ПК7. Ответы на вопросы
43. Архитектура ИТКС и технология доступа к информационным ресурсам.
Архитектура ИТКС
К середине 90-х годов эволюция информационных систем вошла в очередную критическую фазу, когда централизованная архитектура стала неадекватна современным информационным технологиям, а децентрализованные системы не обеспечивают необходимого уровня управляемости, надежности, информационной безопасности и характеризуются недопустимо высокими эксплуатационными расходами.

Основной способ преодоления недостатков полностью децентрализованных систем состоит в разумной концентрации информационных и вычислительных ресурсов системы, благодаря которой конечные пользователи освобождаются от выполнения фоновых функций (в частности, связанных с системным администрированием), не соответствующих их профессиональным задачам, и выделении специальных подсистем, ответственных за администрирование и информационную безопасность.

Очевидно, что эволюция информационных систем идет в направлении качественно новой модели, синтезирующей централизацию ресурсов системы и распределенную обработку. В последнее время такую модель обычно определяют как сетецентрическую, в противовес системам, основанным на децентрализованных ЛВС.

Развитие технологий клиент-сервер, расширение функциональных возможностей суперсерверов при одновременном снижении их стоимости, появление новых высокоскоростных сетевых архитектур (Fast Ethernet, FDDI, ATM) дают основание считать наиболее важной тенденцией развития информационных систем нового поколения перенос центра тяжести системы с ЛВС рабочих станций-клиентов на сеть суперсерверов. По этому сценарию все большая часть нагрузки по обработке данных и транспортировке информации будет переноситься на суперсерверы и объединяющую их базовую сеть.

Иерархичность сетевой инфраструктуры "базовая информационно-коммуникационная сеть — локальные сети" позволяет конструировать самые разнообразные конфигурации системы с включением в ее состав ЛВС различного типа. Более того, существует возможность оптимального выбора суперсервера для каждого локального узла.

Таким образом, иерархическая организация ИТКС дает возможность оптимизировать структуру исполнительных ресурсов при уменьшении до минимума затрат на реализацию системы, а это эквивалентно достижению главной цели любого системного интегратора — обеспечению наилучшего показателя цена/производительность.

Наконец, двухуровневая сетевая архитектура позволяет без нарушения работы системы в целом модифицировать ее отдельные элементы (в частности, увеличить количество рабочих станций, подключенных к локальному серверу, или заменить сервер на более мощный) либо дополнить ИТКС новыми информационно-коммуникационными узлами. Строго говоря, иерархическая модель обладает свойствами модульности и масштабируемости, а это обязательное условие обеспечения эффективности инвестиций в информационные технологии.
Основные классы системных требований
ИТКС относится к классу больших распределенных информационно-коммуникационных систем, имеющих следующие характеристики:

• 
  система включает от нескольких сотен до нескольких тысяч автоматизированных рабочих мест;
  
• 
  работает с объемами данных, исчисляемыми гигабайтами и терабайтами;
  
• 
  является территориально-распределенной;
  
• 
  обслуживает сложно организованную структуру, включающую несколько смежных подструктур, выполняющих различные, но взаимоувязанные функции;
  
• 
  реализует большое количество взаимосвязанных между собой задач разной степени сложности.
  

Состав основных архитектурных элементов для построения ИТКС определяется несколькими классами системных требований, среди которых выделим:

• 
  целостность и интеграцию отдельных подсистем (телекоммуникационных, технологических, функциональных, технических, программно-логических);
  
• 
  живучесть системы;
  
• 
  наблюдаемость и управляемость;
  
• 
  надежность, доступность и готовность системы;
  
• 
  информационная безопасность;
  
• 
  удобство и простота эксплуатации;
  
• 
  масштабируемость и развитие.
  

