Інформаційні системи і технології

ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕРЕЖНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Призначення комп'ютерної мережі

До появи комп'ютерних мереж люди обмінювалися інформацією приблизно так:

• передавали інформацію усно (усне мовлення);

• писали записки або листи (письмове спілкування);

• роздруковували кожен документ на комп'ютері;

• переносили дані з одного комп'ютера до іншого за допомогою дискет.

Комп'ютерні мережі спрощують процес обміну інформацією, надаючи користувачам доступ майже до всіх типів даних і пристроїв. Основним призначенням комп'ютерних мереж є спільне використання ресурсів і встановлення зв'язку як усередині одного підрозділу чи організації, так і за її межами. Ресурси (resources) — це програми, дані, додатки, периферійні пристрої, зокрема дисководи, принтери, модеми та ін.

Мережі дають можливість великій кількості користувачів одночасно "володіти" програмами, базами даних, периферійними пристроями тощо. Наприклад, якщо кільком користувачам потрібно роздрукувати свої документи, всі вони можуть звернутися до мереж-ного принтера.

Нині більшість організацій зберігає та спільно користується в ме-режному середовищі величезними обсягами вкрай важливих даних, спеціальними програмами, створеними для спільного використання в умовах локальних мереж, наприклад, низкою спеціальних банківських програм, програм для ведення бухгалтерського обліку і т. ін.

134

Крім локальних мереж, коли в одну мережу об'єднані комп'ютери, скажімо, однієї будівлі, широко використовуються корпоративні мережі, коли низка локальних мереж, наприклад, однієї організації, з'єднані між собою за допомогою телефонної мережі. Дедалі більшої популярності набуває Інтернет — глобальна комп'ютерна мережа, що з'єднує комп'ютерні мережі всього світу.

Концепції побудови мереж

Спочатку комп'ютерні мережі були невеликими й об'єднували до десяти комп'ютерів і один-два принтери. Технологія обмежувала розміри мережі, у тому числі кількість комп'ютерів у мережі та її фізичну довжину. Наприклад, на початку 1980-х років найпопулярніший тип мереж складався щонайбільше з 30 комп'ютерів, з'єднаних кабелем, довжина якого не перевищувала 185 м. Одночасна обробка одного документа кількома користувачами виключалась. Такі мережі можна було досить легко розташовувати в межах одного поверху будинку або невеликої організації. Для маленьких фірм така конфігурація прийнятна і сьогодні. Ці мережі називаються локальними обчислювальними мережами (ЛОМ, або англ. — LAN).

До локальної мережі комп'ютери підключають за допомогою внутрішньої плати — мережного адаптера (хоча бувають і зовнішні мережні адаптери, що підключаються до комп'ютера через паралельний порт). Мережні адаптери перетворюють коди, які використовуються всередині комп'ютера, на послідовний потік сигналів для передачі інформації в зовнішню мережу. Мережні адаптери повинні бути сумісними з кабельною системою мережі, внутрішньою інформаційною шиною ПК і мережною операційною системою.

Локальні мережі поділяються на чотири типи: реальні (real network), штучні, однорангові (peer-to-peer), на основі сервера (server based).

Реальні мережі

Вважається, що до реальних (real network або Network an Attityde (NWA)) належать мережі, що потребують для своєї нормальної роботи кількох фахівців, які постійно стежитимуть за нею. Одними з най-популярніших реальних мереж є мережі NetWare фірми Novell.

135

Штучні мережі

Штучні мережі виглядають і працюють, як реальні мережі, але для них не потрібен спеціальний мережний жорсткий диск. Такі мережі дають змогу зв'язувати разом комп'ютери через порти і не потребують спеціальних мережних адаптерів. Іноді зв'язок у такій мережі називають зв'язком за нуль-модемом або через нуль-слот, оскільки жоден слот машини не зайнятий мережною платою. Самі мережі називають мережами на нуль-модемі або через нуль-слот (zero-slot networks). Приклад штучної мережі — мережа Laplink.

Однорангові мережі

В одноранговій мережі всі комп'ютери рівноправні: немає ієрархії серед комп'ютерів і немає виділеного (dedicated) сервера. Зазвичай кожен комп'ютер функціонує і як клієнт, і як сервер. Інакше кажучи, немає окремого комп'ютера, відповідального за адміністрування всієї мережі. З огляду на це користувачі повинні мати достатній рівень знань, аби працювати і як користувачі, і як адміністратори свого комп'ютера. Всі користувачі самостійно вирішують, які дані на своєму комп'ютері зробити загальнодоступними у мережі. Одноран-гові мережі називають також робочими групами. Робоча група — це невеликий колектив, тому в однорангових мережах найчастіше функціонує щонайбільше 10 комп'ютерів.

