Служба удаленного управления компьютером Telnet

ТЕМА10

ТЕМА 9

ТЕМА 8

Информационные системы и технологии управления. Корпоративные информационные системы.Автоматизированная система управления технологическими процессами

Автоматизированная система управления производством. Фазы планирования производства

Информационная технология в управлении предприятие имеет основной целью создание информационного продукта, позволяющего формировать управляющие воздействия на производство. Для повышения эффективности управления создается автоматизированная информационная система управления предприятием, основой которой является информационная технология.

Информационная технология в управлении предприятием учитывает сложившиеся на предприятии информационные потоки и их содержание. На любом крупном предприятии, где имеет смысл создавать автоматизированную систему управления предприятием, можно выделить типовые блоки организационной структуры, к главным из которых относятся автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП) и автоматизированная система управления производством (АСУП).

Автоматизированная система управления технологическими процессами представляет собой замкнутую систему, обеспечивающую автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием, и реализацию управляющих воздействий на технологический объект. Технологический объект управления – это совокупность технологического оборудования и реализованного на нём технологического процесса. В зависимости от уровня АСУТП технологическим объектом управления могут быть технологические агрегаты и установки, группы станков, отдельные производства (цехи, участки), реализующие самостоятельный технологический процесс.

Реализация целей в конкретных АСУТП достигается выполнением в них определенной последовательности типовых операций и вычислительных процедур, объединяемых в комплексы, реализующие типовые функции:

– измерение физических сигналов и параметров процессов;

– формирование управляющих сигналов;

– контроль функционирования технических и программных средств.

Функции АСУТП подразделяются на управляющие, информационные и вспомогательные.

К управляющим функциям относятся регулирование отдельных технологических параметров, логическое управление операциями или аппаратами, адаптивное управление объектом в целом.

К информационным функциям относятся сбор, обработка и представление информации для последующей обработки.

Вспомогательные функции состоят в обеспечении контроля за функционированием технических и программных средств.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами, созданные для объектов основного и вспомогательного производства, представляют собой низший уровень автоматизированной системы управления предприятием.

Автоматизированная система управления производством представляет собой сложную иерархическую управляемую систему, состоящую из работников аппарата управления и комплекса технических средств, включающего компьютеры, базы данных и средства связи. Объектом управления является совокупность процессов, свойственных данному предприятию, по преобразованию материальных, энергетических, финансовых, трудовых и прочих ресурсов в готовую продукцию. Сложность управления в АСУП обусловлена следующими причинами:

– большим числом разнородных элементов;

– высокой степенью их взаимосвязи в процессе производства;

– неопределенностью результатов выполнения многих процессов (брак, сбои, несвоевременные поставки, нерегулярность спроса и т.д.);

– объектами управления являются люди, управление поведением которых не столь очевидно и прямолинейно;

– предприятие постоянно изменяется, то есть является нестационарным объектом.

В управлении предприятием информационным процессам должно уделяться не меньшее внимание, чем производственным. В структуре АСУП обычно выделяют функциональные и обеспечивающие системы. Подсистемой называют часть автоматизированной системы управления, выделенную по функциональному или структурному признаку и отвечающую за решение конкретной задачи.

Типовая структура предприятия представлена на рис. 6.

Во главе предприятия стоит директор, решения которого реализуются в производстве администрацией. Обычно в администрацию входят заместитель директора по экономике, руководящий планово-экономическим отделом и бухгалтерией, служба главных специалистов, включающая главного инженера, под чьим руководством находится служба технической подготовки производства, и заместитель директора по общим вопросам, в функции которого входит решение различных вопросов, не отнесенных к перечисленным службам, а так же руководство службой хранения и сбыта продукции.

Администрация со своими службами управляет, планирует и регулирует основное производство, которое состоит из производственных подразделений, таких как производственные бригады, участки, цехи. В составе АСУП может быть выделена автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП), охватывающая основное производство, где реализуются технологические процессы, и службу главных специалистов.

