Глобальная вычислительная сеть. Принципы организации

ГВС – Интернет, принцип организации огромные сервера по всему миру, соединения с ними по телефонной розетке или по оптоволокну.

Глобальные сети (территориальные) связи служат для того, что предоставлять свои сервисы большому числу конечных абонентов, распределенных по большой территории (город, регион, гос-во, континент).

Типичными абонентами глобальной сети являются локальные сети, расположенные в удаленных друг от друга точках или удаленных территориях. Абонентом может так же являться индивидуальный пользователь.

Функционирование ГС на сегодняшний день поддерживается крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам.

Существует понятие оператора сети и поставщика услуг сети.

Оператор сети – та компания, которая поддерживает нормальное функционирование сети в технологическом плане.

Поставщик услуг (провайдер) – компания, которая оказывает платные услуги абонентам сети.

В основном ГС используется как транзитный транспортный механизм, который предоставляет услуги 3х нижних уровней модели взаимодействия открытых систем.

Основная проблема анализа ГС и отдельных ее элементов состоит в:

- наличие большого числа абонентов,

- сложность топологии сети.

Для обеспечения доступа конечного абонента в ГС используется маршрутизатор.

Для обеспечения сопряжения ГС между собой используются удаленные мосты и шлюзы.

1. Открытые системы. Принципы взаимодействия открытых систем

Применение подхода открытых систем в настоящее время является основной тенденцией в области информационных технологий и средств вычислительной техники, поддерживающих эти технологии. Идеологию открытых систем реализуют в своих последних разработках все ведущие фирмы - поставщики средств вычислительной техники, передачи информации, программного обеспечения и разработки прикладных информационных систем. Их результативность на рынке информационных технологий и систем определяется согласованной (в пред конкурентной фазе) научно-технической политикой и реализацией стандартов открытых систем.

"Открытая система - это система, которая состоит из компонентов, взаимодействующих друг с другом через стандартные интерфейсы". Это определение, данное одним из авторов упомянутого руководства Жаном-Мишелем Корну, подчеркивает системный аспект (структуру открытой системы).

"Исчерпывающий и согласованный набор международных стандартов информационных технологий и профилей функциональных стандартов, которые специфицируют интерфейсы, службы и поддерживающие форматы, чтобы обеспечить интероперабельность и мобильность приложений, данных и персонала". Это определение, данное специалистами IЕЕЕ, подчеркивает аспект среды, которую предоставляет открытая система для ее использования (внешнее описание открытой системы).

Вероятно, одно достаточно полное и общепринятое определение открытых систем еще не сформировалось. Однако сказанного выше уже достаточно, чтобы можно было рассмотреть общие свойства открытых систем и выяснить существо связанных с ними проблем.

Общие свойства открытых систем обычно формируются следующим образом:

- расширяемость/масштабируемость -extensibility/scalability,

- мобильность (переносимость) - portalility,

- интероперабельность (способность к взаимодействию с другими системами) - interoperability,

- дружественность к пользователю, в т.ч. - легкая управляемость - driveability.

1. Сети ЭВМ и телекоммуникации. Основы их объединения

Под телекоммуникационной системой понимает­ся комплекс двух- или многостороннего совме­стимого аппаратно-программного обеспечения объектов и каналов связи между ними, предназначенный для автоматизированного взаимодействия. Термин теле­коммуникации определяет большое семейство различных технологий, связывающих информационные массивы таких объектов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. В общем случае для переноса команд управления, информации о состоянии объекта, различных видов данных, например — речь, музыка, графика, видео, в том числе компьютерного трафика по различным лини­ям связи, используется определенный материальный носитель, которым является сигнал несушей частоты (радиосигнал).

Типовую телекоммуникационную систему можно представить в виде структурной схемы (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Структурная схема взаимодействия конечных пользователей сети

Здесь под сообщением понимается любой вид данных, подлежащий передаче. Для обозначения оборудования оконечного устройства сети используют термин DTE (Data Terminal Equipment) или оконечное терминальное оборудование данных, обеспечивающее связной интер­фейс со стороны ПК.

Телекоммуникационная сеть содержит разнообразные аппаратные и программные компоненты, которые рабо­тают совместно при приемо-передаче данных. Различные компоненты сети взаимодействуют друг с другом, при­держиваясь ряда правил. Такой набор правил, регулирую ющий процесс приемо-передачи данных между двумя точками сети, называется протоколом связи. Некоторые протоколы являются стандартами для передачи данных.

1. Программное и аппаратное обеспечение сети ЭВМ

Программное обеспечение: сетевые ОС, осуществление функционирование сети на основе протокола ТСР\IP. Программы мониторинга и инспекции загрузки сети.

Программы удалённого доступа и администрирования.

Аппаратное обеспечение: хабы, сервера, коммутаторы,

маршрутизаторы

1. Организации доступа к сетевым ресурсам

Поскольку сетевые ресурсы находятся в дереве с иерархической структурой, для доступа к конкретному объекту необходима информация об имени этого объекта и его положении в дереве. Пользователи и сетевые ресурсы используют имена объектов для поиска и взаимодействия с другими объектами.

У каждого конечного объекта есть идентифицирующее его имя. Это имя называется общим именем (CN) конечного объекта. Для объектов Пользователь общим именем является регистрационное имя пользователя.

Сетевые ресурсы производят поиск и перемещение в дереве Каталога, чтобы находить объекты в соответствующем им контексте.