Однорангові мережі відносно прості. Оскільки кожен комп'ютер є водночас клієнтом і сервером, немає потреби в потужному центральному сервері або в інших компонентах, обов'язкових для складніших мереж. Такі мережі звичайно дешевші, ніж мережі на основі сервера, але потребують потужніших (і дорожчих) комп'ютерів. В одноран-говій мережі вимоги до продуктивності і рівня захисту для мережно-го програмного забезпечення зазвичай нижчі, ніж у мережах на основі сервера.

Однорангова мережа характеризується стандартними рішеннями: користувачі самі виступають у ролі адміністраторів і забезпечують захист інформації; для об'єднання комп'ютерів у мережу застосовується проста кабельна система.

Однорангова мережа цілком придатна для таких умов:

• кількість користувачів не перевищує десяти;

• користувачі розташовані компактно, питання захисту даних не критичні;

• у найближчому майбутньому не очікується велике розширення фірми, отже, і мережі.

136

Якщо ці умови виконуються, то вибір однорангової мережі буде прийнятнішим порівняно з мережею на основі сервера. Незважаючи на те, що однорангові мережі цілком задовольняють потреби невеликих фірм, іноді виникають ситуації, коли їхнє використання може виявитися недоречним. Тому, вибираючи тип мережі, слід враховувати певні недоліки однорангових мереж.

В одноранговій мережі кожен комп'ютер повинен більшу частину своїх обчислювальних ресурсів надавати локальному користувачу, який працює на цьому комп'ютері, і підключати додаткові обчислювальні ресурси для підтримки доступу до ресурсів віддаленого комп'ютера. Всі користувачі можуть "поділитися" своїми ресурсами з іншими. До спільно використовуваних ресурсів належать каталоги, принтери, факси-модеми і т. ін. Захист ресурсів відбувається зазвичай установленням пароля, наприклад на каталог. Централізовано керувати захистом в одноранговій мережі дуже складно, тому що кожен користувач установлює його самостійно, до того ж спільні ресурси можуть розміщуватися на всіх комп'ютерах. Така ситуація становить серйозну загрозу для всієї мережі, крім того деякі користувачі можуть узагалі не встановити захист. Отже, якщо питання конфіденційності є принциповими, рекомендується вибрати мережу на основі сервера.

Мережі на основі сервера

У тому разі, якщо до мережі залучено понад 10 користувачів, од-норангова мережа, де комп'ютери виступають у ролі і клієнтів, і серверів, може виявитися недостатньо продуктивною. Тому більшість мереж використовує виділені сервери. Мережа на основі сервера потребує потужних комп'ютерів, адже вони мають обробляти запити всіх клієнтів мережі.

Виділеним називають такий сервер, що тільки надає послуги іншим комп'ютерам у мережі (клієнтам). Він спеціально оптимізований для швидкої обробки запитів від мережних клієнтів і для керування захистом файлів і каталогів.

Із збільшенням розмірів мережі й обсягу мережного трафіка потрібно збільшувати і кількість серверів. Розподіл завдань серед кількох серверів дає змогу виконувати їх найефективніше. Виконувані серверами завдання різноманітні і складні. З огляду на зростаючі потреби користувачів у великих мережах стали використовувати спеціалізовані (specialized) сервери. Наприклад, у мережі Windows NT існу

137

ють різноманітні типи серверів: файл-сервери, принт-сервери, сервери додатків.

Файл-сервери і принт-сервери керують доступом користувачів відповідно до файлів і принтерів. Наприклад, щоб працювати з текстовим процесором, користувач насамперед повинен запустити його на своєму комп'ютері. Документ текстового процесора, що зберігається на файл-сервері, завантажиться в пам'ять комп'ютера користувача, отже, він зможе працювати з цим документом на своєму комп'ютері. Іншими словами, файл-сервер призначений для зберігання файлів і даних.

На серверах додатків виконуються прикладні частини клієнт-сер-верних додатків, а також зберігаються дані, доступні клієнтам. Наприклад, щоб спростити доступ до даних, сервери зберігають великі обсяги інформації в структурованому вигляді. Сервери додатків відрізняються від файлі принт-серверів, в яких файл або дані повністю копіюються на комп'ютер, від якого надходить запит.