 

Рис. 6. Типовая структура предприятия

 

Производство организуется в соответствии с планом, разработанным в фазе планирования и отражающем модель выпускаемой продукции. В процессе функционирования производства на него оказывают влияние внешние возмущающие воздействия U, что приводит к отклонению от параметров, заданных планом.

Можно выделить несколько фаз управления производством (рис. 7).

Рис. 7. Фазы управления производством

Фиксация текущего состояния производства производится в фазе учета. На фазе анализа определяется степень отклонения производства от заданного плана и вырабатывается стратегия устранения возникшего отклонения. Непосредственное воздействие на производство, регулирование его параметров осуществляется в фазе регулирования, которая позволяет вернуть производство на заданную траекторию движения.

На разных фазах управления производством приходится решать многочисленные функциональные задачи управления, которые агрегируются в комплексы функциональных задач (КФЗ). При решении функциональных задач средствами информационной технологии (СИТ) они должны быть преобразованы в вычислительные задачи, запрограммированы и введены в ЭВМ. Функциональные задачи формируются на основе информационных моделей управления.

Общая математическая модель управления дает комплексы взаимосвязанных функциональных задач, определяющих проблематику фаз управления. Частные математические модели управления (ЧММУ), вытекающие из общей, порождают функциональные задачи (ФЗ)Ю выделяемые из комплексов.

На основе концептуальной модели (КМ) решения и функциональной модели формируется вычислительная задача (ВЗ), пригодная к решению средствами информационной технологии. Однако для решения задачи управления на ЭВМ необходимо иметь алгоритм (А) её решения, который разрабатывается на основе логической модели (ЛМ). Эта взаимосвязь моделей и задач управления показана на рис. 8.

 

Рис. 8. Модели и задачи управления

 

Каждая фаза управления производством включает ряд комплексов задач, описываемых соответствующими математическими моделями. Решение этих задач дает информацию, необходимую для следующей фазы.

На этой фазе управления в различных временных режимах решается несколько комплексов функциональных задач планирования: перспективное планирование (на 3-5 лет), годовое и оперативное (менее года). Комлексы задач и соответствующие им модели приведены на рис. 9.

Математические модели перспективного планирования призваны описать стратегию развития и состояние производственного предприятия через 3-5 лет. Такие планы являются прогнозными, и для их создания привлекаются математические методы и модели, позволяющие анализировать поведение управляемого объекта при различных прогнозируемых параметрах как самого объекта, так и окружающей среды.

В качестве внутренних параметров прогнозируются ресурсы производства, его организационная структура и т.д. На разработку перспективного плана сильнейшее влияние оказывает прогноз состояния внешней среды: спрос на производимую продукцию, рынки сбыта продукции, состояние конкуренции, политическая и экономическая ситуация в стране, изменение вкусов и обеспеченности потребителей и т.п. Точно спрогнозировать значение внешних параметров на перспективу в 3-5 лет невозможно, поэтому используются вероятностные методы и методы математической статистики, позволяющие выявить тенденции изменения параметров внешней среды, влияющих на состояние предприятия. При этом широко пользуются производственными функциями как аппаратом моделирования и имитационными моделями.

В комплексе задач годового планирования используются детерминированные модели, поскольку определить значения производственных параметров и параметров внешней среды на ближайшую перспективу можно с достаточной степенью точности.

Для разработки годового плана производства используются модели производственного баланса и математического программирования.

Стратегической входной информацией этого комплекса является перспективный план. Результатом решения комплекса задач годового планирования является бизнес-план предприятия, в котором должны быть представлены в сбалансированном виде ресурсные, производственные и маркетинговые возможности предприятия, объединенные сквозной целью.

Если комплекс задач перспективного планирования решается в основном для предприятия в целом и оперирует агрегированной информацией, то комплекс задач годового планирования решается в различных модификациях как для предприятия в целом, так и для его производственных подразделений. На оперативном уровне планирования производства используются модели календарного планирования, управления запасами, теории массового обслуживания, сетевые модели, модели математического программирования. Результатом решения задач этого комплекса являются планы и графики работ производственных подразделений.

