1683

Современные информационные технологии

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Информация и ее роль в человеческом обществе. Формы адекватности и объем информации. Специальные виды кодирования и криптография. Итология – наука об информационных технологиях. Информационная технология поддержки принятий решений. Современный рынок финансово-экономического прикладного программного обеспечения. Основные программные и аппаратные компоненты сети.

Русский

2012-12-08

1.73 MB

148 чел.

Содержание

1.1.Информация и ее роль в человеческом обществе

1.2.Информационные революции 5

1.3. Виды информации 5

1.4. Понятие о данных и базах данных 6

1.5. Размножение и накопление информации 6

1.6. Передача информации и сообщения 7

1.7. Понятие о сигналах 7

1.8. Формы адекватности и объем информации 8

1.9. Кодирование текстовой информации 9

1.10. ASCII и таблицы кодировки 9

1.11. Цифровое кодирование графики и видео 9

1.12. Специальные виды кодирования и криптография 10

Глава II. Информатика и информационное общество 10

2.1. Что такое информатика? 10

2.2. Развитие вычислительной техники 11

2.3. Становление информационного общества 14

2.4.Что такое информационная технология? 17

2.5. Итология – наука об информационных технологиях 21

2.6. Этапы развития информационных технологий 22

2.7. Инструментарий информационной технологии 23

2.8. Проблемы использования информационных технологий 25

2.9. Методология использования информационной технологии 25

Глава III. Виды современных информационных технологий 26

3.1. Структура управления организацией 26

3.2. Классификация видов информационных технологий 27

3.3. Информационная технология обработки данных 29

3.4. технология текстового поиска 31

3.5. Информационная технология поддержки принятий решений 33

3.6. Информационная технология экспертных систем 37

3.7. Информационная технология управления 40

3.8. Автоматизация офиса 42

3.9. Аудио- и видеоконференции в автоматизации офиса 45

3.10. технологии баз данных 46

3.11. Корпоративные информационные системы (Доп) 50

3.12. Автоматизированное рабочее место 51

3.13. технологии передачи информации при работе 53

с правовыми базами 53

3.14. Современный рынок финансово-экономического 55

прикладного программного обеспечения 55

3.15. Характеристика основных систем и программ управления 58

персоналом 58

3.16. Автоматизированные информационные системы 59

повышения эффективности организации личной работы 59

3.17. Современные информационно-справочные системы 60

3.18. Информационные технологии обучения (ито) 61

3.19.Основные проблемы использования информационных 64

технологий в системе образования 64

глава IV. Компьютерные сети 65

4.1.Виды компьютерных сетей 65

4.2. классификация локальных вычислительных сетей 67

4.3. Топология локальных вычислительных сетей 68

4.4. локальные сети Ethernet 72

4.5. ГЛОБАЛЬНЫЕ телекоммуникационные сети 77

4.6. Основные программные и аппаратные компоненты сети 81

4.7. модель OSI 81

4.8. Зарождение Интернета 88

4.9. Сеть Internet 90

4.10. Подключение к Internet 92

4.11. протокол пользовательских дейтаграмм (UDP) 93

4.12. Система имен (адресов) в Internet 93

4.13. Услуги Интернет 96

4.14. FTP - Протокол 98

4.15. Электронная почта (E-mail) 99

4.16. Телеконференции 101

4.17.Поисковые серверы 103

4.18. Интернет-пейджер ICQ 105

4.19. Факсимиле (факс) 106

4.20. мультимедиа 107

4.21. IP-телефония 113

4.22. Общая модель передачи речи по сетям передачи данных с пакетной коммутацией 116

4.23. информационная безопасность 118

4.24. Обеспечение безопасности электронных платежей 124

через сеть Internet 124

4.25. Будущее Интернет 128

Глава V. компьютерная вирусология 129

5.1. Компьютерные вирусы и их свойства 129

5.2. Классификация вирусов 130

5.3. Основные виды компьютерных вирусов и схемы их 131

функционирования 131

5.4. Пути проникновения вирусов в компьютер 134

5.5. Признаки появления вирусов 134

5.6. Программы обнаружения вирусов и защиты от них 134

5.7. Основные меры по защите от вирусов 136

Глава VI средства телекоммуникации 136

6.1. Классификация систем мобильный связи 136

6.2. Системы радиосвязи с подвижными объектами 138

6.3.Системы сотовой подвижной связи 140

6.4.Функционирование системы сотовой связи 142

6.5. Дополнительные функции и технологии сотовой связи 145

6.6.Цифровые системы сотовой подвижной связи 147

6.7. Спутниковые системы персональной связи 151

6.8.межконтитентальная передача 152

6.9. Спутниковая связь 152

6.10. Орбиты 153

6.11. Бортовые самолетные системы 155

6.12. Видеотелефон 155

6.13. Цифровое телевидение 157

6.14. Цифровое радиовещание (DAB) 160

Список использованной литературы 162


глава
i Информация и данные

1.1.Информация и ее роль в человеческом обществе

Человечество стоит на рубеже нового перехода – перехода к информационной цивилизации. Зримо вырисовывается интеллектуализация общества путем применения во всех сферах человеческой деятельности информационных технологий. Создаются новые условия в сфере интеллектуальной деятельности людей.

Впервые за всю историю интенсивно автоматизируется не физический труд, а интеллектуальная деятельность, связанная в первую очередь с обработкой информации.

Одной из кардинальных проблем является проблема взаимодействия информатики и общества. Именно информатика поставила и усилено решает задачу создания искусственного интеллекта. В рамках информатики коренным образом обновляется методологический арсенал науки, основываясь на методах математического моделирования и вычислительного эксперимента. Новые информационные технологии все в большей степени позволяют моделировать и прогнозировать развитие сложнейших глобальных процессов и систем:

  1.  Экологической;
  2.  Экономической;
  3.  Политической;
  4.  Социальной и др.

Т Информация относится к классу первичных понятий, по которым нельзя дать точного определения. Под ней обычно подразумевают некоторую совокупность сведений, позволяющих расширить наши представления о тех или иных объектах и явлениях окружающего нас мира, их взаимодействии и состоянии.

Информация в широком смысле – отражение реального мира.

Информация (в узком смысле) - любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования.

Люди издавна научились ценить и передавать информацию. Присущий нам от природы мозг не только способен хранить огромные объемы информации, но и перерабатывать ее и делать из этого определенные и вполне разумные выводы. Таким образом, мозг это как бы биологический компьютер, встроенный в нас природой. Однако мозг не может долго хранить информацию, она забывается и со смертью человека вообще теряется (если человек не позаботился о ее сохранении и передаче наследникам).

Человек имеет целый ряд органов для приема и передачи информации. Это органы зрения (глаза) и слуха (уши), а также голосовые связки и средства мимики. Благодаря этому человек способен принимать звуковую и зрительную информацию и передавать ее. Восприятие температуры кожей и запаха носом тоже способствует информационному обмену человека с окружающей средой и с особями своего (и не только) рода. Таким образом, человек изначально имел средства приема и передачи информации.

Мозг человека способен ограниченное время хранить информацию, т. е. в информационной системе природа-человек его часть служит как бы оперативным запоминающим устройством.

Все, что нас окружает и с чем мы сталкиваемся ежедневно, относится либо к физическим телам, либо к физическим полям. Из курса физики мы знаем, что состояния абсолютного покоя не существует и физические объекты находятся в состоянии непрерывного движения и изменения, которое сопровождается обменом энергией и ее переходом из одной формы в другую.

Все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов, т.е. все сигналы имеют в своей основе материальную энергетическую природу. При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних возникают определенные изменения свойств – это явление называется регистрацией сигналов.

Открытие генов - единиц наследственной информации - произвело подлинную сенсацию и выдвинуло информационные процессы на роль первичных в развитии жизни.

Ныне уже открыто множество генов, которые как бы программируют рост, вес и окраску живых существ, предрасположенность их к тем или иным заболеваниям и так далее. Создание генной инженерии сделало возможным клонирование, т. е. размножение идентичных особей животных и даже людей.

Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать иными способами – при этом возникают и регистрируются новые сигналы, т.е. образуются данные. При этом физический метод регистрации может быть любым: механическое перемещение физических тел, изменение их формы или параметров качества поверхности и.т.д. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов (бумага, фотографии, магнитные ленты, диски и.т.д.)

Первые попытки людей сохранить информацию надолго (порою на века и тысячелетия) дошли до наших дней в виде наскальных рисунков, а затем и надписей на камнях. Это случилось, по крайней мере, тридцать тысяч лет тому назад. Тем самым появились первые рукотворные средства долговременного хранения информации.

Позже люди научились представлять и передавать информацию на большие расстояния с помощью костров на сопках, специальных сигналов (пример - сигнальщики на кораблях), с помощью звуков барабанов и бамбуковых труб, световых маяков и так далее. Таким образом, они стали использовать внешние средства для информационного обмена. Основы кодирования информации были давно заложены кодами сигнальщиков, тайнописью и азбукой Морзе. С простых зарубок на бревне, вероятно, развилась римская система представления чисел.

Затем уже появилась письменность и средства механической передачи записанной информации - почта. Намного позже, уже в наши дни, на смену гонцам и обычной почте пришли современные средства телекоммуникаций - от мобильного телефона и факса до спутниковой связи и всемирной компьютерной сети Интернета.

1.2.Информационные революции

Обычно информация накапливается довольно медленно. Однако в некоторые периоды истории, часто связанные с крупными открытиями и техническими достижениями, объем информации начинает лавинообразно нарастать. При этом информация оказывает на жизнь Т людей столь большое значение, что происходит информационная революция - коренное изменение в значимости и технологии использования информации, оказывающее большое влияние на жизнь общества и экономику мира. Считается, что человеческое общество пережило, по крайней мере, пять информационных революций:

  1.  Появление письменности как средства представления и долговременного хранения информации.
  2.  Появление книгоиздания в середине XIV века, позволившего в массовых масштабах тиражировать информацию и знания.
  3.  Применение электричества и радиоволн в конце XIX века для передачи информации на дальние расстояния, что привело к появлению средств телекоммуникаций, таких как телеграф, телефон, радио и телевидение.
  4.  Создание микропроцессоров и разработка персональных компьютеров (начало XX в), открывших возможности эффективной работы с информацией, представленной в цифровой форме.
  5.  Появление глобальной общемировой сети Интернета и развитие на основе ее применения Интернет-экономики.

Были революции и масштабом поменьше, например, связанные с изобретением фотографии и кинематографа. Но они повлияли на нашу жизнь все же не столь кардинальным образом, как указанные выше информационные революции.

1.3. Виды информации

Информацию часто классифицируют по ее наиболее характерным признакам:

  1.  числовая информация, представленная цифрами и отражающая количественные результаты некоторых вычислений или измерений;
  2.  текстовая информация, представленная текстами .в виде слов, составленных из символов того или иного языка;
  3.  кодовая информация, представленная кодами (например, машинными или кодами для более компактного или зашифрованного представления информации, кодами азбуки Морзе или азбуки для глухонемых);
  4.  графическая информация, представляющая графические объекты с учетом их геометрических и оптических свойств;
  5.  акустическая информация, представленная звуковыми сигналами, как непосредственно в виде звуков, так и в виде электрических звуковых сигналов;
  6.  телевизионная информация, представляющая изображения, видимые на телевизионном экране в телевизионном формате;
  7.  видеоинформация, представляющая видеофильмы и кинофильмы в специальном формате;
  8.  смешанная.

1.4. Понятие о данных и базах данных

В теоретической и практической информатике, помимо информации, широко исполь Т зуются данные. Их можно определить как невостребованную или необработанную информацию, представленную в той или иной форме, например в виде множества чисел, слов или документов.

Данные становятся информацией, если при их использовании применять определенные правила (соглашения) относительно их интерпретации.

Попробуем разобраться в отличиях данных от информации на простом примере. Например, следующий массив просто чисел представляет данные:

123456 654321 112233 445566 это данные

Эти числа могут быть номерами телефонов, кодами замков или кодами программ, табельными номерами работников предприятий и так далее. Но если оговорить, что это не просто цифры, а номера телефонов конкретных людей, то приведенные ниже данные становятся важной информацией:

Телефон: 123456 654321 112233 445566 это уже

Фамилия: Иванов Петров Сидоров Козлов информация

Данные могут храниться в базах данных - специальных устройствах для хранения информации на том или ином материальном носителе.

Базами данных часто называют и документы, которые готовятся специальными программами, например системой управления базами данных Microsoft Access. Это одна из программ пакета для офисной работы - Microsoft Office. Она обеспечивает быстрый поиск и обработку данных.

1.5. Размножение и накопление информации

Другим важным свойством информации является возможность ее размножения и накопления.

Книгоиздание - один из самых известных примеров реализации этих возможностей. С появлением книг и печатного станка (его изобрел Иоганн Гутенберг еще в середине XV века) человек приобрел возможность тиражирования информации и ее накопления.

В наши дни широкое распространение получили светокопировальные устройства, позволяющие в секунды получить копию листа с текстом и рисунками.

Грампластинки, аудио- и видеокассеты, оптические компакт-диски CD и, наконец, новейшие диски DVD +Flash - все это также относится к средствам накопления и размножения информации.

В то же время надо учитывать, что информация постепенно теряется. Это связано как с прямой ее потерей, так и старением информации. В ходе старения информация теряет свою актуальность, а нередко просто забывается и теряется. Последнее особенно относится к информации, представленной в аналоговой форме. Цифровая информация может копироваться без потерь, но в особых обстоятельствах (например, стихийные бедствия) и она может теряться.

По мере накопления информации о каких-то объектах или явлениях формируются знания о них.

Знания - это закономерности, принципы и связи, позволяющие специалистам ставить и решать задачи в своей предметной области.

Издавна знания передавались от человека к человеку, от мастера к ученикам, от профессора к студентам. Нередко эта цепочка прерывалась стихийными событиями, войнами и просто смертью учителя. Знания при этом терялись.

Новые информационные технологии позволяют накапливать знания в огромных размерах, надежно их хранить и предоставлять любому желающему их получить. Более того, появилась возможность обучения людей и получения ими знаний на расстоянии - дистанционное образование.

1.6. Передача информации и сообщения

Важным свойством информации является возможность ее передачи. Для этого используются сообщения - материально реализованные представления информации, нередко определенным образом закодированной. Пример сообщения - обычное письмо на бумаге.

Т Простейший канал передачи информации содержит три основные компоненты: передатчик информации, линию передачи информации и приемник информации.

Передатчик преобразует информацию в некоторый сигнал (электрический, оптический, электромагнитный и т. д.), который способен распространяться по линии связи. Линии связи могут быть проводными и беспроводными. Приемник принимает сигнал и преобразует его в информацию, адекватную исходной.

Т Если связь осуществляется в одном направлении, она называется полудуплексной. А если в оба направления (два канала связи), то связь называется дуплексной.

Почта - один из древнейших способов передачи сообщений, при котором в роли носителя информации выступает обычно бумага.

В некоторых странах, например в США, получила распространение голубиная и пневматическая почта. Последняя - это труба, в которой под давлением воздуха с той или иной стороны движется цилиндр с обычными бумажными сообщениями и даже небольшими предметами, например бумажными деньгами, финансовыми документами и карточками, монетами или ключами.

Люди научились быстро передавать информацию с помощью электрического тока в проводах (проводные линии связи), радиоволн (беспроводные линии радиосвязи) и света (оптические лазерные и световолоконные линии связи). При этом передается информация без такого привычного нам носителя, как бумага.

Наступил век безбумажной обработки информации, хотя, в конечном счете, информационные сообщения всегда можно распечатать печатающим устройством - принтером. Любопытно, что в результате внедрения безбумажной технологии, объем выпуска бумаги, причем ее лучших сортов, для печатающих и копировальных устройств, в ведущих странах мира резко возрос.

Т Передача сообщений на дальние расстояния привела к возникновению телекоммуникаций. Под ними понимается и управление различными устройствами и системами на расстоянии.

А на смену обычной почте пришла электронная почта, входящая во всемирную компьютерную сеть Интернета. По электронной почте ныне можно передавать не только объемные текстовые материалы, но и звуки, изображения, рисунки и даже видеофильмы.

1.7. Понятие о сигналах

Для быстрой передачи сообщений используются сигналы. Слово «сигнал» проис Т ходит от латинского signum, означающего знак (символ). Таким образом, подспудно под сигналами подразумеваются символы, несущие определенную информацию (например, знаки светофора в виде зеленого или красного цвета, означающие, что путь свободен или закрыт или буквы того или иного языка). Вид сигнала является продуктом некоторого условного соглашения между теми, кто предполагает пользоваться сигналами.

Сигналы могут преобразовываться из одного вида в другой без потери информации, которую они несут.

Сигналы могут быть аналоговыми (непрерывными) и дискретными, т. е. представляемыми дискретными уровнями.

Т Аналоговые сигналы характеризуются плавным и непрерывным изменением их параметров, например величины электрического тока или напряжения для электрических сигналов. Т.о. аналоговый сигнал – это сигнал, принимающий бесконечное число значений и заданный в непрерывном времени (определен для любого момента времени).

Т Дискретные сигналы - это сигналы, которые можно представить дискретными уровнями их параметров. Скажем, выключатель света в вашей комнате может быть либо только включенным, либо только выключенным. Сигнал о его состоянии будет дискретным и двоичным. Т.о. дискретный сигнал – сигнал, принимающий бесконечное число значений и заданный в дискретном времени (определен только в моменты времени, кратные периоду дискретизации Т).

Если уровни сигнала представлены цифрами, можно говорить о цифровом представлении информации. Такие сигналы принято называть цифровыми сигналами.

Цифровой сигнал – сигнал, принимающий конечное число значений, заданный в дискретном времени и представленный в виде цифровых кодов.

1.8. Формы адекватности и объем информации

Обычно информация должна быть адекватна образу (объекту), который она описывает. 

Т Различают три формы адекватности информации:

  1.  синтаксическая, отражающая формально-структурные свойства информации без учета ее смыслового содержания;
  2.  семантическая (смысловая), отражающая смысл информации и позволяющая судить о соответствии информационного образа объекта и самого объекта;
  3.  прагматическая (потребительская) ценность информации для тех целей, ради которых она используется.

Синтаксическая форма адекватности информации характеризуется объемом данных и количеством информации. Объем данных чаще всего измеряется числом символов (разрядов) в передаваемом сообщении. В двоичной системе один разряд - это бит (или байт = 8 бит), в десятичной системе - это число, представленное одной арабской цифрой (от 0 до 9).

Бит имеет всего два значения - логический 0 и 1 (или утверждения «Да» и «Нет» или «True» (Истина) и «False» (Фальшь или неправда). Бит может быть простейшим электрическим сигналом. Есть напряжение на проводе - это логическая единица, нет - логический ноль. Точная величина напряжения принципиального значения не имеет.

Роль двоичных чисел исключительно велика. Это связано с удобством их хранения в компьютерах, поскольку большинство запоминающих устройств построено на бинарных (двоичных) ячейках. Заряженный или разряженный конденсатор, намагниченный или размагниченный магнитный сердечник, триггер на транзисторах или электронных лампах - все это примеры устройств, имеющих два стабильных состояния равновесия.

Для измерения смыслового (семантического) количества информации используется тезаурус ~ совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система распознавания информации.

Т Отношение количества семантической информации к объему данных принято называть относительной мерой количества семантической информации.

Т Прагматическая мера информации определяет ее ценность для конкретного пользователя.


1.9. Кодирование текстовой информации

Чтобы эффективно накапливать, передавать и использовать информацию, ее надо представить в виде цифровых кодов, т.е. различающихся чисел, каждое из которых имеет значение некоторого «кванта» информации (т. е. ее неделимого значения). Эта операция называется кодированием информации.

Рассмотрим кодирование текстовой информации. Как известно, любой текст состоит из отдельных знаков - прежде всего букв и цифр. Совокупность таких знаков образует алфавит языка, а правила применения - синтаксис языка. Для работы с большинством языков (за исключением, возможно, китайского и японского) вполне достаточно двух-трех сотен знаков. Из этих знаков строятся слова, предложения, абзацы и главы текстовых документов.

В цифровых информационных системах и компьютерах каждый знак часто кодируется некоторым кодом - обычно целым числом (байтом) со значением от 0 до 255. Таким образом, задается 256 знаков (2 в степени 8). Этого вполне достаточно. 2 в степени 7 даст 128 значений - этого мало, а вот 2 в степени 9 - уже 512 значений. Этого уже много для большинства языков! К тому же число 8 кратно двум, вот почему именно единица памяти байт (28 состояний) стала основной.

Поэтому 256 день сентября считается – днем программистов, который вычислен математически 13 сентября) считается - днем программиста т.к. 28=256, количество чисел можно выразить с помощью одного байта (12 или 13 сентября). Байка программистов: "Начинающий программист верит, что в килобайте информации 1000 байт, а законченный считает, что в килограмме 1024 грамма".

1.10. ASCII и таблицы кодировки

Имеются специальные стандарты, ставящие в соответствие каждый код определенному знаку. Общепризнанным стандартом стал ASCII (American Standard Code for Information Interchange - Американский стандартный код для обмена информацией). В нем каждое значение байта соотносится с определенным символом, например, 65 - это код латинской буквы «А», 66 - «В» и т. д.

Стандарт ASCII предусматривает создание различных таблиц для разных национальных языков. Каждая из них делится на основную и вспомогательную таблицы. Основная таблица содержит коды от 0 до 127, которые соответствуют стандартным управляющим символам, арабским цифрам, латинским буквам и некоторым другим общепринятым символам. Вспомогательные таблицы содержат коды от 128 до 255 с символами национальных языков и псевдографики.

В новых операционных системах для компьютеров, например Windows 98/2000/NT/XP, применяются и двухбайтные коды (Unicode), позволяющие довести число кодируемых знаков до 216 = 65536 символов. Этого достаточно для кодирования самых сложных языков.

В компьютере или ином информационном устройстве имеется также один или несколько наборов знаков (так называемых таблиц знакогенератора), которые ставят в однозначное соответствие код знака с его начертанием на экране дисплея. В результате с помощью специальной алфавитно-цифровой клавиатуры можно преобразовать знак любого языка на любой клавише в код, а с помощью знакогенератора дисплея вывести этот знак на экран дисплея.

Преобразуя символы в коды, нетрудно автоматизировать операции с текстами. Например, несложно подсчитать число символов в строке, выделить первый, последний или вообще любой символ, выполнить сортировку слов, осуществить замену одного символа или подстроки на другой (другую) и даже осуществить автоматическую проверку орфографии и грамматики, используя для этого определенные наборы правил того языка, на котором создается и обрабатывается текст. Все это и делают текстовые редакторы и более мощные текстовые процессоры, такие, как всемирно известный редактор текстов Microsoft Word.

1.11. Цифровое кодирование графики и видео

Немного сложнее кодирование черно-белой графики. Любую точку можно представить набором чисел-кодов: координат по осям X и Y. Имея эти коды, можно построить точку в нужном месте экрана. А из множества точек составить любой рисунок. Однако он будет выглядеть как точечный черно-белый рисунок из старых газет.

Чтобы получить более качественные полутоновые (grayscale) и особенно цветные (color) рисунки, к численным координатам каждой точки придется добавить некоторые коды цвета и иных свойств точек графики (например, признака мигания точки или ее прозрачности). Их принято именовать графическими атрибутами точки.

С позиций математики набор координат точек представляет собой матрицу - прямоугольную таблицу с числами в ее ячейках. Если составить изображение из точек трех основных цветов, например красного (Red), зеленого (Green) и голубого (Blue), то нам придется хранить матрицы трех цветов и помещать в ячейки матрицы числа, определяющие интенсивность каждого цвета (например, от 0 до 1). Это соответствует одной из ряда схем цифрового кодирования изображений, называемой RGB-методом кодирования изображений.

1.12. Специальные виды кодирования и криптография

Рассмотренное выше кодирование информации является самым простым. Существует множество и других систем кодирования:

  1.  кодирование с целью сокращения объема информации путем удаления из нее избыточной информации;
  2.  кодирование для оперативной шифровки информации;
  3.  помехоустойчивое кодирование для устранения влияния помех и случайных сбоев в каналах связи;
  4.  кодирование для устранения несанкционированного доступа к информации или к информационным устройствам.

Более актуальным является кодирование для запрета несанкционированного доступа к данным или просто к информационным устройствам - программам, компьютерам, сотовым телефонам, средствам Интернета и так далее. Разработкой методов такого кодирования Т занимается специальная наука - криптография. 

Имеется много вполне очевидных способов кодирования сообщений. В детстве все мы кодировали слова, произнося их задом наперед.

Например, слово «привет» при этом звучало как «тевирп». Юлий Цезарь еще до нашей эры немного превзошел детей. В его письмах каждая буква с начала алфавита заменялась такой же по порядку, но с конца алфавита.

Применение компьютеров позволяет использовать в ходе кодирования хитроумные коды, получаемые в результате сложных математических расчетов и вводимые с помощью особых правил - ключей. При этом для расшифровки надо использовать другие ключи. Часто такие ухищрения применяются для защиты от копирования программ или обеспечения защиты от несанкционированного доступа к компьютеру или сотовому телефону.

Любопытно, что расшифровка кодов, например простейшим методом их перебора, может быть возложена на сам компьютер. Однако при кодах высокой разрядности и специальных приемах шифрования (например, разложением чисел на простые множители) для разгадки кодов требуется так много операций, что такая разгадка становится сложной даже для суперЭВМ, превосходящих по производительности ПК во много тысяч раз.

Глава II. Информатика и информационное общество

2.1. Что такое информатика?

Т Информатика – научная дисциплина, изучающая вопросы, связанные с поиском, сбором, хранением, преобразованием и использованием информации в самых различных сферах человеческой деятельности.

Можно сказать, что информатика - это область человеческой деятельности, связанная с созданием, накоплением, хранением, преобразованием и представлением информации с целью управления различными объектами и системами.

Объектом информатики выступают как сами ЭВМ, так и основанные на них и телекоммуникационной технике информационные системы различного класса и назначения.

Информатика изучает все стороны их разработки, проектирования, создания, анализа и использования на практике.

Предметом информатики как новой фундаментальной науки выступает информационный ресурс (ИР) – его сущность, законы функционирования, механизмы взаимодействия с другими ресурсами общества и воздействия на социальный процесс.

Информационные ресурсы – отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, других ИС).

Таким образом, предметом информатики является информационный ресурс как симбиоз знания и информации.

Слово «информатика» происходит от сочетания слов «информация» и «автоматика», хотя это определение не единственное. Совокупность средств и приемов работы с информацией называется информационными технологиями.

Информатику и информационные технологии не следует отождествлять только с компьютеризацией общества. К ним по-прежнему относятся книгоиздание и библиотечное дело, обычные справочные службы, почта, телефон, телеграф, средства радио- и спутниковой связи и многое-многое другое.

Изменился и характер общества - ныне оно стало информационным обществом.

Т Возникла и новая информационная культура. Ее можно определить как совокупность рациональных и корректных навыков и правил работы с информационными средствами и ресурсами, обеспечивающими необходимый уровень обеспечения информацией любого члена информационного общества и общий прирост информационного потенциала и информационных ресурсов общества.

Важно отметить такие правила информационной культуры, как вежливость переписки, недопустимость отправки писем электронной почтой по любому поводу и по любому адресу, недопустимость рекламы в Интернете порнографии или пороков общества, запрет применения компьютерных вирусов и так далее.

2.2. Развитие вычислительной техники

В развитии вычислительной техники можно выделить предысторию и четыре поколения электронных вычислительных машин. У нас на глазах рождается пятое поколение! Развитие компьютеров, по-видимому, ярче всего отражает динамику научно-технического прогресса второй половины XX начала XXI веков.

Предыстория развития вычислительной техники начинается с глубокой древности. Одним из первых средств счета были китайские счеты (суан-пан), греческие счеты (абаки) и русские счеты, которые до сих пор кое-где пытаются конкурировать с современной вычислительной техникой.

Т Прошло много лет, прежде чем появилась первая счетная машина, которую в 1642 году изобрел французский математик Блез Паскаль. Эта машина была построена на основе зубчатых колес и могла суммировать десятичные числа. Впечатление о "способностях" этой машины высказал сам Паскаль, который сказал, что "арифметическая машина производит действие, приближающееся к нам больше, чем все, что делают животные".

Первую арифметическую машину, выполняющую четыре арифметических действия, создал в 1673 году немецкий математик Лейбниц. Эта арифметическая машина послужила прототипом арифмометров, которые начали производиться серийно с 1820 года и использовались вплоть до 60-х годов XX века.

Т Одновременно с широким распространением арифмометров появилась идея создания универсальной программируемой счетной машины, выдвинутая в 1823 году английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Задуманный им проект машины содержал все основные устройства вычислительных машин: память, арифметическое устройство и устройство управления, устройство ввода и устройство печати. Проект этой машины реализовывался 70 лет, но его воплощение так и не было завершено. Однако вычислительные программы для этой машины были созданы! Их составила дочь Джорджа Байрона, герцогиня Ада Лавлейс, которая по праву считается первой женщиной-программистом. В ее честь на Т зван первый язык программирования Ада.

Из-за сложности и механического износа деталей проект Бэббиджа, опережавший технические возможности своего времени, так и остался нереализованным. И только через 100 лет, в 40-х годах XX века, удалось создать программируемую счетную машину на основе электромеханических реле.

Реле - это элемент, имеющий два рабочих состояния: "включено" и "выключено". Важно отметить, что при проектировании этих электромеханических счетных машин использовался аппарат математической логики.

Именно в 40-е годы начался бурный прогресс научных и технических новшеств в промышленности и вычислительной технике. Не успели начать серийно выпускать электромеханические счетные машины, как появились первые ЭВМ, в которых логические элементы были реализованы на основе радиоламп.

Т - Первая электронная вычислительная машина "ЭНИАК" (ENIAC, Electronic Numeral Integrator and Calculator) была создана после Второй мировой войны, в 1946 году, в США. В группу создателей этой первой ЭВМ входил один из самых выдающихся ученых XX века - Джон фон Нейман, который и предложил основные принципы построения и функционирования универсальных программируемых вычислительных машин. Именно в соответствии с его идеями современные ЭВМ состоят из процессора, арифметического устройства, устройств ввода/вывода и памяти для хранения данных и программ.

Т Одновременно над проектами электронных вычислительных машин работали в Англии, где первая универсальная ЭВМ появилась в 1949 году, и в СССР, где в 1950 году была разработана первая электронно-вычислительная машина, получившая название МЭСМ (малая электронно-счетная машина). Первая советская большая ЭВМ - БЭСМ была создана в 1952 г. под руководством профессора С.А. Лебедева.

ЭВМ первого поколения изготовлялись на основе вакуумных электронных ламп. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы, и требовали сложнейшей системы охлаждения. Работа на ЭВМ производилась за пультом, где можно было видеть состояние каждой ячейки памяти и любого регистра. Программы для ЭВМ первого поколения составлялись в машинных кодах - в виде длинных последовательностей двоичных чисел. Занимались этим исключительно математики, выполнявшие на ЭВМ сложнейшие расчеты.

После второй мировой войны возникла и начала бурно развиваться кибернетика, как наука об общих закономерностях в управлении и связи в различных системах: искусственных, биологических, социальных.

Рождение кибернетики принято связывать с опубликованием в 1948 году американским математиком Норбертом Винером ставшей знаменитой книги "Кибернетика или управление и связь в животном и машине". В этой работе были показаны пути создания общей теории управления и заложены основы методов рассмотрения проблем в управлении и связи для различных систем с единой точки зрения.

Развиваясь одновременно с развитием ЭВМ, кибернетика со временем превращалась в более общую науку о преобразовании информации.

Развитие кибернетики в нашей стране встретило идеологические препятствия. Как писал академик А.И.Берг, "… в 1955-57 гг. и даже позже в нашей литературе были допущены грубые ошибки в оценке значения и возможностей кибернетики. Это нанесло серьезный ущерб развитию науки в нашей стране, привело к задержке в разработке многих теоретических положений и даже самих электронных машин".

В философском словаре 1959 года издания кибернетика характеризовалась как "буржуазная лженаука". Причиной тому послужили, с одной стороны, недооценка новой бурно развивающейся науки с отдельными учеными "классического" направления, с другой - неумеренное пустословие тех, кто вместо активной разработки конкретных проблем кибернетики в различных областях спекулировал на полуфантастических прогнозах о безграничных возможностях кибернетики, дискредитируя тем самым эту науку.

- Следующее, второе поколение ЭВМ появилось через 10 лет - в 60-х годах XX века. В этих ЭВМ логические элементы реализовывались уже не на радиолампах, а на базе

Т полупроводниковых приборов - транзисторов. Это позволило значительно увеличить надежность машин, сократить их размеры и потребление электроэнергии. Тем самым открылся путь для серийного производства ЭВМ.

В составе ЭВМ второго поколения появились печатающие устройства для вывода, телетайпы для ввода и магнитные накопители для хранения информации. Диалог человека с ЭВМ стал более естественным благодаря появлению языков программирования высокого уровня, таких как: Фортран, Алгол, Бейсик и др. Начали создаваться первые автоматизированные системы на базе ЭВМ.

Лучшей по тем временам электронно-вычислительной машиной была БЭСМ-6.

-Для появления третьего поколения ЭВМ вновь понадобилось всего лишь около 10 лет- 70 -е г. XX века. Основу этих компьютеров составляли интегральные микро Т схемы, содержавшие на одной полупроводниковой пластинке сотни и даже тысячи транзисторов. Благодаря этому уменьшились размеры, потребление электроэнергии и стоимость ЭВМ.

