Телеобробка данних

Розширення сфери використання засобів обчислювальної техніки зумовлює необхідність постійного підвищення продуктивності і розширення функціональних можливостей комп'ютерів, що фактично перетворилися в складні обчислювальні системи. Це положення справедливе для комп'ютерів різних класів, але, у першу чергу , це стосується суперкомп'ютерів, що мають значні обчислювальні ресурси і, відповідно, – більш високу вартість. У цьому випадку актуальним стає підвищення ефективності використання обчислювальних ресурсів, яке досить складно реалізувати в межах однокористувацьких систем. Вирішення цієї проблеми лежить в галузі побудови багатотермінальних систем, що забезпечують групі користувачів одночасний доступ до спільних обчислювальних ресурсів. При цьому за рахунок організації мультизадачного режиму роботи вдається істотно підвищити ефективність використання системних ресурсів. Природно, обчислювальна система повинна залишатися інтерактивною, тобто забезпечувати кожному користувачу можливість оперативної взаємодії із системою на всіх етапах розв’язання завдань. Більше того, у кожного абонента повинно створюватися враження, що практично всі ресурси системи надані в його одноосібне користування.

При збільшенні числа користувачів, як правило, постає завдання підключення до обчислювальної системи віддалених абонентських пунктів, за допомогою яких здійснюється доступ до обчислювальних ресурсів. Абонентські пункти являють собою пристрої введення-виведення, обладнані додатковою апаратурою для підключення до каналів передачі даних. Як пристрої введення-виведення можуть використовуватися клавіатура і дисплей, чи навіть персональний комп'ютер, за умови підключення спеціальної апаратури, наприклад модему, ці пристрої перетворюються в абонентські пункти.

Подібна обчислювальна система, що включає у свій склад апаратуру передачі даних, одержала назву – система телеобробки даних.

Таким чином, основним призначенням системи телеобробки варто вважати надання великому числу територіально розподілених користувачів доступу до спільних обчислювальних ресурсів. Крім того, будучи багатокористувацькою, система телеобробки дозволяє своїм абонентам здійснювати ефективний обмін інформацією між собою. Усе це визначає ряд додаткових переваг систем телеобробки порівняно з однокористувацькими системами, а саме:

• обчислювальні потужності системи телеобробки концентруються в єдиному обчислювальному центрі, де можуть бути створені найбільш-оптимальні умови для експлуатації суперкомп'ютерів;
• концентрація обчислювальних потужностей дозволяє уникнути розподілу дорогого устаткування, знизити витрати на експлуатацію обчислювальних засобів, підвищити якість обслуговування обчислювальної техніки.

Тому використання можливостей телеобробки може забезпечити виконання ряду, здавалося б, суперечливих вимог. При цьому найбільшою мірою задовольняються вимоги концентрації обчислювальних ресурсів і безпосереднього надання цих ресурсів користувачам, віддаленим один від одного і від комп'ютера.

Таким чином, системи телеобробки дозволяють:

• підвищити ефективність використання дорогого устаткування, розширюючи число користувачів, віддалених від обчислювальної системи;
• розширити сферу застосування обчислювальних засобів за рахунок установки терміналів для ряду користувачів, для яких створення власних обчислювальних центрів економічно невигідне;
• створювати територіально-розподілені інформаційно-довідкові системи й автоматизовані системи управління;
• зменшити кількість об'єктів капітального будівництва і витрати на придбання, установку й обслуговування устаткування;
• створювати банки даних і пакети прикладних програм, послугами яких можуть скористатися численні користувачі.

Усе це, природно, сприяє широкому впровадженню засобів обчислювальної техніки у різні сфери виробництва. Наприклад, системи телеобробки широко використовуються в автоматизованих системах керування з розосередженими на значній території об'єктами, в інформаційно-обчислювальних системах взаємодії розосереджених користувачів і т.п. З іншого боку, розширення області застосування систем телеобробки зумовлює необхідність реалізації різних режимів її роботи, відповідно до яких розрізняють кілька систем телеобробки.

