность;

? оптимальное распределение ресурсов;

? установление подлинности подписи и др.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение интеллектуальной информационной системы.

2. Каковы характерные признаки ИИС?

3. Перечислите основные функции, которые должна выполнять интеллектуальная информационная технология.

4. Назовите основные классы ИИС.

5. Чем интеллектуальные БД отличаются от обычных?

6. Дайте определение экспертной системы.

7. Как представлена архитектура ЭС?

8. Объясните назначение блоков экспертной системы.

9. На какие три основных типа можно разбить инструментальные средства построения ЭС?

10. Какие инструментальные средства создания экспертных систем существуют в настоящее время?

11. Определите круг задач, решаемых с помощью ЭС в экономических информационных системах.

12. Каковы области применения нейронных сетей в экономике?

сеть нейронная экспертная



2. Телекоммуникационные технологии в экономических информационных системах

2.1 Сетевые информационные технологии. Эволюция и типы сетей ЭВМ

С появлением микроЭВМ и персональных компьютеров возникли локальные вычислительные сети (ЛВС). Они позволили поднять на качественно новую ступень управление производственными объектами, повысить эффективность использования ЭВМ, поднять качество обрабатываемой информации, реализовать безбумажную технологию, создать новые технологии. Объединение ЛВС и глобальных сетей позволило получить доступ к мировым информационным ресурсам.

ЭВМ, объединенные в сеть, делятся на основные и вспомогательные. Основные ЭВМ - это абонентские ЭВМ (клиенты). Они выполняют все необходимые информационно-вычислительные работы и определяют ресурсы сети. Вспомогательные ЭВМ (серверы) служат для преобразования и передачи информации от одной ЭВМ к другой по каналам связи и коммутационным машинам (host-ЭВМ). К качеству и мощности серверов предъявляются повышенные требования.

Клиент - это приложение, посылающее запрос к серверу. Он отвечает за обработку и вывод информации, а также передачу запросов серверу. ЭВМ клиента может быть любой.

Сервер - это персональная или виртуальная ЭВМ, выполняющая функции по обслуживанию клиента. Он распределяет ресурсы системы: принтеры, базы данных, программы, внешнюю память и т.д. Существуют сетевые, файловые, терминальные серверы баз данных.

Сетевой сервер поддерживает выполнение следующих функций сетевой операционной системы: управление вычислительной сетью, планирование задач, распределение ресурсов, доступ к сетевой файловой системе, защиту информации. Терминальный сервер поддерживает выполнение функций многопользовательской системы. Файл-сервер обеспечивает доступ к центральной базе данных удаленным пользователям. Сервер баз данных - многопользовательская система, обеспечивающая обработку запросов к базам данных. Он является средством решения сетевых задач, в которых локальные сети используются для совместной обработки данных, а не просто для организации коллективного использования удаленных внешних устройств.

Host-ЭВМ - ЭВМ, установленная в узлах сети и решающая вопросы коммутации в сети, доступа к сетевым ресурсам, модемам, факс-модемам, большим ЭВМ и др.

Коммутационная сеть образуется множеством серверов и host-ЭВМ, соединенных физическими каналами связи, которые называют магистральными. В качестве магистральных каналов выступают телефонные, оптоволоконные кабели, космическая спутниковая связь, провода, беспроводная радиосвязь, медная витая пара категории 5.

По способу передачи информации вычислительные сети делятся на сети коммутации каналов, сети коммутации сообщений, сети коммутации пакетов и интегральные сети. Первыми появились сети коммутации каналов. Например, чтобы передать сообщение между клиентами, образуется прямое соединение. Это соединение должно оставаться неизменным в течение всего сеанса. При легкости реализации такого способа передачи информации его недостатки заключаются в низком коэффициенте использования каналов, высокой стоимости передачи данных, увеличении времени ожидания других клиентов.

При коммутации сообщений информация передается порциями, которые называются сообщения. Прямое соединение обычно не устанавливается, а передача сообщения начинается после освобождения первого канала и т.д., пока сообщение не дойдет до адресата. Каждым сервером осуществляется прием информации, ее сборка, проверка, маршрутизация и передача сообщения. Недостатками коммутации сообщений является низкая скорость передачи данных и невозможность проведения диалога между клиентами, хотя стоимость передачи уменьшается.

При коммутации пакетов обмен производится короткими пакетами фиксированной структуры. Пакет - часть сообщения, удовлетворяющая некоторый стандарт. Малая длина пакетов предотвращает блокировку линий связи, не дает расти очереди в узлах коммутации. Она обеспечивает быстрое соединение, низкий уровень ошибок, надежность и эффективность использования сети. Но при передаче пакета возникает проблема маршрутизации, которая решается программно-аппаратными методами.

В настоящее время разработаны программно-аппаратные средства маршрутизации. Повторитель - самый простой тип устройства для соединения однотипных ЛВС, он ретранслирует все принимаемые пакеты из одной ЛВС в другую. Устройство связи, позволяющее соединять ЛВС с одинаковыми и разными системами сигналов, называется мост. Устройство связи, аналогичное мосту, - маршрутизатор, который выполняет передачу пакетов в соответствии с определенными протоколами, обеспечивает соединение ЛВС на сетевом уровне. Мост-маршрутизатор - это устройство, комбинирующее функции моста и маршрутизатора. Шлюз - устройство соединения ЛВС с глобальной сетью. Наблюдается тенденция совмещения маршрутизаторов с функциями коммутации. Многие фирмы предлагают аппаратуру для организации беспроводных компьютерных сетей: беспроводные сетевые адаптеры, мосты и устройства доступа, антенны и усилители. Наиболее перспективным для России является использование беспроводных компьютерных сетей для соединения удаленных сегментов локальных сетей там, где применение кабельных магистралей затруднено.

