Основы сетевых информационных технологий

 

Протокол Х. 25 позволяет  организовать в одной линии до 4096 виртуальных каналов связи. Если протянуть к офису одну выделенную линию. то ее можно использовать для объединения нескольких удаленных офисов, подключения корпоративных информационных ресурсов, доступа к системам электронной почты, базам данным -одновременно. Выделенная линия - это обычная телефонная линия, с которой можно работать на скоростях 9600-28800 бит/с. Более скоростные линии (64 Кбит/с и >) стоят значительно дороже.

 

Обычно сети Х. 25 строятся на двух типах оборудования - Switch или  центр коммутации пакетов (ЦКП) и PAD (hfcket assembler/disassembler сборщик/разработчик пакетов), называемый также пакетным адаптером данных (ПАД), или терминальным концентратором. ПАД служит для подключения к сети Х. 25 оконечных устройств через порты. Примером использования ПАД в корпоративной сети - подключение банкоматов к центральному компьютеру банка. ЦКП- его задача состоит в определении маршрута, т. е. в выборе физических линий и виртуальных каналов в них, по которым будет пересылаться информация. Переход к многопользовательским СУБД - качественно технологический скачок, обеспечивающий деятельность организаций в будущем. Реализация перехода к новой информационной системе (ИС) зависит от используемой и перспективной моделей клиент-сервер.

 

Модели клиент-сервер- это технология взаимодействия компьютеров в сети. Каждый из компьютеров имеет свое назначение и выполняет свою определенную роль. Одни компьютеры в сети владеют и распоряжаются информационно-вычислительными ресурсами (процессоры, файловая система, почтовая служба, служба печати, база данных), другие имеют возможность обращаться к этим службам, пользуясь их услугами. Компьютер, управляющий тем или иным ресурсом называют сервером этого ресурса, а компьютер, пользующийся им - клиентом. Каждый конкретный сервер определяется видом того ресурса, которым он владеет. Например, назначением сервера баз данных является обслуживание запросов клиентов, связанных с обработкой данных; файловый сервер, илифайл-сервер, распоряжается файловой системой и т. д. Этот принцип распространяется и на взаимодействие программ. Программа, выполняющая предоставление соответствующего набора услуг, рассматривается в качестве сервера, а программы пользующиеся этими услугами, принято называть клиентами. Программы имеют распределенный характер, т. е. одна часть функций прикладной программы реализуется в программе-клиенте, а другая - в программе-сервере, а для их взаимодействия определяется некоторыйпротокол.

 

Рассмотрим эти функции. Один из основных принципов технологии клиент-сервер заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на четыре группы, имеющие различную природу.

 

    Первая группа. Это функции ввода и отображения  данных.

 

Вторая группа- объединяет чисто прикладные функции, характерные  для данной предметной области (для банковской системы - открытие счета, перевод денег с одного счета на другой и т. д. ).

 

Третья группа- фундаментальные  функции хранения и управления информационно-вычислительными  ресурсами (базами данных, файловыми  системами и т. д. ).

 

Четвертая группа - служебные функции, осуществляющие связь между функциями первых трех групп. В соответствии с этим в любом приложении выделяются следующие логические компоненты:

 

- компонент представления  (presentation), реализующий функции первой  группы; - прикладной компонент (business application), поддерживающий функции второй группы;

 

- компонент доступа  к информационным ресурсам (resource manager), поддерживающий функции третьей  группы, а также вводятся и  уточняются соглашения о способах  их взаимодействия (протокол взаимодействия).

 

Различия в реализации технологии клиент-сервер определяются следующими факторами: - видами программного обеспечения, в которые интегрирован каждый из этих компонентов;

 

- механизмами программного  обеспечения, используемыми для  реализации функций всех трех групп;

 

- способом распределения  логических компонентов между  компьютерами в сети; - механизмами,  используемыми для связи компонентов  между собой. Выделяются четыре  подхода, реализованные в следующих  моделях: 1.  модель файлового сервера (File Server - FS);

 

2.  модель доступа  к удаленным данным (Remote Data Access - RDA); 3. модель сервера баз данных (Data Base Server - DBS);

 

    4. модель сервера  приложений (Application Server - AS).

    4. 3. 1. Модель  файлового сервера. (FS)

 

является базовой для локальных сетей ПК. До недавнего времени была популярна среди отечественных разработчиков, использовавших такие системы, как FoxPro, Clipper, Clarion, Paradox и т. д.