 

Рис. 9. Комплексы задач и модели фазы планирования

 

Параметры производства, заданные в фазе планирования, неизбежно испытывают возмущающее воздействие окружающей среды и отклоняются от запланированных значений. Для того, чтобы возвратить производство в очерченные планом рамки, необходимо его оперативное регулирование. Оно возможно лишь при наличии резервов производственных ресурсов. Содержание резервов (запасов) ресурсов приводит к издержкам, увеличивая себестоимость продукции, поэтому точность решения комплексов задач годового и особенно оперативного планирования имеет большое значение.

Для эффективного регулирования производства требуется знание направления и степени воздействия на производство, поскольку как недорегулирование, так и перерегулирование приводит к неустойчивости производственного процесса. Поэтому в управлении предприятием важное значение приобретают фазы учета и анализа.

Фаза учета необходима для определения истинного состояния параметров производства. Фаза анализа позволяет определить размер и направление отклонений значений этих параметров, а также предугадать тенденции изменений.

Комплекс задач, решаемых в этой фазе, относится в основном к задачам бухгалтерского учета и имеет в своем составе такие задачи как учет основных средств и материальных ценностей, учет труда и его оплаты, учет себестоимости продукции, учет денежных операций и т.п. Математические модели здесь достаточно просты, а итоговой информацией являются бухгалтерские регистры учета и отчетности, характеризующие состояние производства (рис. 10).

Выходная информация фазы учета используется на фазе анализа, на вход моделей которой поступает также выходная информация фазы планирования как эталон состояния производства.

 

 

Рис.10. Комплексы задач и модели фазы учета.

На этой фазе решаются задачи по анализу состояния отдельных параметров производственного процесса по отношению к заданным значениям (плану). Это задачи анализа себестоимости выпускаемой продукции, трудовых ресурсов и трудозатрат, состояния материальных и финансовых ресурсов (рис. 11). На логическом уровне эти задачи описываются математическими моделями одно- и многофакторного анализа, аналитических и оптимизационных расчетов.

 

 

Рис. 11. Комплексы задач и модели фазы анализа

 

На фазе анализа в результате решения функциональных задач получают аналитические таблицы, графики, рекомендации по регулированию производства. Выходная информация этой фазы поступает к лицу, принимающему решение, которое с четом дополнительных факторов принимает решение о размерах и направлениях регулирования производства. В сложных ситуациях в фазе анализе используется информация экспертов, в качестве которых могут выступать как опытные специалисты, так и компьютерные экспертные системы. Это повышает обоснованность и корректность принимаемых решений.

На этой фазе решаются функциональные задачи календарного планирования и диспетчеризации производства, то есть происходит оперативное воздействие на параметры производственного процесса (рис. 12).

Для формального описания задач регулирования привлекаются методы и модели календарного и сетевого планирования, транспортные модели и модели оперативного управления. Выходной информацией этой фазы являются календарные и сетевые графики производства продукции, маршруты, алгоритмы диспетчеризации.

 

 

Рис. 12. Комплексы задач и модели фазы регулирования

 

Комплексы задач различных фаз управления производственным предприятием имеют разные периодичности решения и объёмы перерабатываемой информации. В фазе планирования периодичность решения наибольшая, особенно для задач перспективного планирования (3-5) лет, объёмы же перерабатываемой информации наименьшие по сравнению с другими фазами. Наибольшая информационная нагрузка ложится на фазу учёта, где некоторые задачи решаются ежедневно. Фаза анализа оперирует более агрегированной информацией и с большим периодом решения задач. В фазе регулирования номенклатура функциональных задач существенно меньше, но решаются они ежедневно и на всех уровнях производства.

Математические модели и методы решения функциональных задач тесно переплетаются на различных фазах управления, поэтому алгоритмическое и программное обеспечение различных фаз управления является общим и составляет обобщенную алгоритмическую модель процесса обработки данных.

Вопросы для самоконтроля:

1. Информационная технология в управлении предприятием

2. Автоматизированная система управления технологическими процессами

3. Автоматизированная система управления производством

4. Фазы планирования производства

5. Фаза планирования.

6. Фаза учета.

7. Фаза анализа

8. Фаза регулирования.