Сети, обеспечивающие коммутацию каналов, сообщений и пакетов, называются интегральными. Они объединяют несколько коммутационных сетей. Часть интегральных каналов используется монопольно, т.е. для прямого соединения. Прямые каналы создаются на время проведения сеанса связи между различными коммутационными сетями. По окончании сеанса прямой канал распадается на независимые магистральные каналы. Интегральная сеть эффективна, если объем информации, передаваемой по прямым каналам, не превышает 10-15%.

2.2 Сетевая операционная система и архитектура сетей

При разработке сетей ЭВМ возникают задачи согласования взаимодействия ЭВМ клиентов, серверов, линий связи и других устройств. Они решаются путем установления определенных процедур, называемых протоколами. Реализацию протоколов совместно с реализацией управления серверами называют сетевой операционной системой (ОС). Часть протоколов реализуется программно, часть - аппаратно. Для стандартизации протоколов была создана международная организация протоколов ISO (MOC). Она ввела понятие архитектуры открытых систем, что означает возможность взаимодействия систем по определенным правилам, хотя сами системы могут быть созданы на различных технических средствах. Основой архитектуры открытых систем является понятие уровня. Система разбивается на ряд уровней (подсистем), каждый из которых выполняет свои функции.

ISO установила следующие уровни сетей:

1. Физический - определяет некоторые физические характеристики канала. Это требования к характеристикам кабелей, разъемов (RS, ЕIA, X.21) и электрическим характеристикам сигнала. Единицей обмена является бит.

2. Канальный - управляет передачей данных между двумя узлами сети. Он обеспечивает контроль корректности передачи сблокированной информации посредством проверки контрольной суммы блока. Для повышения скорости обмена осуществляется сжатие данных. При получении сообщение разворачивается. Длина передаваемого блока может меняться в зависимости от качества канала. Единицей обмена является кадр, или пакет, на который пока отсутствует стандарт. На рынке в последнее время конкурируют технологии передачи данныхSMDS, Frame Realy и АТМ-коммутаторов.

3. Сетевой - обеспечивает управление маршрутизацией пакетов. Он распространяется на соглашения о блокировании данных и их адресации. По одному каналу может передаваться информация с нескольких модемов для увеличения его загрузки. К этому уровню относятся протоколы Х.25 и Х.75 (космический). Единицей обмена является пакет, оформленный по стандарту.

Для объединения неоднородных сетей различных технологий используются протоколы IP, TCP/IP и др. IP-технология (протокол TCP/IP) обеспечивает работу с почтовыми серверами, с сетевыми интерактивными приложениями.

4. Транспортный - отвечает за стандартизацию обмена данными между портами разных ЭВМ сети. Используются протоколы ТРО, ТР1. Единицей обмена является сеансовое сообщение.

5. Сеансовый - определяет правила диалога прикладных программ, рестарта, проверки прав доступа к сетевым ресурсам. Единицей обмена этого и следующих уровней является пользовательское сообщение.

6. Представления - определяет форматы данных, алфавиты, коды представления специальных и графических символов (ASCII, EBCDIC, ASN.1, Х.500, Х.409). Здесь же определяется стандарт на форму передаваемых документов. В банковской системе распространен стандарт Swift. Он определяет расположение и назначение полей документа. Принципиальным моментом при использовании этого и других компьютерных стандартов на документацию является официальное признание (де-юре) документа, передаваемого по каналам связи, юридически полноценным.

7. Прикладной - управляет выполнением прикладной программы.

Каждый уровень решает свои задачи и обеспечивает сервисом расположенный над ним уровень. Правила взаимодействия разных систем одного уровня называют протоколом, правила взаимодействия соседних уровней в одной системе - интерфейсом. Каждый протокол должен быть прозрачным для соседних уровней. Прозрачность - свойство передачи информации, закодированной любым способом, понятным взаимодействующим уровням.

Локальные сети делятся на централизованные и одноранговые.

Централизованные используют файл-сервер. Рабочие станции не контактируют друг с другом. Число пользователей более десяти. В одноранговых сетях сетевое управление таково, что каждый узел может выступать и как рабочая станция, и как файл-сервер. Рабочие станции можно объединить и совместно использовать базы на файл-сервере. Такие сети недорогие, но число пользователей невелико. К наиболее распространенным локальным сетевым ОС относят Unix для создания средних и больших сетей с сотнями пользователей, NetWare 3.11 для создания средних сетей - от 20 до 100 пользователей в пределах одного здания, Vines для создания больших распределенных ЛВС, LAN Manager для средних и больших сетей с числом пользователей от 25 до 200 и др.

В последнее время большой популярностью стали пользоваться виртуальные локальные сети VLAN. Их отличие от обычных ЛВС заключается в том, что они не имеют физических ограничений. Виртуальные ЛВС определяют, какие рабочие станции включаются в конкретные физические группы на основе протокольной адресации, что позволяет располагать их в любом месте сети.

Виртуальные сети предоставляют пользователям большие преимущества, но порождают ряд проблем, решениями которых заняты ведущие фирмы.