Відмінності однорангових мереж і мереж на основі сервера є принциповими, оскільки визначають різні можливості цих мереж. Вибір типу мережі залежить від багатьох чинників: розміру підприємства, потрібного рівня безпеки, виду бізнесу, рівня доступності адміністративної підтримки, обсягу мережного трафіка, потреб мережних користувачів; фінансових витрат.

У мережах вирізняють:

• робочу станцію ("клієнт") — комп'ютер у мережі, який не поділяє власні ресурси з іншими комп'ютерами у мережі;

• сервер — комп'ютер у мережі, що має ресурси, призначені для спільного використання;

• файл-сервер — мережний комп'ютер, що містить диски, доступні користувачам інших комп'ютерів, і керує доступом до файлів;

• принт-сервер — комп'ютер, відповідальний за мережний друк;

• локальні ресурси — диски, принтери та інші пристрої, пов'язані безпосередньо з робочою станцією;

• мережні ресурси — диск, принтер або інший пристрій, розташований на сервері, який, на відміну від локальних ресурсів, поділяє ресурси з іншими користувачами;

• майл-сервер — серверний комп'ютер, на якому зберігаються повідомлення електронної пошти.

138

Вимоги до мереж

Вимоги до мереж такі: конструктивна надійність, продуктивність, модульність, гнучкість, масштабованість, відсутність "точки завалення" у конструкції модульних виробів, можливість структуризації мережі за допомогою надійної локалізації трафіка, узгодження різноманітних протоколів канального рівня, маршрутизація у мережах з довільною топологією, керованість.

Конструктивна надійність — характерна ознака устаткування, що полягає, наприклад, у відсутності активних компонентів на шасі пристроїв, процесингового модуля або модуля керування. Будь-який блок, що вставляється в шасі, може бути продубльований. Крім того, все устаткування, встановлене для виконання функцій дублювання або "гарячого резервування" для підвищення надійності, у звичайному режимі виконує функції основного модуля, знімаючи з нього половину навантаження, а в аварійному режимі, якщо модуль вийшов з ладу, цілком його заміняє.

Продуктивність — це здатність мереж задовольняти потреби користувачів, тобто якісно виконувати команди з максимально можливою швидкістю з урахуванням зростання числа користувачів, збільшення кількості програмних продуктів, розширення мережної структури.

Модульність устаткування є унікальною характеристикою, оскільки може мати багато рівнів вкладень, що дає змогу оптимізува-ти витрати у разі переконфігурації устаткування. При цьому кожен блок, що підключається до шасі пристрою, є окремим комутатором. Завдяки модульності виявляється така характерна ознака мереж, як гнучкість. Блоки підтримують технології Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI і ATM та інші, забезпечуючи маршрутизацію пакетів у мережі. Це дає можливість, наприклад, перейти із застарілої технології на сучасну без заміни самого комутатора.

Завдяки гнучкості структури мережі можна, по-перше, у разі потреби об'єднувати мережі з різною топологією, причому не лише засобами модульних пристроїв, а й через додаткові порти в автономних концентраторах, і по-друге, без зупинки всієї системи змінювати дислокацію як окремих робочих місць із комп'ютерами, так і цілих груп комп'ютерів.

Масштабованість є особливою характеристикою устаткування. Наприклад, кожен модуль комутатора має власний процесинговий

139

вузол, у результаті чого шина пристрою не використовується в період комутації в рамках портів одного модуля, тоді як передача пакетів між модулями може відбуватися паралельно між різними комутаторами. У результаті цього при встановленні додаткових модулів сумарна продуктивність комутатора зростає.

Важлива вимога до мережі — відсутність "точки завалення", тобто відсутність елемента чи функціонального вузла, вихід якого з ладу призводить до припинення роботи всього пристрою.

Можливість структуризації мережі за допомогою локалізації трафіка. Трафік у мережі складається випадково, проте у ньому відображено певні закономірності. Зазвичай деякі користувачі, які працюють над спільним завданням (наприклад працівники одного відділу), найчастіше звертаються із запитами один до одного або до загального сервера, і тільки іноді вони відчувають потребу у доступі до ресурсів комп'ютерів інших відділів. Бажано, щоб структура мережі відповідала структурі інформаційних потоків. Комп'ютери об'єднують у групи, якщо частина породжуваних ними повідомлень адресована комп'ютерам цієї ж групи.