В качестве наиболее важной особенности ИТКС, обеспечивающей возможность создания единого информационного пространства органов государственной власти, следует отметить интеграцию отдельных компонент, которая включает:

• 
  функциональную интеграцию;
  
• 
  интеграцию гетерогенных платформ;
  
• 
  интеграцию неоднородных информационных ресурсов;
  
• 
  интеграцию разных способов представления информации;
  
• 
  интеграцию информационных и вычислительных систем с телекоммуникационными системами;
  
• 
  использование и развитие "унаследованных" приложений и информационных ресурсов.
  

Основные подсистемы ИТКС
Сетецентрическая модель ИТКС позволяет сочетать высокую адаптивность технологии клиент-сервер и Web-технологии с преимуществами централизованной обработки, управления всей системой и требованиями ее тесной интеграции с ведомственными и региональными информационными системами. В рамках ее необходимо создать:

• 
  информационно-коммуникационную сеть, предоставляющую информационно-коммуникационные услуги всем потенциальным абонентам ИТКС;
  
• 
  интегрированную распределенную информационную систему, базирующуюся на информационно-коммуникационной сети и предоставляющую информационные услуги всем потенциальным пользователям;
  
• 
  систему безопасности, гарантирующую требования, предъявляемые к информационным системам при обработке информации заданного уровня секретности;
  
• 
  систему администрирования, обеспечивающую наблюдаемость, управляемость и целостность ИТКС;
  
• 
  систему эксплуатации и развития ИТКС.
  

Таким образом, информационно-коммуникационная система состоит из следующих основных компонент (рис. 35):

• 
  сети интегрального обслуживания;
  
• 
  информационно-коммуникационной сети;
  
• 
  информационно-аналитической сети;
  
• 
  системы информационной безопасности;
  
• 
  системы администрирования и управления;
  
• 
  системы технологического обслуживания.
  

Технология доступа к информационным ресурсам
Эффективность функционирования ИТКС находится в прямой зависимости от рациональной организации информационных ресурсов, которые с точки зрения пользователя представляют базовый вид обеспечения, во многом определяющий облик системы в целом.

В состав информационных ресурсов ИТКС (рис. 34) должны входить:

• 
  интегрированная первичная база данных и документов; корпоративные базы данных и документов информационно-аналитических систем;
  
• 
  центральные хранилища информации; региональные хранилища информации;
  
• 
  база метаинформации (описатели данных, входные и выходные формы документов, описатели информационных объектов и др.);
  
• 
  нормативно-справочная информация (словари значений, рубрикаторы, классификаторы и т. д.);
  
• 
  лексико-семантическая база (тезаурусы¹ предметных областей, словари основ слов, словари аффиксов и др.).
  

Все перечисленные ресурсы призваны обеспечить обслуживаемые системы качественной и своевременной информацией, создать условия, при которых эта информация может быть быстро найдена, проанализирована, оценена и представлена в удобном виде для любого уровня принятия решений. Информационная и интеллектуальная поддержка федеральных и региональных органов государственной власти должна выражаться в оперативном получении первичной документальной и фактографической информации по всем вопросам, представляющим интерес для пользователей, а также в автоматизации процессов документооборота и делопроизводства.

Информационные ресурсы должны поддерживать:

• 
  информационную совместимость баз данных и документов ИТКС;
  
• 
  соответствие хранимой информации реальным данным;
  
• 
  информационную совместимость ИТКС с другими взаимо­действующими системами;
  
• 
  полноту и целостность хранимой информации.
  
• 
  Разрабатывая информационные ресурсы ИТКС, обязательно следует учитывать целый ряд требований, а именно: достовер­ность информации, высокую эффективность методов сбора, хра­нения, накопления, обновления, поиска и выдачи данных, ор­ганизацию надежной системы документооборота.
  

Рис. 34. Структура информационных ресурсов ИТКС

Основная особенность информационных ресурсов состоит в распределенном характере интегрированной базы первичных данных и документов ИТКС, взаимодействующей с ведомствен­ными и региональными органами государственного управления. Доступ к этой проблемно-ориентированной базе поддерживается как традиционным способом с помощью SQL-запросов, так и на основе Web-технологии. Центральное и региональные хранилища относятся к предметно-ориентированным. Их задача — обеспечи­вать операции и механизмы доступа к информации, представлен­ной в виде многомерных баз данных. Между собой они взаимо­действуют с помощью соответствующих механизмов селекции и тиражирования данных.