Объединение нескольких ЛВС на основе протоколов TCP/IP и HTTP в пределах одного или нескольких зданий одной корпорации получило название интрасети. На принципе интрасети формируются корпоративные сети, подсоединяемые к глобальным сетям. Особое распространение интрасети получили в сети Internet, обеспечивающей так называемую технологиюintranet/internet.

Всю сеть передачи данных можно разделить на несколько сетевых "островов", или функциональных классов, каждый из которых имеет собственные характеристики надежности и функционирования. Это личный офис, рабочая группа, учреждение (здание или группа зданий, район), удаленный офис, крупномасштабная сеть WAN (региональная или территориальная).

Разнообразные сетевые "острова" коррелируют с большинством крупных банковских, финансовых и других учреждений. Совместная работа этих "островов" должна быть незаметной для пользователя.

Особое внимание уделяется switch-технологии - одному из самых современных методов построения высокоскоростных сетей. Под switch-технологией подразумевается коммутация пакетов данных с созданием виртуальных каналов (КВК). Среди высокоскоростных сетей можно назвать FDDI, Fast Ethernet (100-Basex), Switched Ethernet, ATM, Fibre Cannel.

FDDI и Fast Ethernet используются для построения сетей протяженностью до 200 км.

Switched Ethernet позволяет связывать коммутационные узлы (host-серверы) виртуальными каналами с гарантированной пропускной способностью, которая предоставляется "по требованию" вне зависимости от нагрузки сети. Построение подобных систем не требует модификации кабельной проводки, соевых адаптеров и позволяет подключать серверы, рабочие станции. Каждый switch-порт локальной сети поддерживает группу пользователей и обеспечивает скорость до 10 Мбит/с.

Данные сети не обеспечивают протоколов TCP/IP, DecNet, IPX и т.д., что не позволяет объединять сети с разными стандартами.

Решением является появление АТМ-технологии, которая вскоре может стать всемирным стандартом для высокоскоростных телекоммуникаций, позволяющим как подключать отдельных пользователей, так и создавать глобальные высокоскоростные магистральные линии.

К современным сетям, передающим большие объемы видео-, аудио- и других видов информации, предъявляются следующие требования: большая пропускная способность (до 15 Мбит/с), предсказуемость и малые задержки, так как видеоизображение резко ухудшается при задержках даже в несколько миллисекунд, масштабируемость передачи данных, иначе требуются скорости передачи до 100 Мбит/с.

Всем этим требованиям удовлетворяет АТМ-технология.

Технология Fibre Channel разработана комитетом ANSI X3T9.3. Она осуществляет пять скоростей передачи данных в диапазоне от 266 Мбит/с до 4 Гбит/с, что обеспечивает малую задержку ответа, надежное управление потоками информации, отсутствие потерь даже при перегрузках и обеспечивает переменный размер кадра. Кроме того, она работает на расстоянии до 10 км по оптоволоконным кабелям. Сегодня Fibre Channel представляет собой единственный гигабитовый стандарт. Однако в нем не предусматривается связь с территориальными сетями.

2.3 Распределенная обработка данных

При использовании сетевых информационных технологий становится возможной реализация территориального распределения производства. Для администрации фирмы становится безразлично, где именно находится производство: в этом здании, за 100 м или за 10 000 км. Появляются совсем другие проблемы, такие как межконтинентальное снабжение, поясное время и т.д., поскольку становится возможным планетарное распределение промышленного производства. Могут создаваться транснациональные компании, реализующие мировой товарный экспорт внутри фирмы. При этом метрополия, вложив 5-7% от суммы оборота в экономику другой страны, получает возможность контролировать 50-60% ее экономики. Объясняется это тем, что за счет вложения наукоемких технологий страна-метрополия получает возможность оказывать влияние и даже осуществлять контроль за экономическим и политическим развитием другой страны. Например, 80% всех международных кредитных операций совершают банки США. Инвалютные резервы центральных банков западных стран на 75% состоят из американских долларов, а 55% расчетов по международной торговле реализуется американскими долларами, т.е. США расплачиваются воспроизводимыми ресурсами: информационными технологиями, научно-техническими знаниями, долларами. Это становится возможным благодаря новейшим сетевым технологиям и развитию коммуникаций.

Одной из важнейших сетевых технологий является распределенная обработка данных. Персональные компьютеры стоят на рабочих местах, т.е. на местах возникновения и использования информации. Они соединены каналами связи. Это дало возможность распределить их ресурсы по отдельным функциональным сферам деятельности и изменить технологию обработки данных в направлении децентрализации. Распределенная обработка данных позволила повысить эффективность удовлетворения изменяющейся информационной потребности информационного работника и тем самым обеспечить гибкость принимаемых им решений. Преимущества распределенной обработки данных: большое число взаимодействующих пользователей, выполняющих функции сбора, регистрации, хранения, передачи и выдачи информации; снятие пиковых нагрузок с централизованной базы путем распределения обработки и хранения локальных баз данных на разных ЭВМ; обеспечение доступа информационному работнику к вычислительным ресурсам сети ЭВМ; обеспечение симметричного обмена данными между удаленными пользователями.

Формализация концептуальной схемы данных повлекла за собой возможность к классификации моделей представления данных на иерархические, сетевые и реляционные. Это отразилось в понятии архитектуры систем управления базами данных и технологии обработки. Архитектура СУБД описывает ее функционирование как взаимодействие процессов двух типов клиента и сервера.