 

Одним из компьютеров  в сети считается файловым сервером и предоставляет другим компьютерам услуги по обработке файлов. Файловый сервер работает под управлением сетевой операционной системы (Novell NetWare) и играет роль компонента доступа к информационным ресурсам (т. е. к файлам). На других ПК в сети функционирует приложение, в кодах которого совмещены компонент представления и прикладной компонент (рис. 4. 7. ).

 

    Клиент Сервер

    Запросы

    Компонент  Прикладной Компонент доступа  к

    представления  компонент ресурсам

    файлы

    Рис. 4. 7. Модель  файлового сервера

 

Протокол обмена представляет собой набор вызовов, обеспечивающих приложению доступ к файловой системе  на файл-сервере.

 

К недостаткам технологии данной модели относят низкий сетевой  трафик (передача множества файлов, необходимых приложению), небольшое  количество операций манипуляции с данными (файлами), отсутствие адекватных средств безопасности доступа к данным ( защита только на уровне файловой системы) и т. д. 4. 3. 2. Модель доступа к удаленным данным (RDA) –

 

существенно отличается от FS-модели методом доступа к информационным ресурсам. В RDA-модели коды компонента представления и прикладного компонента совмещены и выполняются на компьютере-клиенте. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается операторами специального языка (SQL, если речь идет о базах данных) или вызовами функций специальной библиотеки (если имеется специальный интерфейс прикладного программирования - API).

 

Запросы к информационным ресурсам направляются по сети удаленному компьютеру, который обрабатывает и  выполняет их, возвращая клиенту блоки данных (рис. 4. 8).

 

    Клиент Сервер

    SQL

    Компонент  Прикладной Компонент доступа  к

    представления  компонент ресурсам

    данные

    Рис. 4. 8. Модель  доступа к удаленным данным

 

Говоря об архитектуре  клиент-сервер, подразумевают данную модель. Основное достоинство RDA-модели заключается в унификации интерфейса клиент-сервер в виде языка SQL и широком выборе средств разработки приложений. К недостаткам можно отнести существенную загрузку сети при взаимодействии клиента и сервера посредством SQL-запросов; невозможность администрирования приложений в RDA, т. к. в одной программе совмещаются различные по своей природе функции (представления и прикладные).

 

    4. 3. 3. Модель  сервера баз данных (DBS)

 

реализована в некоторых  реляционных СУБД (Informix, Ingres, Sybase, Oracle), (рис. 4. 9).

 

Ее основу составляет механизм хранимых процедур - средство программирования SQL-сервера. Процедуры  хранятся в словаре баз данных, разделяются между несколькими  клиентами и выполняются на том  же компьютере, где функционирует SQL-сервер. В DBS-модели компонент представления выполняется на компьютере-клиенте, в то время как, прикладной компонент оформлен как набор хранимых процедур и функционирует на компьютере-сервере БД. Там же выполняется компонент доступа к данным, т. е. ядро СУБД.

 

Клиент Вызов Сервер Компонент Прикладной Компонент  доступа к

 

    представления  компонент SQL ресурсам

    Рис. 4. 9. Модель  сервера баз данных

 

Понятие информационного  ресурса сужено до баз данных, поскольку  механизм хранимых процедур - отличительная характеристика DBS-модели - имеется пока только в СУБД.

 

    Достоинства  DBS-модели:

 

- возможность централизованного  администрирования прикладных функций; - снижение трафика (вместо SQL-запросов  по сети направляются вызовы  хранимых процедур);

 

- возможность разделения  процедуры между несколькими  приложениями; - экономия ресурсов  компьютера за счет использования  единожды созданного плана выполнения  процедуры. К недостаткам относится:

 

- ограниченность средств  написания хранимых процедур, представляющих собой разнообразные процедурные расширения SQL, которые уступают по изобразительным средствам и функциональным возможностям в сравнении с языками С или Pascal. Сфера их использована ограничена конкретной СУБД из-за отсутствия возможности отладки и тестирования разнообразных хранимых процедур.

 

На практике чаще используются смешанные модели, когда целостность  базы данных и некоторые простейшие прикладные функции обеспечиваются хранимыми процедурами (DBS-модель), а  более сложные функции реализуются непосредственно в прикладной программе, которая выполняется на компьютере-клиенте (RDA-модель). 4. 3. 4. Модель сервера приложений (AS)

 

представляет собой  процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, отвечающий за интерфейс с пользователем (т. е. реализует функции первой группы). (рис. 4. 10).

