Стандартизация и информатизация

Особенно остро стоит проблема многозначности понятий в быстро развивающихся предметных областях, в том числе и в информатике. Ниже приводятся определения базы данных, взятые из некоторых источников, которые использовались при разработке отраслевого стандарта "Информационные технологии в высшей школе":

База данных — совокупность данных, существенных для некоторой деятельности (IBM: Терминологический словарь по обработке данных, 1971).

База данных — представление всей информации, обрабатываемой в информационной системе (Технический отчет ИСО 9007. Концепция и терминология для концептуальной схемы и информационной базы, (Е), 1987).

База данных — организованный набор фактов из данной предметной области, информация, упорядоченная в виде набора элементов записей одинаковой структуры. Для обработки записей используются специальные программы, позволяющие их упорядочить, делать выборки по указанному правилу (Учебное пособие изд-ва МАИ, 1993).

База данных — файл данных, для обращения к которому используются средства системы управления базой данных (СУБД). Структура этого файла определяется языком описания данных и не зависит от программ, которые к нему обращаются (Из официального отзыва на проект стандарта ОСТ ВШ 01.002-95, 1996).

Можно было бы привести и другие примеры неоднозначного определения понятий, но и приведенные примеры достаточно наглядны.

Осознавая важность вышеизложенной ситуации, международные и отечественные органы стандартизации разработали и ввели в действие ряд основополагающих нормативных документов, регламентирующих создание систем терминологических стандартов и толковых словарей". Базовым понятием этих документов является понятие гармонизация. Гармонизация понятий определяется как целенаправленная деятельность, позволяющая устранить (или снизить до приемлемого уровня) различия, относящиеся к разным понятийным системам, описывающим один и тот же объект стандартизации. Гармонизация понятий осуществляется не только в рамках систем понятий, выраженных разными языками, но и в рамках одного языка.

Под гармонизацией терминов понимается целенаправленная деятельность, в результате которой одно понятие в различных языках обозначается терминами, отражающими одни и те же или сходные признаки понятия или имеющими одинаковую или слегка различающуюся форму. Данное определение приводится в документах ИСО/ТК 37, а в "Методических рекомендациях по гармонизации терминологии на национальном и международном уровне" приводится ряд поправок, которые должны приниматься во внимание российскими разработчиками. Во-первых, рекомендуется рассматривать гармонизированные термины в более широком плане, как термины, обозначающие гармонизированные понятия вне зависимости от того, совпадают или нет термины по форме и/или буквальному значению. Во-вторых, подчеркивается, что трактовка ИСО/ТК 37 может ложно ориентировать на введение в русскую терминологию наряду с уже имеющимися терминами гармонизированных терминов, что приведет к росту синонимии.

Приведем последовательность шагов, необходимых при создании терминологических стандартов:

анализ терминологии (для этого должны быть собраны и систематизированы наиболее характерные информационные материалы) данной предметной области с целью составления словника, включая и синонимы;

из словника необходимо выделить базовые понятия предметной области, которые составят в стандарте раздел "Общие понятия", и на основе которых будут строиться все остальные определения в стандарте;

при стандартизации терминов необходимо строго следовать правилам языка, на котором пишется стандарт, сохраняя преемственность развития терминологии в данной предметной области;

термины располагаются в стандарте в соответствии с выявленными связями выражаемых ими понятий в последовательности от общего к частному, от определяющего к определяемому;

для сохранения целостности и самодостаточности в стандарт могут включаться термины из существующих стандартов предметных областей, частью которых является стандартизуемая ПО, при этом определения могут видоизменяться (в скобках, после термина, в этом случае необходимо сделать помету, которая указывает на новую область применения термина).

Важность терминологии, используемой при создании новых ИТ, подчеркнута в декларации II Международного конгресса ЮНЕСКО по образованию и информатике, где признано необходимым обратиться к Международной организации стандартов с просьбой совместно со специалистами по образованию проверить, упростить и откорректировать терминологию в области новых технология.