Распределенная обработка и распределенная база данных не является синонимами. Если при распределенной обработке производится работа с базой, то подразумевается, что представление данных, их содержательная обработка, работа с базой на логическом уровне выполняются на персональном компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии - на файл-сервере. Если речь идет о распределенной базе данных, она размещается на нескольких серверах. Работа с ней осуществляется на тех же персональных компьютерах или на других, и для доступа к удаленным данным надо использовать сетевую СУБД.

В системе распределенной обработки клиент может послать запрос к собственной локальной базе или удаленной. Удаленный запрос - это единичный запрос к одному серверу. Несколько удаленных запросов к одному серверу объединяются в удаленную транзакцию. Если отдельные запросы транзакции обрабатываются различными серверами, то транзакция называется распределенной. При этом один запрос транзакции обрабатывается одним сервером. Распределенная СУБД позволяет обрабатывать один запрос несколькими серверами. Такой запрос называется распределенным. Только обработка распределенного запроса поддерживает концепцию распределенной базы данных.

База данных - это автоматизированные хранилища оперативно обновляемой информации. Если в 70-е гг. шла торговля "сырой" информацией, т.е. данными, то в наше время созданы автоматизированные аналитические комплексы, торгующие результатами анализа "сырой" информации. Такие базы называют "серой" нефтью (мозгом). Например, в США фирмы объединились в Ассоциацию информационной индустрии, что позволило обеспечить реализацию 80% мировых информационных услуг.

Созданы базы данных по всем направлениям человеческой деятельности: финансовой, экономической, научно-технической, электронной документации, кредитной, статистической, маркетинга, газетных сообщений, правительственных распоряжений, патентной информации, библиографической и т.д. При этом базы делятся на коммерческие и общественные.

Организация обработки данных зависит от способа распределения. Существуют следующие методы распределения: централизованный, расчлененный, дублирования, смешанный.

Централизованный, или метод извлечения данных вручную, является самым простым для реализации способом. На одном сервере находится единственная копия базы данных. Все операции с базой данных обеспечиваются этим сервером. Доступ к данным выполняется с помощью удаленного запроса или удаленной транзакции. Достоинством такого способа является легкая поддержка базы данных в актуальном состоянии. Недостатком является то, что размер базы ограничен размером внешней памяти, все запросы направляются к единственному серверу с соответствующими затратами на стоимость связи и временную задержку. Отсюда - ограничение на параллельную обработку. База может быть недоступной для удаленных пользователей при появлении ошибок связи и полностью выходит из строя при отказе центрального сервера.

При распределении данных на основе расчленения база данных размещается на нескольких серверах. Существование копий отдельных частей недопустимо. Достоинства: увеличивается объем базы данных; большинство запросов удовлетворяется локальными базами; что сокращает время ответа; увеличивается доступность и надежность; стоимость запросов на выборку и обновление снижается по сравнению с централизованным распределением: если выйдет из строя один сервер, система останется частично работоспособной. Недостатки: часть удаленных запросов или транзакций могут потребовать доступ ко всем серверам, что увеличивает время ожидания и цену; необходимо иметь сведения о размещении данных в БД. Однако доступность и надежность увеличиваются. Расчлененные базы данных наиболее подходят к случаю совместного использования локальных и глобальных сетей ЭВМ.

При использовании метода дублирования в каждом сервере сети ЭВМ размещается полная база данных. Этот метод дает наиболее надежный способ хранения данных. Недостатки: повышенные требования к объему внешней памяти; усложнение корректировки баз, т.к. требуется синхронизация с целью согласования копий. Достоинства: все запросы выполняются локально, что обеспечивает быстрый доступ. Данный метод используется, когда фактор надежности является критическим, база и интенсивность обновления небольшими.

В методе смешанного распределения объединены два способа распределения данных: дублирование и расчленение. При этом приобретены как преимущества, так и недостатки обоих способов. Появилась необходимость хранить информацию о том, где находятся данные в сети. Главное преимущество - гибкость этой системы, так как можно установить компромисс между объемом памяти под базу в целом и под базу в каждом сервере, чтобы обеспечить надежность и эффективность работы. В этой стратегии легко реализуется параллельная обработка, т.е. обслуживание распределенного запроса или транзакции. Недостатки: остается проблема взаимозависимости факторов, влияющих на производительность системы, ее надежность, повышаются требования к памяти. Смешанную стратегию используют при наличии сетевой СУБД, которая обеспечивает реализацию распределенной базы данных. Первые три метода поддерживают распределенную обработку данных.

В базах данных коллективного пользования центральным технологическим звеном становятся серверы баз данных. Программные средства серверов баз данных обеспечивают реализацию многопользовательских систем, централизованное хранение, поиск и обработку, целостность и безопасность данных. Производительность серверов баз данных на порядок выше производительности файл-серверов. В отличие от файл-сервера сервер базы данных содержит и базу и систему управления данными.

Сетевые СУБД, основанные на файл-сервере, в настоящее время недостаточно мощны. В нагруженной сети неизбежно падает производительность, нарушается безопасность и целостность данных. Проблема производительности возникла потому, что файл-серверы реализуют принцип "все или ничего". Полные копии файлов базы перемещаются взад-вперед по сети. Проблемы с безопасностью, целостностью возникли из-за того, что с самого начала файл-серверы не были сконструированы с учетом целостности данных и их восстановления в случае аварии.