1. Системи збору даних. Цей клас систем відноситься до найпростіших систем телеобробки і забезпечує передачу інформації в одному напрямку, тобто від абонентських систем до комп'ютера. Прикладом подібних систем є системи диспетчерської служби, що збирають інформацію від абонентських систем, що обробляють і передають її потім на центральний диспетчерський пункт.

2. Інформаційно-довідкові системи, що надають користувачу доступ до централізованого джерела інформації. Характерною рисою систем даного класу є існування достатньо великого банку даних, що забезпечує користувачів необхідною інформацією. На відміну від попередньої, даний вид системи підтримує двосторонню передачу інформації, хоча все ще обмеженого характеру і фіксованої структури.

3. Інформаційно-керуючі системи. Основним призначенням подібних систем є збір оперативної інформації з наступним прийняттям рішень для керування об'єктом чи процесом. У цих системах, поряд з передачею даних, велика увага приділяється обробці інформації, що у багатьох випадках займає велику частину ресурсів системи.

4. Системи реального часу. До цих систем відносять інформаційно-керуючі системи, що забезпечують передачу й обробку даних зі швидкістю, яка відповідає швидкості протікання керуючого чи контролюючого процесу. Як і всі попередні, даний клас систем відноситься до проблемно-орієнтованих систем.

5. Системи колективного користування. На відміну від названих вище, даний клас систем є більш універсальним, вони орієнтовані на інтерактивний режим роботи віддалених користувачів. При цьому клас розв'язуваних завдань досить різноманітний і обмежується тільки апаратними і функціональними можливостями самої системи телеобробки.

Однак, незалежно від режиму роботи, кожна із систем телеобробки припускає виконання наступних характерних функцій:

• введення-виведення інформації з віддалених абонентських систем;
• перетворення інформації до вигляду, зручного для передачі каналами зв'язку;
• власне, передачу інформації каналами зв'язку;
• перетворення інформації, одержаної каналами зв'язку, у зручний для відтворення її в комп'ютері вигляд;
• введення інформації в комп'ютер;
• обробку інформації;
• зворотний цикл перетворення інформації для її передачі користувачу.

Телеобробка (теле -далеко) інформації - обробка інформації, що поступає в систему обробки даних з робочих станцій віддалених користувачів (абонентів) і управління передачею даних по каналах зв 'язкуміж ними і комп 'ютером

За способом організації телеобробка інформації поділяється на системну - в рамках одієї обчислювальної системи та мережеву, коли багато систем може об'єднуватись навколо однієї головної.

Система телеобробки інформації це комплекс технічних та програмних засобів, направлений на прийом, передачу та обробку інформації віддалених користувачів.

До технічних засобів (HardWeare) телеобробки відносяться:

• робочі станції користувачів;

• мережеві адаптери -засоби узгоджешія каналу зв 'язку з комп 'ютером, мультиплексори для розгалудження мережі передачі даних;

• канали зв 'язку: комутовані, виділені, радіо, супутникові тощо;

• засоби передачі даних: модеми (модулятор - демодулятор сигналу), засоби захисту, підсилення сигналу;

• мережеві маршрутизаторb, концентратори;

• центральний комп 'ютер або сервер обробки та збереження інформації користувачів.

До програмних засобів (Soft Weare) відносяться:

• операційні системи (MSM, Windows 95,98,NT, Unix);

• мережеві системи (Novell Net Ware);

• програмне забезпечення для управління адаптерами, контролерами, модемами - драйвери;

• прикладне програмне забезпечення, що реалізує виконання конкретної функції інформаційної системи на робочому місці користувача чи центральному комп 'ютері.

В епоху активного розвитку мереж ЕОМ виникла необхідність пошуку нових методів передачі інформації на великі відстані між двома або більше користувачами. Внаслідок цього появилось декілька типів мереж передачі даних для побудови на їх основі глобальних комп'ютерних мереж. В наш час можна виділити три типи мереж передачі даних:

• мережа комутації каналів;

• мережа комутації повідомлень;

• мережа комутації пакетів.