Рекомендуемая литература [1,3,4,5,9]

Защита информации экономических информационных систем.Способы взлома и виды защиты информации. Компьютерный вирус и антивирусные средства. Международные системы защиты от несанкционированного доступа в компьютерные сети.

Целью защиты информации является:

- предотвращение утечки, хищения, утраты, искажения, подделки информации;

- предотвращение несанкционированных (незаконных) действий по уничтожению, копированию и распространению программ, блокированию информации;

- защита конституционных прав граждан на сохранение личной тайны и конфиденциальности персональных данных, имеющихся в ИС;

- сохранение государственной тайны;

- гарантия прав субъектов в информационных процессах, а также при разработке, производстве и применении ИС, технологии и средств их обеспечения;

- защита информации от компьютерных вирусов и других опасных воздействий.

Защите подлежит любая документационная информация, неправомерное обращение с

которой может нанести ущерб ее собственнику, владельцу.

Системы защиты информации представляют собой действующие в единой совокупности законодательные, организационные, технические и другие способы и средства, обеспечивающие защиту важной информации от всех выявленных угроз и возможных каналов утечки.

Под защитой информации понимается использование в системах ее сбора, передачи, хранения и переработки специальных методов и средств в целях обеспечения сохранности защищаемой информации и предотвращения ее утечки по техническим каналам.

Развитие вычислительной техники и широкое применение государственными

органами и частными учреждениями привели к возникновению и распространению так называемых компьютерных преступлений.

Термин «компьютерная преступность» впервые был использован еще в начале 70-х годов. Выделяют следующие формы компьютерной преступности, манипуляции с ЭВМ и хищение машинного времени, экономический шпионаж, саботаж, компьютерное вымогательство, деятельность «хакеров».

Под компьютерными манипуляциями подразумевается неправомерное изменение содержимого носителя информации и программ, а также недопустимое вмешательство в процесс обработки данных. Например, при расчете заработной платы (изменение отдельных статей начисления платежей, внесение в платежную ведомость фиктивных лиц) и т.д.

Компьютерный шпионаж преследует, как правило, экономические цели. Преступления этой категории чаще всего совершаются для получения следующей информации: программ обработки данных, результатов научных исследований, сведений о стратегии сбыта продукции и списков клиентов, конкурирующих фирм, административных данных, сведений о планах и о технологии производства.

Наиболее распространенная в настоящее время форма компьютерных преступлений - деятельность хакеров, владельцев персональных компьютеров, незаконно проникающих в информационные сети. Хакеры – это квалифицированные и изобретательные программисты, занимающиеся разными видами компьютерных махинации, вплоть до хищения секретных сведений.

Компьютерный саботаж – физическое разрушение аппаратного и программного обеспечения либо искажение или уничтожение содержащейся в компьютере информации.

В общем виде совокупность мероприятий, направленных на предотвращение угроз, определяется следующим образом:

- ведение избыточности технических средств;

- резервирование технических средств;

- регулирование доступа к техническим средствам, программному обеспечению и массивам информации;

- регулирование использования программно-аппаратных средств и массивов информации;

- криптографическая защита информации;

- контроль элементов информационных систем;

- регистрация сведений;

- своевременное уничтожение ненужной информации;

- сигнализация;

- своевременное реагирование.

 

Совокупность защитных методов и средств включают программные методы, аппаратные средства, защитные преобразования, а также организационные мероприятия.

Совокупность аппаратной защиты состоит в том, что в устройствах ЭВМ и других технических средствах обработки информации предусматривается наличие специальных схем, обеспечивающих защиту и контроль информации, например, схемы контроля информации на честность, осуществляющей контроль за правильностью передачи информации между различными устройствами ЭВМ.

Программные методы защиты – это совокупность алгоритмов и программ, обеспечивающих разграничение доступа и исключение несанкционированного использования информации.

Сущность методов защитных преобразований состоит в том, что информация, хранимая в системе и передаваемая по каналам связи, представляется в некотором коде, исключающем возможность ее непосредственного использования.