8.Стандартизация локальных вычислительных сетей.

Компьютерной сетью называют совокупность узлов (компьютеров, терминалов, периферийных устройств), имеющих возможность информационного взаимо­действия друг с другом с помощью специального коммуникационного оборудо­вания и программного обеспечения. Размеры сетей варьируются в широких пре­делах — от пары соединенных между собой компьютеров, стоящих на соседних столах, до миллионов компьютеров, разбросанных по всему миру (часть из них может находиться и на космических объектах). По широте охвата принято деле­ние сетей на несколько категорий. Локальные вычислительные сети, ЛВС или LAN (Local-Area Network), позволяют объединять компьютеры, расположенные в ограниченном пространстве. Для локальных сетей, как правило, прокладывается специализированная кабельная система, и положение возможных точек подклю­чения абонентов ограничено этой кабельной системой. Иногда в локальных се­тях используют и беспроводную связь (wireless), но и при этом возможности пе­ремещения абонентов сильно ограничены. Локальные сети можно объединять в более крупномасштабные образования — CAN (Campus-Area Network — кампусная сеть, объединяющая локальные сети близко расположенных зданий), MAN (Metropolitan-Area Network — сеть городского масштаба), WAN (Wide-Area Net­work — широкомасштабная сеть), CAN (Global -Area Network — глобальная сеть). Сетью сетей в наше время называют глобальную сеть — Интернет. Для более крупных сетей также устанавливаются специальные проводные или беспровод­ные линии связи или используется инфраструктура существующих публичных средств связи. В последнем случае абоненты компьютерной сети могут подклю­чаться к сети в относительно произвольных точках, охваченных сетью телефо­нии, ISDN или кабельного телевидения.

Понятие интранет (intranet) обозначает внутреннюю сеть организации, где важны два момента: 1) изоляция или защита внутренней сети от внешней (Ин­тернет); 2) использование сетевого протокола IP и Web-технологий (прикладно­го протокола HTTP). В аппаратном аспекте применение технологии интранет означает, что все абоненты сети в основном обмениваются данными с одним или несколькими серверами, на которых сосредоточены основные информационные ресурсы предприятия.

В сетях применяются различные сетевые технологии, из которых в локальных сетях наиболее распространены Ethernet, Token Ring, lOOVG-AnyLAN, ARCnet, FDDI, рассмотренные в главах 6-9. В глобальных сетях применяются иные тех­нологии, кратко рассмотренные в главах 10 и 11. Каждой технологии соответст­вуют свои типы оборудования.

Оборудование сетей подразделяется на активное — интерфейсные карты компьютеров, повторители, концентраторы и т. п. и пассивное — кабели, соеди­нительные разъемы, коммутационные панели и т. п. Кроме того, имеется вспомо­гательное оборудование — устройства бесперебойного питания, кондициониро­вания воздуха и аксессуары — монтажные стойки, шкафы, кабелепроводы различного вида. С точки зрения физики, активное оборудование — это устрой­ства, которым необходима подача энергии для генерации сигналов, пассивное оборудование подачи энергии не требует.

Оборудование компьютерных сетей подразделяется на конечные системы (устройства), являющиеся источниками и/или потребителями информации, и промежуточные системы, обеспечивающие прохождение информации по сети. К конечным системам, ES (End Systems), относятся компьютеры, терминалы, се­тевые принтеры, факс-машины, кассовые аппараты, считыватели штрих-кодов, средства голосовой и видеосвязи и любые другие периферийные устройства, снабженные тем или иным сетевым интерфейсом. К промежуточным системам, IS (Intermediate Systems), относятся концентраторы (повторители, мосты, ком­мутаторы), маршрутизаторы, модемы и прочие телекоммуникационные устрой­ства, а также соединяющая их кабельная и/или беспроводная инфраструктура.