С организационной точки зрения информационные ресурсы ИТКС могут рассматриваться как совокупность распределенных баз данных и документов, построенных по отраслевому, тер­риториальному и проблемному принципу.

Обобщенное описание информации (метаинформация) долж­но быть представлено в служебной базе данных (базе метаин-формации), содержащей общесистемные описатели данных, вход­ные и выходные формы документов, описатели информационных объектов, показателей и др.

Для облегчения процесса административного управления, в том числе делопроизводства, создаются базы данных, содержа­щих информацию о движении внутренних и внешних документов ИТКС.

Основные группы пользователей
В соответствии со своим назначением ИТКС призвана об­служивать пользователей различных категорий, предоставляя им необходимые информационные и коммуникационные услуги.

По территориальному размещению и способу доступа к ин­формационно-коммуникационным ресурсам пользователи могут быть подразделены на следующие группы:

• 
  локальные пользователи, работающие в рамках инфор­мационно-аналитических центров и использующие информаци­онно-коммуникационные ресурсы с помощью единой транспорт­ной среды ИТКС;
  
• 
  удаленные пользователи, имеющие возможность пользо­ваться информационными ресурсами ИТКС в рамках единой информационной сети;
  
• 
  информационные системы различных органов государст­венной власти, имеющие возможность использования информа­ционных ресурсов ИТКС через сервис ИКЦ.
  

Режимы доступа пользователей к информации
Режимы доступа способны существенно влиять на состав аппаратного и программного обеспечения. С одной стороны, уменьшение их числа снижает разнообразие применяемых ап­паратных и программных средств и облегчает задачу защиты системы от несанкционированного доступа. С другой — в услови­ях использования каналов связи с ограниченной пропускной спо­собностью и низкой надежностью в среде сильно распределенной информационной системы возникает нужда в расширении много­вариантности.

Из анализа функциональных (прикладных) требований выте­кает необходимость реализации в составе ИТКС следующих режимов:

• 
  передача файлов с нижних уровней иерархии системы на верхние;
  
• 
  передача гипертекстовых данных для обмена документами, содержащими разнотипные данные, в интересах служб админист­рирования;
  
• 
  поддержка технологии оперативной обработки транзакций при выполнении распределенных вычислений;
  
• 
  обеспечение технологии оперативной аналитической обработ­ки данных в процессах поддержки принятия решений;
  
• 
  получение справочной информации в отложенном режиме и режиме on-line;
  
• 
  выдача агрегированной информации и получение сводок на основе выборок данных из нескольких узлов нижележащего уровня;
  
• 
  получение справок по метабазе системы (адрес пользователя, информационного ресурса и т. д.).
  

Технология поиска требуемых данных
Для реализации информационных потребностей пользовате­лям ИТКС предоставляются средства, позволяющие стандар­тизировать поиск информации в рамках системы. Этот процесс базируется на:

• 
  технологии доступа пользователей к информационным ресур­сам через механизм метабазы, когда запрос сначала адресуется к описанию информационного фонда системы, а затем через него в соответствующую базу данных;
  
• 
  технологии доступа к данным независимо от места их раз­мещения, когда пользователю не обязательно знать, где находят­ся требуемые ему данные;
  
• 
  технологии поиска данных Intranet, которые предоставляют пользователю естественный гипертекстовый интерфейс и направ­лены на поддержку вышеуказанных технологий.
  

Технологии доступа к распределенным данным
Одно из важнейших требований, предъявляемых к ИТКС, — обеспечение доступа к информационным ресурсам субъектов системы в двух режимах: on-line связь и off-line связь. Предостав­ление информации ее потребителям должно быть организовано по следующим технологиям:

• 
  произвольный доступ конкретного потребителя со своего рабо­чего места к информации, уже хранящейся в системе;
  
• 
  подписка на информационное обслуживание, когда потребитель точно определяет множество информационных запросов и ин­формационную тематику требуемой ему информации в рамках соответствующих информационных ресурсов;
  
• 
  непосредственный отложенный запрос, когда предоставление требуемых данных и пересылка их потребителю осуществляются через известный промежуток времени после формулирования им своих текущих информационных потребностей.
  