Узгодження протоколів канального рівня. Сучасні обчислювальні мережі часто будують з використанням кількох різних базових технологій — Ethernet, Token Ring або FDDI. Така неоднорідність виникає або у разі об'єднання вже існуючих мереж, що використовують у своїх транспортних підсистемах різні протоколи канального рівня, або під час переходу до нових технологій, таких як Fast Ethernet або 100VG-AnyLAN.

Маршрутизація в мережах з довільною топологією. Коли дві або більше мереж організовують спільну транспортну службу, такий режим взаємодії називають міжмережною взаємодією (internetworking). Для позначення об'єднаної мережі в англомовній літературі також часто вживають термін "інтермережа" (internetwork або internet). Саме для утворення єдиної транспортної системи, що об'єднує кілька мереж із різноманітними принципами передачі інформації між кінцевими вузлами, і потрібен мережний рівень взаємодії.

Реалізація протоколу мережного рівня припускає наявність у мережі спеціального пристрою — маршрутизатора. Маршрутизатори об'єднують окремі мережі в одну об'єднану мережу. До кожного маршрутизатора можна приєднати кілька мереж (принаймні дві).

140

В об'єднаних мережах майже завжди існує кілька альтернативних маршрутів для передачі пакетів між двома кінцевими вузлами. Завдання вибору маршруту із кількох можливих вирішують маршрути-затори, а також кінцеві вузли.

Керованість. Керовані мережі повинні мати інтелектуальні складові, наприклад, програмних агентів для збирання інформації про стан будь-яких засобів менеджменту мережі (Novell, NMS, HP OpenView, IBM NetView, Sun Net Manager і т. ін.). Такі складові повинні давати змогу здійснювати керування й діагностику на рівні окремих портів, модулів і всього пристрою загалом.

Топологія локальних обчислювальних мереж

Розрізняють чотири основні типи мережних топологій. Перший тип — "шина"

У цьому разі всі мережні вузли (комп'ютери) пов'язані лінійно. Це найпростіший тип топології (daisy chain, з англ. — шлейфове підключення), але він має свої недоліки: у разі пошкодження кабелю мережа розірветься на окремі ділянки.

141

Другий тип — "кільце"

"Кільце" (ring) дуже схоже на "шину", однак у цьому разі мережа не має ні початку, ні кінця: останній вузол сполучається з першим, замикаючи в такий спосіб ланцюг у кільце.

Ще один тип — "зірка"

142

За такого з'єднання всі вузли зв'язані з центральним хабом (концентратором), тобто кожна мережна машина приєднана до мережі незалежно від інших, і порушення зв'язку на одній із ділянок кабелю не позначиться на роботі інших користувачів.

Четвертий тип — "точка-точка"

У разі використання такого типу з'єднання канали зв'язку прокладаються між усіма точками мережі. Недолік такого типу топології — надмірна кількість каналів зв'язку. Це зменшує надійність системи, крім випадків, коли один пристрій передає пакет усім іншим за мінімальної затримки поширення сигналів.

Кабельні системи

локальних обчислювальних мереж

Нині у локальних обчислювальних мережах використовуються всього три види кабелю:

• коаксіальний двох типів — тонкий коаксіальний кабель (thin coaxial cable) і товстий коаксіальний кабель (thick coaxial cable);

• вита пара двох основних типів — неекранована вита пара (unshielded twisted pair (UTP)) і екранована вита пара (shielded twisted pair (STP));

• волоконно-оптичний двох типів — багатомодовий кабель (fiber optic cable multimode) і одномодовий кабель (fiber optic cable single mode). У цих видах кабелю сигнали передаються за допомогою світла, а не електрики, як в інших видах кабелю.

Хоча загальна номенклатура всіх зазначених видів кабелю у багатьох виробників становить навіть не сотні, а тисячі найменувань,

143

вибирати кабель зазвичай доводиться виходячи не з характеристик конкретної марки, а з правил застосування. Це істотно полегшує роботу проектувальнику кабельної підсистеми локальної обчислювальної мережі.

Подальший розвиток локальних мереж

Корпоративні мережі

Найперші типи локальних обчислювальних мереж не могли відповідати потребам великих підприємств, офіси яких зазвичай розташовано в різних місцях. Та щойно переваги комп'ютерних мереж стали незаперечними і мережні програмні продукти почали заповнювати ринок, перед корпораціями повстало завдання розширення мереж з метою збереження конкурентоспроможності.