Действием, «полезным» для пользователей, является обмен информацией между конечными устройствами. Поток информации, передаваемый по сети, на­зывают сетевым трафиком. Трафик кроме полезной информации включает и служебную ее часть — неизбежные накладные расходы на организацию взаимо­действия узлов сети. Пропускная способность линий связи, называемая также полосой пропускания (bandwidth), определяется как количество информации, проходящей через линию за единицу времени. Измеряется в бит/с (bps — bit per second), кбит/с (kbps), Мбит/с (Mbps), Гбит/с (Gbps), Тбит/с (Tbps)... Здесь, как правило, приставки кило-, мега-, гига-, тера- имеют десятичное значение (10:), 10G, 10s, 1012), а не двоичное (210, 220, 230, 240). Для активного коммуникаци­онного оборудования применимо понятие производительность, причем в двух различных аспектах. Кроме «валового» количества неструктурированной ин­формации, пропускаемого оборудованием за единицу времени (бит/с), интере­суются и скоростью обработки пакетов (pps — packets per second), кадров (fps — frames per second) или ячеек (cps — cells per second). Естественно, при этом ого­варивается и размер структур (пакетов, кадров, ячеек), для которого измеряется скорость обработки. В идеале производительность коммуникационного оборудования должна быть столь высокой, чтобы обеспечивать обработку информации, приходящей на все интерфейсы (порты) на их полной скорости (wire speed).

Для организации обмена информацией должен быть разработан комплекс программных и аппаратных средств, распределенных по разным устройствам сети. Поначалу разработчики и поставщики сетевых средств пытались идти каж­дый по своему пути, решая весь комплекс задач с помощью собственного набора протоколов, программ и аппаратуры. Однако решения различных поставщиков оказывались несовместимыми друг с другом, что вызывало массу неудобств для пользователей, которых по разным причинам не удовлетворял набор возможностей, предоставляемых только одним из поставщиков. По мере развития техники и расширения ассортимента предоставляемых сервисов назрела необходимость де­композиции сетевой задачи — разбивки ее на несколько взаимосвязанных подза­дач с определением правил взаимодействия между ними. Разбивка задачи и стандартизация протоколов позволяет принимать участие в ее решении большому количеству сторон — разработчиков программных и аппаратных средств, изгото­вителей коммуникационного и вспомогательного (например, тестового) обору­дования и инсталляторов, доносящих все эти плоды прогресса до конечных потре­бителей. Применение открытых технологий и следование общепринятым стандар­там позволяет избегать эффекта вавилонского столпотворения. Конечно, в какой-то момент стандарт становится тормозом развития, но кто-то делает прорыв, и его новая фирменная технология со временем выливается в новый стандарт.

В этой главе будут определены основные понятия, необходимые для описа­ния конкретных сетевых технологий и типов активного оборудования.

2. Базовая модель взаимодействия открытых систем OSI

Для описания способов коммуникации между сетевыми устройствами организа­цией ISO была разработана модель взаимосвязи открытых систем ВОС — OSI (Open System Interconnection). Она основана на уровневых протоколах, что поз­воляет обеспечить:

         логическую декомпозицию сложной сети на обозримые части — уровни; ж стандартные интерфейсы между сетевыми функциями;

         симметрию в отношении функций, реализуемых в каждом узле сети (ана­логичность функций одного уровня в каждом узле сети);

         общий язык для взаимопонимания разработчиков различных частей сети.