В состав ЭВМ третьего поколения были включены удобные устройства ввода/вывода и накопления информации (дисплеи) на основе электроннолучевых трубок, накопители на магнитных лентах и дисках, графопостроители и т. п. Количество компьютеров к этому времени достигло уже десятков и сотен тысяч. К работе с ними стал подключаться широкий круг специалистов: инженеры, техники. Вычислительные машины появились в университетах и институтах. Начали создаваться операционные системы, базы данных, языки структурного программирования, первые системы "искусственного интеллекта", стали внедряться системы автоматизированного проектирования и управления.

-Еще через 10 лет, на рубеже 80-х годов, были созданы и выпущены в массовое производство ЭВМ четвертого поколения. 

Их элементной базой стали большие интегральные схемы (БИС), в которых на одном кристалле кремния размещались уже десятки и сотни тысяч логических элементов. Такие интегральные схемы позволяют создавать на одном-единственном кристалле программируемые блоки управления различными устройствами.

Основные элементы схем единовременно формируются путем диффузии различных примесей в глубь поверхности полупроводника – чистейшего кремния и операций напыления проводящих слоев. Эти операции производятся через специальные окна, создаваемые с помощью презиционной фотографии – фотолоптографии высочайшего качества.

Для создания окон и непрозрачных участков в фоторезисторе, наносимом на поверхность микросхем, используются маски. Они напоминают негативы высочайшего качества.

Важным геометрическим и производственным параметром БИС является их разрешающая способность. Она указывает на минимальный геометрический размер элементов микросхемы на поверхности. Минимальная ширина проводника или какой-либо области транзисторов составляет 0,13 мкм или 130 нм. Это в сотни раз меньше толщины человеческого волоса.

Малые габариты и слабые токи, необходимые для их работы, позволяют устанавливать эти процессоры в любое техническое изделие: в телевизоры, стиральные машины, автомобили и т. д. Тем самым открылась возможность создания принципиально новых, программно управляемых технических устройств.

Наиболее яркими представителями ЭВМ четвертого поколения служат персональные компьютеры, габариты которых позволяют устанавливать их на любом рабочем месте и дома. В состав этих компьютеров включаются удобные средства накопления, ввода и предоставления информации: накопители на гибких магнитных дисках, цветные графические дисплеи, графические планшеты, компактные печатающие устройства.

Работы по производству БИС происходят в специальных "чистых комнатах" с искусственной и тщательно очищенной атмосферой. Работники в таких комнатах облачены в скафандры. Многие операции выполняются в вакууме и контролируются специальными компьютерными комплексами. Стоимость одного современного завода по производству БИС составляет миллиарды долларов, и такие заводы занимают огромную территорию. Они подчас дороже атомных подводных лодок и авианосцев.

- Пятое поколение ЭВМЭВМ с логическим программированием. Предполагалось, что эти машины смогут по заданной задаче сами конструировать программу для ее решения. Однако пока явно зримых успехов в этом направлении мало. Так что говорить о пятом поколении как состоявшемся пока преждевременно. Также как и уже о шестом поколении компьютеров, которое находится в начальной стадии разработки.

Нанотехнологии в микроэлектронике

Интегральная электроника устремлена в будущее. Недаром эмблемой фирмы Intel были и люди в космических скафандрах (на самом деле они нужны были для защиты микросхем от банальной пыли и перхоти). Заметим, что только в 2002 и 2003 годах затраты Intel на проведение научных исследований составили более 4 миллиардов долларов каждый год.

Чтобы микропроцессоры с десятками и сотнями миллионов транзисторов не превратились попутно в микроволновые печи (а такая перспектива при работе процессоров на частотах в единицы ГГц, увы, есть), Intel ведет исследования в области нанотехнологий (1 нм = 10-9 м). Уже пал барьер геометрического разрешения в 0,1 мкм или 100 нм. А с помощью установок фотолитографии с жесткими ультрафиолетовыми лучами (EUV) уже удалось получить разрешение менее 40-50 нм.

Толщина диэлектрика полевых транзисторов ныне составляет менее 1,2 нм, что достигается созданием самоформирующихся слоев диэлектрика с толщиной в 3-5 атомных слоев! Для улучшения электрических характеристик кремния используется его растяжение (напряженный кремний), улучшающее атомарную структуру материала.

Вместо алюминия для проводников СБИС все чаще применяется медь - материал с меньшим удельным сопротивлением. Уже нынешний уровень развития нанотехнологий позволяет создавать пластины и даже трубки толщиной в атомный слой, так что возможности этого направления почти безграничны. Они и служат гарантией того, что закон Мура будет соблюдаться еще многие годы.

(Закон Мура, 1975 год: что число интегральных транзисторов на кристаллах микросхем (прежде всего микропроцессоров) будет удваиваться каждые полтора-два года).+в БелГУ на физмате открыта новая специальность "нанотехнологии".

Массовое распространение персональных ЭВМ изменило требования к программам. Главными из этих требований стали: простота правил работы, эстетичность, надежность программ, универсальность их функций, простота обучения работе на компьютерах.

2.3. Становление информационного общества

1) Многие века общество было аграрным. Главное развитие в нем получило сельское хозяйство, направленное на удовлетворение людей в обычной пище и одежде. Но уже тогда люди стремились освоить приемы вычислений, порой достаточно сложных. Получили развитие, например, геометрия и стереометрия - эти области математики требовались для раздела земельных участков, учета их площадей и т. д., нередко с учетом шарообразности Земли. Бурное развитие получила астрономия, поскольку законы движения Земли вели к смене климата, влияли на урожайность сельскохозяйственных культур.

2) Затем наступил этап индустриализации, характеризующийся бурным развитием техники и созданием крупной промышленной индустрии. Благодаря этому резко возросла производительность людей в сфере производства товаров массового потребления - той же еды, одежды, технических товаров и так далее. Потребовались знания во многих разделах математики, стало развиваться, например, математическое моделирование, возникла необходимость существенного расширения знаний в области математической физики, механики, электро- и радиотехники, биологии и космоса/

Триумфом этого этапа развития общества стало освоение атомной и термоядерной энергии и покорение космоса. Навеки в историю вошли такие замечательные достижения, как полет первого человека в космос (СССР) и высадка людей на Луну (США).

Постепенно экономика стала распределительной, поскольку требовалось решать огромные по масштабам задачи распределения материальных и прочих ценностей, производимых на локальных объектах (заводах, фабриках и прочих предприятиях) по всему миру. Это породило необходимость в специальных знаниях по планированию объемов продукции (линейное программирование), по планированию оптимальных маршрутов для потоков товаров (теория оптимизации и теория графов) и т. д. и т. п.

В настоящее время существует несколько определений информационного общества. Одно из них, наиболее сжатое, но достаточно емкое, принадлежит профессору

Т А.И.Ракитскому. Информационное общество характеризуется тем, что в нем главным продуктом производства являются знания.

Конечно же, лишь экономическая характеристика, которая не может охватить всех аспектов такого многозначного понятия, каким является понятие информационное общество. Однако она отражает главное – приоритет информации как объекта и результата общественного производства.

К отличительным чертам информационного общества относятся:

  1.  Каждый член этого общества в любое время суток и в любой точке страны имеет доступ к нужной ему информации;
  2.  Общество способно обеспечить каждого члена информационными технологиями (как компьютерами, так и средствами связи);
  3.  Общество само способно производить всю необходимую для его жизнедеятельности информацию;
  4.  Только одновременное выполнение этих условий дает возможность говорить о том, что то или иное общество можно считать информационным.

Определены следующие закономерности формирования информационного общества. Формирование информационного общества происходит в передовых странах на наших глазах в результате сложного социотехнического процесса – глобальной информатизации.

Информатизация - организационный социально-экономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов..

Информатизация общества – процесс проникновения информационных технологий во все сферы жизни и деятельности общества.

Стремясь удовлетворить все возрастающие запросы населения в потреблении товаров и услуг, индустриальное общество обеспечило быстрое развитие их массового производства и массового распределения в обществе. Это привело к неизбежной стандартизации многих элементов культуры общества, значительному ограничению проявления индивидуальности людей, повышению рутинности и однообразия во всех сферах общественной жизни.

3) Во второй половине ХХ века экономика и промышленное производство в развитых индустриальных странах стали приобретать принципиально новые черты. Все большее значение и социальный спрос в обществе начали получать разного рода услуги. В соответствии с этим быстро менялась структура занятости населения. Таким образом начало формироваться постиндустриальное общество – общество оказания и потребления услуг, которое достигло своего расцвета в передовых странах к началу ХХI века.

Однако наряду с этим в результате роста разнообразия товаров, услуг и техники:

  1.  осуществилась децентрализация и усложнение производства,
  2.  происходило дробление специализации труда,
  3.  усложнение организационной формы управления производством и сбытом продукции.

Появились и быстро стали развиваться новые виды деятельности:

  1.  Реклама;
  2.  Маркетинг;
  3.  Менеджмент.

Результатом всего этого стал стремительный рост объемов циркулирующей в обществе информации.

Например, для создания крупных заводов или технических объектов (например, морских судов, самолетов, космических кораблей, военных средств и т. д.) требовались огромные объемы знаний. Это привело к невиданному ранее расцвету науки и техники. Ученые подметили характерную для этого времени (примерно два последних столетия) зависимость - за некоторый промежуток времени объем информации возрастал в некоторое число раз. При этом этот промежуток время от времени сокращался.

К примеру, к 1900 году объем знаний удваивался за 50 лет, к 1950 году за 10 лет, к 1970 году за 5 лет, к 1990 году - уже за каждый год, а в наше время еще быстрее. Такой лавинообразный процесс характерен и для химической реакции - взрыва. Потому и стали говорить об информационном взрыве.

4) Постепенно все большее число членов общества (людей) из сферы материального производства и распределения товаров и услуг стало переходить в сферу накопления, обработки и анализа информации.

Основным устройством накопления, хранения и быстрой обработки информации стали компьютеры. Казалось бы, не так давно - в конце 40-х годов двадцатого века - появились первые электронные вычислительные машины (ЭВМ). А персональные компьютеры (ПК) появились совсем недавно - в начале 80-х годов. Но уже в апреле 2002 года число компьютеров во всем мире превысило магический рубеж в 1 миллиард! Это значит, что уже многие миллиарды людей имеют дело с компьютерами.

Информационный взрыв стал одним из признаков перехода нашей цивилизации на новый этап своего развития .Начало новой, информационной эры развития человечества.

Учитывая тот факт, что в этих условиях способности тех или иных стран мирового сообщества к производству, накоплению и использованию знаний является определяющей при оценке перспектив и возможностей дальнейшего развития, следует выделить четыре группы этих стран:

  1.  страны, которые производят только сырье, продовольствие и товары народного потребления по иностранным лицензиям;
  2.  страны, производящие техническую продукцию по иностранным лицензиям, частично-оригинальные технологии;
  3.  страны, производящие оригинальные технологии (Япония, Южная Корея);
  4.  страны, производящие не только новые технологии, но и новые знания (США, Германия)

Таким образом, процесс формирования информационного общества, основанный на широкомасштабном использовании информации и научных знаний, осуществляется в мире неравномерно, так как он определяется уровнем общественного развития тех или иных стран.

Процесс перехода от постиндустриального к информационному обществу имеет революционные последствия для развития человечества, так как формируется новый производственный и жизненный уклад, и новая система духовных ценностей.

В развитых странах 2/3 населения называют "белыми воротничками" – людей, не создающих материальные ценности непосредственно, а занятых обработкой информации (в самом широком смысле): это и учителя, и банковские служащие, и программисты, и многие другие категории работников. Появились новые пограничные специальности.

Однако осуществляется он не скачкообразно, а эволюционным путем. Информационная цивилизация формируется и вызревает внутри постиндустриального общества, постепенно (хотя и весьма интенсивно) заменяя его во всех сферах социальной активности людей.

Т Что же может служить критерием, количественным показателем перехода той или иной страны в стадию формирования информационного общества? Сегодня можно указать на три таких показателя:

  1.  экономический критерий, характеризующий долю ВНП, который создается в информационной сфере общества. Считается, что если эта доля более 50 %, то можно считать, что в данной стране начался переход к информационному обществу;
  2.  социальный критерий, количественное выражение которого может служить, например, доля занятого населения, связанного с производством информационных продуктов, средств информации и оказания информационных услуг;
  3.  технологический критерий, определяющий уровень развития информационного потенциала общества в части его информационной техносферы.

Т В качестве такого критерия может служить, например, удельная информационная вооруженность общества, которая определяется как отношение суммарной вычислительной мощности той или иной страны к численности ее населения.

Этот критерий был предложен академиком А.П.Ершовым еще в 1998 году. Он позволяет на основании использования статистических данных о росте населения различных стран мира и уровня развития их вычислительного потенциала не только количественно оценивать текущий уровень их информатизации, но и прогнозировать ожидаемый уровень его развития.

2.4.Что такое информационная технология?

Технология при переводе с греческого (techne) означает искусство, мастерство, умение, а это не что иное, как процессы.

Под процессом следует понимать определенную совокупность действий, направленных на достижение поставленной цели. Процесс должен определяться выбранной человеком стратегией и реализоваться с помощью совокупности различных средств и методов.

Т Технология - это комплекс научных и инженерных знаний, реализованных в приемах труда, наборах материальных, технических, энергетических, трудовых факторов производства, способах их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям.

Технология неразрывно связана с машинизацией производственного или непроизводственного, прежде всего управленческого процесса. Управленческие технологии основываются на применении компьютеров и телекоммуникационной техники.

Информационные технологии реализуются в автоматизированном и традиционном (бумажном) видах. Объем автоматизации, тип и характер использования технических средств зависят от характера конкретной технологии.

Т Автоматизация - замена деятельности человека работой машин и механизмов. Автоматизация управления и информационной системы, автоматизация технологий необходима в следующих случаях:

-физиологические и психологические возможности человека для управления данным процессом недостаточны;

-система управления находится в среде, опасной для жизни и здоровья человека;

-участие человека в управлении процессом требует от него слишком высокой квалификации;

-процесс, которым надо управлять, переживает критическую или аварийную ситуацию.

Автоматизированная информационная технология предполагает существование комплекса соответствующих технических средств, реализующих информационный процесс и системы управления этим комплексом технических средств (как правило, это программные средства и организационно-методическое обеспечение, увязывающее действия персонала и технических средств в единый технологический процесс).

Т Под технологией материального производства понимают процесс, определяемый совокупностью средств и методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья или материала.

Технология изменяет качество или первоначальное состояние материи в целях получения материального продукта ( рис. 1).

Рис. 1. Информационная технология как аналог технологии переработки материальных

ресурсов

Информация является одним из ценнейших ресурсов общества наряду с такими традиционными материальными видами ресурсов, как нефть, газ, полезные ископаемые и др., а значит, процесс ее переработки по аналогии с процессами переработки материальных ресурсов можно воспринимать как технологию. Тогда справедливо следующее определение.

Т 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).

Таким образом, информационные технологии – это машинизированные способы обработки информации, которые реализуются посредством автоматизированных информационных систем (АИС).

Глобальная информационная технология включает модели методы и средства, формализующие и позволяющие использовать информационные ресурсы общества.

Базовая информационная технология предназначена для определенной области применения (производство, научные исследования, обучение и т.д.).

Конкретные информационные технологии реализуют обработку данных при решении функциональных задач пользователей (например, задачи учета, планирования, анализа).

Известно, что, применяя разные технологии к одному и тому же материальному ресурсу, можно получить разные изделия, продукты. То же самое будет справедливо и для технологии переработки информации.

Пример. Для выполнения контрольной работы по математике каждый студент применяет свою технологию переработки первоначальной информации (исходных данных задач). Информационный продукт (результаты решения задач) будет зависеть от технологии решения, которую выберет студент. Обычно используется ручная информационная технология. Если же воспользоваться компьютерной информационной технологией, способной решать подобные задачи, то информационный продукт будет иметь уже иное качество.

Т Цель технологии материального производства - выпуск продукции, удовлетворяющей потребности человека или системы.

Т Цель информационной технологии - производство информации для ее анализа человеком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия.

Для сравнения в приведены основные компоненты обоих видов технологий.


Таблица 1. Сопоставление основных компонентов технологий


Компоненты технологий для производства продуктов

материальных

информационных

Подготовка сырья и материалов

Сбор данных или первичной информации

Производство материального продукта

Обработка данных и получение результатов информации

Сбыт производственных продуктов потребления

Передача результатов информации пользователю для принятия на ее основе решений

Сами информационные технологии требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их введение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.

Т Информационная технология является процессом, состоящим из четко регламентированных правил выполнения операций, действий, этапов разной степени сложности над данными, хранящимися в компьютерах.

Т Информационная система является средой, составляющими элементами которой являются компьютеры, компьютерные сети, программные продукты, базы данных, люди, различного рода технические и программные средства связи и т.д.

Основная цель информационной системы - организация хранения и передачи информации. Информационная система представляет собой человеко-компьютерную систему обработки информации.

Таким образом, информационная технология является более емким понятием, отражающим современное представление о процессах преобразования информации в информационном обществе.

С точки зрения технологии выделяются:

  1.  аппарат управления;
  2.  технико-экономическая информация;
  3.  методы и средства технологической обработки информации.

Оставшиеся элементы образуют автоматизированную информационную технологию обработки данных.

В рамках ИТ реализуются следующие этапы обработки информации:

  1.  сбор и регистрация информации;
  2.  машинное кодирование информации;
  3.  хранение информации;
  4.  обработка информации с использованием современных вычислительных методов математического моделирования, статистических и других методов;
  5.  выдача информации заказчикам;
  6.  анализ полученной информации;
  7.  использование информации для принятия решения и др.

Т.о. информационная технология замыкает через себя прямые и обратные информационные связи между объектом управления и аппаратом управления, а также вводит в систему потоки внешних информационных связей.

Расширение круга лиц, имеющих доступ к информационно – вычислительным ресурсам систем обработки данных, а также использование вычислительных сетей, объединяющих территориально удаленных друг от друга пользователей, особо остро ставят проблему обеспечения надежности данных и защиты их от несанкционированного доступа и съема информации при ее обработке, хранении и передаче. В связи с этим современные информационные технологии базируются на концепции использования специальных аппаратных и программных средств, обеспечивающих защиту информации, причем доля затрат на эти средства неуклонно растет, доходя уже до половины всех затрат в общей структуре затрат, предназначенных для создания и функционирования систем обработки данных.

Однако эти затраты носят вполне оправданный характер, так как обеспечение защиты информации - это в первую очередь защита национальных интересов страны. Так, в США первый закон о защите информации был принят более 90 лет тому назад, и в настоящее время в стране насчитывается около 500 нормативных актов, посвященных этой проблеме. Вопрос информационной безопасности рассматривается американским правительством как один из ключевых элементов в системе защиты национальных интересов. В связи с этим в настоящее время в США ассигнования только на обеспечение безопасности телекоммуникаций достигают 10 млрд. долл. в год. В то же время директива президента США под названием "Об управлении информированием в обществе" однозначно устанавливает, что любые вывозимые на продажу технические средства, даже специальные криптографические, должны служить в первую очередь электронной разведке США при сборе необходимой стратегической информации.

Продвижение нашей страны по пути развития рыночной экономики обусловило необходимость принятия законодательных актов, регулирующих отношения, которые возникают при формировании и использовании информационных ресурсов, в частности при создании и использовании информационных технологий и средств их обеспечения, при защите граждан и прав субъектов, участвующих в информационных процессах и информатизации. Эти акты предусматривают меры, направленные на создание и охрану национальных информационных ресурсов как общероссийского национального достояния, что нашло свое отражение в Законе РФ "Об информации, информатизации и защите информации" № 24-ФЗ, принятом 20 февраля 1995 г.

Наконец, следующим шагом в совершенствовании информационных технологий, используемых в организационно-экономическом управлении, является расширение сферы применения баз знаний и соответствующих им систем искусственного интеллекта.

Перечислим наиболее важные реализации информационных технологий.

АСУ – автоматизированные системы управления – комплекс технических и программных средств, которые во взаимодействии с человеком организуют управление объектами в производстве или общественной сфере. Например, в образовании используются системы АСУ-ВУЗ.

АСУТП - автоматизированные системы управления технологическими процессами. Например, такая система управляет работой станка с числовым программным управлением (ЧПУ), процессом запуска космического корабля и т.д.

АСНИ – автоматизированная система научных исследований – программно-аппаратный комплекс, в котором научные приборы сопряжены с компьютером, вводят в него данные измерений автоматически, а компьютер производит обработку этих данных и представление их в наиболее удобной для исследователя форме.

АОС – автоматизированная обучающая система. Есть системы, помогающие учащимся осваивать новый материал, производящие контроль знаний, помогающие преподавателям готовить учебные материалы и т.д.

САПР – система автоматизированного проектирования – программно-аппаратный комплекс, который во взаимодействии с человеком (конструктором, механиком, архитектором, инженером-проектировщиком и т.д.) позволяет максимально эффективно проектировать механизмы, здания, узлы сложных агрегатов и др.

Упомянем также диагностические системы в медицине, системы организации продажи билетов, системы ведения бухгалтерско-финансовой деятельности, системы обеспечения редакционно-издательской деятельности – спектр применения ИТ чрезвычайно широк.


2.5. Итология – наука об информационных технологиях 

Т В 90-е гг. произошло становление новой науки – науки об информационных технологиях (ИТ-науки) или итологии.

Предметом итологии являются:

-информационные технологии;

-процессы, связанные с созданием ИТ;

-процессы, связанные с применением ИТ.

Основными методами итологии являются:

  1.  архитектурная спецификация – создание эталонных моделей важнейших разделов ИТ;
  2.  фундаментальная спецификация – представление ИТ-систем, которое может наблюдаться на интерфейсах (границах) этих систем;
  3.  таксономия-классификация профилей ИТ, обеспечивающая уникальность идентификации в пространстве ИТ;
  4.  разнообразные методы формализации и алгоритмизации знаний;
  5.  методы конструирования прикладных ИТ (парадигмы, языки программирования, базовые открытые технологии и т.д.)

Итология играет роль:

-методологического базиса формализации, анализа и синтеза знаний;

-инструмента, продвигающего интеллектуальные способности и конструктивные возможности человека.

Структура итологических знаний имеет многоуровневую организацию:

  1.  архитектурные спецификации (эталонные модели);
  2.  базовые спецификации, определяющие индивидуальные функции или наборы функций, вошедшие в состав эталонных моделей;
  3.  локальные профили (в частности, OSI-профили);
  4.  OSE-профили (специализация поведения открытых систем);
  5.  полные OSE-профили (профили платформ, систем);
  6.  профили прикладных технологий;
  7.  стратегические профили.

Построение OSE-спецификаций осуществляется с помощью аппарата профилей на основе базовых или стандартных спецификаций.

Особенностью информационных технологий является их строгая стандартизация во всем мире.

Организационная структура, поддерживающая процесс стандартизации ИТ, включает три основные группы организаций:

1) международные организации входящие в структуру ООН:

  1.  ISO (International Organization for Standardization - Международная организация по стандартизации);
  2.  IEC (International Electrotechnical Commision - Международная электротехническая комиссия);
  3.  ITU-T (International Telecommunication Union-Telecommunications - Международный союз по телекоммуникации - телекоммуникация). До 1993 г. эта организация имела другое название - CCITT (International Telegraph and Telephone Consultative Committee - Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии, или МККТТ);

2)промышленные, профессиональные или административные организации:

  1.  IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers - Институт инженеров по электротехнике и электронике);
  2.  Internet и IAB (Internet Activities Board - Совет управления деятельностью Internet);
  3.  Regional WOS (Workshops on Open Systems - Рабочие группы по открытым системам);

3)промышленные консорциумы:

  1.  ЕСМА (European Computer Manufactureres Association - Европейская ассоциация производителей вычислительных машин);
  2.  OMG (Object Management Group - Группа управления объектами);
  3.  Х/Open (Организована группой поставщиков компьютерной техники);
  4.  NMF (Network Management Forum - Форум управления сетями);
  5.  OSF (Open Software Foundation - Основание открытого программного обеспечения).

2.6. Этапы развития информационных технологий

Существует несколько точек зрения на развитие информационных технологий с использованием компьютеров, которые определяются различными признаками деления.

Признак деления - вид задач и процессов обработки информации

1-й этап (60 - 70-е гг.) - обработка данных в вычислительных центрах в режиме коллективного пользования. Основным направлением развития информационной технологии являлась автоматизация операционных рутинных действий человека.

2-й этап (с 80-х гг.) - создание информационных технологий, направленных на решение стратегических задач.

Признак деления - проблемы, стоящие на пути информатизации общества

1-й этап (до конца 60-х гг.) характеризуется проблемой обработки больших объемов данных в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств.

2-й этап (до конца 70-х гг.) связывается с распространением ЭВМ серии IBM/360. Проблема этого этапа - отставание программного обеспечения от уровня развития аппаратных средств.

3-й этап (с начала 80-х гг.) - компьютер становится инструментом непрофессионального пользователя, а информационные системы - средством поддержки принятия его решений. Проблемы - максимальное удовлетворение потребностей пользователя и создание соответствующего интерфейса работы в компьютерной среде.

4-й этап (с начала 90-х гг.) - создание современной технологии межорганизационных связей и информационных систем. Проблемы этого этапа весьма многочисленны. Наиболее существенными из них являются:

-выработка соглашений и установление стандартов, протоколов для компьютерной связи;

-организация доступа к стратегической информации;

-организация защиты и безопасности информации.

Признак деления - преимущество, которое приносит компьютерная технология

1 -и этап (с начала 60-х г.г.) характеризуется довольно эффективной обработкой информации при выполнении рутинных операций с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов вычислительных центров.

Основным критерием оценки эффективности создаваемых информационных систем была разница между затраченными на разработку и сэкономленными в результате внедрения средствами.

Основной проблемой на этом этапе была психологическая - плохое взаимодействие пользователей, для которых создавались информационные системы, и разработчиков из-за различия их взглядов и понимания решаемых проблем. Как следствие этой проблемы, создавались системы, которые пользователи плохо воспринимали и, несмотря на их достаточно большие возможности, не использовали в полной мере.

2-й этап (с середины 70-х гг.) связан с появлением персональных компьютеров. Изменился подход к созданию информационных систем, ориентация смещается в сторону индивидуального пользователя для поддержки принимаемых им решений. Пользователь заинтересован в проводимой разработке, налаживается контакт с разработчиком, возникает взаимопонимание обеих групп специалистов. На этом этапе используется как централизованная обработка данных, характерная для первого этапа, так и децентрализованная, базирующаяся на решении локальных задач и работе с локальными базами данных на рабочем месте пользователя.

3-й этап (с начала 90-х гг.) связан с понятием анализа стратегических преимуществ в бизнесе и основан на достижениях телекоммуникационной технологии распределенной обработки информации.

 Информационные системы имеют своей целью не просто увеличение эффективности обработки данных и помощь управленцу. Соответствующие информационные технологии должны помочь организации выстоять в конкурентной борьбе и получить преимущество.

Информационная технология является наиболее важной составляющей процесса использования информационных ресурсов общества. К настоящему времени она прошла несколько эволюционных этапов, смена которых определялась главным образом развитием научно-технического прогресса, появлением новых технических средств переработки информации.

Внедрение персонального компьютера в информационную сферу и применение телекоммуникационных средств связи определили новый этан развития информационной технологии и, как следствие, изменение ее названия за счет присоединения одного из синонимов: "новая", "компьютерная" или "современная".

Прилагательное "новая" подчеркивает новаторский, а не эволюционный характер этой технологии. Ее внедрение является новаторским актом в том смысле, что она существенно изменяет содержание различных видов деятельности в организациях.

В понятие новой информационной технологии включены также коммуникационные технологии, которые обеспечивают передачу информации разными средствами, а именно - телефон, телеграф, телекоммуникации, факс и др.

Новая информационная технология - информационная технология с "дружественным" интерфейсом работы пользователя, использующая персональные компьютеры и телекоммуникационные средства.

Прилагательное "компьютерная" подчеркивает, что основным техническим средством ее реализации является компьютер.

Запомните!

Три основных принципа новой (компьютерной) информационной технологии:

  1.  интерактивный (диалоговый) режим работы с компьютером;
  2.  интегрированность (стыковка, взаимосвязь) с другими программными продуктами;
  3.  гибкость процесса изменения как данных, так и постановок задач.

2.7. Инструментарий информационной технологии

Используемые в производственной сфере такие технологические понятия, как норма, норматив, технологический процесс, технологическая операция и т.п., могут применяться и в информационной технологии. Прежде чем разрабатывать эти понятия в любой технологии, в том числе и в информационной, всегда следует начинать с определения цели. Затем следует попытаться провести структурирование всех предполагаемых действий, приводящих к намеченной цели, и выбрать необходимый программный инструментарий.

Необходимо понимать, что освоение информационной технологии и дальнейшее ее использование должны свестись к тому, что нужно сначала хорошо овладеть набором элементарных операций, число которых ограничено. Из этого ограниченного числа элементарных операций в разных комбинациях составляется действие, а из действий, также в разных комбинациях, составляются операции, которые определяют тот или иной технологический этап.

Совокупность технологических этапов образует технологический процесс (технологию). Он может начинаться с любого уровня и не включать, например, этапы или операции, а состоять только из действий. Для реализации этапов технологического процесса могут использоваться разные программные среды.

Информационная технология, как и любая другая, должна отвечать следующим требованиям:

• обеспечивать высокую степень расчленения всего процесса обработки информации на этапы (фазы), операции, действия;

• включать весь набор элементов, необходимых для достижения поставленной цели;

• иметь регулярный характер. Этапы, действия, операции технологического процесса могут быть стандартизированы и унифицированы, что позволит более эффективно осуществлять целенаправленное управление информационными процессами.

Реализация технологического процесса материального производства осуществляется с помощью различных технических средств, к которым относятся: оборудование, станки, инструменты, конвейерные линии и т.п.

По аналогии и для информационной технологии должно быть нечто подобное. Такими техническими средствами производства информации будет являться аппаратное, программное и математическое обеспечение этого процесса. С их помощью производится переработка первичной информации в информацию нового качества. Выделим отдельно из этих средств программные продукты и назовем их инструментарием, а для большей четкости можно его конкретизировать, назвав программным инструментарием информационной технологии.

Определим это понятие:

Т Инструментарий информационной технологии - один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы в котором позволяет достичь поставленную пользователем цель.

В качестве инструментария можно использовать следующие распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: текстовый процессор (редактор), настольные издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, электронные записные книжки, электронные календари, информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, для маркетинга и пр.), экспертные системы и т.д.

Этапы развития инструментария ИТ

1-й этап (до второй половины XIX в.) - "ручная" информационная технология инструментарий которой составляли: перо, чернильница, книга Коммуникации осуществлялись ручным способом путем переправки через почту писем, пакетов, депеш. Основная цель технологии - представление информации в нужной форме.

2-й этап (с конца XIX в.) - "механическая" технология, инструментарий которой составляли: пишущая машинка, телефон, диктофон, оснащенная более совершенными средствами доставки почта. Основная цель технологии - представление информации в нужной форме более удобными средствами,

3-й этап (40 - 60-е гг. XX в.) - "электрическая" технология, инструментарий которой составляли: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны.

Изменяется цель технологии. Акцент в информационной технологии начинает перемещаться с формы представления информации на формирование ее содержания.

4-й этап (с начала 70-х гг.) - "электронная " технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы (ИПС), оснащенные широким спектром базовых и специализированных программных комплексов.

Центр тяжести технологии еще более смещается на формирование содержательной стороны информации для управленческой среды различных сфер общественной жизни, особенно на организацию аналитической работы.

5-й этап (с середины 80-х гг.) - "компьютерная" ("новая") технология, основным инструментарием которой является персональный компьютер с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения.

На этом этапе происходит процесс персонализации АСУ, который проявляется в создании систем поддержки принятия решений определенными специалистами. Подобные системы имеют встроенные элементы анализа и интеллекта для разных уровней управления, реализуются на персональном компьютере и используют телекоммуникации. В связи с переходом на микропроцессорную базу существенным изменениям подвергаются и технические средства бытового, культурного и прочего назначений.

Начинают широко использоваться в различных областях глобальные и локальные компьютерные сети.

2.8. Проблемы использования информационных технологий

1. Устаревание информационной технологии. Для информационных технологий является вполне естественным то, что они устаревают и заменяются новыми. Например:

• На смену технологии пакетной обработки программ на большой ЭВМ в вычислительном центре пришла технология работы на персональном компьютере на рабочем месте пользователя.

• Телеграф передал все свои функции телефону и т.д.

2. При внедрении новой информационной технологии в организации необходимо оценить риск отставания от конкурентов в результате ее неизбежного устаревания со временем, так как информационные продукты, как никакие другие виды материальных товаров, имеют чрезвычайно высокую скорость сменяемости новыми видами или версиями. Периоды сменяемости колеблются от нескольких месяцев до одного года.

Если в процессе внедрения новой информационной технологии этому фактору не уделять должного внимания, возможно, что к моменту завершения перевода фирмы на новую информационную технологию она уже устареет и придется принимать меры к ее модернизации. Такие неудачи с внедрением информационной технологии обычно связывают с несовершенством технических средств, тогда как основной причиной неудач является отсутствие или слабая проработанность методологии использования информационной технологии.

3. В сложном программном обеспечении есть недостатки, которыми могут воспользоваться посторонние лица (хакеры) и использовать их в свою пользу.

Так, хакер украл с кредитных карточек Парекс-банка около 7000 долларов, из компьютеров полиции одной прибалтийской республики исчезла база данных на все автомобили, зачисленные в угон не только из бывшего СССР, но и проходящую по базам поиска Интерпола. Для предотвращения несанкционированного доступа используются дорогостоящие системы защиты, совершенствуется ПО.