В англомовній літературі цей вид мереж найчастіше називають " enterprise-wide networks" (з англ. — мережа масштабу підприємства), а в Україні став загальновживаним інший термін іноземного походження — "корпоративна мережа".

Термін "корпоративна" відображає, з одного боку, розмір мережі, бо корпорація — це велике підприємство, з іншого боку — зміст об'єднання, тобто корпоративною є мережа, що утворена в результаті об'єднання кількох, як правило, різнорідних мереж. У разі об'єднання окремих мереж великого підприємства, що має підрозділи в різних містах і країнах, в єдину мережу сукупність кількісних характеристик об'єднаної мережі часто перевищує деякий критичний поріг, за межами якого утворюється нова якість. При цьому кількість користувачів і комп'ютерів може вимірюватися тисячами, число серверів — перевищувати кілька сотень, число записів у базі даних — кілька мільйонів, а відстані між мережами можуть виявитися такими, що використання глобальних зв'язків стає необхідністю. Крім того, неодмінним атрибутом такої складної і великомасштабної мережі є гетерогенність, адже неможливо задовольнити потреби тисяч користувачів за допомогою однотипних елементів і однорідних структур. У корпоративній мережі обов'язково використовуватимуться різноманітні типи комп'ютерів — від мейнфреймів до персональних, 3-5 типів операційних систем, близько десяти різноманітних комунікаційних протоколів, кілька СКБД і велика кількість інших додатків. Перевищення кількісними змінами деякої

144

критичної маси і привело до появи нової якості — корпоративної мережі. Терміном "корпоративність" позначається належність описаного виду мережі одному великому підприємству. Ця ознака не є основною, а відображає той факт, що великомасштабна, гетерогенна і добре інтегрована мережа найчастіше утворюється в результаті зусиль підприємства з об'єднання своїх окремих мереж у єдину інформаційну систему. Відтак, якщо мережа має зазначені особливості, але не належить одній корпорації, її все одно можна назвати корпоративною.

Корпоративні мережі формувалися поступово. Спочатку на підприємствах створювалися невеликі локальні мережі, використовувані тільки невеликою групою працівників — так звані мережі робочих груп (згодом перетворилися на мережі відділів і кампусів (майданчиків)).

Мережі відділів або робочих груп використовуються групою людей, об'єднаних вирішенням спільного завдання, такого, наприклад, як бухгалтерський облік або маркетинг. Основною метою мереж відділів є поділ ресурсів, таких як додатки, дані, лазерні принтери і, можливо, модеми. Зазвичай мережі відділів мають один або два файлові сервери і щонайбільше 30 користувачів. Мережі відділів, як правило, не поділяються на підмережі (сегменти) за допомогою мостів. Навіть коли мережі відділів об'єднані в корпоративну мережу, більша частина трафіка локалізується в мережі відділу, тому що саме в її межах виконується більша частина роботи. Адже користувачі в 80 % випадків звертаються до локальних ресурсів, а в 20 % випадків — до віддалених ресурсів.

Мережі робочих груп і відділів звичайно створюються на основі однієї або кількох мережних технологій — Ethernet, Token Ring, а в тому разі, коли в робочій групі обмінюються великими обсягами інформації (наприклад мультимедійними файлами), застосовуються високошвидкісні протоколи — FDDI, Fast Ethernet або 100VG-AnyLAN. Така мережа зазвичай використовує одну або максимум дві мережні операційні системи. Найчастіше це мережа з виділеним сервером NetWare 3.x або Windows NT, чи однорангова мережа, наприклад мережа Windows for Workgroups.

Наступним кроком в еволюції мереж є об'єднання локальних мереж кількох відділів у єдину мережу будинку або групи будинків — так звану мережу кампусів.

145

Фрагмент кабельних підсистем на прикладі мережі масштабу підприємства має такий вигляд:

Мережі кампусів можуть простягатися на кілька кілометрів, але при цьому не потребують глобальних з'єднань. Ці мережі мають хребет (backbone), або головну мережу, і підмережі, подібні ребрам. Для підвищення продуктивності підприємства іноді використовують маршрутизатори, проте найчастіше підмережі приєднують до хребта за допомогою мостів або концентраторів. У мережі кампуса в кожному відділі здійснюється адміністрування за допомогою власних серверів, але працівники відділу одержують доступ до деяких файлів і ресурсів мереж інших відділів. Послуги, надані мережами кампусів, не обмежуються простим розподілом файлів і принтерів, а часто включають доступ до серверів інших типів, наприклад до факс-сер-верів і серверів високошвидкісних модемів. Мережі кампусів надають також важливу послугу — доступ до корпоративних баз даних незалежно від того, розташовуються вони на серверах баз даних або на міні-комп'ютерах.