Технология "клиент-сервер", заменившая технологию "файл-сервер", является более мощной, так как позволила совместить достоинства однопользовательских систем (высокий уровень диалоговой поддержки, дружественный интерфейс, низкая цена) с достоинствами более крупных компьютерных систем (поддержка целостности, защита данных, многозадачность). Она за счет распределения обработки сообщения между многими ПК повышает производительность, позволяет пользователям электронной почты распределять работу над документами, обеспечивает доступ к более совершенным доскам объявлений и конференциям.

В классическом понимании СУБД представляет собой набор программ, позволяющих создавать и поддерживать базу данных в актуальном состоянии. С функциональной точки зрения СУБД состоит из трех частей: ядра базы данных, языка и инструментальных средств программирования.

Инструментальные средства программирования относятся к интерфейсу клиента, или внешнему интерфейсу. Они могут включать процессор обработки данных на языке запросов. Наиболее употребительными языками являются SQL и QBE. Язык - это совокупность процедурных и непроцедурных команд, поддерживаемых СУБД. В последнее время наблюдается тенденция применения объектно-ориентированных языков (Visual Objects - VO) для разработки приложений с использованием СУБД. Например, такие известные СУБД, как FoxPro, Clipper,Dbase, расширены визуальными редакторами.

Ядро выполняет все остальные функции, которые включены в понятие "обработка базы данных". Термины "ядро", "сервер базы данных", "внутренний интерфейс" - синонимы.

Основная идея технологии "клиент-сервер" заключается в том, чтобы расположить серверы на мощных машинах, а приложения клиентов, использующих язык инструментальных средств, - на менее мощных машинах. Тем самым будут задействованы ресурсы более мощного сервера и менее мощных машин клиентов. Ввод-вывод к базе основан не на физическом дроблении данных, а на логическом, т.е. клиентам отправляется не полная копия базы, а сервер посылает только логически необходимые порции, тем самым сокращая трафик сети. Трафик сети - это поток сообщений сети. В технологии "клиент-сервер" программы клиента и его запросы хранятся отдельно от СУБД. Сервер обрабатывает запросы клиентов, выбирает необходимые данные из базы данных, посылает их клиентам по сети, производит обновление информации, обеспечивает целостность и сохранность данных.

Рассмотрим основные виды технологии распределенной обработки данных:

1. Технология "клиент-сервер", ориентированная на автономный компьютер, т.е. и клиент, и сервер размещены на одной ЭВМ. По функциональным возможностям такая система аналогична централизованной СУБД. Ни распределенная обработка, ни распределенная обработка CУБД не поддерживаются;

2. Технология "клиент-сервер", ориентированная на централизованное распределение. Клиент получает доступ к данным одиночного удаленного сервера. Данные могут только считываться. Динамический доступ к данным реализуется посредством удаленных транзакций и запросов. Их число должно быть невелико, чтобы снизилась производительность системы;

3. Технология "клиент-сервер", ориентированная на локальную вычислительную сеть. Единственный сервер обеспечивает доступ к базе. Клиент формирует процесс, отвечающий за содержательную обработку данных, их представление и логический доступ к базе. Доступ к базе данных замедлен, так как клиент и сервер связаны через локальную сеть;

4. Технология "клиент-сервер", ориентированная на изменения данных в одном месте. Реализуется обработка распределенной транзакции. Удаленные серверы не связаны между собой сетью ЭВМ, т.е. отсутствует сервер-координатор. Клиент может изменять данные только в своей локальной базе. Возникает опасность "смертельных объятий", т.е. такой ситуации, когда задача А ждет записи, заблокированные задачей В, а задача В ждет записи, заблокированные задачей А. Поэтому распределенная СУБД должна иметь средство контроля совпадений противоречивых запросов. Распределение данных реализует метод расчленения;

5. Технология "клиент-сервер", ориентированная на изменение данных в нескольких местах. В отличие от предыдущей технологии здесь имеется сервер координатор, поддерживающий протокол передачи данных между различными серверами. Возможна обработка распределенных транзакций в разных удаленных серверах. Это создает предпосылки разработки распределенной СУБД. Реализуется стратегия смешанного распределения путем передачи копий с помощью сетевой СУБД.

6. Технология "клиент-сервер", ориентированная на сетевую СУБД. Обеспечивает стратегию расчленения и дублирования. Позволяет получить более быстрый доступ к данным. Распределенная СУБД обеспечивает независимость клиента от места размещения сервера, глобальную оптимизацию, распределенный контроль целостности базы, распределенное административное управление.

Во всех технологиях существует два способа связи прикладных программ клиента и сервера баз данных прямой и непрямой.

При прямом соединении прикладная программа клиента связывается непосредственно с сервером базы данных, а при непрямом - доступ к удаленному серверу обеспечивается средствами локальной базы. Возможно объединение обоих способов.

Использование технологии "клиент-сервер" позволяет перенести часть работы с сервера баз данных на ЭВМ клиента, оснащенную инструментальными средствами для выполнения его профессиональных обязанностей. Тем самым технология позволяет независимо наращивать возможности сервера баз данных и инструментальные средства клиента. Недостаток технологии "клиент-сервер" состоит в повышении требований к производительности ЭВМ-сервера, в усложнении управления вычислительной сетью, кроме того, при отсутствии сетевой СУБД трудно организовать распределенную обработку.

Под платформой сервера баз данных понимают возможности операционной системы компьютера и сетевой операционной системы (ОС). Каждый сервер баз данных может работать на определенном типе компьютера и сетевой ОС. ОС серверов - это DOS версии выше 5.0, Xenix, Unix, Windows NT, OS/2 и др. В настоящее время наиболее употребительными являются около десяти серверов. Наиболее популярными из них являются Microsoft SQL-server 6.5, Sqlbase-server, Oracle-server и др. По экспертным оценкам серверам баз данных принадлежит будущее.