4. При использовании программного обеспечения существует возможность потери данных от действия компьютерных вирусов, которые используют недостатки ПО. В связи с возрастающей стоимостью информации потери могут быть очень весомыми. Для защиты приходится использовать специальные программы - антивирусы.

5. В силу того, что сейчас произошла концентрация в отрасли информационных технологий, и работают лишь по несколько крупных компаний в каждой специализированной области, перед пользователем информационной технологии встает дилемма выбора платформы информационной технологии, так как в дальнейшем он будет зависеть от своего поставщика.

6. Легкость тиражирования информационных продуктов позволяет с лёгкостью нарушать авторские права разработчика ИП. Это касается, в первую очередь, аудио- и видеопродукции, а также различного программного обеспечения.

2.9. Методология использования информационной технологии

1. Централизованная обработка информации на ЭВМ вычислительных центров была первой исторически сложившейся технологией. Создавались крупные вычислительные центры (ВЦ) коллективного пользования, оснащенные большими ЭВМ (в нашей стране - ЭВМ ЕС). Применение таких ЭВМ позволяло обрабатывать большие массивы входной информации и получать на этой основе различные виды информационной продукции, которая затем передавалась пользователям. Такой технологический процесс был обусловлен недостаточным оснащением вычислительной техникой предприятий и организаций в 60-70-е гг.

Достоинства методологии централизованной технологии:

• возможность обращения пользователя к большим массивам информации в виде баз данных и к информационной продукции широкой номенклатуры;

• сравнительная легкость внедрения методологических решений по развитию и совершенствованию информационной технологии благодаря централизованному их принятию.

Недостатки такой методологии очевидны:

• ограниченная ответственность низшего персонала, которая не способствует оперативному получению информации пользователем, тем самым препятствуя правильности выработки управленческих решений;

• ограничение возможностей пользователя в процессе получения и использования информации.

2. Децентрализованная обработка информации связана с появлением в 80-х гг. персональных компьютеров и развитием средств телекоммуникаций. Она весьма существенно потеснила предыдущую технологию, поскольку дает пользователю широкие возможности в работе с информацией и не ограничивает его инициатив.

Достоинствами такой методологии являются:

• гибкость структуры, обеспечивающая простор инициативам пользователя;

• усиление ответственности низшего звена сотрудников;

• уменьшение потребности в пользовании центральным компьютером и соответственно контроле со стороны вычислительного центра;

• более полная реализация творческого потенциала пользователя благодаря использованию средств компьютерной связи.

Однако эта методология имеет свои недостатки:

• сложность стандартизации из-за большого числа уникальных разработок;

• психологическое неприятие пользователями рекомендуемых вычислительным центром стандартов и готовых программных продуктов;

• неравномерность развития уровня информационной технологии на локальных местах, что в первую очередь определяется уровнем квалификации конкретного работника.

Рациональная методология использования информационной технологии позволит достичь большей гибкости, поддерживать общие стандарты, осуществить совместимость информационных локальных продуктов, снизить дублирование деятельности и др.

Глава III. Виды современных информационных технологий

3.1. Структура управления организацией

Прежде чем рассмотреть различные виды информационных технологий, познакомимся со структурой управления организацией.

Т Под управлением понимают обеспечение поставленной цели при условии реализации следующих функций: организационной, плановой, учетной, анализа, контрольной, стимулирования.

Рассмотрим содержание управленческих функций.

1. Организационная функция заключается в разработке организационной структуры и комплекса нормативных документов: штатного расписания фирмы, отдела, лаборатории, группы и т.п. с указанием подчиненности, ответственности, сферы компетенции, прав, обязанностей и т.п.

2. Планирование (плановая функция) состоит в разработке и реализации планов по выполнению поставленных задач. Например, бизнес-план для всей фирмы, план производства, план маркетинговых исследований, финансовый план, план проведения научно-исследовательской работы и т.д. на различные сроки (год, квартал, месяц, день).

3. Учетная функция заключается в разработке или использовании уже готовых форм и методов учета показателей деятельности фирмы: бухгалтерский учет, финансовый учет, управленческий учет и т.п. В общем случае учет можно определить как получение, регистрацию, накопление, обработку и предоставление информации о реальных хозяйственных процессах.

4. Анализ или аналитическая функция связывается с изучением итогов выполнения планов и заказов, определением влияющих факторов, выявлением резервов, изучением тенденций развития и т.д. Выполняется анализ разными специалистами в зависимости от сложности и уровня анализируемого объекта или процесса.

5. Контрольная функция чаще всего осуществляется менеджером: контроль за выполнением планов, расходованием материальных ресурсов, использованием финансовых средств и т.п.

В последние годы в сфере управления все активнее стали применяться понятие "принятие решения" и связанные с этим понятием системы, методы, средства поддержки принятия решений.

Принятие решения - акт целенаправленного воздействия на объект управления, основанный на анализе ситуации, определении цели, разработке программы достижения этой цели.

Структура управления любой организации традиционно делится на три уровня: операционный, функциональный и стратегический.

Уровни управления (вид управленческой деятельности) определяются сложностью решаемых задач. Чем сложнее задача, тем более высокий уровень управления требуется для ее решения.

-Операционный (нижний) уровень управления обеспечивает решение многократно повторяющихся задач и операций и быстрое реагирование на изменения входной текущей информации. На этом уровне достаточно велики как объем выполняемых операций, так и динамика принятия управленческих решений.

-Функциональный (тактический) уровень управления обеспечивает решение задач, требующих предварительного анализа информации, подготовленной на первом уровне. На этом уровне большое значение приобретает такая функция управления, как анализ.

-Стратегический уровень обеспечивает выработку управленческих решений, направленных на достижение долгосрочных стратегических целей организации. Поскольку результаты принимаемых решений проявляются спустя длительное время, особое значение на этом уровне имеет такая функция управления, как стратегическое планирование.

3.2. Классификация видов информационных технологий

В настоящее время широкое применение находят следующие виды ИТ:

  1.  ИТ обработки даных;
  2.  ИТ автоматизированного офиса;
  3.  ИТ обработки текстовых данных;
  4.  ИТ обработки графических и табличных данных;
  5.  сетевые ИТ;
  6.  ИТ экспертных систем и др.

Классификация ИТ проводится по следующим признакам:

1)способу реализации в автоматизированных информационных системах (АИС);

2) степени охвата задач управления, классам реализуемых технологических операций, типу пользовательского интерфейса;

3)вариантам использования сети ЭВМ, обслуживаемой предметной области и др.

Комплекс автоматизированной информационной системы (системы, которая основана на использовании средств вычислительной техники и программного обеспечения) включает:

  1.  вычислительное и коммутационное оборудование;
  2.  программное обеспечение;
  3.  лингвистические средства;
  4.  информационные ресурсы;
  5.  системный персонал.

1. По способу реализации ИТ делятся на традиционные и современные ИТ.

-Традиционные ИТ существовали в условиях централизованной обработки данных, до периода массового использования ПЭВМ. Они были ориентированы главным образом на снижение трудоемкости пользователя (например, инженерные и научные расчеты, формирование регулярной отчетности на предприятиях и др.).

-Новые (современные) ИТ связаны в первую очередь с информационным обеспечением процесса управления в режиме реального времени.

2. По степени охвата информационными технологиями задач управления выделяют: электронную обработку данных, автоматизацию функций управления, поддержку принятия решений, электронный офис, экспертную поддержку.

В первом случае электронная обработка данных выполняется с использованием ЭВМ без пересмотра методологии и организации процессов управления при решении локальных математических и экономических задач.

Во втором случае при автоматизации управленческой деятельности вычислительные средства используются для комплексного решения функциональных задач, формирования регулярной отчетности и работы в информационно-справочном режиме для подготовки управленческих решений.

К этой же группе относятся ИТ поддержки принятия решений, которые предусматривают широкое использование экономико-математических методов и моделей, пакеты прикладных программ (ППП) для аналитической работы и формирования прогнозов, составления бизнес-планов, обоснованных оценок и выводов по процессам и явлениям производственно-хозяйственной деятельности.

Электронный офис предусматривает наличие интегрированных ИПП которые обеспечивают комплексную реализацию задач предметной области. В настоящее время все большее распространение приобретают электронные офисы, сотрудники и оборудование которых могут находиться в разных помещениях.

ИТ экспертной поддержки составляют основу автоматизации труда специалистов-аналитиков. Эти работники кроме аналитических методов и моделей для исследования складывающихся ситуаций вынуждены использовать накопленный опыт в оценке ситуаций, т.е. сведения, составляющие базу знаний в конкретной предметной области.

3. По классу реализуемых технологических операций ИТ подразделяются: на работу с текстовым и табличным процессорами, графическими объектами, системы управления БД, гипертекстовые и мультимедийные системы.

Технология формирования видеоизображения получила название компьютерной графики.

Т Компьютерная графика - это создание, хранение и обработка моделей объектов и их изображений с помощью ЭВМ. Эта технология проникла в область моделирования различных конструкций (машиностроение, авиационная техника, автомобилестроение, строительная техника и др.), экономического анализа, проникает в рекламную деятельность, делает занимательным досуг. Формируемые и обрабатываемые с помощью цифрового процессора изображения могут быть демонстрационными и анимационными:

1) к демонстрационным изображениям относят, как правило, коммерческую (деловую) и иллюстрационную графику;

2) ко второй группе - анимационной графике - принадлежит инженерная и научная графика, а также графика, связанная с рекламой, искусством, играми, когда на экран выводятся не только одиночные изображения, но и последовательность кадров в виде фильма (интерактивный вариант);

3) Интерактивная графика является одним из наиболее прогрессивных направлений среди современных ИТ. Это направление переживает бурное развитие в области появления новых графических станций и в области специализированных программных средств, позволяющих создавать реалистические объемные движущиеся изображения, сравнимые по качеству с кадрами видеофильма.

В классическом понимании система управления БД (СУБД) представляет собой набор программ, позволяющих создавать и поддерживать БД в актуальном состоянии. Обычно любой текст представляется как одна длинная страна символов, которая читается в одном направлении;

4) гипертекстовая технология - организация текста в виде иерархической структуры. Материал текста делится на фрагменты. Каждый видимый на экране ЭВМ фрагмент, дополненный многочисленными связями с другими фрагментами, позволяет уточнить информацию об изучаемом объекте и двигаться в одном или нескольких направлениях по выбранной связи;

5) Мультимедиа-технология - программно-техническая организация обмена с компьютером текстовой, графической, аудио и видеоинформацией.

4. По типу пользовательского интерфейса можно рассматривать ИТ с точки зрения возможностей доступа пользователя к информационным и вычислительным ресурсам. Так, пакетная ИТ исключает возможность пользователя влиять на обработку информации, пока она проводится в автоматическом режиме. Это объясняется организацией обработки информации, которая основана на выполнении программно-заданной последовательности операций над заранее накопленными в системе и объединенными в пакет данными.

В отличие от пакетной диалоговая ИТ предоставляет пользователю неограниченную возможность взаимодействовать с хранящимися в системе информационными ресурсами в реальном масштабе времени, получая при этом всю необходимую информацию для решения функциональных задач и принятия решений.

Интерфейс сетевой ИТ предоставляет пользователю средства теледоступа к территориально распределенным информационным и вычислительным ресурсам благодаря развитым средствам связи.

В настоящее время наблюдается тенденция к объединению различных типов ИТ в единый компьютерно - технологический комплекс, который носит название интегрированного.

 Особое место в нем принадлежит средствам коммуникации, обеспечивающим не только чрезвычайно широкие технологические возможности автоматизации управленческой деятельности, но и являющимся основой создания самых разнообразных сетевых вариантов ИТ: локальных, многоуровневых, распределенных и глобальных информационно-вычислительных сетей.

5.По обслуживаемым предметным областям ИТ подразделяются чрезвычайно разнообразно. Например, только в экономике ими являются, бухгалтерский учет, банковская, налоговая и страховая деятельность и др.

Рассмотрим типичные применения информационных технологий, применяемых в управленческой системе предприятия:

-бухгалтерский учет;

-управление финансовыми потоками;

-управление складом, ассортиментом, закупками;

-управление производственным процессом;

-управление маркетингом;

окументооборот

-оперативное управление предприятием;

-предоставление информации о фирме.

3.3. Информационная технология обработки данных

Т Информационная технология обработки данных - предназначена для решения хорошо структурированных задач, по которым имеются необходимые входные данные, известны алгоритмы и другие стандартные процедуры их обработки.

Эта технология применяется на уровне операционной (исполнительской) деятельности персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных постоянно повторяющихся операций управленческого труда.

Поэтому внедрение информационных технологий и систем на этом уровне существенно повысит производительность труда персонала, освободить его от рутинных операций, возможно, даже приведет к необходимости сокращения численности работников.

На уровне операционной деятельности решаются следующие задачи:

- обработка данных об операциях, производимых фирмой;

-создание периодических контрольных отчетов о состоянии дел в фирме;

-получение ответов на всевозможные текущие запросы и оформление их в виде бумажных документов или отчетов.

Примером может послужить ежедневный отчет о поступлениях и выдачах наличных средств банком, формируемый в целях контроля баланса наличных средств, или же запрос к базе данных по кадрам, который позволит получить данные о требованиях, предъявляемых к кандидатам на занятие определенной должности.

Существует несколько особенностей, связанных с обработкой данных, отличающих данную технологию от всех прочих:

• выполнение необходимых фирме задач по обработке данных. Каждой фирме предписано законом иметь и хранить данные о своей деятельности, которые можно использовать как средство обеспечения и поддержания контроля на фирме. Поэтому в любой фирме обязательно должна быть информационная система обработки данных и разработана соответствующе информационная технология;

  1.  решение только хорошо структурированных задач, для которых можно разработать алгоритм;
  2.  выполнение стандартных процедур обработки. Существующие стандарты определяют типовые процедуры обработки данных и предписывают их соблюдение организациями всех видов;

• выполнение основного объема работ в автоматическом режиме с минимальным участием человека;

• использование детализированных данных. Записи о деятельности фирмы имеют детальный (подробный) характер, допускающий проведение ревизий. В процессе ревизии деятельности фирмы проверяется хронологически от начала периода к его концу и от конца к началу;

  1.  акцент на хронологию событий;
  2.  требование минимальной помощи в решении проблем со стороны специалистов других уровней.

Основные компоненты

Представим основные компоненты информационной технологии обработки данных (рис. 2) и приведем их характеристики.

Сбор данных. По мере того как фирма производит продукцию или услуги, каждое ее действие сопровождается соответствующими записями данных. Обычно действия фирмы, затрагивающие внешнее окружение, выделяются особо как операции, производимые фирмой.

Рис. 2. Основные компоненты информационной технологии обработки данных

Обработка данных. Для создания из поступающих данных информации, отражающей деятельность фирмы, используются следующие типовые операции:

« классификация или группировка. Первичные данные обычно имеют вид кодов, состоящих из одного или нескольких символов. Эти коды, выражающие определенные признаки объектов, используются для идентификации и группировки записей.

Пример. При расчете заработной платы каждая запись включает в себя код (табельный номер) работника, код подразделения, в котором он работает, занимаемую должность и т. п. В соответствии с этими кодами можно произвести разные группировки.

Хранение данных. Многие данные на уровне операционной деятельности необходимо сохранять для последующего использования либо здесь же, либо на другом уровне. Для их хранения создаются базы данных.

Создание отчетов (документов). В информационной технологии обработки данных необходимо создавать документы для руководства и работников фирмы, а также для внешних партнеров. При этом документы могут создаваться как по запросу или в связи с проведенной фирмой операцией, так и периодически в конце каждого месяца, квартала или года.

Примеры информационных систем оперативного уровня:

  1.  бухгалтерская;
  2.  банковских депозитов;
  3.  обработки заказов;

• регистрации авиабилетов;

• выплаты зарплаты и т.д.

Наибольшее число пакетов прикладных программ создано для бухгалтерского учета. Среди них можно отметить "Турбо-Бухгалтер", "Инфо-Бухгалтер", "Парус", "АВАС118", "Бэмби+", "Бухкомплекс", "Бэст"' "Лука".

Типичной информационной системой оперативного уровня является популярная программа "1С: Бухгалтерия" фирмы "1С". Эта программа предоставляет широкие возможности манипулирования бухгалтерскими данными. Основными особенностями программы являются:

• ведение синтетического и аналитического учета в соответствии со спецификой предприятия;

• возможность ведения количественного и многовалютного учета;

• полная настраиваемость;

• получение комплекса бухгалтерских документов.

Программа "1С: Бухгалтерия" позволяет формировать стандартные отчетные документы: "Оборотно-сальдовую ведомость", "Шахматку", "Анализ счета", "Обороты счета", "Журнал-ордер", "Ведомость по счету", "Сводные проводки", "Анализ счета по датам", "Карточку счета", "Отчет по журналу операций".

Программа может быть сконфигурирована в соответствии с потребностями конкретного предприятия. Кроме того, в ней имеется встроенный язык, который дает возможность создавать новые и модифицировать существующие отчеты и формы документов.

Программа "1С:Бухгалтерия" входит в комплекс программ "1С:Предприятие", который включает также разделы "1С:Торговля+Склад" и "1С:Зарплата+Кадры".

Справочное и информационное обеспечение экономической деятельности представлено следующими пакетами программ: "ГАРАНТ" (налоги, бухучет, аудит, предпринимательство, банковское дело, валютное регулирование, таможенный контроль), "КОНСУЛЬТАНТ+" (налоги, бухучет, аудит, предпринимательство, банковское дело, валютное регулирование, таможенный контроль).

3.4. технология текстового поиска

Т Текст является одной из основных форм обмена информацией в обществе. Поэтому текстовые сообщения преобладают в информационных системах.

Наиболее распространенными системами технологии обработки текста являются системы текстового поиска. Их задача заключается в том, чтобы находить в заданных коллекциях на естественном языке такие документы, которые удовлетворяют информационным потребностям пользователей.

Технологии текстового поиска имеют дело с информацией. Это могут быть статьи из газет и журналов, технические руководства, отчеты, книги, письма, законодательные акты и пр.

Т Основной единицей информации в системах текстового поиска является документ - объем информации, обладающий законченным содержанием и какого-либо рода уникальным идентификатором.

Системы текстового поиска оперируют электронными документами - документами, хранимыми в памяти компьютеров и доступными для автоматизированной обработки. Компьютерная обработка и анализ текстовых документов возможны лишь в случае если программно доступны отдельные элементы текстового документа. Поэтому недостаточно просканировать бумажный текстовый документ и хранить полученное его факсимиле в памяти компьютера в виде какого-то графического файла. Необходимо иметь документ в оцифрованном виде - формате, когда каждый компонент текста программно доступен. Представление текстового документа в оцифрованном виде создается с помощью:

  1.  ввода содержания, документа с клавиатуры с использованием какого-либо текстового редактора;
  2.  сканирования его с бумажного носителя и использования программы распознавания оптических символов;
  3.  генерации текста программным путем распознавателями голоса и другими способами.

Основные задачи технологии текстового поиска

Современные технологии текстового поиска охватывают большой спектр проблем:

  1.  теория информационного поиска;
  2.  методы удовлетворения потребностей пользователей в:

-сборе информации;

-организации информации;

-хранении информации;

-поиске информации;

-распространении информации;

  1.  обеспечение интерфейсов между пользователем и средствами управления ресурсами неструктурированной или слабоструктурированной информации, поддерживаемой в компьютерной среде.

Т Значительное место в технологиях текстового поиска занимает обработка естественного языка. Под ней понимается компьютерное решение задач, связанных с пониманием, анализом, выполнением различных операций над текстами на естественном языке, а также с их генерацией. Этот класс задач относится к области искусственного интеллекта.

В середине 1990-х гг. во многих странах мира развернулись работы, связанные с созданием электронных библиотек. Они в значительной мере оживили интерес к проблемам текстового поиска. Возникли такие совершенно новые направления, как:

  1.  обнаружение информации в глобальной компьютерной сети;
  2.  текстовый поиск в Web;
  3.  мультиязыковой поиск.

Активное развитие технологий текстового поиска стимулировало создание поисковых систем более общего класса, которые имеют дело не только с текстовыми документами, но и с информацией, представленной в различных иных средах. В таких мультимедийных системах содержание объектов поиска - документов - представляет собой сочетание:

  1.  текстовых элементов;
  2.  статических изображений;
  3.  музыкальных произведений;
  4.  мультфильмов;
  5.  видеоклипов и т. п.

Системы текстового поиска оказали значительное влияние на формирование специфического класса информационных систем, называемых системами управления документами, которые широко используются в настоящее время во многих крупных коммерческих компаниях и в других организациях.

В таких системах важная роль отводится не только методам обработки естественного языка, созданным для работы с текстовыми документами, но и организации групповой разработки документов, их хранения, распространения, а также технологиям текстового поиска.

3.5. Информационная технология поддержки принятий решений

Характеристика и назначение

Системы поддержки принятия решений и соответствующая им информационная технология появились усилиями в основном американских ученых в конце 70-х - начале 80-х гг., чему способствовали широкое распространение персональных компьютеров, стандартных пакетов прикладных программ, а также успехи в создании систем искусственного интеллекта.

Информационная технология поддержки принятия решения – вид ИТ, которая помогает человеку с помощью компьютера обрабатывать большие объемы информации и принимать решение.

Т Главной особенностью информационной технологии поддержки принятия решений является качественно новый метод организации взаимодействия человека и компьютера. Человек участвует в данном процессе на начальной и завершающей стадиях (водит первоначальные данные в компьютер и принимает окончательное решение на основе полученной информации). "Черновую" работу по переработке заданной информации проделывает компьютер.

Подобное взаимодействие между человеком и компьютером, где человек выступает в качестве управляющего звена, а компьютер под управлением человека создает новую информацию, называется итерационным процессом.

Таким образом, выработка решения, что является основной целью этой технологии, происходит в результате итерационного процесса (рис.3), в котором участвуют:

  1.  система поддержки принятия решений в роли вычислительного звена и объекта управления;
  2.  человек как управляющее звено, задающее входные данные и оценивающее полученный результат вычислений на компьютере.

Рис.3 Информационная технология поддержки принятия решений

как итерационный процесс

Окончание итерационного процесса происходит по воле человека. В этом случае можно говорить о способности информационной системы совместно с пользователем создавать новую информацию для принятия решений.

Для итерационного процесса характерны:

  1.  ориентация на решение плохо структурированных (формализованных) задач;
  2.  сочетание традиционных методов доступа и обработки компьютерных данных с возможностями математических моделей и методами решения задач на их основе;
  3.  направленность на непрофессионального пользователя компьютера;

• высокая адаптивность, обеспечивающая возможность приспосабливаться к особенностям имеющегося технического и программного обеспечения, а также требованиям пользователя.

Информационная технология поддержки принятия решений может использоваться на любом уровне управления. Кроме того, решения, принимаемые на различных уровнях управления, часто должны координироваться. Поэтому важной функцией и систем, и технологий является координация лиц, принимающих решения, как на разных уровнях управления, так и на одном уровне.

Рассмотрим структуру системы поддержки принятия решений (рис.4), а также функции составляющих ее блоков, которые определяют основные технологические операции.

Рис.4 Основные компоненты информационной технологии поддержки принятия решения

В состав системы поддержки принятия решений входят три главных компонента: 

-база данных;

-база моделей;

-программная подсистема, которая состоит из системы управления базой данных (СУБД), системы управления базой моделей (СУБМ) и системы управления интерфейсом между пользователем и компьютером.

База данныхсовокупность информации, используемая в работе информационной технологии принятия решений.

1. База данных играет в информационной технологии поддержки принятия решений важную роль. Данные могут использоваться непосредственно пользователем для расчетов при помощи математических моделей.

Рассмотрим источники данных и их особенности.

1. Часть данных поступает от информационной системы операционного уровня. Чтобы использовать их эффективно, эти данные должны быть предварительно обработаны. Для этого имеются две возможности:

• использовать для обработки данных об операциях фирмы систему управления базой данных, входящую в состав системы поддержки принятия решений;

  1.  сделать обработку за пределами системы поддержки принятия решений, создав для этого специальную базу данных. Этот вариант более предпочтителен для фирм, производящих большое количество коммерческих операций. Обработанные данные об операциях фирмы образуют файлы, которые для повышения надежности и быстроты доступа хранятся за пределами системы поддержки принятия решений.

2. Помимо данных об операциях фирмы для функционирования системы поддержки принятия решений требуются и другие внутренние данные, например данные о движении персонала, инженерные данные и т.п., которые должны быть своевременно собраны, введены и поддержаны.

3. Важное значение, особенно для поддержки принятия решений на верхних уровнях управления, имеют данные из внешних источников. В числе необходимых внешних данных следует указать данные о конкурентах, национальной и мировой экономике. В отличие от внутренних данных внешние данные обычно приобретаются у специализирующихся на их сборе организаций.

4. В настоящее время широко исследуется вопрос о включении в базу данных еще одного источника данных - документов, включающих в себя записи, письма, контракты, приказы и т.п. Если содержание этих документов будет записано в памяти и затем обработано по некоторым ключевым характеристикам (поставщикам, потребителям, датам, видам услуг и др.), то система получит новый мощный источник информации.

Система управления базой данных должна обладать следующими возможностями:

• составление комбинаций данных, получаемых из различных источников, посредством использования процедур агрегирования и фильтрации;

• быстрое прибавление или исключение того или иного источника данных;

• построение логической структуры данных в терминах пользователя;

  1.  использование и манипулирование неофициальными данными для экспериментальной проверки рабочих альтернатив пользователя;
  2.  обеспечение полной логической независимости этой базы данных от других операционных баз данных, функционирующих в рамках фирмы.

2. База моделей. Целью создания моделей являются описание и оптимизация некоторого объекта или процесса. Использование моделей обеспечивает проведение анализа в системах поддержки принятия решений. Модели, базируясь на математической интерпретации проблемы, при помощи определенных алгоритмов способствуют нахождению информации, полезной для принятия правильных решений.

Пример. Модель линейного программирования дает возможность определить наиболее выгодную производственную программу выпуска нескольких видов продукции при заданных ограничениях на ресурсы.

Существует множество типов моделей и способов их классификации, например, по цели использования, области возможных приложений, способу оценки переменных и т. п.

Классификация моделей:

1. По цели использования модели подразделяются на

-оптимизационные, связанные с нахождением точек минимума или максимума некоторых показателей (например, управляющие часто хотят знать, какие их действия ведут к максимизации прибыли или минимизации затрат);

- описательные, описывающие поведение некоторой системы и не предназначенные для целей управления (оптимизации).

2. По способу оценки модели классифицируются на

-детерминированные, использующие оценку переменных одним числом при конкретных значениях исходных данных;

-стохастические, оценивающие переменные несколькими параметрами, так как исходные данные заданы вероятностными характеристиками.

Детерминированные модели более популярны, чем стохастические, потому что они менее дорогие, их легче строить и использовать. К тому же часто с их помощью получается вполне достаточная информация для принятия решения.

3.По области возможных приложений модели разбиваются на

-специализированные, предназначенные для использования только одной системой;

-универсальные - для использования несколькими системами.

Специализированные модели более дорогие, они обычно применяются для описания уникальных систем и обладают большей точностью.

В системах поддержки принятия решения база моделей состоит из

  1.  стратегических;
  2.  тактических;
  3.  оперативных моделей;
  4.  математических моделей..

Стратегические модели используются на высших уровнях управления для установления целей организации, объемов ресурсов, необходимых для их достижения, а также политики приобретения и использования этих ресурсов. Они могут быть также полезны при выборе вариантов размещения предприятий, прогнозировании политики конкурентов и т.п.

Тактические модели применяются управляющими (менеджерами) среднего уровня для распределения и контроля использования имеющихся ресурсов. Среди возможных сфер их использования следует указать: финансовое планирование, планирование требований к работникам, планирование увеличения продаж, построение схем компоновки предприятий.

Оперативные модели используются на низших уровнях управления для поддержки принятия оперативных решений с горизонтом, измеряемым днями и неделями. Возможные применения этих моделей включают в себя ведение дебиторских счетов и кредитных расчетов, календарное производственное планирование, управление запасами и т.д. Оперативные модели обычно используют для расчетов внутрифирменные данные.

Математические модели состоят из совокупности модельных блоков, модулей и процедур, реализующих математические методы. Сюда могут входить процедуры линейного программирования, статистического анализа временных рядов, регрессионного анализа и т.п. - от простейших процедур до сложных ППП.

Система управления базой моделей должна обладать следующими возможностями: создавать новые модели или изменять существующие, поддерживать и обновлять параметры моделей, манипулировать моделями.

Система управления интерфейсом. Эффективность и гибкость информационной технологии во многом зависят от характеристик интерфейса системы поддержки принятия

Т решений. Интерфейс определяет:

-язык пользователя;

-язык сообщений компьютера, организующий диалог на экране дисплея;

-знания пользователя.

1.Язык пользователя - это те действия, которые пользователь производит в отношении системы путем использования возможностей клавиатуры; электронных карандашей, пишущих на экране; джойстика; "мыши"; команд, подаваемых голосом, и т.п.

Наиболее простой формой языка пользователя является создание форм входных и выходных документов. Получив входную форму (документ), пользователь заполняет его необходимыми данными и вводит в компьютер. Система поддержки принятия решений производит необходимый анализ и выдает результаты в виде выходного документа установленной формы.

Значительно возросла за последнее время популярность визуального интерфейса. С помощью манипулятора "мышь" пользователь выбирает представленные ему на экране в форме картинок объекты и команды, реализуя таким образом свои действия.

Управление компьютером при помощи человеческого голоса - самая простая и поэтому самая желанная форма языка пользователя. Она еще недостаточно разработана и поэтому малопопулярна. Существующие разработки требуют от пользователя серьезных ограничений:

-определенного набора слов и выражений;

-специальной надстройки, учитывающей особенности голоса пользователя;

-управления в виде дискретных команд, а не в виде обычной гладкой речи.

Технология этого подхода интенсивно совершенствуется, и в ближайшем будущем можно ожидать появления систем поддержки принятия решений, использующих речевой ввод информации.

2.Язык сообщений - это то, что пользователь видит на экране дисплея (символы, графика, цвет), данные, полученные на принтере, звуковые выходные сигналы и т.п. Важным измерителем эффективности используемого интерфейса является выбранная форма диалога между пользователем и системой.

В настоящее время наиболее распространены следующие формы диалога:

-запросно-ответный режим;

-командный режим;

-режим меню;

-режим заполнения пропусков в выражениях, предлагаемых компьютером.

Каждая форма имеет свои достоинства и недостатки и может быть использована в зависимости от типа задачи, особенностей пользователя и принимаемого решения.

Способы реализации языка сообщений:

-отпечатанный или выведенный на экран дисплея отчет или сообщение;

-машинная графика (она дает возможность создавать на экране и бумаге цветные графические изображения в трехмерном виде. Использование машинной графики, значительно повышающее наглядность и интерпретируемость выходных данных, становится все более популярным в информационной технологии поддержки принятия решений);

-новое направление, развивающее машинную графику – мультипликация (мультипликация оказывается особенно эффективной для интерпретации выходных данных систем поддержки принятия решений, связанных с моделированием физических систем и объектов);

Пример. Система поддержки принятия решений, предназначенная для обслуживания клиентов в банке, с помощью мультипликационных моделей может реально просмотреть различные варианты организации обслуживания в зависимости от потока посетителей, допустимой длины очереди, количества пунктов обслуживания и т.п.

-в ближайшие годы следует ожидать использования в качестве языка сообщений человеческого голоса. Сейчас эта форма применяется в системе поддержки принятия решений сферы финансов, где в процессе генерации чрезвычайных отчетов голосом поясняются причины исключительности той или иной позиции.

3.Знания пользователя – это информация, которую пользователь не должен знать, работая с системой. К ним относятся не только план действий, находящихся в голове у пользователя, но и учебники, инструкции, справочные данные, выдаваемые компьютером.

Совершенствование интерфейса системы поддержки принятия решений определяется успехами в развитии каждого из трех указанных компонентов. Интерфейс должен обладать следующими возможностями:

  1.   манипулировать различными формами диалога, изменяя их в процессе принятия решения по выбору пользователя;

• передавать данные системе различными способами;

• получать данные от различных устройств системы в различном формате;

• гибко поддерживать (оказывать помощь по запросу, подсказывать) знания пользователя.

Например, программный продукт Project Expert фирмы Про-Инвест-Консалтинг является популярным на российском рынке инструментом стратегического планирования и контроля, анализа эффективности деятельности предприятия. Он отвечает современным стандартам быстродействия, операционной совместимости, обмена данными, обеспечивает групповую работу в сети.

Project Expert позволяет в короткий срок решить следующие задачи:

  1.  детально описать и спроектировать деятельность любого предприятия с учетом изменения параметров внешней среды (инфляция, налоги, курсы валют);

•разработать план развития предприятия или реализации инвестиционного проекта, стратегию маркетинга и стратегию производства, обеспечивающую рациональное использование материальных, людских и финансовых ресурсов;

• определить схему финансирования предприятия и т.д.

3.6. Информационная технология экспертных систем

Характеристика и назначение

Наибольший прогресс среди компьютерных информационных систем отмечен в области разработки экспертных систем. Экспертные системы дают возможность менеджеру или специалисту получать консультации экспертов по любым проблемам, о которых этими системами накоплены знания.

Решение специальных задач требует специальных знаний. Однако не каждая компания может себе позволить держать в своем штате экспертов по всем связанным с ее работой проблемам или даже приглашать их каждый раз, когда проблема возникла.

Главная идея использования технологии экспертных систем заключается в том, чтобы получить от эксперта его знания и, загрузив их в память компьютера, использовать всякий раз, когда в этом возникнет необходимость!