Организационные мероприятия по защите включают совокупность действий по подбору и проверке персонала, участвующего в подготовке и эксплуатации программ и информации, строгое регламентирование процесса разработки и функционирования информационных систем.

 

Компьютерный вирус – это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может выполнять различные нежелательные действия на компьютере. Программа, внутри которой находится вирус, называется «зараженной». Вирус «заражает» другие программы, а также выполняет какие-нибудь вредные действия (портит файлы, «засоряет» оперативную память).

Антивирусные программы делятся на:

¨ детекторы – программы, определяющие, заражен ли файл тем или иным компьютерным вирусом;

¨ фаги – программы (программы- доктора) «лечат» зараженные программы или диски и восстанавливают программы в том состоянии, в котором она находилась до заражения вирусом;

¨ ревизоры – программы, определяющие внесены ли какие-либо изменения в содержимое файла или нет;

¨ доктора- ревизоры – программы, которые не только обнаруживают изменения в файлах и системных областях дисков, но и могут в случае изменений автоматически вернуть их в исходное состояние.

¨ вакцины – программы, делающие компьютер в целом или отдельные файлы невосприимчивыми к тому или иному типу вирусов.

Криптографическими средствами защиты называются специальные методы и средства преобразования информации, в результате которых маскируется ее содержание.

Под криптологией (от греч. kruptos – тайный и logos – сообщение) понимается наука о безопасности (секретности) связи.

Криптология делится на две части: криптографию (шифрование) и криптоанализ. Криптограф пытается найти методы обеспечения секретности или аутентичности (подлинности) сообщений. Криптоаналитик пытается найти выполнить обратную задачу: раскрыть шифротекст.

Основными видами криптографического закрытия являются шифрование и кодирование защищаемых данных. При этом шифрование – это такой вид закрытия, при котором самостоятельному преобразованию подвергается каждый символ закрываемых данных; при кодировании защищаемые данные делятся на блоки, имеющие смысловое значение и каждый такой блок заменятся шифровым, буквенным или комбинированным кодом.

Для криптографического закрытия информации в системах обработки данных наибольшее распространение получило шифрование. Используется несколько систем шифрования: замена (подстановка), перестановка, аналитическое преобразование шифруемых данных. Широкое распространение получили комбинированные шифры, когда исходный текст последовательно преобразуется с использованием двух или нескольких различных шифров.

Основной характеристикой меры защищенности информации криптографическим закрытием является стойкость шифра. Под стойкостью понимается тот минимальный объем зашифрованного текста, статистическим анализом которого можно вскрыть исходный текст. Таким образом, по значению стойкости системы шифра можно определить допустимый объем шифрования информации при одних и тех же ключевых установках. Простые системы шифрования (простая замена, простая перестановка) обладают незначительной стойкостью, вследствие чего они могут использоваться лишь для шифрования коротких сообщений. Усложненные виды замены и перестановки имеют значительную большую стойкость.

Конечной целью шифрования является обеспечение защиты информации от несанкционированного ознакомления, аутентификации обеспечения защиты участников информационного обмена от обмана, осуществляемого на основе имитации, т.е. например, подделки шифротекста до прихода подлинного шифротекста, подмены (навязывании) ложной информации после прихода подлинного шифротекста.

Под аутентификацией информации понимается установление подлинности информации исключительно на основе структуры самой информации, установление законным получателем факта, что полученная информация наиболее было передана законным отправителем (источником) и что она при этом не заменена и не искажена.

Проблема аутентичности проявляется в вычислительных сетях, где можно выделить следующие ее виды:

Аутентификация пользователя сети – установление подлинности личности пользователя сети, которому требуется доступ к защищаемой информации или необходимо подключиться к сети:

Аутентификация сети – установление подлинности сети, к которой получен доступ;

Аутентификация сообщений – установление подлинности содержания полученного по каналам связи сообщения и решение вопросов об авторстве сообщения.