146

Саме на рівні мережі кампуса починаються проблеми інтеграції. Типи комп'ютерів, мережних операційних систем, мережного апаратного забезпечення можуть відрізнятися в кожному відділі. Наприклад, інженерний відділ може використовувати операційну систему UNIX і мережне устаткування Ethernet, відділ продажів — операційне середовище DOS/Novell та устаткування Token Ring. Досить часто мережа кампуса з'єднує різнорідні комп'ютерні системи, тоді як мережі відділів використовують однотипні комп'ютери. Наприклад, два відділи, що працюють разом, можуть з'єднати свої комп'ютерні системи, а вже згодом до них захоче приєднатися третій відділ. Звідси випливають складнощі керування мережами кампусів, потрібні ква-ліфікованіші адміністратори, яких треба спеціально навчати. У разі збоїв і відмов адміністратору вже недостатньо перевірити надійність з'єднання, виникає потреба у витонченіших засобах оперативного керування мережею.

Мережа кампуса має багато ознак корпоративної мережі, їй не вистачає тільки масштабності і наявності глобальних зв'язків. Корпоративна мережа — це об'єднання мереж кількох кампусів, а мережа кампуса — це об'єднання мереж робочих груп і відділів. Що більша кількість об'єднуваних мереж, то яскравіше виражено нові якісні ознаки. Найпростіше для невеликої мережі завдання ведення облікової інформації про користувачів перетворюється на складну проблему для мережі масштабу підприємства. Використання глобальних зв'язків змусило фахівців із локальних мереж поринути в новий для них світ телекомунікацій. Особливого значення набули завдання подолання гетерогенності, у результаті вирішення яких у мережі з'явилися численні шлюзи, що забезпечують узгоджену роботу різноманітних операційних систем і мережних системних додатків. Для забезпечення спільної роботи в мережі різноманітних комунікаційних протоколів стали широко використовуватися багатопротокольні маршрутизатори і мости.

Також розширилося коло послуг, що надаються кінцевому користувачеві. Крім традиційних послуг локальних мереж — розподілу файлів і принтерів, до звичайного сервісного набору корпоративної мережі зазвичай входять поштова служба, засоби колективної роботи, підтримка віддалених користувачів, факс-сервіс, обробка голосових повідомлень, організація відеоконференцій тощо. Важливого значення набуває час реакції додатків у корпоративній мережі, адже

147

в умовах динамічного ринку для успішної боротьби з конкурентами рішення потрібно приймати в реальному масштабі часу, що потребує відповідної організації корпоративної мережі та її додатків, у тому числі СКБД, здатної оперативно обробити запити до даних (підтримання режиму On Line Transaction Processing, OLTP). Водночас у великій корпоративній мережі особливо складно забезпечити прийнятний час реакції. Цьому перешкоджає висока інтенсивність потоку запитів, створюваних сотнями і тисячами працівників корпорації, потреба здійснювати пошук даних у базах величезних розмірів, невисока швидкість глобальних ліній зв'язку між відділеннями корпорації, уповільнення швидкості взаємодії в шлюзах, що узгоджують взаємодію неоднорідних компонентів різноманітних підмереж. У корпоративних системах попередніх поколінь особливо великі бази даних зберігали централізовано на мейнфреймах і забезпечували доступ до даних у пакетному режимі, що унеможливлювало швидку реакцію на запит. Нині вимоги роботи в реальному часові стали для корпорацій нагальною потребою й однією з основних вимог, що висуваються до корпоративних мереж і корпоративних додатків.