44. Описание бизнес-процессов. IDEF3.
Методология моделирования IDEF3 (workflow diagramming) предназначена для описания логики взаимодействия информационных потоков. Диаграммы IDEF3 позволяют сфокусировать внимание на течении процессов и на отношениях процессов и важных объектов, являющихся частями этих процессов.

Диаграммы Workflow могут быть использованы при моделировании бизнес-процессов для анализа завершенности процедур обработки информации. При этом особе внимание уделяется последовательности выполнение процессов.

Каждая работа в IDEF3 описывает какой-либо сценарий бизнес-процесса - последовательность изменений свойств объекта, в рамках рассматриваемого процесса, например последовательность обработки заказа или события, которые необходимо обработать за конечное время. Каждый сценарий сопровождается описанием процесса и может быть использован для документирования каждой функции. Поскольку сценарий описывает цель и рамки модели, важно, чтобы работы именовались отглагольным существительным, обозначающим процесс действия, или фразой, содержащей такое существительное.

Для эффективного управления любым процессом, необходимо иметь детальное представление о структуре сопутствующего документооборота. Средства документирования и моделирования IDEF3 позволяют выполнять следующие задачи:

• 
  документировать имеющиеся данные о процессе, выявленные, скажем, в результате опроса компетентных сотрудников, ответственных за организацию рассматриваемого процесса;
  
• 
  определять и анализировать точки влияния потоков сопутствующего документооборота на сценарий процесса;
  
• 
  определять ситуации, в которых требуется принятие решения, влияющего на жизненный цикл процесса;
  
• 
  содействовать принятию оптимальных решений при реорганизации процессов;
  
• 
  разрабатывать имитационные модели процессов, по принципу «КАК БУДЕТ, ЕСЛИ...».
  

IDEF3 предполагает построение двух типов моделей:

• модель может отражать некоторые процессы в их логической последовательности, позволяя увидеть, как функционирует система (Process Flow Description Diagrams, PFDD);

• модель может показывать «сеть переходных состояний объекта», описывая последовательность состояний, в которых может оказаться объект при прохождении через определенный процесс (Object State Transition Network, OSTN).

Точка зрения, цель и область моделирования являются важными компонентами модели и должны быть сформулированы в первую очередь.

Диаграмма является основной единицей описания в IDEF3. Диаграммы должны наглядно и достоверно отображать информацию о бизнес-процессах.

Единицы работы - Unit of Work (UOW), также называемые работами (activity), являются центральными компонентами модели. В IDEF3 работы имеют имя, выраженное отглагольным существительным, обозначающим процесс действия, одиночным или в составе фразы, и номер (идентификатор); другое имя существительное в составе той же фразы обычно отображает основной выход (результат) работы. Каждая UOW должна иметь ассоциированный документ, который включает текстовое описание компонентов работы: объектов и фактов, связанных с работой, ограничений, накладываемых на работу, и дополнительное описание работы. Идентификатор работы присваивается при создании и не меняется никогда. Даже если работа будет удалена, ее идентификатор не должен вновь использоваться для других работ. Обычно номер работы состоит из номера родительской работы и порядкового номера на текущей диаграмме.

Связи показывают взаимоотношения работ. Все связи в IDEF3 однонаправлены и могут быть направлены куда угодно, но обычно диаграммы IDEF3 стараются построить так, чтобы связи были направлены слева направо. В IDEF3 различают три типа стрелок, изображающих связи:

• 
  связь предшествования (Precedence) - показывает, что прежде чем начнется работа-приемник, должна завершиться работа-источник. Обозначается сплошной линией;
  
• 
  связь отношения (Relational) - показывает связь между двумя работами или между работой и объектом ссылки. Обозначается пунктирной линией;
  
• 
  поток объектов (Object Flow) - показывает участие некоторого объекта в двух или более работах, как, например, если объект производится в ходе выполнения одной работы и потребляется другой работой. Обозначается стрелкой с двумя наконечниками.
  