Серверы баз данных рассчитаны на поддержку большого числа различных типов приложений, для реализации интерфейса с сервером базы данных можно использовать объектно-ориентированные средства, электронные таблицы, текстовые процессоры, графические пакеты, настольные издательства и др. информационные технологии.



2.4 Интернет и Интернет-технологии

Определение Интернета, данное Федеральным советом по информационным сетям (Federal Networking Council) 24 октября 1995 г., гласит: "Интернет - глобальная информационная система, части которой логически взаимосвязаны друг с другом посредством уникального адресного пространства, основанного на протоколе IP (Inetrnet Protocol) или его последующих расширениях, способная поддерживать связь посредством комплекса протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol), их последующих расширений или других совместимых с IP протоколов, и публично или частным образом обеспечивающая, использующая или делающая доступной коммуникационную службу высокого уровня". Другими словами, Интернет можно определить как взаимосвязь сетей, базирующуюся на едином коммуникационном протоколе - TCP/IP. Таким образом, сеть Интернет можно определить как совокупность ЛВС, удовлетворяющих протоколу TCP/IP, которая имеет общее адресное пространство, где у каждого компьютера есть свой уникальный IP-адрес.

Таким образом, основу сети Интернет составляет семейство протоколов TCP/IP.

Принципы построения сети Интернет. Общая схема построения сети Интернет показана на рис. 1.

технологии информационные Интернет



Рисунок 1. Общая логическая схема построения Интернета

Основным и наиболее распространенным устройством доступа в Интернет для конечного пользователя является компьютер. Для расширения возможностей он может быть оснащен микрофоном, видеокамерой, звуковыми колонками и другими устройствами, превращающими его в мультимедийный центр. Компьютер может находиться дома, в офисе фирмы или в любом другом месте, обладающем современными средствами коммуникации.

Доступ в Интернет, который предоставляется организациями, называемыми поставщиками услуг Интернета или провайдерами (Internet Service Provider, ISP), пользователь может получить, например, из дома через модем или из офиса через локальную сеть организации. Для подключения к поставщику услуг Интернета могут использоваться обычные телефонные линии, кабельные сети телевидения, радиоканалы связи или спутниковая связь.

Поставщик обычно имеет одно или несколько подключений к магистральным каналам (backbones) или крупным сетям, которые образуют главную кровеносную систему Интернета.

Границы Интернета довольно расплывчаты. Любой компьютер, подключенный к нему, уже можно считать его частью, и уж тем более это относится к локальной сети предприятия, имеющего выход в Интернет.

Web-серверы, на которых располагаются информационные ресурсы, могут находиться в любой части Интернета: у поставщика услуг, в локальной сети предприятия и т.д., необходимо лишь соблюдение главного условия - они должны быть подключены к Интернету, чтобы пользователи Сети могли получить доступ к их службам. В качестве служб могут выступать электронная почта, FTP, WWW и др.

Информационной составляющей служб являются самые разнообразные источники. Это могут быть данные, поступающие от информационных агентств и с финансовых рынков, фотографии, документация, звуковые фрагменты, информация, присланная пользователями и т.д. Службы в совокупности с их информационной составляющей являются той главной целью, к которой стремятся пользователи и которой они достигают посредством подключения к Интернету.

Семейство протоколов TCP/IP. В пределах каждой физической компьютерной сети подсоединенные к ней компьютеры используют ту или иную сетевую технологию: Ethernet, Token Ring, FDDI, ISDN, соединение типа "точка-точка", а в последнее время к этому списку добавились сеть АТМ и беспроводные технологии. Между механизмами коммуникаций, зависящими от данных физических сетей, и прикладными системами встраивается программное обеспечение, которое делает возможным соединение различных физических сетей друг с другом. При этом детали подобного соединения "скрыты" от пользователей, которым предоставляется возможность работать как бы в одной большой физической сети.

Для соединения двух и более сетей используются маршрутизаторы (routers) - компьютеры, которые физически соединяют сети друг с другом и с помощью специального программного обеспечения передают пакеты из одной сети в другую.

Технология Интернета не навязывает какой-то определенной топологии межсетевых соединений. Добавление новой сети к Интернету не влечет за собой ее подсоединения к некоторой центральной точке коммутации или установке непосредственных физических соединений со всеми уже входящими в Интернет сетями. Маршрутизатор "знает" топологию Интернета за пределами тех физических сетей, которые он соединяет, и, основываясь на адресе в сети назначения, передает пакет по тому или иному маршруту.

В Интернете используются универсальные идентификаторы (адреса) подсоединенных к Сети компьютеров, поэтому любые две машины имеют возможность взаимодействовать друг с другом. В нем также реализован принцип независимости пользовательского интерфейса от физической сети, то есть существует множество способов установления соединений и передачи данных, одинаковых для всех физических сетевых технологий.

С точки зрения конечных пользователей Интернет представляет собой единую виртуальную сеть, к которой подсоединены все компьютеры, независимо от их реальных физических соединений.

Фундаментальным принципом Интернета является равнозначность всех объединенных с его помощью физических сетей: любая система коммуникаций рассматривается как компонент Интернета, независимо от ее физических параметров, размеров передаваемых пакетов данных и географического масштаба.