Об'єднання транспортних потоків окремих мереж у корпоративній мережі відбувається за рахунок використання спільного для всіх мереж магістрального протоколу мережного рівня моделі OSI. Мережний рівень дає змогу з'єднувати мережі, в яких працюють різноманітні протоколи канального рівня. При цьому у разі передачі з мережі в мережу пакета мережного рівня оболонка канального рівня одного виду замінюється оболонкою канального рівня іншого виду. Інформацією, на основі якої відбувається така заміна, є номер мережі і номер вузла в мережі, що не змінюється при переході пакета з мережі в мережу. Існує велика кількість протоколів як мережного, так і канального рівня. Всі вони вирішують одне завдання, але різними засобами, тому у великих мережах мережним інтеграторам і адміністраторам доводиться мати справу одночасно з кількома мережними протоколами. Популярними протоколами мережного рівня, що використовуються для об'єднання підмереж у корпоративну мережу, є IP та Novell IPX. Протоколи мережного рівня не є протоколами тільки локальних мереж. З їхньою допомогою можна створювати інтермережі, що включають як локальні, так і глобальні мережі. У кожній із цих мереж діють свої правила внутрішньої доставки пакетів, а їхня спільна робота стає можливою завдяки наявності протоколу мережного рівня.

148

Останнім часом роль об'єднуючого протоколу мережного рівня дедалі частіше виконує IP, який був розроблений для мережі Internet і операційної системи Unix. Для цього протоколу існують стандарти використання з усіма основними протоколами канального рівня локальних мереж, таких як Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet і 100VG-AnyLAN, а також з протоколами глобальних мереж — X.25, Frame Relay, PPP. Уже є специфікація для використання IP з протоколами таких перспективних мереж, як АТМ, — так звана специфікація Classical IP. Важливими перевагами IP є його висока ефективність при роботі на низькошвидкісних глобальних лініях зв'язку. Структу-ризація транспортної підсистеми корпоративної мережі та її ієрархічна багаторівнева будова — це взаємозалежні поняття. Структуриза-ція — це поділ великої системи на окремі взаємозалежні підсистеми, а ієрархічне багаторівневе дерево — це найчастіше використовуваний тип структурування транспортних зв'язків у корпоративній мережі. Неконтрольована мережа має властивість розростатися хаотично. Така стихійно утворена мережа погано керована і схильна до частих збоїв і відмов. Проблеми ранніх мереж Ethernet, що зростали у такий спосіб, добре відомі: відсутність технічного обґрунтування здійснених змін, неповне документування. Це призводило до занадто великих витрат сил і часу на пошук причин відмов і збоїв, що виникали. Масштабні системи потрібно особливо старанно планувати і структурувати, вибираючи для кожної мережі відповідні типи кабельних систем, протоколи та пристрої з'єднання мереж — повторю-вачі, мости, маршрутизатори і шлюзи. Адже метою обчислювальної мережі є надання користувачам доступу до всіх ресурсів мережі.

Віртуальні мережі

Одна з причин, з якої віртуальні мережі стають дедалі популярнішими, полягає в тому, що сегменти рідко бувають статичними: через виробничі міркування, а також кадрові зміни сегменти постійно видозмінюються. Виконання цих змін вручну, наприклад, переведення людей з однієї групи до іншої або надання доступу членам однієї групи до ресурсів іншої, здебільшого досить стомливе і трудомістке. Звичайно для цього потрібне додаткове устаткування, наприклад маршрутизатори і брандмауери, отже, виникає потреба в моніторингу та обслуговуванні додаткових пристроїв і в без того складній мережі. Тому віртуальні мережі стають найкращим засобом сегментування, особливо у великих мережах.

149

Фрагмент віртуальної мережі має такий вигляд:

Існує кілька способів побудови віртуальних мереж:

• групування портів;

• групування МАС-адрес;

• використання міток у додатковому полі кадру — приватні протоколи і специфікації IEEE 802.1 Q/p;

• застосування специфікації LANE для АТМ-комутаторів.

У сучасних віртуальних мережах усі функції сегментування виконують, як правило, за допомогою програмного забезпечення всередині комутаторів. У разі застосування віртуальних мереж логічна ієрархія не повинна обов'язково відповідати фізичній структурі. Адже комутатори запрограмовані на просування трафіка відповідно до логічних сегментів, а не фізичних з'єднань.

За допомогою програмного забезпечення для керування віртуальними мережами адміністратор мережі може, наприклад, визначити, що конкретний порт на конкретному комутаторі належить до віртуальної мережі А, тоді як сусідній порт на тому самому комутаторі — до мережі Б. Отже, дві розташовані поруч робочі станції (одна залучена до локальної мережі А, інша — до мережі Б) можуть працювати

150

з двома різними файловими серверами. Віртуальні локальні мережі можна настроїти у такий спосіб, що ці дві робочі станції не зможуть спілкуватися одна з одною. Устаткування деяких виробників дає змогу навіть включати робочі станції в кілька віртуальних мереж. Якщо комусь із користувачів потрібен доступ до кількох сегментів, то найкращим буде підхід на базі віртуальних мереж.