Связь предшествования (старшая связь) показывает, что работа-источник заканчивается ранее, чем начинается работа-цель. Часто результатом работы-источника становится объект, необходимый для запуска работы-цели. В этом случае стрелку, обозначающую объект, изображают с двойным наконечником. Имя стрелки должно ясно идентифицировать отображаемый объект.

Отношение показывает, что стрелка является альтернативой предшествованию или потоку объектов в смысле задания последовательности выполнения работ - работа-источник не обязательно должна закончиться, прежде чем работа-цель начнется. Более того, работа-цель может закончиться прежде, чем закончится работа-источник (см. рис. 3.2).

Рис. 3.2. Временная диаграмма последовательности выполнения работ

Окончание одной работы может служить сигналом к началу нескольких работ, или же одна работа для своего запуска может ожидать окончания нескольких работ. Перекрестки используются для отображения логики взаимодействия стрелок при слиянии и разветвлении или для отображения множества событий, которые могут или должны быть завершены перед началом следующей работы. Различают два типа перекрестков:

• 
  перекресток слияния (Fan-in Junction) - узел, собирающий множество стрелок в одну, указывая на необходимость условия завершенности работ-источников стрелок для продолжения процесса;
  
• 
  перекресток ветвления (Fan-out Junction) - узел, в котором единственная входящая в него стрелка ветвится, показывая, что работы, следующие за перекрестком, выполняются параллельно или альтернативно.
  

В отличие от IDEFO и DFD в IDEF3 стрелки могут сливаться и разветвляться только через перекрестки. Все перекрестки на диаграмме нумеруются, каждый номер имеет префикс J. Перекресток не может использоваться одновременно для слияния и для разветвления. Типы перекрестков приведены в таблице 3.1.

Обозначение	Наименование	Пояснение
		при слиянии стрелок	при разветвлении стрелок
	Asynchronous AND	Bсe предшествующие процессы должны быть завершены	Все следующие процессы должны быть запущены
	Synchronous AND	Все предшествующие процессы завершены одновременно	Все следующие процессы запускаются одновременно
	Asynchronous OR	Один или несколько предшествующих процессов должны быть завершены	Один или несколько следующих процессов должны быть запушены
	Synchronous OR	Один или несколько предшествующих процессов завершены одновременно	Один или несколько следующих процессов запускаются одновременно
	XOR (Exclusive OR)	Только один предшествующий процесс завершен	Только один следующий процесс запускается

На одной диаграмме IDEF3 может быть создано несколько перекрестков различных типов. Определенные сочетания перекрестков для слияния и разветвления могут приводить к логическим несоответствиям. Чтобы избежать конфликтов, необходимо соблюдать следующие правила:

1. 
   Каждому перекрестку для слияния должен предшествовать перекресток для разветвления;
   
2. 
   Перекресток для слияния «И» не может следовать за перекрестком для разветвления типа синхронного или асинхронного «ИЛИ»;
   
3. 
   Перекресток для слияния «И» не может следовать за перекрестком для разветвления типа исключающего «ИЛИ»;
   

4. 
   Перекресток для слияния типа исключающего «ИЛИ» не может следовать за перекрестком для разветвления типа «И»;
   
5. 
   Перекресток, имеющий одну стрелку на одной стороне, должен иметь более одной стрелки на другой.
   

Объект ссылки (Referent) в IDEF3 выражает некую идею, концепцию или данные, которые нельзя связать со стрелкой, перекрестком или работой. В качестве имени можно использовать имя какой-либо стрелки с других диаграмм или имя сущности из модели данных. Объекты ссылки должны быть связаны с единицами работ или перекрестками пунктирными линиями. Официальная спецификация IDEF3 различает три стиля объектов ссылок -безусловные (unconditional), синхронные (synchronous) и асинхронные (asynchronous).