Семейство протоколов ТСР/IP позволяет построить универсальную сеть, осуществляющую указанные выше принципы. Оно включает в себя протоколы 4-х уровней коммуникаций (таб.1).

Таблица 1 - Уровни стека протоколов TCP/IP

Прикладной уровень	WWW, FTR, telnet,e-mail и другие
Транспортный уровень	TCP
Сетевой уровень	IP, ICMP, IGMP
Канальный уровень (сетевой интерфейс)	Драйвер устройства и сетевая плата

Уровень сетевого интерфейса отвечает за установление сетевого соединения в конкретной физической сети. На этом уровне работают драйвер устройства в операционной системе и соответствующая сетевая плата компьютера.

Сетевой уровень - основа ТСР/IP. Именно на этом уровне реализуется принцип межсетевого соединения, в частности маршрутизация пакетов через Интернет. На сетевом уровне протокол реализует ненадежную службу доставки пакетов по сети от системы к системе без установления соединения (connectionless packet delivery service). Это означает, что будет выполнено все необходимое для доставки пакетов, однако эта доставка не гарантируется. Пакеты могут быть потеряны, переданы в неправильном порядке, продублированы и т.д. Служба, работающая без установления соединения, обрабатывает пакеты независимо друг от друга. Но главное, что именно на этом уровне принимается решение о маршрутизации пакета по межсетевым соединениям.

Надежную передачу данных реализует следующий транспортный уровень, на котором два основных протокола, TCP и UDP, осуществляют связь между машиной - отправителем пакетов и машиной - адресатом пакетов.

Наконец, прикладной уровень - это приложения типа клиент-сервер, базирующиеся на протоколах нижних уровней. В отличие от протоколов остальных трех уровней, протоколы прикладного уровня занимаются деталями конкретного приложения и для них обычно не важны способы передачи данных по сети. Среди основных приложений ТСР/IP, имеющихся практически в каждой его реализации, - протокол эмуляции терминала Telnet, протокол передачи файлов FTP, протокол электронной почты SMTP, протокол управления сетью SNMP, используемый в системе World Wide Web протокол передачи гипертекста НТТР и др.

На рис. 2 показано, как осуществляется взаимодействие двух компьютеров из разных сетей с использованием стека протоколов TCP/IP. Программное обеспечение IP-протокола с помощью маршрутизатора передает пакеты из одной сети Ethernet в другую. Протоколы верхних уровней, прикладного и транспортного, осуществляют соединения между компьютерами, клиентом и сервером приложения, в то время как IP обеспечивает связь между конечной и промежуточной системами.

Рисунок 2. Взаимодействие двух компьютеров с использованием стека протоколов ТСР/IP



Поскольку в Интернете детали физических соединений скрыты от приложений, прикладной уровень совершенно "не заботится" о том, что клиент и сервер приложения работают в разных сетях и что в качестве канального протокола в обеих сетях используется протокол Ethernet. Между конечными системами может быть несколько десятков маршрутизаторов и множество промежуточных физических сетей различных типов. Приложение в любом случае будет воспринимать этот конгломерат как единую физическую сеть. Это обуславливает основную силу и привлекательность технологии Интернета.

Коммуникационная система считается универсальной, если при помощи нее два любых компьютера могут взаимодействовать друг с другом. Для того чтобы добиться такой универсальности, необходимо установить глобальный метод идентификации компьютеров в распределенной системе для доступа к ним. В TCP/IP выбрана схема идентификации, аналогичная адресации в физических сетях. Каждому сетевому интерфейсу присваивается уникальный 32-битный адрес (IP-адрес). IP-адрес компьютера имеет определенную структуру. Она задает идентификатор сети, к которой подсоединен компьютер, и уникальный идентификатор самого компьютера. На рис.3 показаны различные классы IP-адресов.

Рисунок 3. Классы IP-адресов

Для 32-битных IP-адресов принята десятичная нотация, в которой каждый из четырех байтов адреса записывается десятичным числом. Адреса класса С, например, охватывают диапазон от 192.0.0.0 до 223.255.255.255. Структура адресов различных классов делает достаточно очевидным их применение. Адреса класса С, в которых 21 бит отводится для идентификатора сети и только 8 бит для идентификатора оконечного узла сети (хоста), присваиваются компьютерам локальных сетей небольших организаций, которые объединяют до 255 машин. Более крупные организации могут получить адреса класса В, способные обслужить до 256 сетей, в состав которых входит до 64 тыс. рабочих станций. И наконец, адреса класса А присваиваются компьютерам, подключенным к ограниченному числу глобальных сетей очень большого масштаба, например в Arpanet.

Компьютеры, подсоединенные к нескольким физическим сетям (multihomed), имеют несколько IP-адресов - по одному для каждого сетевого интерфейса. Соответственно, эти IP-адреса различаются своими сетевыми идентификаторами. Таким образом, адрес характеризует не отдельную машину, а ее сетевое соединение.

Помимо адресов, предназначенных для одного хоста (unicast), существуют также широковещательные (broadcast) и групповые (multicast) адреса.

Уникальный IP-адрес присваивается каждому сетевому интерфейсу. Назначение идентификаторов хостов обычно находится в ведении системного администратора или поставщика услуг Интернета, а выделение адресов сетям, объединенным в мировую Сеть, в юрисдикции специальной организации - InterNIC (Internet Network Information Center Internet).

В связи с бурным ростом Интернета 32-битная схема адресации нынешней версии IP - IPv4 уже не удовлетворяет потребности мировой Сети. Новая версия, IPv6, проект которой был обнародован в 1991 г., призвана решить эти проблемы. IPv6 обеспечит 128-битный формат IP-адреса и будет поддерживать автоматическое назначение адресов.