Т Под искусственным интеллектом обычно понимают способности компьютерных систем к таким действиям, которые назывались бы интеллектуальными, если бы исходили от человека. Чаще всего здесь имеются в виду способности, связанные с человеческим мышлением. Работы в области искусственного интеллекта не ограничиваются экспертными системами. Они также включают создание роботов, систем, моделирующих нервную систему человека, его слух, зрение, обоняние, способность к обучению.

Являясь одним из основных приложений искусственного интеллекта, экспертные системы представляют собой компьютерные программы трансформирующие опыт экспертов в какой-либо области знаний в форму эвристических правил (эвристик). Эвристики не гарантируют получения оптимального результата с такой же уверенностью, как обычные алгоритмы, используемые для решения задач в рамках технологии поддержки принятия решений. Однако часто они дают в достаточной степени приемлемые решения для их практического использования. На практике ЭС используются прежде всего как системы-советчики в тех ситуациях, где специалист сомневается в выборе правильного решения. Экспертные знания, хранящиеся в памяти системы, более глубокие и полные, чем соответствующие знания пользователя.

Т Сходство информационных технологий, используемых в экспертных системах и системах поддержки принятия решений, состоит в том, что обе они обеспечивают высокий уровень поддержки принятия решений.

Однако имеются три существенных различия.

Первое связано с тем, что решение проблемы в рамках систем поддержки принятия решений отражает уровень ее понимания пользователем и его возможности получить и осмыслить решение. Технология экспертных систем, наоборот, предлагает пользователю Т принять решение, превосходящее его возможности. 

Второе отличие указанных технологий выражается в способности экспертных систем пояснять свои рассуждения в процессе получения решения. Очень часто эти пояснения оказываются более важными для пользователя, чем само решение.

Третье отличие связано с использованием нового компонента информационной технологии - знаний.

Экспертные системы создаются для решения разного рода задач профессиональной деятельности человека, и в зависимости от этого выполняют разные функции.

1. ЭС в задачах интерпретации, как правило, используют информацию от датчиков для описания ситуации. В качестве примера приведем интерпретацию показаний измерительных приборов на химическом заводе для определения состояния процесса.

Интерпретирующие ЭС могут обработать разнообразные виды данных.

Например, системы анализа сцен и распознавания речи, используя естественную информацию, - в одном случае визуальные образы, в другом - звуковые сигналы, - анализируют их характеристики и понимают их смысл. Интерпретация в области химии использует данные дифракции рентгеновских лучей, спектрального анализа или ядерно-магнитного резонанса для вывода химической структуры веществ.

2. ЭС в задачах прогнозирования определяют вероятные последствия заданных ситуаций. Примерами служат прогноз ущерба урожаю от некоторого вида вредных насекомых, оценивание спроса на нефть на мировом рынке в зависимости от складывающейся геополитической ситуации и прогнозирование места возникновения следующего вооруженного конфликта на основании данных разведки.

Системы прогнозирования иногда используют имитационное моделирование, т.е. программы, которые отражают причинно-следственные взаимосвязи в реальном мире, чтобы сгенерировать ситуации или сценарии, которые могут возникнуть при тех или иных входных данных.

3.ЭС в задачах диагностики используют описания ситуаций, характеристики поведения или знания о конструкции компонент, чтобы установить вероятные причины неправильного функционирования диагностируемой системы. Примерами служат: определение причин заболевания по симптомам, наблюдаемым у пациентов; локализация неисправностей в электронных схемах и определение неисправных компонент в системе охлаждения ядерных реакторов.

4. ЭС, применяемые в области проектирования, разрабатывают конфигурации объектов с учетом набора ограничений, присущих проблеме. Учитывая то, что проектирование столь тесно связано с планированием, многие проектирующие системы содержат механизмы разработки и уточнения планов для достижения желаемого проекта. Наиболее часто встречающиеся области применения планирующих ЭС - химия, электроника и военное дело.

5. ЭС, которые используются для решения задач наблюдения, сравнивают действительное поведение с ожидаемым поведением системы. Примерами могут служить слежение за показаниями измерительных приборов в ядерных реакторах с целью обнаружения аварийных ситуаций или оценку данных мониторинга больных, помещенных в блоки интенсивной терапии. Наблюдающие ЭС подыскивают наблюдаемое поведение, которое подтверждает их ожидания относительно нормального поведения или их предположения о возможных отклонениях.

6. ЭС в задачах отладки находят рецепты для исправления неправильного поведения устройств. Примерами могут служить настройка компьютерной системы с целью преодолеть некоторый вид затруднений в ее работе; выбор типа обслуживания, необходимого для устранения неисправностей в телефонном кабеле; выбор ремонтной операции для исправления известной неисправности в насосе.

7. ЭС в задачах ремонта аппаратуры следуют плану, который предписывает некоторые рецепты восстановления. Примером является настройка масс-спектрометра, т.е. установка ручек регулировки прибора в положение, обеспечивающее достижение оптимальной чувствительности, совместимой с правильным отношением величин пиков и их формы. Пока что было разработано очень мало ремонтных ЭС отчасти потому, что необходимость фактического выполнения ремонтных процедур на объектах реального мира дополнительно усложняет задачу. Ремонтным системам также необходимы диагностирующие, отлаживающие и планирующие процедуры для производства ремонта.

8. ЭС в области обучения подвергают диагностике, "отладке" и исправлению ("ремонту") поведение обучаемого. Обучающие системы создают модель того, что обучающийся знает и как он эти знания применяет к решению проблемы. Системы диагностируют и указывают обучающемуся его ошибки, анализируя модель и строя планы исправлений указанных ошибок. Они исправляют поведение обучающихся, выполняя эти планы с помощью непосредственных указаний обучающимся.

9. ЭС в задачах управления адаптивно руководят поведением системы в целом. Примерами служат управление производством и распределением компьютерных систем или контроль за состоянием больных при интенсивной терапии.

Основные компоненты

Т Основными компонентами информационной технологии, используемой в экспертной системе, являются:

  1.  интерфейс пользователя;
  2.  база знаний;
  3.  интерпретатор;
  4.  модуль создания системы.

1.Интерфейс пользователя. Менеджер (специалист) использует интерфейс для ввода информации и команд в экспертную систему и получения выходной информации из нее. Команды включают в себя параметры, направляющие процесс обработки знаний. Информация обычно выдается в форме значений, присваиваемых определенным переменным.

Менеджер может использовать четыре метода ввода информации:

  1.  меню;
  2.  команды;
  3.  естественный язык;
  4.  собственный интерфейс.

Технология экспертных систем предусматривает возможность получать в качестве выходной информации не только решение, но и необходимые объяснения. Различают два вида объяснений:

  1.  объяснения, выдаваемые по запросам. Пользователь в любой момент может потребовать от экспертной системы объяснения своих действий;
  2.  объяснения полученного решения проблемы. После получения решения пользователь может потребовать объяснений того, как оно было получено. Система должна пояснить каждый шаг своих рассуждений, ведущих к решению задачи. Хотя технология работы с экспертной системой не является простой, пользовательский интерфейс этих систем является дружественным и обычно не вызывает трудностей при ведении диалога.

Т 2.База экспертных знаний содержит факты, описывающие проблемную область, а также логическую взаимосвязь этих фактов. Центральное место в базе знаний принадлежит правилам. Правило определяет, что следует делать в данной конкретной ситуации, и состоит из двух частей:

  1.  условия, которое может выполняться или не выполняться;
  2.  действия, которое следует произвести, если условие выполняется.

Все используемые в экспертной системе правила образуют систему правил, которая даже для сравнительно простой системы может содержать несколько тысяч правил.

Все виды экспертных знаний, в зависимости от специфики предметной области и квалификации проектировщика (инженера по знаниям), могут быть представлены с помощью одной либо нескольких семантических моделей. К наиболее распространенным моделям относятся:

  1.  логические;
  2.  продукционные;
  3.  фреймовые;
  4.  семантические сети.

Т 3.Интерпретаторэто часть экспертной системы, производящая в определенном порядке обработку знаний (мышление), находящихся в базе знаний. Технология работы интерпретатора сводится к последовательному рассмотрению совокупности правил (правило за правилом). Если условие, содержащееся в правиле, соблюдается, выполняется определенное действие, и пользователю предоставляется вариант решения его проблемы.

Кроме того, во многих экспертных системах вводятся дополнительные блоки:

  1.  блок расчета;
  2.  блок ввода и корректировки данных.

Блок расчета необходим в ситуациях, связанных с принятием управленческих решений. При этом важную роль играет база данных, где содержатся плановые, физические, расчетные, отчетные и другие постоянные или оперативные показатели.

Блок ввода и корректировки данных используется для оперативного и своевременного отражения текущих изменений в базе данных.

Модуль создания системы служит для создания набора (иерархии) правил. Существуют два подхода, которые могут быть положены в основу модуля создания системы:

  1.  использование алгоритмических языков программирования;
  2.  использование оболочек экспертных систем.

4.Оболочка экспертных систем представляет собой готовую программную среду, которая может быть приспособлена к решению определенной проблемы путем создания соответствующей базы знаний. В большинстве случаев использование оболочек позволяет создавать экспертные системы быстрее и легче в сравнении с программированием.

3.7. Информационная технология управления

Т Целью информационной технологии управления является удовлетворение информационных потребностей всех без исключения сотрудников фирмы, имеющих дело с принятием решений. Она может быть полезна на любом уровне управления.

Эта технология ориентирована на работу в среде информационной системы управления и используется при худшей структурированности решаемых задач, если их сравнивать с задачами, решаемыми с помощью информационной технологии обработки данных.

Информационная технология управления идеально подходят для удовлетворения сходных информационных потребностей работников различных функциональных подсистем (подразделений) или уровней управления фирмой. Поставляемая ими информация содержит сведения о прошлом, настоящем и вероятном будущем фирмы. Эта информация имеет вид регулярных или специальных управленческих отчетов.

Для принятия решений на уровне управленческого контроля информация должна быть представлена в агрегированном виде, так, чтобы просматривались тенденции изменения данных, причины возникших отклонений и возможные решения. На этом этапе решаются следующие задачи обработки данных:

  1.  оценка планируемого состояния объекта управления;
  2.  оценка отклонений от планируемого состояния;
  3.  выявление причин отклонений;
  4.  анализ возможных решений и действий.

Информационная технология управления направлена на создание различных видов отчетов.

Регулярные отчеты создаются в соответствии с установленным графиком, определяющим время их создания, например месячный анализ продаж компании.

Специальные отчеты создаются по запросам управленцев или когда в компании произошло что-то незапланированное. И те, и другие виды отчетов могут иметь форму суммирующих сравнительных и чрезвычайных отчетов.

В суммирующих отчетах данные объединены в отдельные группы, отсортированы представлены в виде промежуточных и окончательных итогов по отдельным полям.

Сравнительные отчеты содержат данные, полученные из различных источников и классифицированные по различным признакам и используемые для целей сравнения.

Чрезвычайные отчеты содержат данные исключительною (чрезвычайного) характера.

Использование отчетов для поддержки управления оказывается особенно эффективны при реализации так называемого управления по отклонениям.

Управление по отклонениям предполагает, что главным содержанием получаемых менеджером данных должны являться отклонения состояния хозяйственной деятельности фирмы от некоторых установленных стандартов (например, от ее запланированного состояния).

При использовании на фирме принципов управления по отклонениям к создаваемым отчетам предъявляются следующие требования:

• отчет должен создаваться только тогда, когда отклонение произошло

• сведения в отчете должны быть отсортированы по значению критического для данного отклонения показателя;

• все отклонения желательно показать вместе, чтобы менеджер мог уловить существующую между ними связь;

• в отчете необходимо показать, количественное отклонение от нормы.

Основные компоненты

Основные компоненты информационной технологии управления показаны на  рис.5

Входная информация поступает из систем операционного уровня.

Выходная информация формируется в виде управленческих отчетов в удобном для принятия решения виде.

Содержимое базы данных при помощи соответствующего программного обеспечения преобразуется в периодические и специальные отчеты, поступающие к специалистам, участвующим в принятии решений в организации.

База данных, используемая для получения указанной информации, должна состоять из двух элементов:

1) данных, накапливаемых на основе оценки операций, проводимых фирмой;

2) планов, стандартов, бюджетов и других нормативных документов, определяющих планируемое состояние объекта управления (подразделения фирмы).

Рис. 5. Основные компоненты информационной технологии управления

3.8. Автоматизация офиса

Характеристика и назначение

Т Информационная технология автоматизированного офиса – организация и поддержка коммуникационных процессов как внутри организации, так и с внешней средой на базе компьютерных сетей и других современных средств передачи и работы с информацией.

Автоматизация офиса призвана дополнить существующую традиционную систему коммуникации персонала (с ее совещаниями, телефонными звонками и приказами). Совместное использование этих систем обеспечивает рациональную автоматизацию управленческого труда и наилучшее обеспечение управленцев информацией.

Автоматизированный офис привлекателен для менеджеров всех уровней управления в фирме не только потому, что поддерживает внутрифирменную связь персонала, но также потому, что предоставляет им новые средства коммуникации с внешним окружением.

Офисные автоматизированные технологии используются управленцами, специалистами, секретарями и конторскими служащими, особенно они привлекательны для группового решения проблем. Они позволяют повысить производительность труда секретарей и конторских работников и дают им возможность справляться с возрастающим объемом работ. Однако это преимущество является второстепенным по сравнению с возможностью использования автоматизации офиса в качестве инструмента для решения проблем.

Основные компоненты

В настоящее время известно несколько десятков программных продуктов для компьютеров и некомпьютерных технических средств, обеспечивающих технологию автоматизации офиса:

-текстовый процессор;

-табличный процессор;

-электронная почта;

-электронный календарь;

-аудиопочта;

-компьютерные и телеконференции;

-видеотекст;

-хранение изображений;

-специализированные программы управленческой деятельности: ведения документов, контроля за исполнением приказов и т.д.

Автоматизацию офиса дополняют некомпьютерные средства:

-аудио-и видеоконференции;

-факсимильная связь;

-ксерокс и другие средства оргтехники.

База данных является обязательным компонентом любой информационной технологии. В автоматизированном офисе база данных концентрирует в себе данные о производственной системе фирмы так же, как в технологии обработки данных на операционном уровне. Информация в базу данных может также поступать из внешнего окружения фирмы. Специалисты должны владеть основными технологическими операциями по работе в среде баз данных.

Информация из базы данных поступает на вход компьютерных приложений (программ), таких, как текстовый процессор, табличный процессор, электронная почта, компьютерные конференции и пр. Любое компьютерное приложение автоматизированного офиса обеспечивает работникам связь друг с другом и с другими фирмами.

Текстовый процессор - это вид прикладного программного обеспечения, предназначенный для создания и обработки текстовых документов. Регулярное получение подготовленных с помощью текстового процессора писем и докладов дает возможность менеджеру постоянно оценивать ситуацию на фирме.

Электронная почта (Е-mail), основываясь на сетевом использовании компьютеров, дает возможность пользователю получать, хранить и отправлять сообщения своим партнерам по сети. Здесь имеет место только однонаправленная связь. Это ограничение, по мнению многих исследователей, не является слишком важным, поскольку в пятидесяти случаях из ста служебные переговоры по телефону имеют целью лишь получение информации.

Когда фирма решает внедрить у себя электронную почту, у нее имеются две возможности:

- купить собственное техническое и программное обеспечение и создать собственную локальную сеть компьютеров, реализующую функцию электронной почты;

-купить готовую услугу использования электронной почты, которая предоставляется специализированными организациями связи за периодически вносимую плату.

Аудиопочта - это почта для передачи сообщений голосом. Она напоминает электронную почту, за исключением того, что вместо набора сообщения на клавиатуре компьютера вы передаете его через телефон. Также по телефону вы получаете присланные сообщения. Система включает в себя специальное устройство для преобразования аудиосигналов в цифровой код и обратно, а также компьютер для хранения аудиосообщений в цифровой форме. Аудиопочта также реализуется в сети.

Почта для передачи аудиосообщений может успешно использоваться для группового решения проблем. Для этого посылающий сообщение должен дополнительно указать список лиц, которым данное сообщение предназначено. Система будет периодически обзванивать всех указанных сотрудников для передачи им сообщения.

Главным преимуществом аудиопочты по сравнению с электронной является то, что она проще - при ее использовании не нужно вводить данные с клавиатуры.

Табличный процессор так же, как и текстовый процессор, является базовой составляющей информационной культуры любого сотрудника и автоматизированной офисной технологии. Без знания основ технологии работы в нем невозможно полноценно использовать персональный компьютер в своей деятельности. Функции современных программных сред табличных процессоров позволяют выполнять многочисленные операции над данными, представленными в табличной форме.

Объединяя эти операции по общим признакам, можно выделить наиболее многочисленные и применяемые группы технологических операций:

ввод данных как с клавиатуры, так и из баз данных;

обработка данных (сортировка, автоматическое формирование итогов, копирование и перенос данных, различные группы операций по вычислениям, агрегирование данных и т.д.);

вывод информации в печатном виде, в виде импортируемых файлов в другие системы, непосредственно в базу данных;

• качественное оформление табличных форм представления данных;

  1.  многоплановое и качественное оформление данных в виде диаграмм и графиков;

• проведение инженерных, финансовых, статистических расчетов;

• проведение математического моделирования и ряд других вспомогательных операций.

Любая современная среда табличного процессора имеет средства пересылки данных по сети.

Электронный календарь предоставляет еще одну возможность использовать сетевой вариант компьютера для хранения и манипулирования рабочим расписанием управленцев и других работников организации. Менеджер (или его секретарь) устанавливает дату и время встречи или другого мероприятия, просматривает получившееся расписание, вносит изменения при помощи клавиатуры. Техническое и программное обеспечение электронного календаря полностью соответствует аналогичным компонентам электронной почты. Более того, программное обеспечение календаря часто является составной частью программного обеспечения электронной почты.

Компьютерные конференции используют компьютерные сети для обмена информацией между участниками группы, решающей определенную проблему. Естественно, круг лиц, имеющих доступ к этой технологии, ограничен. Количество участников компьютерной конференции может быть во много раз больше, чем аудио- и видеоконференций.

В литературе часто можно встретить термин телеконференция. Телеконференция включает в себя три типа конференций:

-аудио;

-видео;

-компьютерную.

Видеотекст основан на использовании компьютера для получения отображения текстовых и графических данных на экране монитора.

Для лиц, принимающих решение, имеются три возможности получения информации в форме видеотекста:

• создать файлы видеотекста на своих собственных компьютерах;

• заключить договор со специализированной компанией на получение доступа к разработанным ею файлам видеотекста. Такие файлы, специально предназначенные для продажи, могут храниться на серверах компании, осуществляющей подобные услуги, или поставляться клиенту на магнитных или оптических дисках;

• заключить договоры с другими компаниями на получение доступа к их файлам видеотекста.

Хранение изображений. В любой фирме необходимо длительное время хранить большое количество документов. Их число может быть так велико, что хранение даже в форме файлов вызывает серьезные проблемы. Поэтому возникла идея хранить не сам документ, а его образ (изображение), причем хранить в цифровой форме.

Хранение изображений -перспективная офисная технология, основанная на использовании специального устройства оптического распознавателя образов, позволяющего преобразовывать изображение документа или фильма в цифровой вид для дальнейшего хранения во внешней памяти компьютера.

Наиболее популярным набором программ для офисной автоматизации является Microsoft Office 2000. В его состав входят текстовый процессор Word 2000, табличный процессор Excel 2000, СУБД Access 2000 и др.

Текстовый процессор Word 2000 предназначен для подготовки как простых документов (деловых писем, справок, извещений и т.д.), так и сложных документов большого объема с таблицами, формулами, графиками, диаграммами, рисунками, а также верстки газетных страниц, подготовки художественных книг с иллюстрациями.

Электронные таблицы Excel предназначены для упорядочения и обработки различных типов данных. Excel позволяет:

•проводить сложные вычисления, как с использованием оригинальных расчетных формул, так и с применением стандартных математических, статистических, финансовых и иных функций;

• осуществлять табличную обработку данных и представлять результаты расчетов в виде графиков и диаграмм;

• планировать и распределять ресурсы;

•составлять статистические сводки и калькуляции, проводить аналитические расчеты.

Продукты Microsoft Office тесно интегрированы между собой, они имеют более 50% общего программного кода. Это является основой однотипной работы со всеми приложениями.

3.9. Аудио- и видеоконференции в автоматизации офиса

Аудиоконференции используют аудиосвязь для поддержания коммуникаций между территориально удаленными работниками или подразделениями фирмы. Наиболее простым техническим средством реализации аудиоконференций является телефонная связь, оснащенная дополнительными устройствами, дающими возможность участия в разговоре более чем двум участникам. Создание аудиоконференций не требует наличия компьютера, а лишь предполагает использование двухсторонней аудиосвязи между ее участниками.

Использование аудиоконференций облегчает принятие решений, оно дешево и удобно. Эффективность аудиоконференций повышается при выполнении следующих условий:

• работник, организующий аудиоконференцию, должен предварительно обеспечить возможность участия в ней всех заинтересованных лиц;

• количество участников конференции не должно быть слишком большим (обычно не более шести), чтобы удержать дискуссию в рамках обсуждаемой проблемы;

• программа конференции должна быть сообщена ее участникам заблаговременно, например, с использованием факсимильной связи;

• перед тем как начать говорить, каждый участник должен представляться;

• должны быть организованы запись конференции и ее хранение;

• запись конференции должна быть распечатана и отправлена всем

ее участникам.

Видеоконференции предназначены для тех же целей, что и аудиоконференций, но с применением видеоаппаратуры. Их проведение также не требует компьютера. В процессе видеоконференции ее участники, удаленные друг от друга на значительное расстояние, могут видеть на телевизионном экране себя и других участников. Одновременно с телевизионным изображением передается звуковое сопровождение.

Хотя видеоконференции позволяют сократить транспортные и командировочные расходы, большинство фирм применяет их не только по этой причине. Эти фирмы видят в них возможность привлечь к решению проблем максимальное количество менеджеров и других работников, территориально удаленных от главного офиса.

Наиболее популярны три конфигурации построения видеоконференций:

односторонняя видео- и аудиосвязь. Здесь видео- и аудиосигналы идут только в одном направлении, например от руководителя проекта к исполнителям;

  1.  односторонняя видео- и двухсторонняя аудиосвязь. Двухсторонняя аудиосвязь дает возможность участникам конференции, принимающим видеоизображение, обмениваться аудиоинформацией с передающим видеосигнал участником;

двухсторонняя видео- и аудиосвязь. В этой наиболее дорогой конфигурации используется двухсторонняя видео- и аудиосвязь между всеми участниками конференции, обычно имеющими один и тот же статус.

Факсимильная связь основана на использовании факс-аппарата, способного читать документ на одном конце коммуникационного канала и воспроизводить его изображение на другом.

Факсимильная связь вносит свой вклад в принятие решений за счет быстрой и легкой рассылки документов участникам группы, решающей определенную проблему, независимо от их географического положения.

3.10. технологии баз данных

Банки данных и режимы их функционирования

Т Банк данных - современная форма организации хранения и доступа к информации. Это система специальным образом организованных данных (баз данных), программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Банк данных - сложная система, включающая в себя все обеспечивающие подсистемы, необходимые для функционирования любой системы автоматизированной обработки данных.

Компонентами банка данных являются:

  1.  база данных;
  2.  система управления базой данных (СУБД);
  3.  вычислительная система (операционная система или технические средства);
  4.  администратор базы данных (группа специалистов, без которых невозможно функционирование и развитие базы данных);
  5.  словарь данных;
  6.  обслуживающий персонал.

Среди перечисленных компонентов основными являются база данных и система управления базой данных (СУБД).

Т Программными средствами банка данных являются:

  1.  операционная система;
  2.  прикладные программы обслуживания банка данных;
  3.  программный компонент (ядро системы управления базой данных, трансляторы, утилиты).

Режимы функционирования банка данных в производственных условиях включают:

  1.  режим начальной загрузки, в котором исходная информация, содержащаяся в банке данных, вводится в соответствующие структуры баз данных (БД);
  2.  режим корректировки, в котором осуществляется обновление, добавление и удаление информации, находящейся в банке данных;
  3.  режим диалога, в котором пользователи обращаются к банку данных и производится обработка запросов. Такие запросы могут предусматривать:

-только выдачу пользователю информации о тех или иных параметрах процесса. Эта информация в требуемом формате содержится в банке данных;

-решение поставленной задачи с использованием сведений, находящихся в банке данных;

- режим реорганизации и анализа, в котором выполняются операции, непосредственно связанные с поддержанием банка данных в рабочем состоянии:

реорганизация структур БД;

  1.  копирование и восстановление БД;
  2.  анализ статистических данных, связанных с функционированием информационного фонда.

"Автоматизированные банки данных уже давно стали неотъемлемой частью практически всех компьютерных систем управления на любом уровне - от отрасли до отдельного предприятия".

Т данных - это информационная модель предметной области, совокупность взаимосвязанных, хранящихся вместе данных при наличии такой минимальной избыточности, которая допускает их использование оптимальным образом для одного или нескольких приложений. Данные (файлы) хранятся во внешней памяти и используются в качестве входной информации для решения задач.

"Технологии баз данных составляют одну из фундаментальных областей информационных технологий, используемых в разработках информационных систем различного назначения".

Т СУБД - программа, с помощью которой реализуется централизованное управление данными, хранимыми в базе, а также доступ к ним, поддержка их в актуальном режиме.

СУБД классифицируются:

по выполняемым функциям на:

-операционные;

- информационные;

по сфере применения на:

-универсальные;

-проблемно-ориентированные;

по используемому языку общения на:

-замкнутые, имеющие собственные самостоятельные языки общения пользователей с базами данных;

-открытые (в которых используется язык программирования, расширенный операторами языка манипулирования данными);

по числу поддерживаемых уровней моделей данных на:

-одноуровневые системы;

-двухуровневые системы;

-трехуровневые системы;

по способу установления связей между данными'.

-реляционные базы данных;

-иерархические базы данных;

-сетевые базы данных;

по способу организации хранения данных и выполнения функций обработки базы данных на:

-централизованные;

-распределенные.

Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают две основные архитектуры

  1.  архитектура файл-сервер предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (главный сервер файлов), где хранится совместно используемая централизованная база данных. Все другие машины сети исполняют роль рабочих станций. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится их обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность информационной системы падает;
  2.  архитектура клиент-сервер. Каждый из подключенных к сети и составляющих эту архитектуру компьютеров играет свою роль: сервер владеет и распоряжается информационными ресурсами системы, клиент имеет возможность пользоваться ими.

Сервер базы данных представляет собой СУБД, параллельно обрабатывающую запросы, поступившие со всех рабочих станций. Как правило, клиент и сервер территориально отдалены друг от друга, и в этом случае они образуют систему распределенной обработки данных.

Характеристиками СУБД являются:

  1.  производительность;
  2.  обеспечение целостности данных на уровне баз данных;
  3.  обеспечение безопасности данных;
  4.  возможность работы в многопользовательских средах;
  5.  возможность импорта и экспорта данных;
  6.  обеспечение доступа к данным с помощью языка SQL;
  7.  возможность составления запросов;
  8.  наличие инструментальных средств разработки прикладных программ.

Производительность СУБД оценивается'.

  1.  временем выполнения запросов;
  2.  скоростью поиска информации;
  3.  временем импортирования баз данных из других форматов;
  4.  скоростью выполнения операций (таких как обновление, вставка, удаление);
  5.  временем генерации отчета и другими показателями.

Безопасность данных достигается:

  1.  шифрованием прикладных программ;
  2.  шифрованием данных;
  3.  защитой данных паролем;
  4.  ограничением доступа к базе данных.

Обеспечение целостности данных подразумевает наличие средств, позволяющих удостовериться, что информация в базе данных всегда остается корректной и полной. Целостность данных должна обеспечиваться независимо от того, каким образом данные заносятся в память (в интерактивном режиме, посредством импорта или с помощью специальной программы).

Система управления базами данных управляет данными во внешней памяти. Обеспечивает надежное хранение данных и поддержку соответствующих языков базы данных. Важной функцией СУБД является функция управления буферами оперативной памяти.

Модели баз данных

Т Известны три типа моделей описания баз данных:

  1.  реляционная;
  2.  иерархическая;
  3.   сетевая.

Основное различие между ними состоит в характере описания взаимосвязей и взаимодействия между объектами и атрибутами базы данных.

Реляционная модель (наиболее распространенная) имеет в своей основе понятие "отношения", и ее данные формируются в виде таблиц. Отношение - это двумерная таблица, имеющая свое название, в которой минимальным объектом действий, сохраняющим ее структуру, является строка таблицы (кортеж), состоящая из ячеек таблицы - полей. Каждый столбец таблицы соответствует только одному компоненту этого отношения. С логической точки зрения реляционная база данных представляется множеством двумерных таблиц различного предметного наполнения.

№ п/п

Планета

Диаметр в км.

Расстояние от солнца в млн. км

Количество лун

1.

Меркурий

4878

58

0

2.

Венера

12103

108

0

3.

Земля

12756

150

1

4.

Марс

6794

228

2

5.

Юпитер

143800

778

16

В зависимости от содержания отношения реляционные базы данных бывают:

  1.  объектными, в которых хранятся данные о каком-либо одном объекте, экземпляре сущности. В них один из атрибутов однозначно определяет объект и называется ключом отношения, или первичным атрибутом. Остальные атрибуты функционально зависят от этого ключа;
  2.  связными, в которых хранятся ключи нескольких объектных отношений, по которым между ними устанавливаются связи.

Достоинства реляционной модели:

  1.  простота построения;
  2.  доступность понимания;
  3.  возможность эксплуатации базы данных без знания методов и способов ее построения;
  4.  независимость данных;
  5.  гибкость структуры и др.

Недостатки реляционной модели:

  1.  низкая производительность по сравнению с иерархической и сетевой моделями;
  2.  сложность программного обеспечения;
  3.  избыточность элементов.

Иерархическая модель предполагает использование для описания базы данных древовидных структур, состоящих из определенного числа уровней. "Дерево" представляет собой иерархию элементов, называемых узлами. Под элементами понимаются список, совокупность, набор атрибутов, элементов, описывающих объекты.

Уровень 1

СТИ МИСиС

Уровень 2

1 курс

2 курс

3 курс

Уровень 3

ПРО

АТП

ПРО

АТП

ПРО

АТП

Уровень 4

Студенты групп

С

Иерархической базой данных является Каталог папок Windows, с которым можно работать запустив Проводник. Верхний уровень занимает папка Рабочий стол.

Достоинством модели является:

  1.  простота ее построения;
  2.  легкость понимания сути принципа иерархии;
  3.  наличие промышленных СУБД, поддерживающих данную модель.

Недостатком является сложность операций по включению в иерархию информации о новых объектах базы данных и удалению устаревшей информации.

Сетевая модель похожа на иерархическую. Она имеет те же составляющие (узел, уровень, связи), но характер их отношения принципиально иной: описывает элементарные данные и отношения между ними в виде ориентированной. Это такие отношения между объектами, когда каждый порожденный элемент имеет более одного исходного и может быть связан с любым другим элементом структуры.

В сетевой модели принята свободная связь между элементами разных уровней.

Сетевая база данных предполагает такую организацию данных, при которой помимо вертикальных иерархических связей (между данными) существуют и горизонтальные

Сетевые структуры могут быть многоуровневыми, иметь разную степень сложности.

База данных, описываемая сетевой моделью, состоит из областей (области - из записей, а записи - из полей).

Сетевой базой данных фактически является Всемирная паутина глобальной компьютерной сети Интернет. Гиперссылки связывают между собой сотни миллионов документов

Недостатком сетевой модели является ее сложность, возможность потери независимости данных при реорганизации базы данных. При появлении новых пользователей, новых приложений и новых видов запросов происходит рост базы данных, что может привести к нарушению логического представления данных.

СТИ МИСиС

Преподаватель

(предмет, Ф.И.О)

Иванов

Петров

Сидоров

Класс

ПРО

АС

АТП

3.11. Корпоративные информационные системы (Доп)

Задача комплексной автоматизации деятельности предприятия

Внедрение корпоративных информационных систем как основы для комплексной автоматизации деятельности предприятий направлено на поддержку принятия управленческих решений менеджерами высшего звена корпорации. Это предполагает, что предварительно должны быть решены задачи автоматизации рабочих мест, связанных с выполнением текущих производственных функций и оперативным управлением производственными процессами на уровне нижнего и среднего звена менеджеров.

Существует два подхода к решению задачи комплексной автоматизации деятельности предприятия:

-поэтапная разработка корпоративной системы собственными силами (включая использование готовых или заказных программных продуктов сторонних фирм и организаций, позволяющих автоматизировать отдельные рабочие места или производственные процессы);

-внедрение готовой информационной системы корпоративного уровня.

Преимущество первого подхода состоит в том, что в создаваемой собственными силами системе в наибольшей степени можно было учесть потребности и специфику работы конкретного предприятия. Это качество не всегда является достоинством. Поэтому разработке информационной системы должен предшествовать анализ, а если необходимо, то и реинжиниринг производственной деятельности.

Корпорации, располагающие необходимыми финансовыми средствами, отдают предпочтение готовым программным системам. Успех от внедрения такой системы в значительной степени зависит от готовности (и возможности) корпорации работать по "правилам", диктуемым приобретаемой информационной системой. "Готовая" информационная система имеет модульную архитектуру и процесс внедрения такой системы может быть выполнен по этапам - начиная с модулей, автоматизирующих наиболее критические участки работы. При этом обеспечивается "целостность" системы, позволяющая воспользоваться на соответствующих рабочих местах новыми функциями подключаемых модулей.

Новый подход к созданию корпоративных информационных систем

Опыт разработки "готовых" информационных систем позволил сформировать новый подход к созданию корпоративных информационных систем, основанный на "сборке" систем из программных "компонентов" различных фирм-производителей. Компонентная архитектура корпоративных информационных систем стала возможной благодаря поддержке ведущими производителями программного обеспечения общих стандартов на проектирование, разработку и технологию компонентной "сборки" информационных систем, реализуемых на различных программно-аппаратных платформах.

На современном этапе развития информационных технологий компонентная технология создания корпоративных информационных систем выглядит наиболее привлекательной и перспективной. Она объединяет гибкость в выборе необходимых компонентов информационной системы, свойственную разработке системы собственными силами, с надежностью кода и функциональной полнотой, проверенными многократным использованием, характерным для коммерческих программных продуктов.

Компонентная технология позволяет оперативно вносить изменения в существующую информационную систему, не нарушая ее работоспособности. При этом новые приложения могут работать с новыми модулями, а старые - с прежними модулями, которые остаются в системе. Снимается проблема "унаследованных" систем - нет необходимости их замены для изменения или расширения функциональности, а значит, уменьшаются затраты на сопровождение и модернизацию информационной системы.

Для того чтобы компонентная архитектура информационных систем стала реальностью, необходимы три условия:

  1.  наличие методологии анализа и проектирования информационных систем, обеспечивающих компонентную разработку и "сборку" систем;
  2.  сформированный рынок готовых программных компонентов, поддерживающих общие стандарты на технологию разработки и "сборки" компонентов;
  3.  стандартные компоненты программного обеспечения "инфраструктуры" информационной системы, поддерживающие взаимодействие между компонентами системы.

Особенно сильно тенденция к созданию многокомпонентных систем проявилась в технологии Internet/Intranet. Воспользоваться преимуществами компонентной технологии, основанной на общих стандартах, стремятся и такие производители готовых систем, как SAP (R3).

Ключевым фактором успеха в реализации компонентной технологии становятся.

  1.  методология;
  2.  средства анализа и проектирования многокомпонентных информационных систем.

Методология создания информационных систем с компонентной архитектурой "выросла" из объектно-ориентированной методологии проектирования распределенных систем. Значительный вклад в развитие компонентной методологии внесли сотрудники фирмы Rational Software.

Компонентная технология проектирования и разработки информационных систем располагает необходимым арсеналом средств - начиная от инструментов визуального анализа и моделирования, поддерживающих существующие средства разработки, и кончая широким выбором библиотек готовых компонентов, включая компоненты "инфраструктуры" для различных программно-аппаратных платформ. Это значит, что информационные технологии развиваются в направлении "конструкторов" готовых систем, состоящих из наборов компонентов от различных производителей.

3.12. Автоматизированное рабочее место

Эффективное управление предприятием в современных условиях невозможно без использования компьютерных технологий.

Правильный выбор программного продукта и фирмы-разработчика - это первый и определяющий этап автоматизации бухгалтерского учета. В настоящее время проблема выбора информационной системы (ИС) из специфической задачи превращается в стандартную процедуру.

В этом смысле российские предприятия сильно уступают зарубежным конкурентам. Иностранные предприятия, как правило, имеют опыт модернизации и внедрения не одного поколения ИС. В развитых западных странах происходит смена уже четвертого поколения ИС. На российских предприятиях зачастую используют системы первого или второго поколения.

Руководители многих российских предприятий имеют слабое представление о современных компьютерных интегрированных системах и предпочитают содержать большой штат собственных программистов, которые разрабатывают индивидуальные программы для решения стандартных управленческих задач.

Процедура принятия решения о выборе наиболее эффективной компьютерной системы управления нова для большинства отечественных руководителей, а ее последствия во многом будут оказывать значительное влияние на предприятие в течение нескольких лет.

Для реализации идеи распределенного управления потребовалось создание для каждого уровня управления и каждой предметной области автоматизированных рабочих мест (АРМ) на базе профессиональных персональных компьютеров.

Т Принципы создания любых АРМ должны быть общими: системность, гибкость, устойчивость, эффективность.

1.Согласно принципу системности, АРМ следует рассматривать как системы, структура которых определяется функциональным назначением.

2.Принцип гибкости означает приспособленность системы к возможным перестройкам, благодаря модульности построения всех подсистем и стандартизации их элементов.

3.Принцип устойчивости заключается в том, что неполадки в отдельных ее частях должны быть легко устраняемы, а работоспособность системы быстро восстанавливаема.

4.Эффективность АРМ следует рассматривать как интегральный показатель уровня реализации приведенных выше принципов, отнесенного к затратам на создание и эксплуатацию системы.

Функционирование АРМ может дать желаемый эффект при условии правильного распределения функций и нагрузки между человеком и машинными средствами обработки информации, ядром которой является компьютер.

АРМ могут быть индивидуальными, групповыми, коллективными.

Т Т Структура АРМ - это совокупность его подсистем и элементов. К обеспечивающим системам в первую очередь следует отнести: техническое, информационное, программное и организационное.

1.Техническое обеспечение представляет собой комплекс технических средств, основой которого служит профессиональный персональный компьютер, предусматривающий работу специалиста без посредников (программистов, операторов и др.). К комплексу технических средств следует отнести и средства коммуникаций для связи различных АРМ в сетях, а также средства телефонной связи.

2.Информационное обеспечение - это массивы информации, хранящиеся в локальных базах данных.

3.Организационное обеспечение включает средства и методы организации функционирования, совершенствования и развития АРМ, а также подготовки и повышения квалификации кадров. Организационное обеспечение предусматривает определение и документальное оформление прав и обязанностей пользователей АРМ.

4.Программное обеспечение состоит из системного программного обеспечения и прикладного. Основой системного обеспечения является операционная система и системы программирования. Прикладное программное обеспечение составляют программы пользователей и пакеты прикладных программ разного назначения.

Проблемы и эффекты от внедрения автоматизированных информационных систем

Уже давно наступило время, когда под автоматизацией предприятий стало подразумеваться не просто приобретение компьютеров и создание корпоративной сети, но создание информационной системы, включающей в себя и компьютеры, и сети, и программное обеспечение, а главное - организацию информационных потоков. Проанализировав опыт внедрения информационных систем (ИС) на российских предприятиях, можно заметить, что время от времени ИС на базе какого-либо интегрированного продукта либо внедряются не до конца, либо руководство компаний ими практически не пользуется.

Анализ внедрений, осуществленных на сегодняшний день, выявляет несколько причин неудач при создании ИС:

1. Первая состоит в том, что готовые западные системы ориентированы на некие идеальные бизнес-процессы, оторванные от реальной структуры конкретной компании. А реальные учреждения, компании и корпорации вовсе не идеальны, а наоборот, очень сложны с точки зрения иерархии управления. Более того, зачастую формальная иерархия причудливо переплетается с реальной.

2. Вторая причина - в том, что исторически разработкой систем занимались программисты, в силу чего они строились согласно теории автоматизированных систем. Получался замкнутый автоматизированный процесс, по возможности исключающий человека. В результате весь средний менеджмент такой системой отторгался. Поэтому руководители среднего звена противятся внедрению таких систем и сознательно, и бессознательно.

3. Третье - это недостаточный анализ существующих задач на этапе проектирования. Например, на Западе, в частности, в США, у компаний-заказчиков, как правило, есть специальные отделы, которые планируют работы по автоматизации и анализируют: что надо автоматизировать, что не надо, что выгодно, а что убыточно, и как вообще должна быть построена система, какие функции она должна выполнять. У отечественных компаний подобные структуры, как правило, отсутствуют.

Опыт показывает, что успешны, бывают те проекты, в результате внедрения которых клиент полностью владеет своей системой, понимает, как она работает. Этот, труднодостижимый при традиционных способах, результат получается тогда, когда руководство предприятия уделяет значительное внимание проекту, вникает во все его тонкости, детально разбирается в организации всех бизнес-процессов на предприятии. В противном случае руководитель с недоверием относится к цифрам, выдаваемым системой, так как не знает, откуда они берутся, и кто за них несет ответственность. Но много ли найдется руководителей, способных не только возглавить, но и, по сути, самим выполнить проект? И разве в этом функция руководителя? Конечно же, нет!

Сегодня необходим новый подход к созданию информационных систем. Новизна заключается не в создании системы на базе какого-либо интегрированного продукта, а в тщательном проектировании системы и лишь потом реализации ее с помощью адекватных программных средств.

Не секрет, что зачастую подход к автоматизации бывает таким: нужно автоматизировать все, а поэтому покупаем могучую интегрированную систему и модуль за модулем всю ее внедряем. Но уже потом выясняется, что полученный эффект весьма далек от ожидаемого и деньги потрачены впустую.

На практике для решения конкретной проблемы компании бывает достаточно иметь электронную почту и Excel. Иногда бывает нужно внедрить всего лишь несколько специализированных и недорогих приложений и связать их на базе интеграционной платформы или там, где это необходимо, использовать функциональность ERP-системы. Все эти вопросы можно и нужно решать на этапе проектирования, т. е. осознанно подходить к выбору средств автоматизации, сравнивая затраты с ожидаемым эффектом.

Нынешних огрехов проектирования можно избежать, используя принцип, который называется синархическим проектированием. Этот новый принцип является проявлением "закона синархии", который описал в начале ХХ века российский философ Владимир Шмаков. Если кратко, то это органичное сочетание определенной иерархии и аналогии в построении мироздания.

Т Т Синархическое проектирование - это технология, которая позволяет создавать ИС для конкретного предприятия, холдинга или концерна с учетом реальной иерархии управления, поэтапно ее внедрять, реально планировать и получать эффект от внедрения на каждом этапе, органично встраивать в систему стандартные компоненты и оригинальные разработки.

Более того, синархическое проектирование позволяет овладеть системой как инструментом управления на всех уровнях - от исполнителя до директора. При этом ответственность не перекладывается на систему, и руководителю понятно происхождение информации, в ней циркулирующей.

В заключение необходимо подчеркнуть, что и заказчику, и поставщику решения еще до выбора того или иного ПО для создания ИС необходимо, прежде всего, провести анализ, что им действительно необходимо автоматизировать, после чего заняться проектированием. Другими словами, только тщательное предпроектное обследование, а затем проектирование с учетом всех особенностей реальной структуры управления конкретной компании дадут в итоге действительный эффект от внедрения автоматизированной информационной системы, к которому в конечном итоге стремятся и заказчики, и системные интеграторы.

3.13. технологии передачи информации при работе 

с правовыми базами

Характеристики и возможности справочных поисковых систем

Справочные правовые системы (СПС) обладают следующими свойствами, делающими их практически незаменимыми при работе с нормативно-правовой информацией:

  1.  возможность работы с огромными массивами текстовой информации (объем информации в базе практически не ограничен, что позволяет вносить в нее ежедневно по несколько десятков документов, одновременно хранить базы архивных документов и т. д.);
  2.  использование специальных поисковых программных средств (что позволяет осуществлять поиск в режиме реального времени по всей информационной базе);
  3.  возможность работы СПС с использованием телекоммуникационных средств, то есть с применением электронной почты или сети Internet.

Широкое признание пользователей получили коммерческие справочные правовые системы, такие как:

  1.  "КонсультантПлюс" (АО "КонсультантПлюс");
  2.  "Гарант" (НПП "Гарант-сервис");
  3.  "Кодекс" (ГП "Центр компьютерных разработок", СПб.);
  4.  "Юсис" (Юридическое агентство "Intralex").

Достоинства и недостатки различных способов обновления информационных баз

и работы с ними

Наличие большой и полной базы правовой информации без регулярного и оперативного обновления не может удовлетворить всех потребностей пользователя. Специфика правовой информации состоит в том, что специалисту нельзя не знать последних изменений в законодательстве. Более того, несвоевременное получение даже одного небольшого документа может привести к серьезным проблемам.

Можно выделить два основных этапа (технологические процедуры) в процессе обновления информационных баз, которые в том или ином виде присутствуют во всех технологиях, представленных на рынке СПС:

  1.  актуализация эталонного банка правовой информации у компании-производителя;
  2.  передача новой информации потребителю.

Процесс актуализации информационной базы (то есть включения в базу новой информации) очень сложен в том случае, если вновь включаемая информация полноценно интегрируется в существующий банк (взаимными ссылками и т. jpi.). Например, в технологии Консультант Плюс это делается ежедневно, просто и эффективно, а сам процесс занимает считанные минуты, и не требуется никаких дополнительных трудоемких операций с базой. В ряде технологий других производителей это делается либо раз в неделю, либо раз в месяц.

На втором этапе после загрузки свежей информации в эталонный банк производителя необходимо организовать доступ пользователя к этой информации.

В настоящее время используются два основных способа (две основные технологии) доступа к правовым базам:

  1.  удаленный доступ. В этом случае эталонная база целиком имеется только на сервере компании-разработчика и отсутствует на компьютере пользователя. Для получения доступа к хранящемуся на сервере документу необходимо использовать телекоммуникации;
  2.  прямой доступ. Вся информационная база со специальной поисковой оболочкой, то есть полноценная СПС, устанавливается на компьютер пользователя или на его локальную сеть, и вся свежая информация полностью загружается в эту базу.

С финансовой точки зрения удаленный доступ более удобен для тех пользователей, которым не требуется очень часто обращаться к правовым базам.

Перспективы использования Internet

Все большую популярность приобретает работа с информацией через Internet. Работа в сети Internet - это по сути тоже использование удобной технологии удаленного доступа. Причина ее популярности в очень простом и удобном графическом интерфейсе, позволяющем в едином стандарте работать с любой информацией.

Доступ к правовым базам через Internet имеет те же достоинства и недостатки, что и любой другой вид удаленного доступа:

  1.  достоинства - возможность оперативно получать информацию непосредственно из информационной базы разработчика;
  2.  недостатки - зависимость от работы телекоммуникационных сетей и отсутствие дополнительных сервисных возможностей.

Удаленный доступ к информации (через Internet) получил существенное распространение за последнее десятилетие по следующим причинам:

  1.  стремительное распространение персональных компьютеров;
  2.  совершенствование устройств хранения информации (жестких дисков, CD-ROM и др.);
  3.  удешевление компьютеров и услуг провайдеров Internet.

Существует несколько разновидностей передачи информации в базы, расположенные на компьютерах пользователей:

  1.  оперативная и экономичная передача относительно малых объемов информации (например только свежих материалов, то есть актуализация базы);
  2.  передача пользователю всей базы на CD-ROM (менее оперативно и сложнее процесс актуализации).

Таким образом, в настоящее время достаточно активно используются оба описанных способа доступа к правовым базам, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. Более того, значительная часть пользователей сочетает два вида технологии передачи информации.

3.14. Современный рынок финансово-экономического 

прикладного программного обеспечения

Сегодняшний рынок финансово-экономического прикладного программного обеспечения формируется под воздействием трех основных факторов:

• постоянно растущих требований потребителей;

• конъюнктурного мировоззрения большинства разработчиков;

• неустойчивости нормативно-правовой среды.

Влияние этих факторов делает рынок разнообразным и неоднородным. Для решения задачи выбора ИС необходимо познакомиться с их классификацией.

Все программы в области бухгалтерского учета и финансов условно можно разделить на следующие группы.

1. Интегрированная финансовая система

Интегрированная финансовая система состоит из отдельных блоков - модулей учета. Степень интеграции системы характеризует принцип связи, как между отдельными модулями системы, так и с другими программными продуктами, работающими на предприятии.

Система считается интегрированной в случае, если существует двухсторонняя связь между всеми модулями системы.

Пример ИФС: “БЭСТ”, “Галактика”, “Парус” и другие.

2. Бухгалтерский конструктор

Т Под бухгалтерским конструктором понимается бухгалтерская система с расширенными инструментальными возможностям.

Первичные возможности данного программного продукта достаточно ограничены. Например, выполнение в рамках бухгалтерского конструктора таких операций, как расчет износа основных средств, расчет заработной платы и т.п., практически невозможно осуществить без соответствующих настроек. Однако, овладев специальным языком, пользователь может самостоятельно научить программу выполнять любые расчеты, создавать отчеты и т.п.

Этот класс систем ориентирован на массовый тираж. В одной программе трудно учесть специфику учета нескольких бухгалтерий. Поэтому появились некие универсальные заготовки, из которых с помощью настроек создается программный продукт, подходящий для учета в любой фирме.

Данный класс программ лучше адаптирован к быстроменяющемуся законодательству.

Пример бухгалтерского конструктора: “1С: Бухгалтерия”, “Инотек”, “Quiken” и другие.

3. Бухгалтерский комплекс АРМ

Бухгалтерский комплекс подразумевает создание отдельных программ под каждый раздел учета с возможностью последующего агрегирования данных.

Данный продукт является самой старой формой существования бухгалтерских программ на российских предприятиях. Для средних и крупных фирм она остается рациональной до сих пор.

Пример бухгалтерского комплекса АРМ: “МОНОЛИТ” и другие.

4. Бухгалтерия-офис

Т Под бухгалтерией - офис понимают систему автоматизированного управления предприятием. Программы данного класса называют “корпоративными системами управления финансами и бизнесом”. Термин “корпоративный учет” является новым для российских предприятий. Известно, что учет на предприятии не сводится только к бухгалтерскому учету, построенному на двойной записи и проводках по корреспондирующим счетам. Существует еще и управленческий учет, формы которого определяются нуждами самого предприятия. Данный вид учета приближен к текущей деятельности фирмы и решает в первую очередь оперативные задачи.

Бухгалтерия - офис настроена, как правило, не только на бухгалтера, но и на руководителя, менеджера и других представителей управленческого звена. Огромное внимание в программах этого класса уделяется возможности эффективного управления предприятием и получению прибыли. При этом очень трудно определить, какой учет “первичнее” - бухгалтерский или оперативный.

Например, когда руководитель ставит задачу минимизации налога на прибыль, то для принятия правильных решений необходимо знать размер облагаемой прибыли по данным бухгалтерского учета. С другой стороны, для отражения в бухгалтерском учете величины товарных запасов требуются данные оперативного учета о поступлении, перемещении, выбытии товарных ценностей.

Таким образом, бухгалтерский учет направлен на решение задач по обобщению показателей деятельности предприятия, тогда как оперативно - управленческий учет решает частные, ежедневные задачи. Оторвать одну форму учета от другой практически невозможно. Оба вида учета существуют совместно и образуют единый целостный учет, который и называется корпоративным.

Класс систем бухгалтерия - офис очень молод. В России предложение данных программных продуктов весьма ограничено западными разработками.

Пример систем для автоматизированного управления предприятием: “Baan”, “R3”, “Oracle”, “People soft”, “Navision”, “Квестор” и другие.

5. Эккаунт кутюр

Т Индивидуально дорабатываемые и внедряемые системы на базе типового бухгалтерского ядра.

Системы данного класса индивидуально дорабатываются под конкретного заказчика с последующим внедрением на предприятии самим разработчиком. Данные программы предназначены для разборчивых и состоятельных пользователей. Круг пользователей программ класса “Эккаунт кутюр” очень узок. Это объясняется тем, что услуги по доработке и внедрению программ очень дороги, поэтому ошибка заказчика в выборе системы обходится весьма недешево.

6. Отраслевые системы с бухгалтерским учетом

Под бухгалтерской информационной системой можно понимать информационную систему, позволяющую решить комплекс задач бухгалтерского учета на предприятии.

Наиболее широко используемой бухгалтерской информационной системой в Росси являются программные продукты на основе платформы «1C: Предприятие».

Программные продукты системы «1C: Предприятие» содержат программную часть (технологическую платформу) и прикладные решения для автоматизации различных задач управления и учета (конфигурации), выпускаются в виде однопользовательских продуктов - новая версия «1C: Предприятие 8.0» представляет такие конфигурации, как «Управление торговлей», «Управление персоналом», «Управление производственным предприятием».

«1C: Предприятие» представляет собой универсальную систему для автоматизации учета в торговле, складском хозяйстве и смежных отраслях деятельности предприятия. Приложение включает средства работы с базой данных, встроенные язык программирования, редактор диалоговых форм и текстовый редактор, единый механизм обработки запросов.

Основой отраслевой системы с бухгалтерским учетом служит бухгалтерский комплекс АРМ, к которому присоединены специализированные отраслевые АРМы.

Сегодня наиболее известны следующие отраслевые системы: “Торговля”, “Бюджетные организации”, “Промышленность”, “Строительство”, “Аудит”, “Банковские структуры”, “Страхование” и другие.

7. Финансово-аналитические системы

Системы данной группы можно разделить на:

• системы анализа хозяйственной деятельности предприятия;

• системы для работы с инвестиционными проектами.

Пример финансово-аналитических систем: «Project Expert», «Budget management» и другие.

8. Правовые системы и базы данных (ПБД)

Под ПБД понимают системы для работы, хранения и регулярного обновления в компьютере сборников нормативных документов.

Пример ПБД: информационные базы данных “Гарант”, “Кодекс”, “Консультант Плюс” и другие.

Рассмотрим подробнее структуру интегрированной финансовой системы, так как именно этот класс программ является сегодня одним из наиболее распространенных:

ИФС - это совокупность модулей:

• Главная книга

• Основные средства

• Управление запасами

• Расчеты с поставщиками и заказчиками

• Касса и банк

• Зарплата

• Кадры

• И т.д.

Каждый модуль выполняет определенные функции учета, например:

модуль кадры:

• ведение табеля рабочего времени

• ведение штатного расписания и т.п.

модуль расчеты с поставщиками и заказчиками:

• список контрагентов

• система договоров и заказов

• система скидок

• система налогов

• заполнение счетов-фактур

• учет взаимозачетов и т.п.

Между всеми модулями системы существует двухсторонняя связь, т.е. соблюдается принцип интегрированности. Именно благодаря этому принципу удается избежать проблем, связанных с двойным вводом документов при их обработке.

Каждая интегрированная система обладает общефункциональными свойствами, такими как:

• система документированного учета (позволяет на основании документов, введенных операторами, автоматически формировать бухгалтерские проводки);

• степень интеграции (позволяет переносить данные из одного модуля в другой, а также обеспечивает связь с другими программными продуктами);

• интерфейс - лицо программного продукта, характеризующее удобство работы с системой;

• мультивалютность - способность системы правильно вести учет в нескольких валютах;

Современные интегрированные системы предлагают огромное множество стандартных решений управленческих задач на уровне пользователя. Все это позволяет руководителю предприятия уменьшить затраты по ее обслуживанию. Средний срок окупаемости таких систем 1-2 года.

Помимо готового пакета программы, необходимо приобрести специальное программное обеспечение, позволяющее установить ИФС, также вложить денежные средства на внедрение программы (полностью настроить ее на учет конкретного предприятия) и обучение рабочего персонала. Немногие фирмы сегодня готовы осуществить такие денежные вложения.

Большинство предприятий предпочитают воспользоваться услугами разработчиков более дешевого класса программ, так называемого, бухгалтерского конструктора. Среди данного класса программ самыми распространенными является семейство программ “1С”.

3.15. Характеристика основных систем и программ управления 

персоналом

Системы и программные пакеты управления персоналом можно разделить на следующие крупные группы.

  1.  Автоматизированные системы подбора персонала позволяют:

- вести учет кандидатов и вакансий:

  1.  обрабатывать вопросники и проводить конкурсный отбор;
  2.  организовать коллективную работу с электронной почтой;
  3.  вести деловую переписку;
  4.  вести учет затрат на подбор персонала:
  5.  импортировать полученные резюме;
  6.  создавать на корпоративном web-сайте раздел подбора персонала;
  7.  через Интернет обслуживать кандидатов на работу, рекрутеров и начальников отделов.

Примером данных пакетов могут служить отечественные программы «Резюмакс» или «Рекрутер».

2. Автоматизированные системы для планирования и учета личного времени менеджера позволяют более эффективно использовать трудовые ресурсы работников в сфере обслуживания населения.

К этим пакетам можно отнести: Microsoft Outlook, «Тайм Менеджер» для Microsoft Outlook.

3. Системы электронного документооборота предназначены для автоматизации документооборота, распределения функций, обязанностей, полномочий и задач между сотрудниками, а также контроля за их выполнением.

К таким пакетам относятся системы «Евфрат» и «Дело».

4. Программные пакеты, предназначенные для расчета заработной платы и кадрового учета. Они позволяет не только автоматизировать расчет заработной платы, но и: организовать учет сотрудников, регистрировать служебные перемещения, получать статистические справки и учетные документы по кадровому составу.

Наиболее популярным программным средством автоматизации бухгалтерского учета заработной платы и кадрового состава является программа «1C: Зарплата и Кадры» из комплекса «1C: Предприятие 7.7». Программа «1C: Зарплата и Кадры» может использоваться как на хозрасчетных предприятиях Российской Федерации, так и в организациях с бюджетным финансированием.

Универсальность системы позволяет реализовать любой подход к решению этих задач и получать любые отчетные документы.

-вести учет в любых системах оплаты труда;

-оформлять первичные документы, такие как: приказы о приеме на работу, приказы о продвижении по службе, больничные листы, отпускные записки, приказы о выплате премии;

-проводить перерасчеты «задним числом»;

-рассчитывать разнообразные доплаты от доплаты к окладу до надбавки «за выслугу лет»;

-вести штатное расписание предприятия; получать стандартные отчеты и формы для представления в налоговые и прочие органы;

-проводить межрасчетные выплаты заработной платы;

-проводить частичную выплату заработной платы;

-депонировать суммы, не выданные по платежным ведомостям;

-учитывать долги по заработной плате прошлых периодов;

-оформлять увольнение с расчетом компенсации отпуска, выходного пособия и многое другое.

Программный комплекс имеет дружественный пользователю интерфейс и доступную цену, линию технической поддержки и периодически обновляется. Пользователь может самостоятельно вводить новые виды расчетов, изменять ставки подоходного и других налогов, учитывать особенности регионального законодательства и т.д.

Недостатком данного программного продукта, как и всех программ семейства «1C: Предприятие», является необходимость дополнительного конфигурирования и настройки для многих предприятий ввиду специфики учетных операций.

(Доп)

3.16. Автоматизированные информационные системы 

повышения эффективности организации личной работы 

типа «Тайм Менеджер»

«Тайм Менеджер» представляет собой автоматизированную информационную систему эффективной организации личной работы менеджера на основе единой технологической базы для принятия и исполнения решений (цели, функции, задачи, операции) и гибкого календаря (планы на год, месяц, неделю, день).

«Тайм Менеджер» является эффективным инструментом управления временем, постановки и достижения целей, делегирования, контроля и обзора, обработки информации и более полной реализации творческих способностей менеджера.

Использование АИС «Тайм Менеджер» позволяет добиться менеджеру следующих результатов: концентрировать все усилия на достижении целей организации; определять свои цели и устанавливать приоритеты; определять свои ключевые области и планировать задачи и мероприятия внутри ключевых областей; сочетать долгосрочные цели и краткосрочные задачи; увязывать поставленные цели и задачи с календарным планированием, управлять людьми и проектами, делегировать полномочия; организовывать свое рабочее место; улучшать коммуникации и повышать эффективность рабочей группы.

В «Тайм Менеджер» разработана простая и практичная методика достижения результатов. Эта методика включает четыре последовательных этапа:

  1.  формулирование основных целей;
  2.  установление приоритетов в решении задач;
  3.  создание надежной базы для решений;
  4.  установление связи между базой для решений и планированием времени.

В настоящее время созданы программные комплексы, реализующие идеологию «Тайм Менеджер». Одним из наиболее популярных и развитых является программный комплекс - надстройка к пакету планирования личного расписания Microsoft Outlook.

Важнейшими частями «Тайм Менеджер» являются «База для решений» и «Календарь».

«База для решений» содержит цели, ключевые области, основные задачи и мероприятия, связывающиеся с гибкой системой календарных планов (годовых, месячных, недельных и дневных), расположенных в секции «Календарь».

Секция «Разное» предназначена для хранения разнообразной информации, необходимой менеджеру для текущего планирования.

При вводе информации программный пакет «Тайм Менеджер» может использовать специальную систему цветов и символов. Применяемая во всех элементах функциональная система цветов и символов основывается на самых современных концепциях обучения и новейших знаниях о работе мозга. Различные цвета позволяют быстрее найти необходимый раздел.

В терминах «Тайм Менеджер» ключевые области представляют собой функции управления. Каждая ключевая область состоит из ряда задач управления. Ключевые области - основа работы «Тайм Менеджер», дают возможность лучше понять, что является главным, а что - второстепенным, определить, сколько времени менеджер может затрачивать на каждую ключевую область, и, исходя из этого, оптимально спланировать свое время.

Достоинства «Тайм Менеджер»: позволяет добиваться поставленных целей на основе повседневного решения крупных задач; дает возможность расставить приоритеты, иметь обзор дел и рационально использовать время; позволяет повысить творческий потенциал менеджера; помогает развить более гибкое и спокойное отношение к изменениям за счет оперативного внесения изменений и использования сменных блоков бланков; отмечается рост производительности труда управленческого персонала, когда «Тайм Менеджер» становится базовым инструментом работы всего предприятия.

Однако «Тайм Менеджер» имеет и свои недостатки: невозможность применения для широкого круга руководителей и специалистов; «Тайм Менеджер» неприемлем для не очень организованных и малодисциплинированных творческих людей; необходимость специального обучения по «Тайм Менеджер» (минимум двухдневный семинар) и дополнительные расходы времени на внесение информации в «Тайм Менеджер» (не менее 30 мин. в день), оплату стоимости инструмента и обучения могут позволить себе не все предприятия.

3.17. Современные информационно-справочные системы

«Гарант» и «Консультант-плюс» (Доп)

Т Современные информационно-справочные системы (ИСС) предоставляют возможности поиска наиболее оперативной информации, касающейся различных сторон деятельности предприятия.

Информационно-справочные системы характеризуются следующими преимуществами:

-гарантированность достоверности информации;

-удобства работы с документами;

-наполнение базами по законодательствам, арбитражной практике, международным договорам, комментариям к законодательству; удобны перемещения по документам с помощью гипертекстовых ссылок;

-система поиска при помощи двухуровневого словаря ключевых слов;

-оперативность представления в виде обновлений баз новых версий или новых модификаций пользовательской оболочки.

Наиболее развитыми и распространенными ИСС в России являются «Гарант» и «Консультант-плюс».

ИСС «Гарант» включает следующие банки данных:

-Федеральные и региональные документы;

-Консультации;

-Судебная и арбитражная практика;

-Налоговый календарь;

-Бизнес справки.

Положительные характеристики системы «Гарант»:

  1.  справочно-правовая система «Гарант» представляет собой единый информационный банк, объединяющий в себе как юридическую, так и практическую информацию;
  2.  оперативность поступления документов;
  3.  глубокая юридическая обработка всех документов. Каждому документу соответствует справка, содержащая все его реквизиты (полное и точное название, дату принятия, наименование принявшего органа и пр.); выявление скрытых взаимосвязей и противоречий между обновленными и утратившими юридическую силу документами (предупреждает об изменениях и дополнениях, вносимых в документ, об утрате ими юридической силы, об имеющихся противоречиях в нормативных актах; указывает на технические недостатки; предоставляет список корреспондентов и респондентов к каждому документу);
  4.  сектуальность информации, а именно: весь информационный банк разбит на блоки, в соответствии с определенными тематическими критериями;
  5.  высокая степень аутентичности оригинала, т.е. отсутствие ошибок в текстах; высокая скорость поиска, т.е. практически мгновенно пользователям предоставляется запрашиваемая информация;
  6.  многофункциональная система поиска, кроме поиска документа по реквизитам и источнику опубликования, можно использовать поиск по толковому словарю и поиск по ситуации.

Более того, справочно-правовая система «Гарант» позволяет применить фильтрацию, что также ускоряет и облегчает поиск интересующей информации;

  1.  уникальная неформальная система поиска по ситуации. Данный вид поиска обеспечивает нахождение документов применительно к конкретному случаю, что является весьма важным моментом судейской работы;
  2.  в информационный банк включена база с нормативно-правовыми актами республиканского уровня.

Применяя функциональные возможности компьютерной программы, справочно-правовая система «Гарант» позволяет работать одновременно с несколькими документами.

В справочно-правовой системе «Гарант» можно найти не только нормативно-правовые акты и комментарии к ним, но и формы различных документов установленного образца, журнальные публикации научного характера, бизнес-справки и пр.

ИСС «КонсультантПлюс» открывает доступ к самым разным типам правовой информации: от нормативных актов, материалов судебной практики, комментариев, законопроектов, финансовых консультаций, схем отражения операций в бухучете до бланков отчетности и узкоспециальных документов.

Документы физически содержатся в Едином информационном массиве «КонсультантПлюс». Поскольку документы каждого типа имеют свои специфические особенности, они включаются в соответствующие Разделы информационного массива.

Названия разделов сформулированы таким образом, чтобы пользователь мог быстро сориентироваться и понять, какие документы в каком разделе находятся. Каждый раздел, в свою очередь, состоит из Информационных банков.

Информационные банки различаются полнотой информации и характером содержащихся в них документов. Это дает возможность при установке «КонсультантПлюс» гибко подходить к выбору объема информации, заказывая необходимые Пользователю информационные банки.

Информационный массив характеризуется как «единый», потому что при поиске документов и при работе с ними не нужно точно помнить и учитывать, в каком разделе содержатся необходимые документы. Более того, одновременно можно искать документы во всех доступных разделах, а при анализе документа переходить по связям в документы других разделов.

ИСС «КонсультантПлюс» более популярен, чем «Гарант», ввиду более обширной информационной базы и удобной системы поиска.

3.18. Информационные технологии обучения (ито)

Т Информационная технология обучения (ИТО) - это педагогическая технология, использующая специальные способы, программные и технические средства (кино, аудио- и видеосредства, компьютеры, телекоммуникационные сети) для работы с информацией.

ИТО следует понимать как приложение информационных технологий для:

  1.  создания новых возможностей передачи знаний (деятельности педагога);
  2.  восприятия знаний (деятельности обучаемого);
  3.  оценки качества обучения;
  4.  всестороннего развития личности обучаемого в ходе учебно-воспитательного процесса.

Главная цель информатизации образования состоит "в подготовке обучаемых к полноценному и эффективному участию в бытовой, общественной и профессиональной областях жизнедеятельности в условиях информационного общества".

Характерной особенностью системы образования является то, что она выступает

  1.  в качестве потребителя, пользователя;
  2.  в качестве создателя информационных технологий, которые впоследствии используются в самых различных сферах.

Но при этом не стоит преувеличивать возможности компьютеров, поскольку передача информации - это не передача знаний, культуры, и поэтому информационные технологии предоставляют педагогам очень эффективные, но вспомогательные средства.

Классификация образовательных компьютерных систем

В научных центрах и учебных заведениях многих стран было разработано большое количество специализированных компьютерных систем именно для нужд образования, ориентированных на поддержку разных сторон учебно-воспитательного процесса. Основными видами данных систем являются:

  1.  компьютерное программированное обучение - это технология, обеспечивающая реализацию механизма программированного обучения с помощью соответствующих компьютерных программ;
  2.  изучение материала с помощью компьютера предполагает самостоятельную работу обучаемого по изучению нового материала с помощью различных средств, в том числе и компьютера. Характер учебной деятельности здесь не регламентируется, изучение может осуществляться и при поддержке наборов инструкций, что и составляет суть метода программированного обучения;
  3.  изучение материала на базе компьютера отличает от предыдущей технологии то, что если там возможно использование самых разнообразных технологических средств (в том числе и традиционных - учебников, аудио- и видеозаписей и т. п.), то здесь предполагается использование преимущественно программных средств, обеспечивающих эффективную самостоятельную работу обучаемых;
  4.  обучение на базе компьютера подразумевает всевозможные формы передачи знаний обучаемому (с участием педагога и без) и, по существу, пересекается с вышеназванными;
  5.  оценивание с помощью компьютера может представлять собой и самостоятельную технологию обучения, однако на практике оно входит составным элементом в другие. Такая система не может быть независимой от содержания изучаемой дисциплины и методов, использующихся педагогом в традиционном обучении или реализованных в обучающей программе;

компьютерные коммуникации, обеспечивая и процесс передачи знаний, и обратную связь, являются неотъемлемой составляющей всех вышеперечисленных технологий, когда речь идет об использовании локальных, региональных и других компьютерных сетей. Компьютерные коммуникации определяют возможности информационной образовательной среды отдельного учебного заведения, города, региона, страны.

Поскольку реализация любой ИТО происходит именно в рамках информационной образовательной среды, то и средства, обеспечивающие аппаратную и программную поддержку этой образовательной технологии, не должны ограничиваться только лишь отдельным компьютером с установленной на нем программой.

Фактически все обстоит наоборот: программные средства ИТО и сами образовательные технологии встраиваются в качестве подсистемы в информационную образовательную среду - распределенную информационную образовательную систему.

Программное обеспечение, использующееся в ИТО. можно разбить на несколько категорий:

  1.  обучающие, контролирующие и тренировочные системы;
  2.  системы для поиска информации;
  3.  моделирующие программы;
  4.  микромиры;
  5.  инструментальные средства познавательного характера;
  6.  инструментальные средства универсального характера;
  7.  инструментальные средства для обеспечения коммуникаций.

Моделирующие программы и микромиры - это особые узкоспециализированные программы, позволяющие создать на компьютере специальную среду, предназначенную для исследования некоторой проблемы.

Под инструментальными средствами понимаются программы, дающие возможность создания новых электронных ресурсов:

  1.  файлов различного формата;
  2.  баз данных;
  3.  программных модулей;
  4.  отдельных программ и программных комплексов.

Такие средства могут быть предметно-ориентированными, а могут и практически не зависеть от специфики конкретных задач и областей применения. Основное требование, которое должно соблюдаться у программных средств, ориентированных на применение в образовательном процессе, - это легкость и естественность, с которыми обучаемый может взаимодействовать с учебными материалами.

Соответствующие характеристики и требования к программам принято обозначать аббревиатурой HCI (англ. "Human - Computer Interface" - "Интерфейс человек - компьютер"). Этот буквальный перевод можно понимать как "компьютерные программы, диалог с которыми ориентирован на человека".

Информатизация образования

Т Информатизация образования - это процесс, направленный на повышение качества содержания образования, проведение исследований и разработок, внедрение, сопровождение и развитие, замена традиционных информационных технологий на более эффективные во всех видах деятельности в национальной системе образования России.

Глобальная цель информатизации образования заключается в радикальном повышении эффективности качества образования, соответствующего требованиям постиндустриального общества:

  1.  подготовка обучаемых к полноценному и эффективному участию во всех сферах жизнедеятельности в условиях информационного общества;
  2.  повышение качества образования;
  3.  увеличение степени доступности образования;
  4.  информационная интеграция национальной системы образования в инфраструктуру мирового сообщества.

В информационном обществе целью обучения становится не только усвоение готовых знаний, но и овладение способами исследования, обмена, использования информации как основного материала для получения новых знаний, а также создания образа окружающего мира.

Компьютер является одним из важнейших составных элементов, позволяющим не только формировать в человеке образные представления об окружающей его действительности, но и самому активно участвовать в их создании и отвечать за содеянное. Этот вывод имеет принципиальное значение для создания новых образовательных систем в условиях перехода в третье тысячелетие. Сегодня наиболее значимой в социальном плане новой информационной услугой является дистанционное образование.

Дистанционное образование - это качественно новый, прогрессивный вид обучения. Его можно определить так же как обучение на расстоянии, без посещения учебного заведения. В ДО очные занятия с преподавателем сведены к минимуму или вообще отсутствуют. Общение студентов с учебным заведением происходит посредством компьютерной сети Интернет.

В отличие от самообразования как такового дистанционное обучение включает в себя обратную связь с преподавателем (образовательным учреждением) через компьютерные сети.

Таким образом, дистанционное обучение соединяет в себе несколько форм получения образования - заочное, экстернат и очно-заочное образование. Это стало возможно в результате развития и применения новых информационных технологий в учебном процессе. Принципиальным отличием дистанционного образования от традиционных форм обучения является большая самостоятельная работа студента и применение в обучении новых образовательных технологий - дистанционных технологий. Под дистанционными технологиями понимаются компьютерные и сетевые технологии организации учебного процесса, самостоятельных, индивидуальных и групповых учебных занятий, учебной практики, аттестации, а также технологии подготовки учебных пособий и материалов, обеспечивающие эффективное и качественное обучение на расстоянии, т.е. дистанционно.

Т Характерными чертами дистанционного образования являются:

1) гибкость: студенты системы дистанционного образования, в основном не посещают регулярных занятий в виде лекций и семинаров, а работают в удобное для себя время в удобном месте и темпе, что представляет большое преимущество для тех, кто не может или не хочет прекратить свой обычный уклад жизни; экономическая эффективность: средняя оценка мировых образовательных систем показывает, что ДО обходится на 50% дешевле традиционных форм образования. Опыт отечественных негосударственных центров ДО показывает, что их затраты на подготовку специалиста составляют примерно 60% от затрат на подготовку специалистов по дневной форме;

  1.  новая роль преподавателя, на которого возлагаются такие функции, как координирование познавательного процесса, корректировка преподаваемого курса, консультации в процессе изучения нового материала, руководство учебными проектами и др.;
  2.  специализированный контроль качества образования: в качестве форм контроля в ДО используются дистанционно организованные экзамены, собеседования, практические, курсовые и проектные работы, экстернат, компьютерные интеллектуальные тестирующие системы;
  3.  использование специализированных технологий и средств обучения: технология дистанционного обучения - это совокупность методов, форм и средств взаимодействия в процессе самостоятельного, но контролируемого освоения студентом определенного массива знаний. Обучающая технология строится на фундаменте определенного содержания и должна соответствовать требованиям его представления.

Существенными отличиями создаваемого комплекса дистанционного образования от традиционных форм очного и заочного обучения являются:

  1.  проведение учебного процесса полностью или в значительной части посредством компьютерных телекоммуникационных технологий;
  2.  обеспечение представления и хранения учебных материалов в электронном виде и программная регламентация удаленного доступа к ним;
  3.  автоматизированная система проверки знаний.

3.19.Основные проблемы использования информационных 

технологий в системе образования

Значение ИТО

Значение информационных технологий для качественного и доступного образования заключается в следующем:

  1.  простота концепции работы с информацией сопутствует возможности работы с изображениями, звуком, мультимедиа;
  2.  микроэлектронная база использует самые дешевые и доступные виды энергии;
  3.  новые технологии изменяют способы и расширяют возможности коммуникаций и будут все в большей степени влиять на науку, образование, культуру, политику.

Применение информационных технологий в высшем образовании происходит по двум основным направлениям:

  1.  использование возможностей этих технологий для увеличения доступности образования;
  2.  использование информационных технологий для изменения содержания и способов обучения в рамках традиционной очной формы.

Основные достоинства указанных путей - расширение аудитории лиц, получающих образование, и возможность дистанционного обучения.

Недостатки - снижение качества образования, поскольку нет прямого общения с педагогами: широкие возможности получения готовой "суррогатной" информации ("скачивание" рефератов, курсовых и т. д.).

Несмотря на имеющиеся недостатки, то, что происходит в плане информатизации образования, можно назвать "информационной революцией". поскольку делает доступными:

  1.  новые формы представления информации. Непосредственная, живая или записанная предварительно мультимедийная информация, включающая не только текст, но и графические изображения, анимацию, звук и видеофрагменты, передается с помощью сети Internet или других телекоммуникационных средств, записывается на компакт-диски;
  2.  новые библиотеки. Возрастает объем и достижимость интеллектуальных ресурсов. Internet в сочетании с электронными каталогами библиотек обеспечивает доступ к гигантским собраниям информации, которая открыта вне зависимости от расстояния и времени. Конечно, такие библиотеки не предоставляют полного доступа к хранящейся в них информации;
  3.  новые формы учебных занятий. Появилась совершенно новая возможность асинхронной, но в то же время совместной работы студентов и преподавателей в режиме виртуальных семинаров и лабораторий. Для ряда студентов такие формы работы более благоприятны, нежели традиционные, поскольку позволяют им лучше раскрыть свои возможности, работая по удобному для них графику и не сталкиваясь с лишними замечаниями;
  4.  новые структуры образования. Сегодня для придания образованию новых возможностей существующие структуры должны быть дополнены системами телекоммуникаций и иметь специалистов, обладающих необходимой компетентностью для внедрения информационных и коммуникационных технологий в образовательный процесс.

Обеспечение качества образования

Обычно программы дистанционного образования нацелены на организацию максимально широкого доступа к нему и имеют весьма нечеткие требования к качеству обучения. Можно сформулировать ряд требований, выполнение которых необходимо такой программе для усовершенствования качества образования:

  1.  создание образовательного пространства, превосходящего по качеству и возможностям то, что предлагает обычное учебное заведение;
  2.  создание универсальной компьютерной библиотеки в сети Internet, доступной неограниченному кругу пользователей в любое время и предлагающей больший объем учебной информации, чем обычная библиотека;
  3.  организация контактов педагогов по сети;
  4.  создание компьютерных систем проверки знаний как преподавателей, так и обучаемых.

Доступность качественного образования

Выделяются следующие базовые условия, при соблюдении которых увеличивается доступность образования при сохранении его качества:

  1.  использование дорогостоящих технологий и программных продуктов, моделирующих программ;
  2.  совмещение очного образования и дистанционного;
  3.  наличие полноценных каталогов, облегчающих нахождение необходимых информационных ресурсов.

глава IV. Компьютерные сети

4.1.Виды компьютерных сетей

Т Сеть - это набор соединенных между собой устройств, предоставляющих возможность пользователям сохранять, обмениваться и получать доступ к необходимой информации.

Наиболее популярными устройствами, соединяющимися в сеть, являются микрокомпьютеры, миникомпьютеры, мэйнфреймы, терминалы, принтеры, факсы, пейджеры и различные устройства для хранения данных.

Компьютерная сеть - это совокупность по крайней мере двух компьютеров, которые соединены между собой таким образом, чтобы был возможен обмен данными между ними.

Работу компьютерных сетей обеспечивают компоненты трех основных типов:

1) компьютеры;

2) средства передачи, такие, как кабели, телефонные иди радиолинии;

3) некоторая совокупность рабочих процедур, или протоколов.

Сеть предоставляет пользователю практически такие же возможности, что и большая мощная ЭВМ, но за гораздо меньшую стоимость.

Компьютерные (информационно-вычислительные) сети представляют собой совокупность компьютеров, объединенных посредством телефонной сети, а также специализированными сетями передачи данных. 

Передача информационных потоков на значительные расстояния осуществляется с помощью проводных, кабельных, радиорелейных и спутниковых линий связи. В ближайшее время можно ожидать широкого применения оптической связи по стекловолоконным кабелям.

По географическим масштабам вычислительные сети подразделяются на два вида: локальные и глобальные. Локальная сеть может иметь протяженность до 10 км. Глобальная сеть может охватывать значительные расстояния - до сотен и десятков тысяч километров.

  1.  ЛВС. Такие сети имеют относительно небольшую протяженность и обычно принадлежат какой-либо одной организации, например, предприятию бизнеса или университету.

Для них характерны, как правило, множественный доступ и высокие скорости передачи данных. При разработке ЛВС главная проблема состоит в том, чтобы избежать столкновения посланного сообщения с сообщениями других компьютеров.

Для решения этой проблемы применяются два способа: принцип состязательной конкуренции и эстафетная передача маркера доступа.

Локальная сеть существенно отличается от глобальной сети. ЛС часто называют сетью для автоматизированного учреждения.

Т 2. Территориальные сети. Такие сети соединяют между собой территориально удаленные друг от друга компьютеры; по своей протяженности они могут быть региональными, общегосударственными или глобальными. Обычно они эксплуатируются как сети с открытым доступом или находятся под совместным управлением многих организаций.

В территориальных сетях используется коммутируемая среда передачи, так: что информация, посылаемая по таким сетям, прежде чем она достигнет своего пункта назначения, проходит через один или большее число промежуточных пунктов, называемых коммутаторами. Примерами коммутируемых сетей могут служить телефонная, телеграфная и почтовая системы. Территориальные сети обычно строят на базе существующих систем связи, хотя для них могут использоваться также выделенные микроволновые каналы, радиоканалы для связи с мобильными объектами и спутниковые каналы.

В большинстве территориальных сетей применяют метод пакетной коммутации, при котором подлежащие передаче данные группируются в небольшие пакеты. Каждый пакет содержит в себе адреса посылающего и принимающего компьютеров, а также информацию для управления. Сеть использует эту информацию для отправки пакетов адресатам и их сборки в надлежащем порядке.

Преимущество пересылки отдельных пакетов по сравнению с непрерывным процессом передачи состоит в том, что каналы связи можно в этом случае использовать более эффективно. Пакеты, приходящие по разным линиям от разных отправителей, могут вперемежку пересылаться по одному и тому же участку сети, так что пропускная способность сети не будет оставаться неиспользуемой, когда какой-либо из каналов не загружен. Кроме того, пакеты, приходящие по одной и той же линии, могут посылаться в свои пункты назначения по разным маршрутам, что позволяет распределять трафик по многим каналам и реагировать на неисправность в какой-либо части сети.

Т По способу передачи информации различают следующие типы глобальной информационно-вычислительной сети (ИВС).

Спутниковая связь. Линия связи через спутниковый транслятор обладает большой пропускной способностью, перекрывает огромные расстояния, передает информацию с высокой надежностью вследствие низкого уровня помех. Эти достоинства делают спутниковую связь уникальным и эффективным средством передачи информации. Почти весь объем пересылаемой информации спутниковой связи приходится на геостационарные спутники. Но спутниковая связь весьма дорога, так как необходимо иметь наземные станции, антенны, собственно спутник, а также на спутнике необходимо иметь корректирующие двигатели и соответствующие системы управления для удержания его на орбите. В общем балансе связи на спутниковые системы пока приходится примерно 3 % мирового трафика. Но потребности в спутниковых линиях продолжают расти, поскольку при дальности свыше 800 км спутниковые каналы становятся экономически более выгодными по сравнению с другими видами дальней связи.

Оптоволоконная связь. Благодаря огромной пропускной способности и помехозащищенности, оптический кабель становится незаменимым в информационно-вычислительных сетях, где требуется передавать большие объемы информации с исключительно высокой надежностью, в местных телевизионных сетях и локальных вычислительных сетях. Быстрые темпы развития производства световодов и соответствующей аппаратуры ведут к снижению стоимости оптических линий связи и к их более широкому распространению.

Радиосвязь. К сожалению, радио как беспроволочный вид связи несвободно от недостатков. Атмосферные и промышленные помехи, взаимное влияние радиостанций, замирание на коротких волнах, высокая стоимость специальной аппаратуры - все это затрудняет использование радиосвязи в ИВС.

Радиорелейная связь. Освоение диапазона ультракоротких волн позволило создать радиорелейные линии. Недостатком радиорелейных линий связи является необходимость установки через определенные промежутки ретрансляционных станций, их обслуживание и т. д.

Модемная связь. Наиболее распространенным вариантом сетей сегодня является модемная телефонная сеть на основе стандартной телефонной линии и персонального компьютера. Она позволяет создавать информационно-вычислительные сети практически на неограниченной территории, при этом по указанной сети могут передаваться как данные, так и речевая информация. Основным преимуществом организации информационно-вычислительной сети на основе телефонной линии связи является стандартность и доступность всех ее компонентов, а также охват телефонной сетью, хотя и неравномерный, почти всего земного шара. Количество абонентов такой информационно-вычислительной сети практически неограниченно.

Для соединения компьютера с телефонной сетью используется специальная плата, называемая модемом, а также соответствующее программное обеспечение.

Преимущества, которые имеют сети ЭВМ для деловых применений заключаются в следующем:

  1.  разделение файлов;
  2.  передача файлов;
  3.  доступ к информации;
  4.  разделение прикладных программ;
  5.  одновременный ввод данных в прикладные программы;
  6.  разделение дорогостоящего оборудования;
  7.  электронная почта и др.

4.2. классификация локальных вычислительных сетей

1. Локальные вычислительные сети (ЛВС) классифицируются:

по назначению на:

-сети, управляющие различными процессами (административными, технологическими и др.);

-информационно-поисковые;

-информационно-расчетные;

-сети обработки документальной информации и др.;

по типам используемых в сети ЭВМ на:

-однородные, которые характеризуются однотипным составом оборудования и абонентских средств;

-неоднородные, которые содержат различные классы и модели ЭВМ и различное абонентское оборудование;

по способу организации управления однородные вычислительные сети подразделяются на:

-сети с централизованным управлением, они имеют центральную ЭВМ, управляющую их работой, и характеризуются простотой обеспечения взаимодействия между ЭВМ. Применение таких сетей целесообразно при небольшом числе абонентских систем;

-сети с децентрализованным, распределенным управлением, в них функции управления распределены между системами сети. Применение таких систем целесообразно при большом числе абонентских систем;

по характеру организации передачи данных ЛВС подразделяются на:

-сети с маршрутизацией информации. В них абонентские системы могут взаимодействовать по различным маршрутам передачи блоков данных;

-сети с селекцией информации. В них взаимодействие абонентских систем производится выбором (селекцией) адресованных им блоков данных;

  1.  по характеру физической среды различают сети, физической средой которых могут быть:

-"витая пара";

-многожильные кабели;

-коаксиальный кабель (наиболее распространенная в настоящее время среда);

-оптоволоконные кабели;

по методу управления средой передачи данных различают сети с методом детерминированного и случайного доступа к моноканалу.

Причины популярности ЛВС

Выделяют несколько причин популярности ЛВС:

  1.  повсеместное распространение персональных компьютеров - относительно недорогой и высокопроизводительной техники, с помощью которой решаются сложные задачи управления;
  2.  потребность пользователей персональных компьютеров обмениваться информацией, совместно использовать общие сетевые программные, аппаратные и информационные ресурсы; получать доступ к ресурсам вычислительных сетей других организаций;
  3.  появление на рынке широкого спектра аппаратных и программных коммуникационных средств, позволяющих легко объединять отдельные персональные компьютеры в вычислительную сеть
  4.  возможность более экономного использования в сети относительно дорогих ресурсов;
  5.  возможность повышения производительности труда за счет введения в сети специализированных компонентов, таких как файл-серверы, серверы баз данных и др.

Развитие ЛВС привело к возникновению более крупных корпоративных сетей, а развитие последних - к появлению сети Internet, объединяющей в себе множество глобальных сетей.

Особенности ЛВС:

  1.  наличие единого для всех абонентов сети высокоскоростного канала связи, способного передавать самую разнообразную информацию;
  2.  отсутствие значительных помех, а поэтому достаточно большая достоверность передаваемой информации;
  3.  возможность включения в состав сети разнообразных и независимых устройств;
  4.  достаточно простая возможность изменения конфигурации сети и среды передачи.

4.3. Топология локальных вычислительных сетей

Топология ЛВС – это конфигурация соединения элементов в ЛВС. Именно топология во многом определяет самые важные свойства сети, такие как надежность и производительность.

При построении сети в первую очередь необходимо выбрать способ организации физических связей, т.е. топологию. Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда другое оборудование), а ребрам – физические связи между ними.

Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями или узлами сети. Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от логических связей. Логические связи образуются путем соответствующей настройки оборудования.

Конфигурации локальных сетей обычно делят на два основных класса:

-широковещательные;

-последовательные.

В широковещательных конфигурациях каждый ПК передает сигналы, которые могут быть восприняты всеми остальными ПК.

К таким конфигурациям относятся:

-общая шина;

-дерево (соединение нескольких общих шин с помощью репитеров);

-звезда с пассивным центром.

Преимущества конфигураций этого класса – простота организации сети.

В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному ПК. К таким конфигурациям относятся:

-звезда с интеллектуальным центром;

-кольцо;

-иерархическое соединение;

-снежинка.

Основное достоинство – простота программной реализации соединения.

Для предотвращения коллизий в передаче информации чаще всего применяется временной метод разделения, согласно которому каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи информации. Поэтому требования к пропускной способности сети при повышенной нагрузке, то есть при вводе новых рабочих станций, снижаются.

В различных топологиях реализуются различные принципы передачи информации. В широковещательных это селекция информации, в последовательных - маршрутизация информации.

В ЛВС с широкополосной, передачей информации рабочие станции получают частоту, на которой они могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации.

Рассмотрим наиболее часто встречаемые топологии

  1.  Полносвязная топология соответствует сети, в которой каждый компьютер связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Действительно, каждый компьютер сети должен иметь большое количество портов, достаточное для связи с остальными компьютерами. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена своя электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются редко, в основном при небольшом количестве узлов в сети.


Рис. 6. Полносвязная топология

Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами сети могут понадобиться промежуточные передачи данных через другие компьютеры сети.

2.Ячеистая топология (mesh) получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. В сети с ячеистой топологией непосредственно связывают только те компьютеры, которые ведут интенсивный обмен данными. Эта топология используется, как правило, в глобальных сетях.

Рис.7. Ячеистая топология

3.Общая шина (линейная топология) является очень простой и распространенной, а до недавнего времени самой распространенной, топологией для локальных сетей. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети. Основная передающая среда (шина) – общая для всех рабочих станций.

В сети с топологией «шина» компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов.

Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основным преимуществом такой топологии является дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям.

Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-либо из многочисленных разъемов парализует всю сеть. Общий кабель является узким местом сети не только по надежности. Но и по производительности, так как он разделяется всеми станциями сети.

Рис.8. Шинная топология

4.Звезда (радиальная) – это вариант топологии, когда каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором (хаб), который находится в центре воображаемой звезды. Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.

В функции концентратора входит обеспечение доступа станциям к среде передачи данных. Для подсоединения компьютера к концентратору используется, как правило, витая пара.

Пропусканная способность сети определяется вычислительной мощностью центрального узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Столкновений в передаче данных не возникает.

Рис.9

Производительность определяется в первую очередь параметрами центрального узла, который выступает в качестве сервера сети.

Главное преимущество этой топологии перед общей шиной – значительное увеличение надежности, простое соединение, быстродействие (поскольку передача информации между рабочими станциями идет по выделенным линиям, используемым только рабочими станциями). Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель подсоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть.

К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. К тому же, если центральный компонент выйдет из строя, нарушится работа всей сети. Если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры в сети это не повлияет.

Т 5.Кольцевая технология предусматривает передачу сигналов по кольцу от одной станции к другой, как правило, в одном направлении. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер может, усиливать сигналы и передавать их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Рис.10

Если станция не распознает пакет как “свой”, то она передает его следующей в кольце станции. В сети с этой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Топология типа кольцо применяется, в основном, в локальных сетях.

Особой формой кольцевой топологии является логическое кольцо. Физически оно монтируется как соединение звездных топологий.

В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют:

  1.  активные концентраторы;
  2.  пассивные концентраторы.

Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций, т.е. с возможностью усиления сигнала, которые необходимы для подключения большего количества устройств

Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях может нарушаться работа всей сети.

6.В древовидной топологии существует «главный» компьютер, которому подчинены компьютеры следующего уровня, и т.д.

Рис.11

Сети с древовидной топологией применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур. Для подключения рабочих станций применяются концентраторы.

Существуют две разновидности таких устройств: пассивные концентраторы, активные концентраторы.

7.Смешанная топология используется для крупных сетей, для которых характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию – звезда, кольцо или общая шина.


4.4. локальные сети Ethernet

Основные понятия ЛВС

Локальная сеть может объединять несколько компьютеров (например, учебный класс), несколько десятков компьютеров (например, школа или офис крупной фирмы) или несколько сотен компьютеров (например, университет).

Традиционное название - локальная вычислительная сеть (ЛВС) - дань тем временам, когда сети в основном использовались для решения вычислительных задач; сегодня же в 99% случаев речь идет исключительно об обмене информацией в виде текстов, графических и видеообразов, числовых массивов. Полезность ЛС объясняется тем, что от 60 до 90 % необходимой учреждению информации циркулирует внутри пего, не нуждаясь в печати на бумаге.

Большое влияние на развитие ЛС оказало создание автоматизированных систем управления предприятиями (АСУП) и технологическими процессами (АСУТП). АСУ может включать в себя множество автоматизированных рабочих мест (АРМ), измерительных комплексов, пунктов управления, взаимодействующих на основе ЛС и совместно использующих базу данных.

Другое важнейшее поле деятельности, в котором ЛС доказали свою эффективность, - создание классов учебной вычислительной техники (КУВТ). Локальная сеть в этом случае обеспечивает совместное использование дисководов, принтера, дистрибутивов программных средств, электронных учебников и методических материалов, мультимедийных обучающих систем, канала доступа к Интернету.

Благодаря относительно небольшим длинам линий связи (как правило, не более 300 м), по ЛС можно передавать информацию в цифровом виде с высокой скоростью. На больших расстояниях такой способ передачи неприемлем из-за неизбежного затухания высокочастотных сигналов, в этих случаях приходится прибегать к дополнительным техническим (цифро-аналоговым преобразованиям) и программным (протоколам коррекции ошибок и др.) решениям.

Т Локальная сеть – программно-аппаратный комплекс, включающий в себя несколько активно взаимодействующих компьютеров, соединенных между собой каналами связи.

Основное отличие локальной сети от территориально распределенных сетей заключается в использовании коммуникационного оборудования, не требующего специальных мер коррекции ошибок передачи и сжатия информации.

Сетевая работа пользователя начинается на его рабочем месте, которое чаще всего представляет собой компьютер, включенный в местную (или локальную) сеть. Компьютер, подключенный к удаленной сети через модем, логически по адресации также включен в локальную сеть. В этом случае говорят об использовании протокола TCP/IP поверх последовательной линии. В России преобладают локальные сети Ethernet.

Локальные вычислительные сети (ЛВС) традиционно выделяют из всего многообразия возможных компьютерных сетей.

В настоящее время концепция локальных вычислительных сетей достаточно хорошо проработана. В основе этой концепции лежит принцип организации ЛВС в виде так называемой сети Intranet, то есть внутренней сети, построенной на основе тех же протоколов, программного обеспечения, средств доступа и защиты информации, что и глобальная сеть Internet.

Технологические преимущества ЛВС

Локальные вычислительные сети позволяют объединять в систему большое количество рабочих мест, построенных на основе ЭВМ. При этом персонал таких рабочих мест может совместно использовать оборудование сети, программные средства и информацию.

Локальная вычислительная сеть может рассматриваться каждым ее участником как единый программно-аппаратный комплекс. В этом комплексе можно выделить следующие технологические преимущества:

  1.  разделение аппаратных средств (например, доступ к лазерному принтеру обеспечивается со всех рабочих станций сети);
  2.  разделение данных (со всех рабочих станций сети обеспечивается доступ к системе управления базой данных - СУБД);
  3.  разделение программных средств (необходимые программы могут быть запущены с любой рабочей станции);
  4.  разделение ресурсов процессора файлового сервера (процессор используется в режиме разделения времени. Его особенность заключается в том, что доступ к имеющимся ресурсам осуществляется через специальный диспетчер);
  5.  мультипрограммный режим (предоставляет возможность даже одному пользователю организовать работу одновременно с несколькими заданиями);
  6.  электронная почта (с помощью которой происходит интерактивный обмен информацией между пользователями на рабочих станциях сети).

Описанные возможности не являются специфическими для локальных сетей. В той или иной мере они присущи всем сетям. В локальной сети их действенность усиливается, если локальная сеть используется как единый комплекс, например, при коллективной разработке некоторого продукта.

Схема обмена данными в сетях Ethernet называется множественным доступом с контролем несущей и обнаружением - CSMA/CD (Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection). Множественный доступ означает, что любое подключенное устройство может передавать информацию. Контроль несущей означает, что можно определить, занят канал или нет. Обнаружение конфликтов означает возможность узнать, перебиваете вы кого-нибудь или нет.

Фактическая задержка при обнаружении конфликтов - величина случайная. Это позволяет избежать такого развития событий, когда две машины одновременно передают сообщение по сети, обнаруживают конфликт, ждут некоторое время, а потом возобновляют передачу, переполняя сеть конфликтами. Вычисление задержки происходит с использованием генератора случайных чисел на некотором диапазоне. Количество попыток передачи не бесконечно. После определенного числа попыток сообщение снимается.

Аппаратные средства ЛВС

Аппаратные средства включают в себя платы сетевого интерфейса и связывающие их кабели, а программные средства - драйверы (программы для работы с периферийными устройствами) и сетевую операционную систему, которая управляет всей работой. Сеть может включать в себя серверы, рабочие станции, платы сетевого интерфейса, кабели, совместно используемые ресурсы и периферию.

В качестве рабочих мест в ЛВС применяют автономные компьютерные системы, называемые рабочими станциями, автоматизированными рабочими местами (АРМ), или сетевыми станциями. Обычно включаемые в сеть станции располагают собственным внешним накопителем, но допускается конфигурация без такового со специальными постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ) для загрузки сетевого программного обеспечения.

Управление различными службами в ЛВС осуществляется с использованием одного или нескольких серверов. В терминологии сетевых технических средств сервер - это один из включенных в сеть компьютеров, располагающих соответствующими программными и достаточными аппаратными мощностями для выполнения какого-либо обслуживания. Принципиальной разницы между сервером и рабочей станцией, снабженной специальным программным обеспечением, нет.

К серверу могут предъявляться некоторые дополнительные требования, связанные с необходимостью обслуживания им большого числа запросов от многих станций и других серверов. Например, типичным требованием к серверам является требование круглосуточной бесперебойной работы.

Повышенные требования предъявляются к программно-аппаратному обеспечению файловых серверов. Это связано с тем, что от таких серверов зависят временные характеристики по загрузке, передаче и хранению данных в сети.


Сетевые адаптеры

Для подключения ЭВМ к сети требуются устройства сопряжения, называемые сетевыми адаптерами, или сетевыми интерфейсными картами.

Адаптер сети вставляется непосредственно в свободный слот материнской платы персонального компьютера, и к нему на задней панели системного блока подстыковывается линия связи ЛС. Для компьютеров офисного назначения зачастую предусматривается размещение сетевого адаптера сразу на материнской плате (интегрированное решение).

В настоящее время широкое распространение приобрели адаптеры, которые могут настраиваться на различную скорость передачи данных: 10 Мбит/с (Ethernet) и 100 Мбит/с (Fast Ethernet).

В настоящее время в основном выпускаются адаптеры с автоматической настройкой Plug-and-Play (PNP), которые в случае конфликтов с другими аппаратными средствами допускают и программную перенастройку.

При выпуске каждый сетевой адаптер снабжается микросхемой с уникальным 48-битовым адресом Ethernet. Каждая фирма, имеющая лицензию на выпуск адаптеров, располагает собственным диапазоном аппаратных адресов Ethernet, так что в мире не должно быть двух интерфейсных карт с одинаковыми адресами.

.Для взаимного преобразования интернетовских адресов в аппаратные и обратно служат протоколы ARP (Address Resolution Protocol) и RARP (Reverse ARP).

Каналы передачи данных в ЛВС

Топология локальных сетей Ethernet представляет собой шину с ответвлениями, но без контуров. В каждой логической (в смысле адресации TCP/IP) сети между двумя любыми точками. Имеется только один путь. Данные, пересылаемые по кабельной системе, передаются всем машинам в широковещательном режиме.

Стандартная спецификация Ethernet предусматривает скорость передачи данных 10 Мбит/с. Аппаратура быстрой Ethernet (Fast Ethernet) рассчитана на скорость 100 Мбит/с.

Характерная особенность ЛС - наличие связывающего всех абонентов высоко- скоростного канала связи для передачи информации в цифровом виде.

Существуют проводные и беспроводные (радио-) каналы.

Каждый из них характеризуется определенными значениями существенных с точки зрения организации ЛС параметров

  1.  скорости передачи данных;
  2.  максимальной длины линии;
  3.  помехозащищенности;
  4.   механической прочности;

• удобства и простоты монтажа;

  1.   стоимости.

В топологии Ethernet наиболее распространены три среды передачи данных:.

  1.  коаксиальные кабели с волновым сопротивлением 50 Ом;
  2.  медный провод "витая пара";
  3.  оптоволоконный кабель.

Витая пара почти повсеместно вытеснила коаксиальный кабель, позволявший создавать ЛС с невысокой скоростью передачи данных (до 10 Мбит/с) и малой надежностью.

При выборе типа кабеля учитываются следующие показатели:

• стоимость монтажа и обслуживания;

  1.  ограничение на длину коммуникаций без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров);
  2.  безопасность передачи данных.

Т 1. Коаксиальные кабели состоят из двух проводников, окруженных изолирующими слоями. Первый слой изоляции окружает центральный медный провод. Этот слой оплетен снаружи внешним экранирующим проводником. Такая конструкция обеспечивает хорошую помехозащищенность и малое затухание сигнала на paсстояниях. Однако эта конструкция предполагает последовательное соединение компьютеров в сеть (топология "шина"), так что возникновение дефекта в одном из соединений приводит к полной неработоспособности всей сети.

Дальние коаксиальные кабельные системы были введены в Соединенных Штатах в 1946 г. Ранние Американские кабельные системы использовали аналоговые методы частотного разделения каналов. При частотном разделении, первая коаксиальная система (L1 несущая) могла обеспечить 1800 двусторонних телефонных переговоров, связывая вместе три рабочих пары кабеля, при этом каждая пара передает 600 голосовых сигналов одновременно.

В аналоговой коаксиальной системе (L5E несущая, развернута в 1978 г.), каждая пара кабелей передает 13,200 голосовых сигналов, и связка кабеля содержала 10 рабочих пар; эта комбинация позволяла обеспечивать 132 000 двусторонних телефонных цепи.

Цифровые коаксиальные системы были введены в сеть дальней связи США, начиная с 1962 г. Используя временное разделение, самая современная цифровая кабельная система (Т4М система, начало развертывания в 1975 г.) может поддерживать до 40320 двусторонних телефонных цепей более, чем 10 рабочих пар коаксиального кабеля.

Т 2.Витые пары представляют собой два провода, скрученных вместе шестью оборотами на дюйм для обеспечения защиты от электромагнитных помех или электрического сопротивления. В единой изолирующей оболочке может быть несколько витых пар. Каждая витая пара соединяет с сетью только один компьютер, поэтому нарушение соединения сказывается только для этого компьютера, что позволяет быстро найти и устранить неисправность. Защита и тщательное соблюдение числа повивов на дюйм делают защищенный кабель с витыми парами надежным кабельным соединением. Однако эта надежность приводит к увеличению стоимости.

Т 3.Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых импульсов стеклянным «проводам». Для большинства систем локальных сетей в настоящее время применяется волоконно-оптическое кабельное соединение. Волоконно-оптический кабель обладает существенными преимуществами по сравнению с любыми вариантами медного кабеля. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надежны, так как не подвержены потерям информационных пакетов из-за электромагнитных помех. Оптический кабель очень тонок и гибок, что делает его транспортировку более удобной по сравнению с более тяжелым медным кабелем. Однако наиболее важно то, что только оптический кабель имеет высокую пропускную способность, которая требуется для более быстрых сетей.

Пока стоимость волоконно-оптического кабеля значительно выше медного. По сравнению с медным кабелем монтаж оптического кабеля более трудоемок, поскольку концы его должны быть тщательно отполированы и выровнены для обеспечения надежного соединения. Однако ныне происходит переход на оптоволоконные линии, абсолютно неподверженные помехам и находящиеся вне конкуренции по пропускной способности. Стоимость таких линий неуклонно снижается, технологические трудности стыковки оптических волокон успешно преодолеваются.

Из-за их большой ширины полосы частот, оптоволокна используются и в линиях малой протяженности, и в магистральных передающих системах, начиная с 1979 г. Даже самая ранняя система могла обеспечивать 44 352 телефонных переговоров.

Хотя первые волоконно-оптические передающие системы использовали ряд скоростей передачи данных, система самого последнего поколения, известная как сеть синхронной оптической связи (synchronous optical network - SONET) в Соединенных Штатах и как синхронная цифровая иерархия (synchronous digital hierarchy - SDH) в других странах, используют стандартизированную иерархию скоростей передачи цифровой информации.

4. Беспроводная связь на радиоволнах СВЧ диапазона может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений типа ангаров или павильонов, там, где использование обычных линий связи затруднено или нецелесообразно. Кроме того, беспроводные линии могут связывать удаленные сегменты локальных сетей на расстояниях 3 - 5 км (с антенной типа «волновой канал») и 25 км (с направленной параболической антенной) при условии прямой видимости. Организация беспроводной сети существенно дороже, чем обычной, и требует взаимодействия с органами, выполняющими распределение радиочастот.

Для организации учебных ЛС чаше всего используется витая пара, как самая дешевая и технологичная.

Для связи компьютеров с помощью линий связи ЛС требуются адаптеры сети (или, как их иногда называют, сетевые платы). Самыми известными являются адаптеры Ethernet пропускной способности 10 и 100 Мбит/с производства различных фирм.

5.Микроволновая линия связи. Дальняя трансконтинентальная передача также обеспечивается радиорелейной линией в виде системы микроволновой радиосвязи "от точки-к точке". Используемая с 1950 г., двухточечная передача по радиолинии микроволнового диапазона имеет преимущество, не требуя непрерывности земной поверхности по пути системы. 

Поскольку системы микроволновой радиосвязи являются средой передачи в пределах прямой видимости, радиомачты располагаются приблизительно каждые 42 километра по маршруту. Двухточечные системы микроволновой радиосвязи оперируют в диапазонах частот 3,7-4,2 гигагерц или 5,925-6,425 гигагерц; некоторые системы оперируют на частотах 11 или 18 гигагерц.

Следуя тенденции систем коаксиального кабеля, первые микроволновые линии связи были аналоговыми системами. Ранние системы имели емкость 2,400 двусторонних телефонных цепей, более поздние системы могли поддерживать 61,800 двусторонних цепей. Начиная с 1981г., цифровые системы микроволновой радиосвязи начали развертываться в США, которые могли поддерживать в широких пределах цифровые службы.

Коммуникационное оборудование

Пропускная способность локальных сетей сильно зависит от количества включенных в них активно действующих объектов - серверов, рабочих станций, интеллектуальных устройств. В сетях Ethernet при увеличении информационных потоков может резко возрасти время доставки сообщений, а затем наступить полная блокировка: ни одно сообщение не сможет пробиться к адресату.

Для борьбы с этим явлением прежде всего должны использоваться специализированные программные средства и совершенствоваться собственно программное обеспечение серверов и станций. Это требует специального анализа и измерения информационных потоков.

В качестве аппаратных мер по предотвращению заторов можно с помощью специального коммуникационного оборудования разделить сеть на части, в которые входят наиболее активно взаимодействующие между собой объекты. Такое деление часто называют сегментацией. Обычно сегментация возникает естественным образом исходя из расположения сетевых объектов и состава групп специалистов, решающих общие задачи. Но возможно проведение сегментации с целью недопущения блокировок, когда замечено, что время реакции сети существенно возрастает.

В компьютерных сетях наиболее распространенным коммуникационным оборудованием являются:

  1.  концентраторы;
  2.  коммутаторы;
  3.  маршрутизаторы.

Для сегментации с целью избежания перегрузок могут служить только коммутаторы и маршрутизаторы.

Т Концентратор (Hub) или хаб (hub), - устройство, объединяющее несколько ветвей звездообразной локальной сети и транслирующее пакеты во все ветви сети одинаково. Объединяемых ветвей может быть от двух до 32 по числу портов концентратора. Более того, концентраторы могут связываться друг с другом последовательно в стеки, что еще более увеличивает число объединяемых ветвей.

Концентратор позволяет присоединить к нему несколько рабочих станций, логически (по адресам) входящих в одну и ту же сеть. Концентратор обеспечивает возможность использования в ЛВС кабеля "витая пара".

Коммутатор или свич (switch), - устройство, объединяющее несколько ветвей звездообразной локальной сети, но, в отличие от концентратора, обеспечивающее трансляцию пакетов в заданные ветви. Это обеспечивает физическое разделение ветвей сети, оптимизацию потоков данных в ней и повышение защищенности от несанкционированного проникновения. Коммутаторы также встречаются с различным количеством портов, могут быть как управляемыми (программируемыми), так и неуправляемыми.

Switch позволяет увеличить полосу пропускания и уменьшить время задержки обработки информации. С его помощью можно сегментировать локальную сеть на канальном уровне иерархической модели протокола TCP/IP, то есть без использования IР-адресации.

Маршрутизатор (router) и роутер (router) - устройство, выполняющее преобразование данных между различными средами и стандартами передачи, обеспечивающее объединение локальных сетей с глобальными сетями, использующими разнообразные физические технологии передачи данных и интерфейсы.

Маршрутизатор, по сути, является специализированным микрокомпьютером, имеет собственный процессор, оперативную и постоянную память, операционную систему, загружаемую из постоянной памяти. Многие маршрутизаторы имеют модульную структуру, их компоненты - порты - подбираются в соответствии с требованиями к организации передачи данных в сети организации.

Маршрутизатор разбивает логически единую по адресации сеть на подсети. Маршрутизатор служит либо для соединения сетей с различными протоколами, либо для соединения сетей TCP/IP с различным пространством адресов. В последнем случае его часто называют шлюзом (Gateway). Аппаратные маршрутизаторы обычно бывают многопротокольными и очень дороги. В локальных сетях в качестве маршрутизатора можно использовать не очень мощный компьютер с двумя или более сетевыми картами, что является самым дешевым решением для расширения сети.

Маршрутизаторы предоставляют дополнительные средства защиты данных и контроля трафика. Они играют большую роль в управлении сетью и выявлении нештатных ситуаций.

Помимо кабельного хозяйства и сетевых адаптеров в локальных сетях на витой паре используются другие сетевые устройства - концентраторы, коммутаторы, мари фуги заторы.

4.5. ГЛОБАЛЬНЫЕ телекоммуникационные сети

Развитие глобальных телекоммуникационных сетей

Глобальные телекоммуникационные сети - это сети, имеющие всемирный, международный характер и соединяющие неограниченное число пользователей независимо от их географического положения.

В последние годы происходит интенсивное развитие телекоммуникационных сетей в связи с:1

  1.  возрастающей необходимостью получения, накопления, использования и распространения информации в интересах политической, экономической, социальной и культурной жизни общества;
  2.  созданием технологий высокоскоростной передачи на базе волоконно-оптических средств обычных медных проводов, каналов радио-, радиорелейной и космической связи повышенной пропускной способности;
  3.  развитием сверхбыстродействующих программно-аппаратных средств и высокопроизводительных персональных ЭВМ.

Стратегия их развития направлена на обеспечение требуемого качества предоставляемых услуг связи, удовлетворение потребностей пользователей.

Развитие сетевых технологий происходит по следующим направлениям.

  1.  повышение пропускной способности сетей и увеличение скорости передачи информации;
  2.  интеллектуализация телекоммуникационных сетей;
  3.  внедрение беспроводных сетевых технологий и построение локальных и глобальных мобильных мультимедийных сетей.

Необходимость повышения скорости передачи информации и пропускной способности сетей необходима для высококачественной передачи изображений, в том числе телевизионных; передачи мультимедиа-информации; организации взаимосвязи сетей различных уровней.

Интеллектуализация сетей предусматривает:

  1.  упрощение доступа к услугам связи;
  2.  помощь в принятии решения по управлению ресурсами сети;
  3.  преодоление языкового барьера;
  4.  облегчение условий труда пользователей и обслуживающего персонала.

Развитие сетей подвижной радиосвязи происходит на базе сотовых структур и глобальных спутниковых систем с базированием национального сектора на федеральную сеть общего пользования.

Достижения в микроэлектронике и способах обработки сигналов, позволяющие создавать высокофункциональные мобильные оконечные устройства и терминалы, приводят к возрастающей мобильности абонентов и интеграции стационарных сетей с сетями персональной и подвижной радиосвязи.

Сети ISDN

Т ISDN (Integrated Services Digital Network) - цифровые сети с интегральными услугами относятся к сетям, в которых основным режимом является режим коммутации каналов, а данные обрабатываются в цифровой форме.

Согласно определению Международного союза электросвязи ISDN представляют собой набор стандартных интерфейсов для цифровой сети связи.

ISDN строятся согласно следующим основным принципам:

  1.  пользователям обеспечивается доступ к широкому диапазону служб, включая как речевые, так и неречевые службы;
  2.  все виды сообщений передаются в цифровой форме начиная от оконечного абонентского устройства (абонентского терминала) пользователя;
  3.  при соединении абонентов используется техника коммутации каналов (КК), однако возможна передача данных с использованием коммутации пакетов (К.П);
  4.  пользователи имеют доступ к сетевым службам через ограниченный набор стандартных многофункциональных интерфейсов (интерфейсов "пользователь-сеть");
  5.  подключение абонентских установок пользователей к узлам коммутации ISDN осуществляется по базовому (основному) абонентскому доступу (интерфейсу), который обеспечивает образование двух дуплексных информационных каналов по 64 Кбит/с и одного канала для абонентской сигнализации 16 Кбит/с;
  6.  для подключения учрежденческих станций ISDN определен так называемый первичный доступ;
  7.  каждая абонентская установка пользователя имеет только один номер для вызова (абонентский номер) независимо от количества и вида используемых служб связи (речь, текст, данные, изображения), которыми пользуется абонент, и количества используемых в абонентской установке абонентских терминалов;
  8.  возможно установление соединения не только между установками пользователя, но и между оконечными- устройствами одной установки пользователя;
  9.  абоненты существующих сетей (аналоговой телефонной сети) могут соединяться с абонентами ISDN через устройство сопряжения сетей (шлюз).

К числу основных средств ISDN можно отнести:

- ISDN-станции (ISDN-коммутаторы);

-ISDN-терминалы (цифровые телефонные аппараты);

-внутренние адаптеры ISDN (мосты/маршрутизаторы) для подключения ПК к ISDN-сети;

-внешние устройства (блоки)-для подключения персональных компьютеров (ПК) или локальных вычислительных сетей (ЛВС) к ISDN-сети как альтернатива адаптерам;

-блоки сетевых терминалов для подключения абонентской установки к абонентской линии (АЛ) и совместного использования одной АЛ несколькими оконечными устройствами;

-линии связи.

Услуги связи предоставляются пользователю с помощью определенных служб электросвязи.

Сети Х.25

Сети Х.25 относятся к одной из наиболее старых и отработанных технологий глобальных сетей. Трехуровневый стек протоколов сетей Х.25 хорошо работает на ненадежных зашумленных каналах связи, исправляя ошибки и управляя потоком данных на канальном и пакетном уровнях.

Стандарт Х.25 "Интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных для терминалов, работающих в пакетном режиме в сетях передачи данных общего пользования" был разработан комитетом CCITT в 1974 г. Стандарт наилучшим образом подходит для передачи трафика низкой интенсивности, характерного для терминалов, и в меньшей степени соответствует более высоким требованиям трафика локальных сетей.

Технология сетей Х.25 имеет несколько существенных признаков, отличающих ее от других технологий:

• наличие в структуре сети специального устройства - PAD (Packet Assembler Disassembler), предназначенного для сборки нескольких низкоскоростных старт-стопных потоков байтов от алфавитно-цифровых терминалов в пакеты, передаваемые по сети и направляемые компьютерам для обработки;

наличие трехуровневого стека протоколов с использованием на канальном и сетевом уровнях протоколов с установлением соединения, управляющих потоками данных и исправляющих ошибки;

ориентация на однородные стеки транспортных протоколов во всех узлах сети - сетевой уровень рассчитан на работу только с одним протоколом канального уровня и не может подобно протоколу IP объединять разнородные сети.

Технологии Frame Relay

Т Ретрансляция кадров (Frame Relay, FR)- это метод доставки сообщений в сетях передачи данных с коммутацией пакетов.

В роли сетевого интерфейса Frame Relay является таким же типом протокола, что и Х.25, однако значительно отличается по своим функциональным возможностям и формату. Сети Frame Relay гораздо лучше подходят для передачи пульсирующего трафика локальных сетей по сравнению с сетями Х.25.

Преимущество сетей Frame Relay заключается в их низкой протокольной избыточности и дейтаграммном режиме работы, что обеспечивает высокую пропускную способность и небольшие задержки кадров. Надежную передачу кадров Frame Relay не обеспечивает. Сети Frame Relay специально разрабатывались как общественные сети для соединения частных локальных сетей.

Особенностью технологии Frame relay является гарантированная поддержка основных показателей качества транспортного обслуживания локальных сетей - средней скорости передачи данных по виртуальному каналу при допустимых пульсациях трафика.

Технологии АТМ

Технология асинхронного режима передачи (Asynchronous Transfer Mode, ATM) разработана как единый универсальный транспорт для нового поколения сетей с интеграцией услуг, которые называются широкополосными сетями ISDN (B-ISDN).

Технология ATM совмещает в себе подходы двух технологий - коммутации пакетов и коммутации каналов. От первой она взяла передачу данных в виде адресуемых пакетов, от второй - технику виртуальных каналов и использование пакетов небольшого фиксированного размера, в результате чего задержки в сети становятся более предсказуемыми.

Технология ATM с самого начала разрабатывалась как технология, способная обслуживать все виды трафика в соответствии с их требованиями.

Службы верхних уровней сети B-ISDN должны быть примерно такими же, что и у сети ISDN - это передача факсов, распространение телевизионного изображения, голосовая почта, электронная почта, различные интерактивные службы, например телефония и проведение видеоконференций.

Высокие скорости технологии ATM создают гораздо больше возможностей для служб верхнего уровня, которые не могли быть реализованы сетями ISDN - например, для передачи цветного телевизионного изображения необходима полоса пропускания в районе 30 Мбит/с; технология ISDN такую скорость поддержать не может, а для ATM она не составляет больших проблем.

В технологии ATM информация передается в ячейках фиксированного размера, содержащих два основных поля:

  1.  заголовок, основная роль которого состоит в обеспечении распознавания ячеек, принадлежащих к одному и тому же соединению, и в их маршрутизации;
  2.  поле данных, содержащее полезную нагрузку.

Т Компьютерные сети относятся к распределенным вычислительным системам. Поскольку основным признаком распределенной вычислительной системы является наличие нескольких центров обработки данных, то наряду с сетями к распределенным системам относятся также мультипроцессорные компьютеры и многомашинные вычислительные комплексы.

Напомним, что в мультипроцессорных компьютерах имеется несколько процессоров, каждый из которых может относительно независимо от остальных выполнять свою программу, что дает возможность значительно повысить общую производительность за счет параллельной работы.

Многомашинная система - это вычислительный комплекс, включающий в себя несколько компьютеров, каждый из которых работает под управлением собственной ОС, а также программные и аппаратные средства связи компьютеров, которые обеспечивают работу всех компьютеров комплекса как единого целого.

В вычислительных сетях программные и аппаратные связи являются еще более слабыми, а автономность обрабатывающих блоков проявляется в наибольшей степени - основными элементами сети являются стандартные компьютеры, не имеющие ни общих блоков памяти, ни общих периферийных устройств.

Связь между компьютерами осуществляется с помощью специальных периферийных устройств - сетевых адаптеров, соединенных относительно протяженными каналами связи. Каждый компьютер работает под управлением собственной ОС, а какая либо общая ОС, распределяющая работу между компьютерами сети, отсутствует.

Таким образом, разделение локальных ресурсов каждого компьютера между всеми пользователями сети - основная цель создания вычислительной сети. Очевидно, что компьютеры, объединенные в сеть должны иметь некоторые добавления к их ОС.

На тех компьютерах, ресурсы которых должны быть доступны всем пользователям сети, необходимо добавить модули, которые постоянно будут находиться в режиме ожидания запросов, поступающих по сети от других компьютеров, такие модули называются программными серверами (server).

На компьютерах, пользователи которых хотят получать доступ к ресурсам других компьютеров, должны быть добавлены программные модули, вырабатывающие запросы на доступ к удаленным ресурсам и передавать их по сети на нужный компьютер, такие модули называются программными клиентами (client). 

Собственно же сетевые адаптеры и каналы связи решают в сети достаточно простую задачу - они передают сообщения с запросами и ответами от одного компьютера к другому, а основную работу по организации совместного использования ресурсов выполняют клиентские и серверные части ОС.

Если компьютер предоставляет свои ресурсы другим компьютерам сети, то он называется сервером, а если он их потребляет - клиентом. Иногда один и тот же компьютер может одновременно играть роли и сервера, и клиента.

Сетевые службы всегда представляют собой распределенные программы - это программы, которые состоят из нескольких взаимодействующих частей, например, как указано на схеме, из двух, причем каждая часть, как правило, выполняется на отдельном компьютере сети.

 Компьютер 1 Компьютер 2

 

 Запрос

Клиент  Сервер

Ответ

Рис.12. Взаимодействие частей распределенного приложения

4.6. Основные программные и аппаратные компоненты сети

Даже в результате поверхностного рассмотрения работы сети становится

ясно, что вычислительная сеть - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов: компьютеров, коммуникационного оборудования, операционных систем, сетевых приложений.

Иерархическая структура сети может быть представлена следующим образом.

  1.  Т В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов - от персональных до мэйнфреймов и супер-ЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.
  2.  Второй слой - это коммуникационное оборудование. Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы. Изучение принципов работы коммуникационного оборудования требует знакомства с большим количеством протоколов, используемых как в локальных, так и глобальных сетях.
  3.  Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются ОС. От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети. При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная ОС может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и многие другие соображения.
  4.  Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Очень важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и ОС.

4.7. модель OSI

Идея и построение модели

В начале 1980-х гг. ряд международных организаций по стандартизации - ISO, ITU-T и некоторые другие - разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии сетей.

Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI), или моделью OSI. Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией пакетов, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. Модель представляет собой универсальный стандарт на взаимодействие двух систем (компьютеров) через вычислительную сеть.

Главная идея данной модели состоит в том, что вся сложная процедура сетевого взаимодействия может быть разбита на некоторое количество стандартных шагов, последовательно выполняющихся программным и аппаратным обеспечением компьютера для передачи пользовательских данных в сеть, или при приеме данных из сети. Для описания действий, выполняемых на каждом таком шаге, вводится понятие уровня.

Модель OSI описывает функции семи иерархических уровней и интерфейсы взаимодействия между ними. Каждый уровень определяется сервисом, который он предоставляет вышестоящему уровню, и протоколом - набором правил и форматов данных для взаимодействия объектов одного уровня, работающих на разных компьютерах.

Объекты, выполняющие функции уровней, могут быть реализованы в:

  1.  программном;
  2.  программно-аппаратном;
  3.  аппаратном виде.

Как правило, чем ниже (ближе к физической среде передачи) уровень, тем больше доля аппаратной части в его реализации.

Модель построена так, что объекты одного уровня двух взаимодействующих компьютеров сообщаются непосредственно друг с другом с помощью соответствующих протоколов, не зная, какие уровни лежат под ними и какие функции они выполняют.

Задача объектов - предоставить через стандартизованный интерфейс определенный сервис вышестоящему уровню, воспользовавшись, если нужно, сервисом, который предоставляет данному объекту нижележащий уровень.

Уровни модели и их функции

Многоуровневая структура построения сетей спроектирована с целью упростить и упорядочить это великое множество протоколов и отношений. Взаимодействие уровней в этой модели - субординарное. Каждый уровень может реально взаимодействовать только с соседними уровнями (верхним и нижним), виртуально - только с аналогичным уровнем на другом конце линии.

Т Под реальным взаимодействием мы подразумеваем непосредственное взаимодействие, непосредственную передачу информации, например, пересылку данных в оперативной памяти из области, отведенной одной программе, в область другой программы. При непосредственной передаче данные остаются неизменными все время.

Т Под виртуальным взаимодействием мы понимаем опосредованное взаимодействие и передачу данных; здесь данные в процессе передачи могут уже определенным, заранее оговоренным образом видоизменяться.

Процедура взаимодействия отдельных узлов системы, может быть описана в виде набора правил.

Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах системы - называются протоколом.


Компьютер 1 Компьютер 2

Процесс А Процесс В

Сообщение Сообщение

 

     7    Протоколы

Прикладной     

уровень 7

Представительный    7 6

уровень   6

Сеансовый      7 6 5

уровень 5

           

Транспортный     7 6 5 4

уровень 4

       7 6 5 4 3

Сетевой      

уровень 3

       7 6 5 4 3 2

Канальный

уровень 2

       7 6 5 4 3 2 1

Физический

уровень 1

 Интерфейсы

Сообщение

   7 6 5 4 3 2 1

Полезная  Служебная информация

Информация

Рис. 13 Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI

В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней (перечислены в направлении сверху вниз):

  1.  прикладной уровень (application layer) обеспечивает работу сетевых приложений, с которыми имеют дело пользователи, например электронную почту, передачу файлов, Т регистрацию и т. п. Прикладной уровень - это совокупность разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры, Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты. Единица данных, с которой оперирует прикладной уровень, называется сообщением.
  2.  представительный уровень (presentation layer) содержит общие структуры данных (на этом уровне происходит согласование представления данных прикладных процессов). Представительный уровень имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания.

С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов (например, кодов ASCII и EBCDIC). На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб.

Таким образом, протоколы представительского уровня обеспечивают обслуживание прикладных программ.

  1.  Т сеансовый уровень (session layer) осуществляет аутентификацию и проверку полномочий, а также обеспечивает постоянное соединение между сетевыми приложениями. Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, поэтому он редко реализуется в виде отдельных протоколов, его функции часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.

Таким образом, протоколы уровня сеансов связи обеспечивают установку, поддержание и уничтожение соответствующих каналов.

  1.  транспортный уровень (transport layer) обеспечивает получение данных точно в том виде, в каком они были посланы. Транспортный уровень обеспечивает приложениям или верхним уровням стека - прикладному и сеансовому - передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, а также способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

Транспортный уровень скрывает от всех высших уровней любые детали и проблемы передачи данных, обеспечивает стандартное взаимодействие лежащего над ним уровня с приемом-передачей информации независимо от конкретной технической реализации этой передачи.

5) сетевой уровень (network layer) обеспечивает фрагментацию (сборку) данных, маршрутизацию и продвижение их в сети; на нем определяются адреса машин. Сетевой уровень решает также задачи согласования разных технологий, упрощения адресации в крупных сетях и создания надежных и гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями.

На сетевом уровне определяются два вида протоколов:

  1.  сетевые протоколы (routed protocols) - реализуют продвижение пакетов через сеть;
  2.  протоколы маршрутизации (routing protocols) - c помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений.

Основной функцией программного обеспечения на этом уровне является выборка информации из источника, преобразование ее в пакеты и правильная передача в точку назначения.

Таким образом, протоколы сетевого уровня отвечают за передачу данных между устройствами в разных сетях, осуществляют маршрутизацию пакетов в сети.

Есть два принципиально различных способа работы сетевого уровня.

Первый - это метод виртуальных каналов. Он состоит в том, что канал связи устанавливается при вызове (начале сеанса (session) связи), по нему передается информация, и по окончании передачи канал закрывается (уничтожается). Передача пакетов происходит с сохранением исходной последовательности, даже если пакеты пересылаются по различным физическим маршрутам, т.е. виртуальный канал динамически перенаправляется. При этом пакеты данных не включают адрес пункта назначения, т.к. он определяется во время установления связи.

Второй - метод дейтаграмм.

Т Дейтаграмма - это пакет, передаваемый через сеть независимо от других пакетов без установления логического соединения и подтверждения приема.

Дейтаграммы - независимые, они включают всю необходимую для их пересылки информацию. В то время, как первый метод предоставляет следующему уровню (уровню 4) надежный канал передачи данных, свободный от искажений (ошибок) и правильно доставляющий пакеты в пункт назначения, второй метод требует от следующего уровня работы над ошибками и проверки доставки нужному адресату.

6) канальный уровень (data link layer) обеспечивает корректный прием и передачу пакетов в пределах однородной физической сети. Канальный уровень осуществляет проверку доступности среды передачи, так как физическая среда передачи может быть занята, а также обеспечивает реализацию механизма обнаружения и коррекции ошибок. Для канального уровня биты группируются в наборы, называемые кадрами.

Таким образом, канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, обнаружение ошибок с использованием контрольных сумм, повторную передачу кадров в случае обнаружения ошибок.

Протоколы этого уровня разрабатываются для каждого типа линий связи и регламентируют управление передачей информации по каналам

7) физический уровень (physical layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных; определяются характеристики электрических сигналов, тип кодирования, скорость передачи и т.д.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.

Примером протокола физического уровня может служить спецификация 10Base-T технологии Ethernet..

Таким образом, модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами. Модель не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей. Свои собственные протоколы взаимодействия приложения реализуют, обращаясь к системным средствам.

Таким образом, протоколы физического уровня определяют вид и характеристики линий связи между компьютерами. В Internet используются практически все известные в настоящее время способы связи, начиная от простого провода и до волоконно-оптических линий связи.

Т Три нижних уровня - физический, канальный и сетевой - являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети и используемым коммуникационным оборудованием.

Три верхних уровня - прикладной, представительный и сеансовый - сетенезависимы, т.к. ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети.

Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних, что позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств непосредственной транспортировки сообщений.

Таким образом, протоколы транспортного уровня управляют передачей данных из одной программы в другую.

Итак, рассмотренная нами модель OSI описывает взаимосвязи открытых систем, т.е. систем, построенных в соответствии с открытыми спецификациями. Примером такой системы является международная сеть Internet.

Замечание.

Следует понимать, что подавляющее большинство современных сетей в силу исторических причин лишь в общих чертах, приближенно, соответствуют эталонной модели ISO OSI.

Открытая система

Открытой системой может быть названа любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), которая построена в соответствии с открытыми спецификациями.

Спецификация (в вычислительной технике) - формализованное описание аппаратных (или программных компонентов); способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами; условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик. Не всякая спецификация является стандартом.

Под открытыми спецификациями понимаются опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам и принятые в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами.

Соблюдение принципов открытости дает следующие преимущества:

  1.  возможность построения сети из аппаратных и программных средств различных производителей, придерживающихся одного и того же стандарта;
  2.  возможность безболезненной замены отдельных компонентов сети другими, более совершенными, что позволяет развитие сети производить с минимальными затратами;
  3.  возможность легкого сопряжения одной сети с другой;
  4.  простота освоения и обслуживания сети.

Инкапсуляция пакетов и промежуточные узлы

При продвижении пакета с данными прикладного процесса по уровням сверху вниз каждый новый уровень добавляет к пакету свою служебную информацию в виде заголовка и, возможно, окончания (трейлера) - информации, помещаемой в конец сообщения.

Эта операция называется инкапсуляцией данных верхнего уровня в пакет нижнего уровня. Служебная информация предназначается для объекта того же уровня на удаленном компьютере, ее формат и интерпретация определяются протоколом данного уровня.

Данные, приходящие с верхнего уровня, могут представлять собой пакеты с уже инкапсулированными данными еще более верхнего уровня.

При получении пакета от нижнего уровня он разделяется на заголовок, трейлер и данные. Служебная информация из заголовка и трейлера анализируется, и в соответствии с ней принимается решение, что делать с данными, содержащимися в полученном пакете.

Одним из вариантов является направление данных одному из объектов верхнего уровня (какому именно - должно быть указано в проанализированной служебной информации). Тот, в свою очередь, рассматривает эти данные как пакет со своей служебной информацией и данными для еще более верхнего уровня, и процедура повторяется, пока пользовательские данные, очищенные от всей служебной информации, не достигнут прикладного процесса.

Но есть возможность, что пакет не будет проведен до самого верхнего уровня (например, если данный компьютер представляет собой промежуточную станцию на пути между отправителем и получателем). В этом случае объект соответствующего уровня при анализе служебной информации заметит, что пакет на этом уровне адресован не ему. Тогда объект выполнит необходимые действия для перенаправления пакета к месту назначения или возврата отправителю с сообщением об ошибке, но в любом случае не будет продвигать данные на верхний уровень.

Протоколы, основанные на модели OSI используются редко:

  1.  в силу своей не всегда оправданной сложности;
  2.  из-за существования хорошо зарекомендовавших себя стеков протоколов TCP/IP.

Поэтому модель OSI - опорная база для классификации и сопоставления протокольных стеков.

Модель и четыре уровня стеков TCP/IP

Сеть Internet отличается от других сетей своими протоколами и в первую очередь протоколами TCP/IP.

Протокол - это набор правил, определяющий характер взаимодействия пользователей, последовательность выполнения ими действий при обмене информацией.

Термин TCP/IP означает все, что связано с протоколами взаимодействия между компьютерами в сети. Данный протокол представляет собой совокупность нескольких протоколов, прикладные программы и даже саму сеть.

Свое название протокол TCP/IP получил от двух типов протоколов связи:

  1.  Transmission Control Protocol (TCP);
  2.  Internet Protocol (IP).

Таким образом, TCP/IP - собирательное название для стека сетевых протоколов разных уровней, используемых в Internet.

Особенности TCP/IP.

-открытые стандарты протоколов, разрабатываемые независимо от программного и аппаратного обеспечения;

- независимость от физической среды передачи;

-система уникальной адресации;

-стандартизованные протоколы высокого уровня для распространенных пользовательских сервисов.

Стек протоколов TCP/IP делится на четыре уровня:

I.Прикладной (application). Приложения, работающие со стеком TCP/IP, могут также выполнять функции уровней представления и частично сеансового модели OSI.

Распространенными примерами приложений являются программы telnet, ftp, WWW-серверы и клиенты (Интернет-браузеры), программы работы с электронной почтой. Для пересылки данных через сеть другому приложению оно обращается к тому или иному модулю транспортного уровня;

II.Транспортный (transport). Протоколы данного уровня обеспечивают прозрачную (сквозную) доставку данных между двумя прикладными процессами. Для передачи и получения данных, отправляемых друг другу, они используют межсетевой уровень. На транспортном уровне работают два основных протокола:

  1.  Т TCP (Transmission Control Protocol) - надежный протокол с установлением соединения: он управляет логическим сеансом связи (устанавливает, поддерживает и закрывает соединение) между процессами и обеспечивает надежную (безошибочную и гарантированную) доставку прикладных данных от процесса к процессу;

Т Таким образом, протокол TCP обеспечивает надежную доставку, безошибочность и правильный порядок приема передаваемых данных.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol, Протокол контроля передачи) обеспечивает сквозную доставку данных между прикладными процессами, запущенными на узлах, взаимодействующих по сети.

Модуль TCP выполняет передачу непрерывных потоков данных между своими клиентами в обоих направлениях. Клиентами TCP являются прикладные процессы, вызывающие модуль TCP при необходимости получить или отправить данные процессу-клиенту на другом узле.

Протокол TCP рассматривает данные клиента как непрерывный неинтерпретируемый поток пакетов. TCP разделяет этот поток на части для пересылки на другой узел в TCP-сегментах некоторого размера. Для отправки или получения сегмента модуль TCP вызывает модуль IP.

Таким образом, TCP делит информацию, которую надо переслать, на несколько частей. Нумерует каждую часть, чтобы позже восстановить порядок. Чтобы пересылать эту нумерацию вместе с данными, он обкладывает каждый кусочек информации своей обложкой - конвертом, который содержит соответствующую информацию. Это и есть TCP-конверт. Получившийся TCP-пакет помещается в отдельный IP-конверт и получается IP-пакет, с которым сеть уже умеет обращаться.

Получатель (TCP-модуль (процесс)) по получении распаковывает IP-конверты и видит TCP-конверты, распаковывает и их и помещает данные в последовательность частей в соответствующее место. Если чего-то не достает, он требует переслать этот кусочек снова. В конце концов информация собирается в нужном порядке и полностью восстанавливается. Вот теперь этот массив пересылается выше к пользователю (на диск, на экран, на печать).

В сети Internet используется большое число и других протоколов, однако эту сеть часто называют TCP/IP сетью, так как эти два протокола являются важнейшими.

  1.  Т UDP (User Datagram Protocol) - протокол дейтаграмм пользователя - является ненадежным протоколом без установления соединения: это значит, что ни логический сеанс связи, ни надежная доставка прикладных данных этим протоколом не обеспечиваются. Фактически UDP не предоставляет никаких услуг, кроме мультиплексирования пакетов с прикладными данными - то есть направления данных тому или иному приложению в зависимости от номера порта. Услугами UDP пользуются, например, доменная система имен (DNS), сетевая файловая система NFS;

III. Сетевой (межсетевой, или Internet). Основным протоколом этого уровня является протокол IP (Internet Protocol). Этот протокол является центром, вокруг которого строится весь стек TCP/IP.

Протокол IP отвечает за поиск маршрута (или маршрутов) в Internet от одного компьютера к другому через множество промежуточных сетей, шлюзов и маршрутизаторов и передачу блоков данных по этим маршрутам.

Протокол IP является ненадежным протоколом без установления соединения. Это означает, что протокол IP не подтверждает доставку данных, не контролирует целостность полученных данных и не производит операцию квитирования (handshaking) - обмена служебными сообщениями, подтверждающими установку соединения с узлом назначения и его готовность к приему данных.

Протокол IP обрабатывает каждую дейтаграмму как независимую единицу, не имеющую связи ни с какими другими дейтаграммами в Internet. После того, как дейтаграмма отправляется в сеть, ее дальнейшая судьба никак не контролируется отправителем (на уровне протокола IP). Если дейтаграмма не может быть доставлена, она уничтожается. Узел, уничтоживший дейтаграмму, может оправить по обратному адресу ICMP-сообщение, о причине сбоя.

Т Одна из основных задач, решаемых протоколом IP, - маршрутизация дейтаграмм, т.е. определение пути следования дейтаграммы от одного узла сети к другому на основании адреса получателя.

Т Таким образом, протокол IP доставляет блоки данных, называемые дейтаграммами, от одного IP-адреса к другому через компьютерную сеть. IP-адрес является уникальным 32-битным идентификатором компьютера (точнее, его сетевого интерфейса). Данными для дейтаграммы является блок данных, передаваемых IP-модулю транспортным уровнем. IP-модуль предваряет эти данные заголовком, содержащим IP-адреса отправителя и получателя и другую служебную информацию, и сформированная таким образом дейтаграмма передается на уровень доступа к сети для отправки по каналу передачи данных;

IV. Уровень доступа к сети (network access), который выполняет следующие функции:

  1.  отображение IP-адресов в физические адреса сети. Эту функцию выполняет протокол разрешения адресов ARP (Address Resolution Protocol);
  2.  инкапсуляция IP-дейтаграмм в кадры для передачи по физическому каналу и извлечение дейтаграмм из кадров. При этом не требуется какого-либо контроля безошибочности передачи, поскольку в стеке TCP/IP такой контроль возложен на транспортный уровень или на само приложение;
  3.  определение метода доступа к среде передачи, то есть способа, с помощью которого компьютер устанавливает свое право на произведение передачи данных;
  4.  определение представления (кодирования) данных в физической среде;
  5.  пересылка и прием кадра.

Часто в качестве уровня доступа к сети выступают целые протокольные стеки; тогда говорят об IP поверх ATM, IP поверх IPX и т. д.

4.8. Зарождение Интернета

Интернет в современном понимании роли этой сети родился 2 января 1969 года. В этот день, в ответ на запуск в СССР искусственного спутника Земли и распространение на космос гонки вооружений, в США были начаты работы над проектом ARPANET -сетью Агентства перспективных исследований ARPA (Advances Research Projects Agency).

В этом проекте впервые были заложены основополагающие понятия Интернета - система кодирования информации, протоколы работы сети, передача информации в форме пакетов по нескольким каналам одновременно и распределенный характер сети. А уже 2 сентября этого года была осуществлена связь по телефонной линии между двумя компьютерами в разных городах. Этот день и считается официальной датой создания Интернета.

Позже национальный научный фонд США (NSF) создал сеть NSFNET. Она оказалась более удачной и заменила ARPANET. Уже в 1987 году было создано ядро этой сети (Backbon) из 13 центров в разных районах США. Подобные сети появились и в других странах. В условиях демократии и свободы распространения информации эти сети стали быстро объединяться, что превратило их в глобальную интернациональную сеть Интернета.

В 1985 году в Интернете было около двух тысяч компьютеров, а сейчас их счет идет на сотни миллионов! Вся хранящаяся на узлах и подключенных к ним компьютерах информация образует ресурсы Интернета. Ныне они столь велики, что становятся для любого пользователя необозримыми без уменьшения его аппетитов в части поиска информации.

Глобальная (общемировая) сеть Интернета - это совокупность неопределенного множества самых различных сетей, работающих по согласованным правилам - протоколам. Вначале решающее значение в глобализации Интернета сыграла уже существующая общемировая телефонная сеть. Именно она была способна подключить к «информационному облаку» Интернета практически любого пользователя, вне зависимости от места его проживания.

Для связи удаленных компьютеров по телефонным линиям были разработаны специальные устройства для МОдуляции цифровых сигналов и их ДеМодуляции - модемы.

Они позволяли превращать цифровые сигналы компьютеров в аналоговые, передаваемые по телефонной линии связи, и наоборот. В результате появилась возможность обмена информацией между удаленными на огромные расстояния компьютерами через модемы с помощью уже построенных и довольно распространенных телефонных линий.

Применение цифровых методов для обработки информации позволило в реальном масштабе времени использовать хорошо отработанные компьютерные методы сжатия цифровой информации. В итоге через телефонную линию, обычно передающую сигналы с частотой до 2,5 кГц, стало возможным передавать цифровые сигналы со скоростью до 20-33, а сейчас и до 56 кбит/с и даже 112 кбит/с.

Впрочем, тут надо сразу отметить, что в большинстве случаев скорость передачи информации по обычной сети Интернет для рядовых пользователей редко превышает 28-33,6 кбит/с. Зато специальные технические решения позволяют довести ее до нескольких Мбит/с.

Internet по организации во многом напоминает церковь. Это организация с полностью добровольным участием. Управляется она чем-то наподобие совета старейшин, однако, у Internet нет патриарха, президента или Папы.

Составляющие сети могут иметь своих президентов или аналогичных вождей, но это совсем другое дело; в Internet нет единственной авторитарной фигуры. Высшая власть, где бы Internet ни была, остается за ISOC (Internet Society). ISOC - общество с добровольным членством. Его цель - способствовать глобальному обмену информацией через Internet. Оно назначает совет старейшин, который отвечает за техническую политику, поддержку и управление Internet.

Совет старейшин представляет собой группу приглашенных добровольцев, называемую IAB (Совет по архитектуре Internet.). IAB регулярно собирается, чтобы ``благословить'' стандарты и распределить ресурсы, такие, например, как адреса. Internet работает, поскольку имеются стандартные способы общения между компьютерами и прикладными программами. Это позволяет компьютерам разного типа связываться без особых проблем. IAB ответственен за стан дарты; он решает, когда стандарт необходим и каким ему следует быть. Когда требуется стандарт, совет рассматривает проблему, принимает стандарт и по сети оповещает о нем мир. IAB также следит за различными номерами (и другими вещами), которые должны оставаться уникальными.

Сейчас Internet состоит из более чем 12 тысяч объединенных между собой сетей. Сегодня Internet имеет около 15 миллионов абонентов в более, чем 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на 7 - 10 %. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире.

4.9. Сеть Internet

Internet представляет собой совокупность соединенных между собой компьютерных сетей, в которых используются единые согласованные правила обмена данными между компьютерами. Internet объединяет сети:

  1.  глобальные;
  2.  региональные;
  3.  локальные.

Сеть Internet - это-

  1.  быстрое и удобное международное средство связи;
  2.  общедоступное средство массовой информации;
  3.  стремительно развивающееся средство массового заказа товаров и услуг;
  4.  средство обеспечения удаленного доступа к источникам информации;
  5.  всемирная библиотека;
  6.  электронная почта;
  7.  электронные доски объявлений и телеконференции.

Наиболее популярным сервисом, предоставляемым в Internet, является WWW (World Wide Web, буквально - Всемирная паутина), но "WWW" и "Internet" - не одно и то же. WWW - это информационный ресурс, некий мир знаний, распределенный по компьютерам во всей сети; Internet же является средством передачи информации между компьютерами.

Кроме WWW, в Internet предоставляются и другие услуги.

Internet (в целом) не имеет никакого собственника, хотя каждая входящая в него сеть принадлежит какой-либо компании, некоммерческой или государственной организации. Не существует также и специального органа управления, который бы контролировал всю работу Internet. Региональные сети различных стран финансируются и управляются своими собственниками в их интересах и в соответствии с законами того или иного государства.

Требуется также наличие единых технических стандартов и единой системы адресации (нумерации) сетей и компьютеров. Необходимые для этого функции выполняет небольшое число некоммерческих международных и американских организаций.

Классификация компьютерных сетей

В зависимости от территориального расположения абонентских систем компьютерные сети можно разделить на три основных класса:

  1.  глобальная компьютерная сеть (GAN - Global Area Network) объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами осуществляется на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Данная сеть позволяет решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам;
  2.  региональная компьютерная сеть (MAN - Metropolitan Area Network) связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны;
  3.  локальная компьютерная сеть (LAN - Local Area Network) объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту.

Объединение глобальных, региональных и локальных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии.

Требования к вычислительным сетям

Вычислительная сеть создается для облегчения доступа пользователя сети к любому ее ресурсу. Поэтому основной, глобальной характеристикой сети следует считать качество доступа к ее ресурсам. Понятие "качество" может быть описано многими показателями:

  1.  производительность сети определяется временем, которое приходится затрачивать с момента формирования запроса до момента получения ответа на него. На этот показатель влияют многие факторы - насколько загружена вся сеть или отдельные ее фрагменты, как организована работа служб сети;
  2.  надежность сети определяется надежностью работы всех ее компонентов, а также обеспечением сохранности информации;
  3.  управляемость сети характеризует возможность воздействия на работу отдельных элементов сети и осуществления управления с любого элемента сети. Управлением сетью занимается администратор сети;
  4.  расширяемость сети характеризует возможность непрерывного изменения сети - расширения, добавления новых элементов; модернизации;
  5.  прозрачность сети предполагает скрытие особенностей сети от конечного пользователя, возможность распараллеливания работы между разными элементами сети;
  6.  интегрируемость сети означает возможность подключения к сети разнообразного и разнотипного оборудования, программного обеспечения от разных производителей. Работы по стандартизации вычислительных сетей ведутся большим количеством организаций в разных странах.

Преимущества работы в сети:

  1.  разделение ресурсов позволяет экономно использовать их, например, управлять периферийными устройствами со всех подсоединенных рабочих станций;
  2.  разделение данных обеспечивает доступ и управление базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации;
  3.  разделение программных средств обеспечивает одновременное использование централизованных, ранее установленных программных средств;
  4.  разделение ресурсов процессора позволяет использовать вычислительные мощности для обработки данных другими системами, входящими в сеть;
  5.  многопользовательский режим обеспечивает одновременное использование программных средств многими пользователями.

Т Режимы передачи данных в сети:

симплексный режим обеспечивает передачу данных только в одном направлении. Информация может собираться с помощью датчиков, а затем передаваться для обработки на ЭВМ. В вычислительных сетях симплексная передача практически не используется;

  1.  полудуплексный режим обеспечивает попеременную передачу информации, когда источник и приемник информации последовательно меняются местами;
  2.  дуплексный режим обеспечивает одновременную передачу и прием сообщений. Это наиболее скоростной режим работы, позволяющий эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ в сочетании с высокой скоростью передачи сообщений по каналам связи. Пример дуплексного режима - телефонный разговор.


Архитектура Internet

Рассмотрим упрощенную схему построения сети Internet.

В качестве магистрали передачи данных используются выделенные телефонные линии, оптоволоконные и спутниковые каналы связи. Любая организация для подключения к Internet, использует специальный компьютер, который называется шлюзом (gateway). На нем устанавливается программное обеспечение, осуществляющее обработку всех сообщений, проходящих через шлюз. Каждый шлюз имеет свой IP -адрес.

Если поступает сообщение, адресованное локальной сети, к которой подключен шлюз, то оно передастся в эту локальную сеть. Если сообщение предназначено для другой сети, то оно передается следующему шлюзу. Каждый шлюз имеет информацию обо всех остальных шлюзах и сетях. При посылке сообщения через шлюз в Internet выбирается самый "быстрый" путь.

Шлюзы обмениваются друг с другом информацией о маршрутизации и состоянии сети, используя специальный шлюзовый протокол.

Шлюзы бывают двух типов: внутренние и внешние. Внутренними называют шлюзы, расположенные в небольшой подсети и обеспечивающие сети, с более крупной корпоративной сетью. Такие шлюзы поддерживаю связь между собой с помощью внутреннего шлюзового протокола IGP(Internal Gateway Protocol).

Внешние шлюзы применяются в больших сетях, подобных Internet, настройки их постоянно меняются из-за изменений в мелких подсетях. Связь между внешними шлюзами осуществляется через внешний протокол EGP (Exterior Gateway Protocol).

4.10. Подключение к Internet

Выделенный доступ

Доступ к Internet осуществляется по различным линиям связи.

Организации объединяют свои компьютеры в локальную сеть, которая через специальное устройство, называемое шлюзом, соединяется по выделенной линии связи с сетью провайдера Internet (то есть организации, предоставляющей соединение с Internet).

Провайдеры обладают высокоскоростными магистральными каналами: кабельными, оптоволоконными, спутниковыми, радиорелейными, которые объединяются в сложную структуру глобальной сети. Большинство провайдеров являются коммерческими организациями, и соответственно их услуги являются платными.

Сети крупных организаций уже сами по себе имеют достаточно сложную структуру, представляя собой "Интернет в миниатюре". Внутри этих сетей используются те же технические решения и предоставляются такие же сервисы, как и в "большом Интернете". Для обозначения технологий и услуг таких корпоративных сетей используется термин "Интранет" (Intranet). Термин "Интранет" подразумевает либо изолированность корпоративной сети от Internet (Интранет может быть вообще не подключен к Internet), либо использование помимо шлюза специальных защитных, контрольных и ограничивающих средств при подключении Интранета к Internet.

Удаленный доступ

Отдельный компьютер (например установленный дома у пользователя) может подсоединиться к провайдеру и с использованием обычных телефонных каналов (которые называются коммутируемыми линиями). Для того чтобы передать информацию между компьютерами по коммутируемой линии, используются специальные устройства - модемы. Модем пользователя набирает телефонный номер; устанавливает соединение с модемом на стороне провайдера; преобразует компьютерные данные в электрический сигнал специальной формы, пригодный для передачи по телефонной линии; и осуществляет прием-передачу данных.

Модем необходим, потому что компьютеры цифровые, то есть их сигналы составлены из дискретных символов, в то время как большинство телефонных линий аналоговые, они несут сигналы, которые являются непрерывными. Так как сигнал прошел по телефонной линии, на другом конце требуется второй модем, чтобы конвертировать переданные сигналы из аналоговой в цифровую форму.

4.11. протокол пользовательских дейтаграмм (UDP)

Имеется другой стандартный протокол транспортного уровня, который не отягощен такими накладными расходами.

Этот протокол называется UDP - User Datagram Protocol - протокол пользовательских дейтаграмм. Он используется вместо TCP. Здесь данные помещаются не в TCP, а в UDP-конверт, который также помещается в IP-конверт. Этот протокол реализует дейтаграммный способ передачи данных.

Дейтаграмма - это пакет, передаваемый через сеть независимо от других пакетов без установления логического соединения и подтверждения приема. Дейтаграмма - совершенно самостоятельный пакет, поскольку сама содержит всю необходимую для ее передачи информацию. Ее передача происходит безо всякого предварения и подготовки. 

Дейтаграммы, сами по себе, не содержат средств обнаружения и исправления ошибок передачи, поэтому при передаче данных с их помощью следует принимать меры по обеспечению надежности пересылки информации. Методы организации надежности могут быть самыми разными, обычно же используется метод подтверждения приема посылкой эхоотклика при получении каждого пакета с дейтаграммой.

UDP проще TCP, поскольку он не заботится о возможной пропаже данных, пакетов, о сохранении правильного порядка данных и т.д. UDP используется для клиентов, которые посылают только короткие сообщения и могут просто заново послать сообщение, если отклик подтверждения не придет достаточно быстро.

В отличие от TCP, данные, отправляемые прикладным процессом через модуль UDP, достигают места назначения как единое целое. Размер каждого записанного сообщения будет совпадать с размером соответствующего прочитанного. Протокол UDP сохраняет границы сообщений, определяемые прикладным процессом. Он никогда не объединяет несколько сообщений в одно целое и не делит одно сообщение на части.

4.12. Система имен (адресов) в Internet

В интернете каждый сайт, каждая веб-страница и даже каждый документ на странице имеет свой уникальный адрес, который очень точно обозначает расположения компьютера или даже документа на компьютере в мировой сети. Один и тот же адрес может отображаться как в числовом, так и в символьном виде.

Таким образом, каждый компьютер в Internet должен иметь свой собственный уникальный адрес, позволяющий связаться с ним любому другому компьютеру сети. Индивидуальный адрес каждого компьютера в Internet имеет наименование - IP-адрес.

IP-адреса имеют две формы записи:

-цифровой (числовой) адрес;

-доменный адрес.

Оба адреса могут применяться равноценно.

Цифровой адрес

Цифровой адрес компьютера - это его IP-адрес, т. е. стандартный способ идентификации компьютеров, входящих в интернет, принятый еще в начале создания глобальной сети и действующий на основе протоколов TCP/IP, на которых и держится весь Интернет.

IP-адрес состоит из четырех чисел, значение каждого может располагаться между 1 и 255. Разделителями служат точки, при этом отсутствующие разряды не заполняются никакими символами.

Цифровой адрес имеет длину 32 бита; для удобства он разделяется на четыре блока по 8 бит в каждом, которые можно записывать в десятичном виде.

Цифровой адрес включает в себя три компонента:

  1.  адрес сети;
  2.  адрес подсети;
  3.  адрес компьютера в подсети.

<класс сети><номер сети><номер компьютера>

Например, IP-адрес может иметь вид: 142.25.6.170, где: 142.25 - адрес сети; 6 - адрес подсети; 170 - адрес компьютера.

Цифровой адрес содержит полную информацию, необходимую для идентификации компьютера.

Цифровой IP-адрес часто сопровождается также маской подсети (subnet mask или netmask), имеющей такую же структуру, как и адрес, и несущей дополнительную служебную информацию.

С помощью специального механизма (маскирования) любая сеть, в свою очередь, может быть представлена набором более мелких сетей.

В IP-адресе особую роль играет значение первого байта. При его значении в диапазоне от 1 до 127 адрес принадлежит сетям класса А, которые, как правило, содержат в себе большое число компьютеров.

Диапазон 128-191 соответствует сетям класса В, насчитывающим десятки тысяч компьютеров.

Адреса со значением первого бита 192-223 соответствуют сетям класса С.

Адреса в диапазоне 224-255 - это адреса специальных сетей класс D).

Адреса класса Е зарезервированы на будущее.

Такая комбинация подразумевает, что множество представленных числовых номеров делится на сети разного масштаба, а именно:

Рис.14

Беспрецедентный рост числа компьютеров в Интернете привел к тому, что сети классов А и В можно считать исчерпанными и еще осталась некоторая свобода в множестве сетей класса С.

Цифровая форма адреса используется компьютерами и специальным оборудованием обслуживания сети; для пользователей цифровой адрес неудобен, плохо запоминается и несет мало смысловой информации.

Доменный адрес

В связи с неудобством использования адресации в цифровом виде была изобретена доменная система имен компьютеров, представленных в Internet.

Все ресурсы интернета объединяются между собой по какому-либо признаку - тематическому или географическому. При этом физическое расположение самих веб-ресурсов не влияет на их принадлежность к тому или иному домену, а важна только их регистрация.

Часть объединенных по одному из признаков ресурсов сети и называется доменом.

Доменное имя состоит из нескольких слов или сокращений, танками, например: it.mtuci.ru. Доменное имя несет полезную информацию о местонахождении компьютера.

В отличие от IP-адресов расшифровка доменных идет справа налево. Справа; стоит старший домен, домен первого уровня и т.д.

Доменное имя имеет иерархическую многоуровневую структуру.

  1.  крайняя правая часть имени обозначает домен верхнего уровня, то есть самую большую группу компьютеров, в которой находится данный компьютер. В данном примере это т - сокращение от Russia; этот домен объединяет компьютеры, подключенные к Internet в России;
  2.  внутри доменов верхнего уровня есть поддомены области меньших размеров;
  3.  крайняя левая часть доменного имени обозначает имя компьютера внутри своего поддомена.

Домены первого (верхнего) уровня бывают трехбуквенные и двух-буквенные.

Трехбуквенных доменов всего семь:

сот - коммерческие организации;

  1.  edu - учебные заведения;
  2.  gov - правительственные организации;
  3.  mil - военные учреждения;
  4.  net - поставщики сетевых услуг;
  5.  org - бесприбыльные организации;
  6.  int - международные организации.

Все сокращения являются стандартными и определены Международной организацией по стандартизации (ISO).

Двухбуквенные домены верхнего уровня обозначают его страну расположения.

Таким образом, доменная структура - это матрешка: каждый последующий домен, понижаясь на уровень, находится внутри предыдущего, причем чем выше уровень домена, тем правее он располагается в адресе сетевого ресурса.

Домены высшего уровня несут самую общую информацию - к какой зоне интернета (географической или тематической) относится данный веб-узел. Затем идет черед доменов первого уровня - они содержат непосредственные сведения об именах веб-узлов, зарегистрированных в доменах высшего уровня. К ним обычно относятся имена коммерческих компаний, правительственных учреждений, порталов и т. д.

Домен второго уровня отображает имя веб-узла, зарегистрированного внутри домена первого уровня, и т. д.

С каждым шагом влево по доменному адресу уровень домена понижается, но зато увеличивается его конкретная информационная составляющая. Чем ниже уровень домена, тем конкретней адреса он содержит, вплоть до имени компьютера.

Т Доменная система имен - это распределенная база данных, содержащая информацию о соответствии доменных имен и IP-адресов. Множество серверов имен, распределенных по всему Интернету, содержат частичку информации DNS.

Легко запоминающееся доменное имя - один из факторов популярности ресурса. Поэтому наиболее востребованные имена иногда даже разыгрываются в лотерею. Доменные имена порой служат предметом купли-продажи. Зарегистрировав потенциально популярное имя, недобросовестный пользователь затем пытается перепродать его за более крупную сумму. Рекордом является покупка доменного имени bushjsss.com за 150 тыс, долл. Подобная регистрация доменного имени с целью последующей продажи получила название киберсквоттинга.

Преобразование доменного имени в цифровой IP-адрес осуществляется специальной службой Internet, которая называется DNS (Domain Name System - Система доменных имен). Компьютеры, выполняющие такое преобразование, называются DNS-серверами. У каждого домена есть обслуживающий его DNS-сервер.

Полные списки доменов старшего уровня приводятся в справочниках по Интернету.

Приведем примеры старших доменов стран ближнего зарубежья:

by - . Белоруссия;

ua - Украина;

kz - . Казахстан,

В этих странах находится наибольшее количество русскоязычных ресурсов.

Из стран дальнего зарубежья назовем следующие;

uk - Великобритания;

de - Германия;

fr - Франция;

it - Италия.;

us - США,

Домен us используется крайне редко. Исторически сложилось так, что в США используются трехбуквенные домены, указывающие на характер организации, которой принадлежит домен. Так, домен gov означает правительственную организацию, mil - военную, com к появившийся недавно biz - коммерческую, edu .- образовательное учреждение, net - организацию., занимающуюся, сетями, org - •любую организацию.

Впрочем, опыт использования трехбуквенных доменов первого уровня начинают перенимать у США и другие страны, так что в настоящее ; время по наличию трехбуквенного домена, нельзя судить со стопроцентной уверенностью, что данный ресурс зарегистрирован в США.

4.13. Услуги Интернет

Подключение пользователя к Internet может осуществляться разными способами, отличающимися по стоимости, удобству и объему предлагаемых услуг.

Наиболее общий набор услуг (сервисов, приложений), предоставленный пользователю при подключении к Internet включает следующие:

• поиск и передача документов с помощью гипертекстовых ссылок (Всемирная паутина или WWW);

• электронная почта (E-Mail);

  1.  поиск и передача двоичных архивных файлов (FTP);
  2.  поиск и передача текстовых файлов с помощью системы меню (Gopher);
  3.  телеконференции (Usenet);

• система эмуляции удаленных терминалов (Telnet);

• основы общения в Internet и др.

World Wide Web (Всемирная паутина) - базовое приложение Интернет, обеспечивающее доступ к огромному объему информации во всех возможных формах: текст, графика, анимация, звук, видео.

Назначение и особенности WWW

Т WWW (Всемирная информационная сеть ("паутина") использует Internet для передачи гипертекстовых документов - документов, содержащих не только текстовую информацию, но и мультимедийную (изображения, звук), а также ссылки на другие документы - от сервера, на котором эти Документы находятся, к компьютеру пользователя. Это наиболее распространенный и популярный сервис. Так же как и Internet, WWW не имеет владельца, но есть люди или организации, ответственные за размещение информации на каждом WWW-сервере, а также администраторы серверов, обеспечивающие работу программ и оборудования.

" WWW отличается двумя "особенностями'.

  1.  использованием гипертекста;
  2.  возможностью клиентов взаимодействовать с другими приложениями Internet.

Браузеры

Для работы с WWW на клиентских компьютерах используются программы-браузеры. Задача браузера - показать пользователю указанный им документ. Программа-браузер может выполнять следующие действия:

  1.  просматривать документы, находящиеся на удаленных компьютерах-серверах, осуществляя к ним доступ через Internet;
  2.  просматривать не только текстовые, но и гипертекстовые документы;
  3.  давать возможность пользователю проследовать по ссылкам к другим документам, создавая явление продолжительного, затягивающего "брожения" по ресурсам WWW.

В основе WWW лежит технология гипертекста, которая была предложена в 60-х годах Тедом Нельсоном.

Гипертекст (Hypertext) - это многомерный текст, т.е. такая организация документов, при которой один документ или текст может включать в себя разнонаправленные ссылки или указатели (адреса) на другие документы и ссылки. Такие указатели и ссылки, включенные в гипертекст, называются гипертекстовыми ссылками или гиперссылками (Hypertext links, hyperlinks).

Гипертекстовые файлы пишутся с помощью специального языка HTML (Hyper Text Mark-up Language - язык разметки гипертекста). Изображения и другие нетекстовые компоненты не вставляются в документ непосредственно и хранятся отдельно. Вместо этого в текст вставляется ссылка, указывающая имя файла, содержащего необходимый компонент.

Иногда ссылки в документе указывают на файлы, содержимое которых браузер не может отобразить. В этом случае либо браузер запускает программу, предназначенную для работы с файлами этого типа, либо файл сохраняется на локальном диске.

Гипермедиа - это метод соединения друг с другом элементов данных (независимо от их формата). Гипермедиа позволяет связывать не только слова, но и рисунки, звуки или файлы любого типа данных, которые можно хранить в компьютере.

Несколько документов, объединенных на одном сервере какой-либо общей темой, называют домашней страницей (home page).

Более крупный ресурс называется сайтом (site). Сайт может объединять несколько серверов; с другой стороны, на одном мощном сервере может размещаться несколько сайтов.

Для доступа к документу необходимо указать его адрес, который называется URL - Uniform Resource Locator.

URL - составной код, который сообщает браузеру клиента:

  1.  правила, которые пользователь должен использовать, чтобы достигнуть сайта;
  2.  адрес Internet, который уникально определяет сервер;
  3.  расположение в пределах файловой системы сервера данного элемента".1

Пример URL - http://citforum.ru/seminars/cis99.html. В данном URL:

  1.  http:// - указание браузеру применить сетевой протокол HTTP, предназначенный для работы с WWW. Большинство браузеров способно также к воспроизведению файлов с форматами других частей Internet, например FTP, но HTTP является наиболее часто применяемым, и во многих браузерах указание http:// можно опускать;
  2.  citforum.ru - доменное имя компьютера в Internet (сервера WWW), на котором находится искомый документ;
  3.  /seminars/'cis99.html - путь к искомому файлу с указанием каталогов (директорий) и имени файла.

В протоколе HTTP есть возможность аутентификации пользователя. Если это требуется, то перед тем, как предоставить клиенту документ, сервер попросит предъявить имя и пароль, и браузер запросит эти данные у пользователя.

В настоящее время наиболее популярными браузерами являются Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator.

Кэширование информации и прокси-серверы

Если документ или изображение полностью переданы по сети от WWW-сервера программе-браузеру, то браузер сохраняет их в своем хранилище - кэше (кэш находится в отдельном подкаталоге каталога браузера на диске). Если пользователь в дальнейшем запросит тот же самый документ, то прежде чем заново перекачивать документ по сети, браузер проверит, есть ли он в кэше. Если документ имеется в наличии, браузер свяжется с сервером и запросит дату последней модификации документа. Если документ на сервере не новее документа в кэше, то пользователю будет предложен документ из кэша, что существенно увеличит скорость работы. В случае если передача документа была прервана, он в кэше не сохраняется.

Одной из функций прокси-сервера является кэширование Web-документов для группы компьютеров. Прокси-сервер включается между локальной сетью и Internet. Браузер с компьютера из локальной сети обращается со своим запросом сначала к прокси-серверу, который ищет требуемый документ в своем кэше.

Если прокси-сервер не имеет в кэше нужного документа, он от своего имени запросит его с, оригинального сервера. Получив документ по сети, прокси-сервер скопирует его в кэш и отправит к клиенту, делавшему запрос. В любом случае браузер получит ответ от прокси-сервера.

Web-сервер

При обращении браузера по указанному URL компьютер-адресат должен отвечать следующим требованиям:

  1.  быть в работоспособном состоянии;
  2.  иметь запущенную программу, которая ожидает этого обращения.

В случае обращения по протоколу HTTP эта программа является представителем Web-сервера. Назначение Web-сервера состоит в том, чтобы преобразовать URL в имя файла и передать этот файл обратно по сети, либо преобразовать URL в имя программы, выполнить ее и передать полученный результат обратно.

В современных сетевых технологиях на Web-серверы приходится все большая нагрузка. К ним предъявляются следующие весьма жесткие требования. Web-сервер должен:

  1.  быть надежным;
  2.  иметь средства защиты от несанкционированного доступа и разрушения данных;
  3.  быть многозадачным, чтобы:

-работать одновременно с несколькими запросами;

-позволять администратору оперативно корректировать содержимое сайтов, не останавливая работы сервера. Такой режим возможен только в многозадачной операционной системе, такой как Unix, Windows NT, OS/2;</