При внесении объектов ссылок помимо имени следует указывать тип объекта ссылки. Типы объектов ссылок приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Типы объектов ссылки

Тип	Цель описания
OBJECT	Описывает участие важного объекта в работе
GOTO	Инструмент циклического перехода (в повторяющейся последовательности работ), возможно на текущей диаграмме, но не обязательно. Если все работы цикла присутствуют на текущей диаграмме, цикл может также изображаться стрелкой, возвращающейся на стартовую работу. GOTO может ссылаться на перекресток
UOB (Unit of behavior)	Применятся, когда необходимо подчеркнуть множественное использование какой-либо работы, но без цикла. Например, работа «Контроль качества» может быть использована в процессе «Изготовления изделия» несколько раз, после каждой единичкой операции. Обычно этот тип ссылки не используется для моделирования автоматически запускающихся работ
NOTE	Используется для документирования важной информации, относящейся к каким-либо графическим объектам на диаграмме. NOTE является альтернативой внесению текстового объекта в диаграмму
ELAB (Elaboration)	Используется для усовершенствования графиков или их более детального описания. Обычно употребляется для детального описания разветвления и слияния стрелок на перекрестках

В IDEF3 декомпозиция используется для детализации работ. Методология IDEF3 позволяет декомпозировать работу многократно, то есть работа может иметь множество дочерних работ. Это позволяет в одной модели описать альтернативные потоки. Декомпозиция может быть сценарием или описанием. Описание включает все возможные пути развития процесса. Сценарий является частным случаем описания и иллюстрирует только один путь реализации процесса. Возможность множественной декомпозиции предъявляет дополнительные требования к нумерации работ. Так, номер работы состоит из номера родительской работы, версии декомпозиции и собственного номера работы на текущей диаграмме. Для описания номер декомпозиции равен единице. Для сценария номер декомпозиции всегда больше единицы.

При создании сценария или описания необходимо придерживаться дополнительных ограничений — в сценарии или декомпозиции может существовать только одна точка входа. За точкой входа следует работа или перекресток. Для декомпозиции может существовать только одна точка выхода. Сценарий, который не является декомпозицией, может иметь несколько точек выхода.

IDEF3 позволяет внести информацию в модель различными способами. Например, логика взаимодействия может быть отображена графически в виде комбинации перекрестков. Та же информация может быть отображена в виде объекта ссылки типа ELAB (Elaboration). Это позволяет аналитику вносить информацию в удобном в данный момент времени виде. Важно учитывать, что модели могут быть реорганизованы. Выбор формата для презентации часто имеет важное значение для организации модели, поскольку комбинация перекрестков занимает значительное место, и использование иерархии перекрестков затрудняет расположение работ на диаграмме.

45. Соединение сетей Ethernet и Token Ring
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века

Ethernet (эзернет, от лат. aether — эфир) — пакетная технология компьютерных сетей.

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат пакетов и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.

В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать кабель витая пара и кабель оптический. Метод управления доступом — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов.

В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с, а позже был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с. Появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько вариантов технологии. Независимо от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех вариантах.
Token ring — «маркерное кольцо», архитектура кольцевой сети с маркерным (эстафетным) доступом. Тип сети, в которой все компьютеры схематически объединены в кольцо. По кольцу от компьютера к компьютеру (станции сети) передается специальный блок данных, называемый маркером (англ. token). Когда какой-либо станции требуется передача данных, маркер ею модифицируется и больше не распознается другими станциями, как спецблок, пока не дойдёт до адресата. Адресат принимает данные и запускает новый маркер по кольцу. На случай потери маркера или хождения данных, адресат которых не находится, в сети присутствует машина со специальными полномочиями, умеющая удалять безадресные данные и запускать новый маркер.