 

    Клиент Сервер  Сервер

 

Компонент API Прикладной SQL Компонент доступа представления  компонент к ресурсам

 

    Рис. 4. 10. Модель  сервера приложений

 

Прикладной компонент  реализован как группа процессов, выполняющих прикладные функции, и называется сервером приложения (Application Server - AS). Доступ к информационным ресурсам осуществляет менеджер ресурсов (например, SQL-сервер). Из прикладных компонентов доступны такие ресурсы как, базы данных, очереди, почтовые службы и др. AS, размещенная на компьютере, где функционирует менеджер ресурсов, избавляет от необходимости направления SQL-запросов по сети, что повышает производительность системы.

 

Модели RDA и DBS опираются  на двухзвенную схему разделения функций: - в RDA-модели прикладные функции отданы программе-клиенту (прикладной компонент сливается с компонентом представления);

 

- в DBS-модели ответственность  за их выполнение берет на  себя ядро СУБД (прикладной компонент  интегрируется в компонент доступа к информационным ресурсам).

 

В AS-модели реализована  трехзвенная схема разделения функций. Здесь прикладной компонент выделен  как важнейший изолированный  элемент приложения. Сравнивая модели, AS обладает наибольшей гибкостью и  имеет универсальный характер. Принципы перехода к новой информационной системе.

 

При переходе к новой  информационной системе (ИС) необходимо решить такие вопросы как выбор  одной из четырех моделей, компоненты архитектуры ИС и инструментарий перехода.

 

Наиболее распространенной ИС является FS-модель (примем ее за исходную), а в качестве целевой - RDA-модель (наиболее распространена и относительно проста). На практике наблюдаются и другие схемы перехода ( FS-->DBS, RDA--->DBS, RDA-->AS, FS-->AS). Наиболее типичный случай это FS-->RDA, это переход от локальных сетей ПК к архитектуре систем с сервером баз данных. Следующий шаг - определение компонентов архитектуры системы, имеющей в своей основе RDA-модель -компьютер-клиент и сервер баз данных. Проблема заключается в выборе аппаратного и базового программного обеспечения этих компонентов.

 

На сегодняшний день используются ПК на базе процессоров 486 или Pentium под управлением ОС/2 MS Windows (распространенность, популярность, большое  число приложений, широкий набор  активно используемых русифицированных продуктов). Самое важное достоинство MS Windows - множество средств быстрой разработки приложений, работающих с SQL-ориентированными СУБД, и доступность этих средств для отечественных пользователей.

 

Говоря о сервере  БД, необходимо упомянуть, что это должен быть мощный компьютер, снабженный высокоскоростными надежными механизмами дисковой памяти большой емкости и системой архивирования на магнитных лентах. Его работа должна осуществляться под управлением многозадачной многопользовательской ОС, поддерживающей промышленные стандарты.

 

    Для RDA-модели  характерны два ключевых компонента:

 

- ПК на базе процессоров  486/Pentium под управлением ОС MS Windows; - высокопроизводительный RISC-компьютер  (фирм Sun, Hewiett-Packard, IBM) под управлением соответствующей версии ОС UNIX.

 

4. 4. Технология работы  в среде распределенной обработки  данных

 

Одной из важнейших сетевых  технологий является распределенная обработка  данных, позволяющая повысить эффективность  удовлетворения информационной потребности  пользователя и, обеспечить гибкость и оперативность принимаемых им решений. Достоинствами распределенной обработки информации является: - большое число взаимодействующих между собой пользователей; - устранение пиковых нагрузок с централизованной базы данных за счет распределения обработки и хранения локальных баз данных на разных ЭВМ; - возможность доступа пользователя к вычислительным ресурсам сети ЭВМ; - обеспечение обмена данными между удаленными пользователями. При распределенной обработке производится работа с базой, т. е. представление данных, их обработка, работа с базой на логическом уровне осуществляется на компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии - на сервере. При наличии распределенной базы данных база размещается на нескольких серверах. В настоящее время созданы базы данных по всем направлениям человеческой деятельности: экономической, финансовой, кредитной, статистической, научно-технической, маркетинга, патентной информации, электронной документации и т. д.

 

Создание распределенных баз данных (РБД) было вызвано двумя тенденциями обработки данных, с одной стороны - интеграцией, а с другой децентрализацией.

 

Интеграция подразумевает  централизованное управление и ведение  баз данных. Децентрализация обеспечивает хранение данных в местах их возникновения или обработки, при этом скорость обработки повышается, стоимость снижается, увеличивается степень надежности системы.