Мережа комутації каналів будується на встановленні фізичного і не розривного з'єднання на весь сеанс роботи користувачів або їх програмного забезпечення. Прикладом такої мережі може бути автоматична телефонна мережа, що використовується для підключення до BBS (dialup connection). Мережа комутації повідомлень є подальшим розвитком мереж комутації каналів. В даному випадку з'єднання встановлюється тільки на час передачі повідомлення, яке за цей час передається в повному обсязі. За один сеанс з'єднання може бути передано і декілька повідомлень в тому випадку, коли їх маршрути співпали в одній точці мережі. Прикладом може бути система електронної пошти ОС UNIX, коли для передачі інформації між двома комп'ютерами використовуть пакет UUCP.

На основі можливостей двох попередніх типів мереж були запропоновані мережі комутації пакетів, які відомі сьогодні під назвою Х.25 (від назви протоколу роботи). В основі даного типу мереж лежить метод розділення повідомлення на невеликі частинки, що назвали пакетами, кожний з яких передається окремо і незалежно від інших. При цьому кожен пакет може передаватися за різними маршрутами. На апаратному рівні мережа комутації пакетів складається з вузлів комутації пакетів (ВКП) і каналів передачі даних. Вузол комутації пакетів забезпечує синхронну або асинхронну передачу даних з допомогою відповідних ЕОМ з адаптерами або мультиплексорами. На вузлах комутації пакетів згодом появились засоби PAD - збирачі-розбирачі пакетів. Роботу PAD може виконувати і процесор ЕОМ, але сама поява невеликого аналогового технічного засобу тільки спростила процес передачі інформації. Таким чином ЕОМ на вузлі згодом замінилась на PAD та модем (модулятор-демодулятор), засіб передачі даних по каналу зв'язку. Звичайно на великих комутаційних вузлах ЕОМ просто необхідна для управління великими потоками інформації.

Розглянемо процес передачі інформації для простоти між двома портами різних PAD. Наприклад між точкою А і Б на рис.5.2.

Кожний порт має свій унікальний адрес в межах даної мережі і включає декілька елементів: номер підмережі, номер ВКП, номер каналу, номер порта PAD. Адреси портів включаються в заголовок кожного пакета, що передається. Ітак на порт в точці А подається потік інформації в цифровому вигляді на передачу і звичайно з порту в точці Б має бути знятий точно такий же набір інформації. Як відомо в мережі Х.25 всі повідомлення розбиваються на пакети, що представляють собою невелику частину вхідного повідомлення з добавленою службовою інформацією, і є мінімальною неподільною частиною. Службова інфор­мація пакета містить адресу порта отримувача, контрольну суму блоку даних, номер пакета, тощо. Перед початком сеансу зв'язку встанов­люється процедура ініціалізації каналу, і коли вона виконана (PADom, комп'ютером), на вхідний канал поступає неперервний потік даних в вигляді байтів. Перша порція цього потоку пакується PADom в перший пакет, формується службова інформація і готовий пакет передається на ВКП, потім аналогічно другий пакет і всі решту, що складають пові­домлення На ВКП попадає повідомлення, що розбите на велику кіль­кість маленьких пакетів

На ВКП аналізується заголовок (службова інформація) кожного пакета і визначається куди його необхідно направити, щоб він попав до кінцевого адресата або місця призначення На ВКП отримувача аналі­зується заголовок пакета, визначається номер лінії і на PAD поступають всі його пакети, після чого розпаковуються в повідомлення для точки Б Таким чином на виході в точці Б появляється такий же непреривний потік даних

Маршрут передачі даних може вибиратись, наприклад не в напряму через ВКП2, а через ВКПЗ на ВКП2 Мережі такого типу мають над­лишкові маршрути передачі даних для гарантованого виконання оперщй

Мережі комутації пакетів мають слідуючі переваги:

1 Забезпечується висока швидкість передачі повідомлень,

2 Наявність альтернативних маршрутів передачі гарантує доставку пошти завжди,

3 Не потребує потужної техніки для обробки інформації

4 Достатня система контролю та корекції помилок при передачі даних,

5 Економія каналів передачі даних, Прозорість з точки зору передачі інформації;

6. Забезпечення інтерактивної (в реальному часі) взаємодії абонентів і робочих станцій;

7. Гарантованість доставки повідомлень.