Вопросы для самоконтроля:

1. Аутентичность сообщений

2. Криптографические методы и средства защиты информации

3. Компьютерные вирусы и антивирусные средства

4. Компьютерный вирус

5. Антивирусные программы

6. Программно-технические методы и средства защиты информации

7. Компьютерные преступления

8. Целью защиты информации является:

Рекомендуемая литература [1,3,4,5,10]

Международная компьютерная сеть. Internet. Глобальные сети. Модель взаимодействия открытых систем. Методы передачи сообщений в сети. Службы Интернет. Адресация пользователей и файлов в Интернет. Коммерческие возможности Интернет

Расширение локальных сетей и удлинения линий связи привело к необходимости создания распределенных или глобальных сетей, в которых компонентами служат не отдельные компьютеры, а локальные сети, называемые сегментами.

Глобальные сети объединяют компьютеры, расположенные на значительном расстоянии друг от друга (в разных городах и странах). Для соединения компьютеров в глобальную сеть используются специальные средства связи: оптоволоконные линии, телефонные каналы, радиорелейные линии, космическая связь и т.п. Скорость передачи данных в сети зависит от качества канала связи. Наиболее массовым каналом связи в настоящее время является телефонный канал. Для подключения компьютера к телефонному каналу необходимо устройство, которое называется модемом (модулятор-демодулятор). Большие расстояния, через которые передаются данные в глобальных сетях, требуют особого внимания к процедуре передачи цифровой информации с тем, чтобы посланные в сеть данные дошли до получателя в неискаженном виде.

Объединение большого числа отдельных сетей привело в итоге к образованию единой всемирной компьютерной сети – Интернет.

Отличительной особенностью Интернет является высокая надежность. При выходе из строя части компьютеров и линий связи сеть будет продолжать функционировать. Такая надежность обеспечивается тем, что в сети Интернет нет единого центра управления. Если выходят из строя некоторые линии связи, сообщения передаются по другим линиям. Интернет обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в локальные сети, подключённые к нему.

Основные ячейки Интернет – локальные вычислительные сети. Если локальная сеть подключена к Интернет, то и каждый компьютер этой сети также может подключиться к Интернет. Существуют также компьютеры, самостоятельно подключенные к Интернет, называемые хост-компьютерами (host – хозяин). Каждый подключенный к сети компьютер имеет свой уникальный адрес в Интернет.

Пользователи подключаются к сети через поставщиков услуг сети Интернет, которые называются провайдерами. Провайдеры имеют множество линий для подключения пользователей и высокоскоростные линии связи для подключения к остальной части Интерент. Мелкие поставщики подключены к более крупным и т.д. Все организации, соединенные между собой высокоскоростными линиями связи, образуют базовую часть, или хребет Интерне. Если поставщик подключен непосредственно к хребту, то скорость передачи информации будет максимальной.

Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационных ресурсов (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи основано на так называемой модели взаимодействия открытых систем OSI (Model of Open System Interconnection). Она разработана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standards Organization).

Основным понятием модели является система – автономная совокупность вычислительных средств, осуществляющих обработку данных прикладных процессов пользователей. Прикладной процесс – важнейший компонент системы, обеспечивающий обработку информации. Роль прикладного процесса в системе выполняет человек-оператор, программа или группа программ. Основная задача сети состоит в обеспечении взаимодействия прикладных процессов, расположенных в различных системах. Система считается открытой, если она обеспечивает стандартные функции взаимодействия, принятые в сети.

Чтобы разобраться в данном вопросе, рассмотрим простой пример взаимодействия двух корреспондентов с помощью обычной почты. Если они регулярно обмениваются письмами, то они могут считать, что между ними существует соединение. Однако это не совсем так. Такое соединение можно назвать виртуальным. Оно было бы физическим, если бы каждый из корреспондентов сам носил другому письма и вручал в собственные руки. Реально он бросает письмо в почтовый ящик и ждет ответа.

Сбором писем из общественных почтовых ящиков и доставкой их в личные почтовые ящики занимаются местные почтовые службы. Это другой уровень в системе связи, лежащий ниже пользовательского. Для того, чтобы письмо достигло адресата в другом городе, должна существовать связь между местными почтовыми службами городов. Эта связь так же является виртуальной, поскольку никакой физической связью эти службы не обладают. Они только сортируют поступившую корреспонденцию и передаю её на уровень федеральной почтовой службы.