Нейронні мережі

Нейронні мережі виникли в результаті досліджень у сфері штучного інтелекту. Науковці намагалися відтворити здатність біологічних нервових систем навчатися і виправляти помилки, моделюючи низькорівневу структуру мозку. Мозок людини складається з дуже великої кількості нейронів (приблизно 10000000000), сполучених численними зв'язками (у середньому кілька тисяч зв'язків на один нейрон, проте це число може коливатися). Нейрони — це спеціальні клітини, здатні поширювати електрохімічні сигнали. Нейрон має розгалужену структуру введення інформації (дендрити), ядро і вихід, що розгалужується (аксон). При активації нейрон посилає електрохімічний сигнал по своєму аксону. Через синапси цей сигнал досягає інших нейронів, що можуть у свою чергу активуватися. Щоб створити штучний інтелект, потрібно побудувати систему зі схожою архітектурою.

В останні кілька років спостерігається підвищений інтерес до ней-ронних мереж у різних сферах — бізнесі, медицині, техніці, геології, фізиці тощо. Нейронні мережі використовуються на практиці скрізь, де потрібно вирішувати завдання прогнозування, класифікації або керування. Цей вражаючий успіх визначається такими факторами: великі можливості і простота у використанні.

Великі можливості. За допомогою нейронної мережі можна отримати винятково потужний метод моделювання, що дає змогу відтворювати надзвичайно складні залежності. Зокрема, нейронні мережі нелінійні за своєю природою. Тоді як протягом багатьох років лінійне моделювання було основним методом моделювання в більшості сфер, оскільки для нього були розроблені процедури оптимі-зації. Для задач, де лінійна апроксимація незадовільна (а таких досить багато), лінійні моделі працюють погано.

Простота у використанні. Нейронні мережі можуть навчатися на прикладах. Для цього користувач нейронної мережі підбирає представницькі дані, а потім запускає алгоритм навчання, який автома

151

тично сприймає структуру даних. При цьому користувач повинен мати певний набір евристичних знань про те, як слід відбирати і готувати дані, вибирати потрібну архітектуру мережі й інтерпретувати результати. Проте рівень знань, необхідний для успішного застосування нейронних мереж, набагато скромніший, ніж, наприклад, у разі використання традиційних методів статистики.

Нейронні мережі привабливі з інтуїтивної точки зору, оскільки засновані на примітивній біологічній моделі нервових систем. У майбутньому розвиток таких нейробіологічних моделей може привести до створення справді мислячих комп'ютерів.

Зазвичай нейронні мережі використовуються тоді, коли невідомий точний вид зв'язків між входами і виходами, адже в іншому разі зв'язок можна було б моделювати безпосередньо. Інша істотна особливість нейронних мереж полягає в тому, що залежність між входом і виходом визначається в процесі навчання мережі. Для навчання нейронних мереж застосовують алгоритми двох типів (для різних типів мереж використовують різні типи навчання): кероване ("навчання з учителем") і некероване ("навчання без учителя"). Найчастіше застосовується "навчання з учителем".

Користувач повинен підготувати для нейронної мережі набір навчальних даних. Ці дані є прикладами вхідних даних і відповідних їм виходів. Мережа учиться встановлювати зв'язок між входами і виходами. Звичайно навчальні дані беруться з існуючої інформації. Наприклад, це можуть бути попередні значення цін акцій та індексу FTSE, відомості про позичальників, яким уже надавалися позики, — їхні анкетні дані і те, чи успішно вони виконали свої зобов'язання, тощо. Потім нейронна мережа навчається за допомогою того або іншого алгоритму (найвідомішим з них є метод зворотного розповсюдження), при якому існуючі дані використовуються для того, щоб мінімізувати помилку прогнозу. Якщо мережа навчена добре, вона набуває здатності моделювати "невідому" функцію, що зв'язує значення вхідних і вихідних змінних, і згодом таку мережу можна використовувати для прогнозування в такій ситуації, коли вихідні значення невідомі.

Кожна нейронна мережа отримує на вході числові значення і видає на в

 

 ...  10



Обратная связь

По любым вопросам и предложениям

Имя и фамилия*

Е-меил

Сообщение*

↑ наверх