Транспортний рівень мережі Х.25 вперше появився в США для забезпечення обміну інформацією між науково-дослідними інститутами. Мережа отримала назву ARPA. Фактично вона заклала основи для глобальної мережі Internet. Сьогодні стандарт протоколу Х.25 вико­ристовується національною мережею України - УкрПак, Росії- РосПак, СПРШТ - США (450 тис користувачів), ДАТЕКХ-Р - Німеччина (50 тис. користувачів).

Ще одним сучасним стандартом електронного обміну повідом­леннями в світі є протокол Х.400. Базовий протокол Х.400 визначає поняття:

• агент користувача (User Agent - UA) - програма, що підключає робочу станцію кінцевого користувача до телекомунікаційної системи;

• агент передачі повідомлень (Message Transfer Agent - МТА) - апаратно-програмний комплекс, що забезпечує передачу повідомлень іншим локальним чи територіальним МТА в мережі);

• сховище повідомлень (Message Store - MS) - тимчасове сховище на зразок поштового відділення, з якого повідомлення відправляються та куди надходять, тобто тимчасово зберігаються поки не будуть доставлені;

• зона приватного управління (Private Management Domain - PRMD) -частина мережі, що відноситься до приватного сектору власності;

• зона адміністративного управління (Administrative Management Domain - ADMD) - частина територіальної мережі, що належить телекомунікаційній компанії.

З точки зору надійності та безпеки стандарт протоколу Х.400 забезпечує:

• цілісність - гарантування відсутності помилок при передачі;

• конфіденційність - неможливість несанкціонованого розкриття повідомлення;

• підтвердження дійсності - контроль, перевірка відправника повідомлення;

• захист - наявність мітки, що інформує МТА як поводитись з повідомленням;

• гарантія доставки - виключення для відправника можливості заперечення факту відправлення, а отримувача- факту отримання;

• повідомлення про пошту, яка не може бути доставлена - тобто клієнт отримує зворотне повідомлення про неможливість доставки повідомлення у випадках відсутності адресата тощо;

• передачу інформації в конверті- тобто включення інформації в файл з накладанням адрес відправника та отримувача.

Обчислювальна мережа - це інтегрована, багатомашинна, територіально розприділена система, що складається з взаємодіючих локальних (робочих) станцій і підсистеми зв'язку для передачі/ приймання інформації.

Розрізняють локальні -територіально розприділені в межах однієї установи і глобальні - територіально розприділені на великі відстані мережі.

Локальні мережі будуються за типами архітектур:

• Кільцеві: всі робочі станції з'єднуються через власні мережеві адаптери послідовно між собою і остання з першою в кільце.

У складі кільцевої мережі можуть бути як виключно робочі станції з розподілом власних ресурсів користувачам, так і робочі станції з серверами. В деяких випадках на одному комп'ютері може одночасно бути встановлений і працювати сервер та робоча станція. У випадку, коли кільцева мережа складається тільки з робочих станцій, кожен користувач визначає папки чи директорії загального користування та конкретним користувачам на своєму комп'ютері і надає відповідно повноваження доступу. З допомогою операційних систем сімейства Windows, Unix та Linux такого типу локальні марежі можуть бути елементарно побудовані. Зокрема поширене використання на робочих станціях одночасно серверного програмного забезпечення, наприклад у випадках організації баз даних тощо.

• Магістральні: всі робочі станції через власні адаптери та спільну магістраль з'єднуються з центральним комп'ютером або сервером

Слід зазначити, що для даного типу мережі створюється довгий сегмент кабеля - магістраль, на яку в будь якому місці може бути послідовно підключена робоча станція чи сервер з допомогою мережевих адаптерів і так званих коннекторів - спеціальних елементів з'єднання кабеля з адаптером. В даному випадку магістраль обов'язково має початок та кінець, які є замкнутими з допомогою спеціальних наконечників. Магістраль може бути продовжена з обох боків при необхідності. Для побудови магістральної мережі розроблена мережева операційна система NETWARE фірми NOVELL.

• Зіркоподібні: всі робочі станції через мультиплексор з'єднуються з сервером рис. Мультиплексор - мережеве обладнання, що має один вхід і багато виходів для підключення робочих станцій.