Федеральная почтовая служба опирается на почтово-багажную службу железнодорожного ведомства. И только эта служба опирается на физическое соединение – железнодорожный путь, связывающий два города.

Таким образом, в работе почты имеется несколько виртуальных соединений между аналогичными службами, находящимися в пунктах отправки и приёма. не вступая в прямой контакт, эти службы взаимодействуют между собой. На каком-то уровне письма укладываются в мешки, мешки пломбируют, к ним прикладывают сопроводительные документы, которые где-то в другом городе изучают и проверяют на аналогичном уровне.

Каждый новый уровень увеличивает количество функций системы. Местная почтовая служба работает не только с письмами, но и с бандеролями и посылками. Почтово-багажная служба занимается ещё и доставкой грузов. вагоны перевозят не только почту, но и людей. По рельсам ходят не только почтово-пассажирские поезда, но и грузовые составы. Чем выше уровень в системе связи, тем больше различных функциональных служб его использует.

Рассмотрим, как в модели OSI происходит обмен данными между пользователями (рис. 17). В модели ISO используется семь уровней соединений:

– прикладной;

– представительный;

– сеансовый;

– транспортный;

– сетевой;

– канальный;

– физический.

Рис. 17. Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем

 

Для обеспечения совместимости на каждом из семи уровней действую специальные стандарты, называемые протоколами. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети (аппаратные протоколы) и характер взаимодействия программ и данных (программные протоколы).

Разные уровни систем не взаимодействуют друг с другом напрямую, а только через физический уровень. Постепенно переходя с верхнего уровня на нижний, данные непрерывно преобразуются и снабжаются дополнительной информацией, которая анализируется протоколами соответствующего уровня на стороне получателя. Это создает эффект виртуального взаимодействия уровней между собой.

 

Уровень	Функциональное назначение
7. Прикладной	Обеспечение связи между прикладными процессами
6. Уровень представления	Согласование формы представления информации
5. Сеансовый	Обеспечение диалогового режима для прикладных процессов
4. Транспортный	Обеспечение обмена информацией между вычислительными системами
3. Сетевой	Маршрутизация данных в сети
2. Канальный	Управление передачей данных по каналу связи
1. Физический	Обеспечение передачи данных через передающую среду

 

Самый верхний уровень – прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Самый низкий уровень – физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец обратного перемещения на верхний уровень и воспроизведения сообщения на экране компьютера.

На прикладном уровне с помощью специальных приложений пользователь создает документ (сообщение рисунок и т.п.).

На уровне представления операционная система компьютера фиксирует, где находятся созданные данные (в оперативной памяти, в файле на жестком диске и т.п.) и обеспечивает взаимодействие со следующим уровнем.

На сеансовом уровне компьютер пользователя взаимодействует с локальной или глобальной сетью. Протоколы этого уровня проверяют права пользователя на выход в сеть и передают документ на транспортный уровень.

На транспортном уровне документ преобразуется в форму, в которой положено его передавать в используемой сети. Например, он может нарезаться на небольшие пакеты стандартного размера.

Сетевой уровень определяет маршрут движения данных в сети.

На канальном уровне выполняется управление передачей данных по линии связи, контроль её состояния, контроль правильности передачи данных а также преобразование данных в физическую форму, используемую в данном канале, например, преобразование в импульсы тока в телефонной линии. В компьютере эту функцию выполняет сетевая карта или модем.

На физическом уровне происходит реальная передача данных через передающую среду (телефонная линия, коаксиальный кабель, оптоволоконная линия и т.д.), выполняется установка, поддержание и разъединение каналов связи.

 

Рис. 18. Передача сообщения в сети

На рис. 18. показан пример конкретной многоуровневой архитектуры компьютерной сети. Между отправителем информации и получателем включен промежуточный узел. Пакет, поступающий по физической среде, связывающей исходный узел с промежуточным, направляется на сетевой уровень этого узла, на котором определяется следующая часть пути в составе маршрута через сеть.

По методу передачи информации различают сети с коммутацией каналов, сообщений и пакетов.