Token Ring и IEEE 802.5 являются главными примерами сетей с передачей маркера. Сети с передачей маркера перемещают вдоль сети небольшой блок данных, называемый маркером. Владение этим маркером гарантирует право передачи. Если узел, принимающий маркер, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркер к следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер в течение определенного максимального времени (по умолчанию - 10 мс).

Данная технология предлагает вариант решения проблемы коллизий, которая возникает при работе локальной сети. В технологии Ethernet, такие коллизии возникают при одновременной передаче информации несколькими рабочими станциями, находящимися в пределах одного сегмента, то есть использующих общий физический канал данных.

Если у станции, владеющей маркером, имеется информации для передачи, она захватывает маркер, изменяет у него один бит (в результате чего маркер превращается в последовательность «начало блока данных»), дополняет информацией, которую он хочет передать и, наконец, отсылает эту информацию к следующей станции кольцевой сети. Когда информационный блок циркулирует по кольцу, маркер в сети отсутствует (если только кольцо не обеспечивает «раннего освобождения маркера» — early token release), поэтому другие станции, желающие передать информацию, вынуждены ожидать. Следовательно, в сетях Token Ring не может быть коллизий. Если обеспечивается раннее высвобождение маркера, то новый маркер может быть выпущен после завершения передачи блока данных.

Информационный блок циркулирует по кольцу, пока не достигнет предполагаемой станции назначения, которая копирует информацию для дальнейшей обработки. Информационный блок продолжает циркулировать по кольцу; он окончательно удаляется после достижения станции, отославшей этот блок. Станция отправки может проверить вернувшийся блок, чтобы убедиться, что он был просмотрен и затем скопирован станцией назначения.

В отличие от сетей CSMA/CD (например, Ethernet) сети с передачей маркера являются детерминистическими сетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет, прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также некоторые характеристики надежности, делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированных станций на заводах. Применяется как более дешевая технология, получила распространение везде, где есть ответственные приложения для которых важна не столько скорость, сколько надежная доставка информации. В настоящее время по надежности Ethernet не уступает Token Ring и существенно выше по производительности.

Взял из материалов Ткаченко
Соединение сетей Token Ring и Ethernet пред­ставляет сложность из-за различия в порядке пе­редачи битов адресов уровня MAC, поддержки передачи пакетов различных максимальных раз­меров, поддержки групповых адресов и маршру­тизации на уровне MAC. Маршрутизаторы способны объединять локальные сети Token Ring и Ethernet потому, что они действуют на сетевом уровне, и поэтому, избегают проблем объедине­ния сетей на уровне MAC. С другой стороны, сое­динение локальных сетей Token Ring и Ethernet на уровне канала требует: преобразования структуры кадра Ethernet в Token Ring и обратно, отображения групповых и функциональных адресов, реше­ния проблемы ограничения максимального разме­ра пакета, преобразования канонического адреса MAC стандарта Ethernet в неканонический адрес Token Ring и обратно, исключения/восстановле­ния поля информации маршрутизации от источ­ника (source route information field) на стороне локальной сети Token Ring и др. При создании се­тей SNA, для информационных центров и цент­ральных отделений часто выбирается Token Ring, в то время как в удаленных подразделениях уста­навливается более дешевый Ethernet. Такая кон­фигурация поддерживается путем конверсии LAN SNA протокола LLC2 в QLLC, и потом из QLLC - в SDLC, что позволяет объединять все устройства SNA с сохранением полной поддержки IP и IPX. Motorola предлагает конверсию протоколов SNA для наилучшей, из возможных, поддержки пере­дачи данных. Рис. 12 иллюстрирует соединение Ethernet и Token Ring.



46. Информационно-коммуникационная сеть.
Основное ее назначение — обеспечить информационную ком­муникацию между различными информационными системами органов государственной власти. Базовой основой в реализации этой сети выступает серверный слой, создаваемый совместно с узлами сети интегрального обслуживания: на территориях ЦПС для региональной инфраструктуры и на территориях федераль­ных министерств и ведомств, а также высших органов государст­венной власти. Пример реализации сети, взаимодействующей с информационными системами Федерального казначейства и Госкомстата, представлен ниже на рис. 36.