Для доступа к ресурсам (FTP, PRINTERS) осуществляется посылка запроса к конкретному ресурсу, после ответа последнего проходит проверка пользователя на предмет разрешения, если разрешение получено, то происходит доступ.

1. Реализация структуры абстрактных типов данных в объектно-ориентированных языках программирования

Рассмотрим пример, представленный на рисунке. В нем рассмотрена операция подсчет выплат для различных категорий служащих фирмы: временных служащих с почасовой оплатой труда, постоянных служащих с понедельной оплатой труда и руководящих работников фирмы с помесячной оплатой.

Каждая из категорий служащих представлена своим подклассом класса служащий, от которого они наследуют атрибут годовой_доход и операцию подсчет_выплат. Но подсчет выплат для каждой категории служащих производится по-своему, с учетом значений их собственных (неунаследованных) атрибутов; поэтому в каждом из подклассов операция подсчет_выплат переопределяется. Следовательно, в суперклассе операция подсчет_выплат может быть определена произвольным образом, так как она никогда не будет выполняться. В то же время сигнатуры всех операций подсчет_выплат в суперклассе и в подклассах должны быть одинаковыми (иначе это будут разные операции). Из сказанного следует, что в суперклассе можно задать только сигнатуру операции подсчет_выплат, это обеспечит одинаковые сигнатуры этой операции во всех подклассах. Методы, реализующие операцию подсчет_выплат, достаточно определить только в подклассах класса служащий. Суперкласс, в котором заданы только атрибуты и сигнатуры операций, но не определены методы, реализующие его операции, называется абстрактным классом. Методы, реализующие операции абстрактного класса, определяются в его подклассах, которые называются конкретными классами.

Рис. 2.19. Абстрактный класс

Абстрактный класс не может иметь объектов, так как в нем не определены операции над объектами; объекты должны принадлежать конкретным подклассам абстрактного класса. Абстрактные классы используются для спецификации интерфейсов операций (методы, реализующие эти операции впоследствии определяются в подклассах абстрактного класса). Абстрактные классы удобны на фазе анализа требований к системе, так как они позволяют выявить аналогию в различных, на первый взгляд, операциях, определенных в анализируемой системе.

Простейший способ ослабить связь между пользователями класса и его разработчика­ми, а также между создающим объекты кодом и кодом, пользующимся такими объекта­ми, — ввести абстрактный класс, представляющий собой интерфейс ко множеству реа­лизаций общего понятия.

Абстрактные типы предназначены для того, чтобы:

- определить одно понятие таким образом, чтобы позволить сосуществовать в про­грамме нескольким его реализациям;

- обеспечить приемлемое быстродействие и затраты памяти, благодаря использо­ванию виртуальных функций;

- минимизировать зависимость каждой реализации от других классов;

- быть понятными сами по себе.

Класс делится на функции (действия с абстрактным типом данных) и переменные (свойства объекта, который программируется).

Для класса:

- синтаксис: {} public; class private virtual и т.д.

- семантика: определяет переменные, объекты (действия класса, функции, базовые понятия

Описание класса – это описание типа данных.

Абстрактный тип данных (АТД) необходим, когда не хватает стандартных типов данных.Динамическая структура как абстр. тип данных - списки, стеки, деревья, массивы, очереди.

Абстракция в программировании (ООП)

1.инкапсуляция АТД

2.наследование (одна абстракция порождает другую)

3.виртуализация (многообразие одной и той же функции)

4.шаблон (много типов)

библиотеки бывают стандартные и шаблонов

5.

1. Использование основных парадигм программирования при проектировании программного продукта

1. Парадигмы современного программирования.

Исторически к первым технологическим приемам в области программирования можно отнести декомпозицию общей структуры решаемой задачи на такие составные компоненты, которые в данном контексте являются элементарными. В дальнейшем для этого подхода была разработана серьезная теоретическая база и целый ряд рекомендуемых технологических приемов, что в совокупности представляет собой современное программирование. В зависимости от выбора «элементной базы» можно получать различные совокупности методологических приемов, правил, отношений, зависимостей и т.п. для решения поставленной задачи, которые в совокупности образуют парадигму программирования.

Парадигмы программирования занимают важное место в технологии разработки программного обеспечения. Именно вокруг них начинают выстраиваться и развиваться методологические концепции. Такая роль обуславливается тем, что возникающие новые идеи по созданию программ первоначально реализуются в простых инструментах, поддерживающих исследование и экспериментальную проверку выдвигаемого стиля, в качестве которых чаще всего выступают языки программирования. После обобщения первоначального опыта приходит понимание достоинств и недостатков, позволяющих перейти к формированию методологий, обеспечивающих использование парадигмы при разработке больших программных систем. Если разработанная парадигма не способна служить основой промышленной методологии, она отвергается или применяется в ограниченных масштабах. Можно сказать, что парадигма программирования реализуется через методологии программирования, которые заключаются в совокупности соглашений и договоренностей о приемлемых и не приемлемых для данной парадигмы базовых языковых средствах и их сочетаниях.

Процедурная (синонимы: директивная, процедурная)	Переменная + функция, применение – общая задача проектирования	Fortran, C, Pascal, Basic
Объектно-ориентированная	Классы и объекты, не хватает возможностей процедурного кода, использование абстрактного типа данных, применение – позволяет решать сложные задачи	Java, C++, Ruby
Логическая	Множество правил, множество выводов, множество соответствий, использование - БД	Prolog
Функциональная	Функции зависящие от переменных, применение – аналитические вычисления, матем. задачи, графика, интегрирование, дифференцирование	Lisp, MathCad, MathLab