Коммутация каналов предполагает установление физической связи между источником и приёмником информации на всё время передачи сообщения. Соединительный тракт состоит из ряда участков, которые в процессе соединения включаются последовательно друг за другом, образуя единый канал связи. В сеансе связи различают три фазы: установление соединения, передачу данных и разъединение соединения. Установление связи производится посылкой адресату специального сообщения, о получении которого адресат информирует источник сигналом обратной связи. После этого источник по созданному физическому каналу передает необходимую информацию, блокируя занимаемые соединительные линии на всё время передачи. Разъединение может быть начато любой из связанных между собой установок с помощью сигнала отбоя. ПО этому сигналу все коммутационные узлы, участвующие в образовании соединительного такта, отключают соединения.

В сети с коммутацией сообщений между оконечными установками, обменивающимися информацией, нет сквозного соединения. В коммутационных узлах сообщения заносятся в память и передаются далее по участка сети от узла к узлу.

На компьютере, от которого необходимо передать сообщение, оно снабжается, содержащим адрес получателя и предается по абонентской линии на ближайший коммутационный узел. В нем сообщение запоминается, обрабатывается его заголовок, определяется, в какую из исходящих из узла линий далее его нужно направить, и передается на следующий коммутационный узел. Если линия, по которой нужно передать сообщение занята, то оно помещается в очередь в буферном накопителе узла и находится там до тех пор, пока не будут переданы все находящиеся перед ним сообщения. От конечного узла коммутации сообщение по абонентской линии передается на компьютер получателя. Общее время передачи сообщения может быть различным и зависит от загруженности магистральных каналов связи.

Коммутация пакетов является развитием метода коммутации сообщений. Она позволяет добиться увеличения пропускной способности сети, скорости и надежности передачи данных. В сети с коммутацией пакетов сообщение разделяется на части, называемые пакетами. Каждый пакет имеет фиксированную длину и снабжается заголовком, указывающим адрес пункта отправления, адрес пункта назначения и номер пакета в сообщении. Разложение сообщения на пакеты и восстановление его после передачи осуществляется оконечным оборудованием источника и адресата.

В принимающем коммутационном узле каждый пакет проверяется на наличие ошибок На пакеты, принятые без ошибок, в ответ направляется подтверждение их приёма. Если в пакете обнаружены ошибки, то посылается запрос на его повторную передачу.

Для передачи отдельных пакетов каждого сообщения по сети могут выбираться различные маршруты, что обеспечивает более гибкое и оперативное приспособление к состояниям каналов и узлов коммутации. Поэтому пакеты могут поступать к адресату в различной последовательности. Сборка сообщения из пакетов производится в пункте назначения. Метод коммутации пакетов обеспечивает наименьшую задержку сообщений и наибольшую пропускную способность сети. Поэтому этот метод передачи сообщений является основным в современных сетях.

Когда говорят о работе в Интернет или об использовании Интернет, то на самом деле речь идёт не об Интернете в целом, а только об одной или нескольких из его многочисленных служб. В зависимости от конкретных целей и задач клиенты сети используют не службы, которые им необходимы.

Разные службы имеют разные протоколы. Они называются прикладными протоколами. Их соблюдение обеспечивается и поддерживается работой специальных программ. Чтобы воспользоваться услугами какой-либо из служб Интернета, необходимо установить на компьютере программу, способную работать по протоколу данной службы. Такие программы называют клиентскими. После этого необходимо установить связь с сервером, предоставляющим данную услугу.

Рассмотрим наиболее распространенные службы Интернет.

Это одна из наиболее ранних служб. Подключившись к удаленному компьютеру по протоколу этой службы, можно управлять его работой. Такое управление называется терминальным. Эта служба применяется для выполнения сложных математических расчётов на удаленных вычислительных центрах. Если для вычислений на персональном компьютере требуется несколько дней непрерывной работы, а на удаленной супер-ЭВМ всего несколько минут, то персональный компьютер применяется для удаленного ввода данных в ЭВМ и приёма полученных результатов.

Протоколы Telnet применяются так же для дистанционного управления техническими объектами.