Функции любого узла сети разбиваются на уровни, для конечных систем их семь (рис. 1 на стр. 3). Внутри каждого узла взаимодействие между уровнями идет по вертикали. Взаимодействие между двумя узлами логически происходит по гори­зонтали — между соответствующими уровнями. Реально же из-за отсутствия не­посредственных горизонтальных связей производится спуск до нижнего уровня в источнике, связь через физическую среду и подъем до соответствующего уровня в приемнике информации. В промежуточных устройствах подъем идет до того уровня, который доступен «интеллекту» устройства, — так, например, имеются коммутаторы второго и третьего уровней, функции которых будут пояснены далее. Каждый уровень обеспечивает свой набор сервисных функций (серви­сов), «прикладная ценность» которых возрастает с повышением уровня. Уро­вень, с которого посылается запрос, и симметричный ему уровень в отвечаю­щей системе формируют свои блоки данных. Данные снабжаются служебной информацией (заголовком) данного уровня и спускаются на уровень ниже, пользуясь сервисами соответствующего уровня. На этом уровне к полученной информации также присоединяется служебная информация, и так происходит спуск до самого нижнего уровня, сопровождаемый «обрастанием» заголовками. Наконец, по нижнему уровню вся эта конструкция достигает получателя, где по мере подъема вверх освобождается от служебной информации соответству­ющего уровня. В итоге сообщение, посланное источником, в «чистом виде» до­стигает соответствующего уровня системы-получателя, независимо от тех «приключений», которые с ним происходили во время путешествия по сети. Служебная информация управляет процессом передачи и служит для контроля его успешности и достоверности. В случае возникновения проблем может быть сделана попытка их уладить на том уровне, где они обнаружены. Если уровень не может решить проблему, он сообщает о ней на вызвавший его вышестоящий уровень.

Сервисы по передаче данных могут быть гарантированными (reliable — на-­
дежными) и негарантированными (unreliable — ненадежными). Гарантирован­-
ный сервис на вызов ответит сообщением об успешности (по уведомлению от
получателя) или неуспешности операции. Негарантированный сервис сообщит
только о выполнении операции (он освободился), а дошли ли данные до получателя, при этом неизвестно. Контроль достоверности и обработка ошибок может
выполняться на разных уровнях и инициировать повтор передачи блока. Как
правило, чем ниже уровень, на котором контролируются ошибки, тем быстрее
они обрабатываются.

7. Прикладной уровень

6. Представление данных

5. Сеансовый уровень

4. Транспортный уровень

3. Сетевой уровень

2. Канальный уровень

1. Физический уровень

                                                                           рис. 1. Семиуровневая модель ВОС

Стандарты на различные технологии и протоколы, как правило, охватывают один или несколько смежных уровней. Комплекты протоколов нескольких смежных уровней, пользующихся сервисами друг друга (сверху вниз), называют протокольными стеками (protocol stack). Пример протокольного стека, широко используемого в современных сетях, — TCP/IP, который будет рассмотрен ниже.

Уровни модели OSI рассмотрим сверху вниз.

7. Прикладной уровень (application layer) — высший уровень модели, кото­рый обеспечивает пользовательской прикладной программе доступ к сетевым ресурсам. Примеры задач уровня: передача файлов, электронная почта, управле­ние сетью. Примеры протоколов прикладного уровня:

      FTAM (File Transfer, Access and Management) — удаленное манипулирова­ние файлами.

      FTP (File Transfer Protocol) — пересылка файлов.

      X.400 — передача сообщений и сервис электронной почты.

      CMIP (Common Management Information Protocol) — управление сетью в стандарте ISO.

      SNMP (Simple Network Management Protocol) — управление сетью не в
стандарте ISO.

      Telnet — эмуляция терминала и удаленная регистрация (remote login).

6. Уровень представления данных (presentation layer) обеспечивает преобра­зование кодов (например, побайтная перекодировка из KOI8-P в Windows 1251), форматов файлов, сжатие и распаковку, шифрование и дешифрование данных. Пример протокола — SSL (Secure Socket Layer), обеспечивающий конфиденци­альность передачи данных в стеке TCP/IP.

5. Сеансовый уровень (session layer) обеспечивает инициацию и завершение сеанса — диалога между устройствами, синхронизацию и последовательность па­кетов в сетевом диалоге, надежность соединения до конца сеанса (обработку ошибок, повторные передачи). Примеры протоколов сеансового уровня: