Структура программного обеспечения компьютерной сети

Содержание

Введение…………………………………………………..………………………….3

Структура программного обеспечения компьютерной сети……………………4

1.1 Состав программного  обеспечения…………………………………………….4

1.2 Понятие компьютерных  сетей…………………………………………………..8

Функции программного обеспечения компьютерной сети………………………13

2.1 Типологии обеспечения  компьютерных сетей……………….……………….13

2.2 Виды компьютерных  сетей………………………………..…….……………..16

Заключение…………………………………………………………………………20

Глоссарий……………………………………………………………………………22

Список использованных источников…………………………………………….24

Список сокращений……………………………………………………………….26

Приложения………………………………………………………………………..27

Введение

История объединения компьютеров  между собой почти столь же стара, как и история создания собственно компьютеров. Еще на заре компьютерной эры пользователи ЭВМ поняли, что намного проще обмениваться данными между машинами по кабелю, чем применять перенос данных с помощью мобильных накопителей.

Однако такая скорость передачи данных по мере роста объема памяти и быстродействия ЭВМ быстро оказалась слишком малой для практического применения, и десятки фирм включились в гонку создания специального аппаратного (сетевых плат) и программного обеспечения, причем скорость передачи данных достигла сотен мегабит в секунду.

Каждая фирма предлагала свой стандарт передачи данных и собственное программное обеспечение, через несколько лет были выработаны общеупотребительные стандарты на сетевые протоколы (наборы правил и соглашений, в соответствие с которыми производится обмен данными по сети) передачи данных.

В настоящее время поддержка  наиболее распространенных сетевых  протоколов встраивается непосредственно  в ОС (поддержка дополнительных протоколов устанавливается по желанию пользователя), пользователю предоставляются штатные  средства поддержки сетевых функций (подключение к удаленной ЭВМ, обмен файлами по сети и др.). Вместе с тем возможности современных ОС позволяют программисту разрабатывать свои собственные приложения, пользуясь средствами встроенной в ОС сетевой поддержки.

Узким местом при практической реализации распределенной ОС является как теоретические (планирование рациональной загрузки процессоров различного типа при их числе, измеряемом сотнями и тысячами трудноосуществимая задача), так и практические сложности реализации (скорость передачи данных по сети на много порядков ниже скорости обмена информацией процессоров с оперативной памятью в пределах одной ЭВМ).

При объединении компьютеров в  сети остро встают вопросы несанкционированного доступа к информации и проблема компьютерных вирусов.

В основу работы компьютеров положен программный принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе.

Этот принцип обеспечивает универсальность  использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. После ее завершения в память загружается другая программа и т.д.

Программа – это запись алгоритма  решения задачи в виде последовательности команд или операторов языком, который  понимает компьютер. Конечной целью  любой компьютерной программы является управление аппаратными средствами.

Для нормального решения задач  на компьютере нужно, чтобы программа  была отлажена, не требовала доработок  и имела соответствующую документацию.

Поэтому, относительно работы на компьютере часто используют термин программное обеспечение (software), под которым понимают совокупность программ, процедур и правил, а также документации, касающихся функционирования системы обработки данных.

Программное и аппаратное обеспечение  в компьютере работают в неразрывной связи и взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называется программной конфигурацией. Между программами существует взаимосвязь, то есть работа множества программ базируется на программах низшего уровня.

Между программный интерфейс – это распределение программного обеспечения на несколько связанных между собою уровней. Уровни программного обеспечения представляют собой пирамиду, где каждый высший уровень базируется на программном обеспечении предшествующих уровней.

Основная часть

Структура программного обеспечения компьютерной сети

 

1. Состав программного обеспечения

Компьютер - это устройство, не способное  мыслить самостоятельно, как человек. Для того чтобы компьютер мог  работать с информацией - получать ее, хранить, передавать, обрабатывать - его необходимо научить выполнять все эти действия. Научить - значит построить работу компьютера по инструкции, в которой указано, что надо делать.

Такая инструкция должна содержать  строгую последовательность команд на языке, понятном компьютеру, т.е. сообщать ему, как надо обрабатывать данные для получения желаемого результата. Такая инструкция называется программой. Компьютер без программ - это груда железа. И только программы делают его нашим помощником, другом и советчиком.¹

Самые первые программы разрабатывались  на машинном языке, где слова этого  языка представляют собой последовательность нулей и единиц, и не все люди могли заниматься их разработкой, а  только профессиональные программисты.

В 60-е годы началась разработка языков программирования высокого уровня, которые позволили существенно облегчить работу программистов, и создание программ стало доступно даже для начинающих пользователей компьютера.

Программа - это последовательность команд, которую выполняет компьютер  в процессе обработки информации.

Все программы хранятся во внешней  и постоянной памяти компьютера. Но, для того, чтобы компьютер мог  выполнить ту или иную обработку  информации по соответствующей программе, она должна быть помещена в оперативную  память компьютера.

Все используемые в компьютере программы  называются программным обеспечением (ПО).

Все программное обеспечение делиться на три класса:

• Системное ПО;
• Прикладное ПО;
• Инструментарий программирования.²

Системное ПО - является основным ПО, неотъемлемой частью компьютера. Без него невозможно взаимодействовать ни с одним устройством ЭВМ. Именно системное ПО руководит слаженной работой всех элементов компьютерной системы, как на аппаратном уровне, так и на программном.

Прикладное ПО - предназначено для  выполнения конкретных задач пользователя. Это те программы, которые превращают компьютер в пишущую машинку для набора текстов, в калькулятор для выполнения вычислений, в рабочее место художника, дизайнера, в средство общения с другими людьми на расстоянии или инженера-конструктора, и многое-многое другое.

Инструментарий программирования - это средства, предназначенные  для создания ПО, т.е. того же системного и прикладного ПО. Его составляют разнообразные языки и среды  программирования.

Программы, с помощью которых пользователь может решать свои информационные задачи, не прибегая к программированию, называются прикладными программами.

Как правило, все пользователи предпочитают иметь набор прикладных программ, который нужен практически каждому. Их называют программами общего назначения. К их числу относятся:

• системы управления базами данных (СУБД), позволяющие превратить компьютер в справочник по любой теме;
• текстовые и графические редакторы, с помощью которых можно готовить различные тексты, создавать рисунки, строить чертежи; проще говоря, писать, чертить, рисовать;
• коммуникационные (сетевые) программы, предназначенные для обмена информацией с другими компьютерами, объединенными с данным в компьютерную сеть;
• табличные процессоры, позволяющие организовывать очень распространенные на практике табличные расчеты.

Очень популярным видом прикладного  программного обеспечения являются компьютерные игры. Большинство пользователей  именно с них начинает свое общение  с ЭВМ.

Кроме того, имеется большое количество прикладных программ специального назначения для профессиональной деятельности. Их часто называют пакетами прикладных программ. ³

Это, например, бухгалтерские программы, производящие начисления заработной платы  и другие расчеты, которые делаются в бухгалтериях; системы автоматизированного проектирования, которые помогают конструкторам разрабатывать проекты различных технических устройств; пакеты, позволяющие решать сложные математические задачи без составления программ; обучающие программы по разным школьным предметам и многое другое.

Итак, программное обеспечение - неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно  является логическим продолжением технических  средств. Сфера применения конкретного  компьютера определяется созданным  для него ПО. Программное обеспечение  современных компьютеров включает миллионы программ - от игровых до научных.

 

2. Понятие компьютерных сетей

 

Компьютерной сетью, или  сетью ЭВМ, называется комплекс территориально рассредоточенных ЭВМ, связанных между  собой каналами передачи данных.

Объединенные в сеть компьютеры обладают существенным суммарным вычислительным потенциалом и обеспечивают повышение надежности работы всей системы в целом за счет дублирования ресурсов.

Целесообразность создания компьютерной сети обуславливается  следующим: возможностью использования территориально распределенного программного обеспечения, информационных баз данных и баз знаний, находящихся у различных пользователей. Возможностью организации распределенной обработки данных путем привлечения ресурсов многих вычислительных машин.

Оперативному перераспределению  нагрузки между компьютерами, включенными  в сеть и ликвидации пиковой нагрузки за счет перераспределения ее с учетом часовых поясов; специализацией отдельных  машин на работе с уникальными  программами, которые нужны ряду пользователей сети. Коллективизации ресурсов, в особенности дорогостоящего периферийного оборудования, которым экономически нецелесообразно укомплектовывать каждую ЭВМ. ⁴

Основные требования, предъявляемые к современным  компьютерным сетям:

• Простота эксплуатации и доступа пользователя к сети. Открытость – возможность подключения разнотипных ЭВМ.
• Развиваемость – возможность наращивания ресурсов сети и абонентов.
• Автономность – работа пользователя на своей ЭВМ не должна ограничиваться тем, что ЭВМ включена в сеть.
• Интегральность – возможность обработки и передачи информации различного вида: символьной, графической и др.
• Защищенность – возможность пресечения несанкционированного доступа к сети. Небольшое время ответа обеспечивает эффективную работу пользователя в диалоговом режиме в соответствии с назначением сети.
• Непрерывность работы – возможность отключения и подключения компонентов сети без прерывания ее работы.
• Помехоустойчивость – способность достоверно передавать информацию в условиях помех. Высокая надежность и приемлемая стоимость услуг сети.

Часть этих требований заложена в международных или национальных стандартах, другие служат предметом  межфирменных соглашений и дополнений.

Сеть можно рассматривать  как систему с распределенными  по территории аппаратурными, программными и информационными ресурсами. То есть, компьютерные сети представляют собой комплекс технических, программных и информационных средств.

Технические средства –  это ЭВМ различных типов (от микро  до супер ЭВМ); системы передачи данных, включая каналы связи, модемы и сетевые адаптеры для подключения ЭВМ к линиям связи; шлюзы, распределители, маршрутизаторы и другое оборудование. Информационные средства – это единый информационный фонд, содержащий данные разных типов для общего и индивидуального применения.

В состав информационных средств входят базы данных, базы знаний – локальные и распределенные. Программные средства сети предназначены  для организации коллективного  доступа к ее ресурсам, динамического  распределения и перераспределения  ресурсов сети, для оптимальной загрузки технических средств, координации работы основных звеньев сети. ⁵

Технически, сеть представляет собой набор компьютеров, периферийных устройств (принтеров и т.п.) и  коммутационных устройств, соединенных  кабелями.

В качестве кабеля используют: витую пару, тонкий коаксиальный кабель, толстый коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель.

Самое распространенное соединение – это простая витая  пара (twisted pair), представляющая собой  два перевитых вокруг друг друга  изолированных медных провода. Локальные компьютерные сети в основном создаются на базе витой пары или тонкого кабеля. Толстый кабель, в основном, используется на участках большой протяженности при требованиях высокой пропускной способности. Волоконно-оптический кабель позволяет создавать протяженные участки без ретрансляторов при не достижимой с помощью других кабелей скорости и надежности.

Однако стоимость кабельной  сети на основе волоконно-оптического  кабеля достаточно высока. Первоначально  сети создавались по принципу: несколько компьютеров с сетевыми адаптерами соединялись последовательно коаксиальным кабелем, причем все сетевые адаптеры выдавали свой сигнал на него одновременно.

Однако, с ростом размеров сетей, работа нескольких компьютеров  на единую шину стала неудобной, так как большими стали взаимные влияния друг на друга: случайные повреждения коаксиального кабеля выводили из строя всю сеть.

Поэтому, дальнейшее развитие компьютерных сетей стало происходить  на принципах структурирования. В  этом случае каждая сеть складывается из набора взаимосвязанных участков – структур. Каждая отдельная структура представляет собой несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, каждый из которых соединен отдельным проводом (витой парой) с коммутатором. Коммутатор – это устройство, осуществляющее жесткое соединение в локальной сети с использованием современных телекоммуникационных технологий. При необходимости развития, к сети добавляют новую структуру. ⁶