TCP/IP предоставляет пользователям возможность работать не только с адресами компьютеров, но и с их именами. Это обеспечивается при помощи распределенной базы данных - доменной системы имен (Domain Name System, или DNS), которая обеспечивает отображение IP-адресов в имена хостов. Эта база данных является распределенной, поскольку ни один объект в Интернете не обладает всей информацией об именах компьютеров. Каждый объект поддерживает свою базу данных и имеет серверную программу, к которой могут обращаться другие системы (клиенты) в сети.

Открытость, масштабируемость, универсальность и простота использования - неоспоримые преимущества TCP/IP, но у этого семейства протоколов есть и очевидные недостатки. Столь привлекательная простота доступа оборачивается для Интернета серьезнейшей проблемой защиты информации, которая приобретает особую остроту сейчас, когда мировая Сеть все активнее используется для электронной коммерции. Неупорядоченность передачи пакетов и невозможность отследить маршрут их продвижения также являются важными проблемами, поскольку препятствуют реализации таких необходимых в современных коммуникациях возможностей, как передача мультимедийных данных в реальном времени. Наконец, как уже упоминалось, предоставляемый нынешней версией протокола IP объем адресного пространства, особенно в связи с его неэффективным использованием, уже с большим трудом позволяет удовлетворять потребности гигантской и все более разрастающейся Сети.

Многие указанные проблемы должны быть сняты реализацией уже упоминавшегося протокола IPv6. Помимо четырехкратного увеличения размера адреса, что обеспечит адресное пространство объемом около 4 квадриллионов адресов в сравнении с современными 4 млрд, новый стандарт обеспечивает осуществление встроенных функций защиты от несанкционированного доступа, поддержку передачи данных мультимедиа в реальном времени и возможности автоматического реконфигурирования адресов.

Контролем использования TCP/IP, определением основных направлений развития, разработкой и утверждением стандартов сегодня занимается несколько организаций. Основной из них является ISOC (Internet Society) - профессиональное сообщество, которое занимается общими вопросами эволюции и роста Интернета как глобальной инфраструктуры исследовательских коммуникаций.

Под управлением ISOC действует IAB (Internet Architecture Board) - организация, в ведении которой находится технический контроль и координация Интернета. IAB координирует направления исследований и новых разработок для TCP/IP и является конечной инстанцией при определении новых стандартов для Интернета.

В IAB входят две основные группы: IETF (Internet Engineering Task Force) и IRTF (Internet Research Task Force). IETF - инженерная группа, которая занимается решением ближайших технических проблем Интернета. Она делится на девять подгрупп в соответствии с основными областями (приложения, маршрутизация и адресация, защита информации и т.д.) и определяет спецификации, которые затем становятся стандартами Интернета. В частности, протоколы IPv6 и DHCP являются плодом усилий IETF. В свою очередь, IRTF координирует долгосрочные исследовательские проекты по протоколам TCP/IP и технологии Интернета в целом.

Разнообразная документация, связанная с Интернетом, предложения по стандартам, и сами официальные стандарты протоколов TCP/IP публикуются в серии технических сообщений Internet Request for Comments, или RFC. RFC могут быть короткими или длинными, излагать глобальные концепции или описывать детали того или иного проекта, формулировать официальный стандарт или давать предложения по новым протоколам.

Службы Интернета. Службы Интернета - это системы, предоставляющие услуги пользователям Интернета. К ним относятся: электронная почта, WWW, телеконференции, списки рассылки, FTP, IRC, а также другие продукты, использующие Интернет как среду передачи информации.

Услуги, предоставляемые Интернетом, можно разделить на две основные категории:

1. Отложенные (off-line) - основным признаком этой группы является наличие временного перерыва между запросом и получением информации.

2. Прямые (on-line) - отличаются тем, что информация по запросу возвращается немедленно. Если от получателя информации требуется немедленная реакция на нее, то такая услуга носит интерактивный характер.

Электронная почта. Самой первой и самой распространенной службой Интернета является электронная почта (e-mail). Эта служба предоставляет услуги отложенного чтения. Пользователь посылает сообщение, и адресат получает его на свой компьютер через некоторый промежуток времени. Электронное письмо состоит из заголовков, содержащих служебную информацию (об авторе письма, получателе, пути прохождения по сети и т.д.), и содержимого письма.

Электронное письмо можно снабдить цифровой подписью и зашифровать. Скорость пересылки составляет в среднем несколько минут. При этом стоимость электронной почты минимальна и не зависит от расстояния. Основными достоинствами электронной почты являются простота, дешевизна и универсальность.

Телеконференции - вторая по распространенности служба Интернета, предоставляющая отложенные услуги.

Служба телеконференций состоит из множества тематических телеконференций - групп новостей (newsgroup), поддерживаемых серверами новостей. Сервер новостей - это компьютер, который может содержать тысячи групп новостей самых разнообразных тематик. Каждый сервер новостей, получивший новое сообщение, передает его всем узлам, с которыми он обменивается новостями. Группа новостей - это набор сообщений по определенной теме. Новости разделены по иерархически организованным тематическим группам, и имя каждой группы состоит из имен подуровней. Например, конференция comp. sys. linux. setup принадлежит группе "компьютеры", подгруппе "операционные системы", конкретнее - системе Linux, а именно - ее установке.

...