Серверы ИКЦ осуществляют накопление и обработку инфор­мации в интересах пользователей соответствующего узла сети, с одной стороны, и всех других ИКЦ для решения задач информа­ционного обслуживания их круга пользователей, с другой стороны.

Таким образом, обеспечивается поставка на сервер соответ­ствующего ИКЦ необходимой его^ пользователям информации от других ИКЦ ИТКС и снятие с его сервера информации, подготовленной в интересах пользователей, приписанных к дру­гим ИКЦ. Важно отметить, что информационные системы — ре­гиональные, ведомственные (министерские), высших органов го­сударственной власти и другие — в данной концепции являются потребителями (пользователями) информационно-телекоммуни­кационных услуг с соответствующим уровнем безопасности, пре­доставляемых ИТКС и не входящих в ее состав.

При такой архитектуре предлагается разбить все множество пользователей на подмножества, организованные в подсети по территориальному, ведомственному или иному признаку. Поль­зователи одной подсети получают доступ к информационным ресурсам своей подсети, прибегая к телекоммуникационным ус­лугам ИТКС, в рамках предоставленных администратором под­сети полномочий. Пользователям сторонней подсети открыт до­ступ к информационным ресурсам другой подсети только через ИКЦ этой подсети в рамках полномочий, контролируемых ИТКС. Состав информации, выставляемой на серверах ИКЦ, является предметом двухсторонних соглашений администраций подсетей и ИТКС.

Рис. 36. Информационно-коммуникационная сеть ИТКС на примере фрагмента Федерального казначейства и Госкомстата

47. Построение модели SADT.
SADT (Structured Analysis and Design Technique, методология Росса) - методология структурного анализа и проектирования, основанная на графическом представлении системы разными языковыми средствами. Основные положения данной методологии зафиксированы в стандарте IDEF0.

В IDEF0 система представляется как совокупность взаимодействующих работ или функций. Такая чисто функциональная ориентация является принципиальной - функции системы анализируются независимо от объектов, которыми они оперируют. Это позволяет более четко смоделировать логику и взаимодействие процессов организации. Описание системы с помощью IDEFO называется функциональной моделью.

Модель (model) - искусственный объект, представляющий собой отображение (образ) системы и ее компонентов.

Процесс моделирования системы в IDEF0 начинается с определения контекста, то есть наиболее абстрактного уровня описания системы в целом. В контекст входит определение субъекта моделирования, цели и точки зрения на модель.

Под субъектом понимается сама система, при этом необходимо точно определить, что входит в систему, а что лежит за ее пределами. Точка зрения (viewpoint) - указание на должностное лицо, с позиции которого разрабатывается модель. У модели может быть только одна точка зрения. Изменение точки зрения приводит к рассмотрению других аспектов объекта. Аспекты, важные с одной точки зрения, могут не появиться в модели, разрабатываемой с другой точки зрения на этот объект.

Формулировка цели (purpose) выражает причину создания модели, то есть содержит перечень вопросов, на которые должна отвечать модель, что в значительной мере определяет ее структуру.

Таким образом, модель IDEF0 представляет собой графическое описание системы, разработанное с определенной целью и с выбранной точки зрения.

Определение области моделирования является основой построения модели. Область моделирования (scope) описывает круг функций, которые включаются в модель. При формулировании области необходимо учитывать два компонента: широту и глубину. Широта подразумевает определение границ модели, а глубина определяет, на каком уровне детализации модель является завершенной.

Модель в нотации IDEF0 представляет собой совокупность иерархически упорядоченных и взаимосвязанных диаграмм, являющихся единицей описания системы.

Модель может содержать 4 типа диаграмм: контекстную диаграмму, диаграммы декомпозиции, диаграммы дерева узлов, диаграммы только для экспозиции (For Exposition Only, FEO).

Контекстная диаграмма (context diagram) является вершиной древовидной структуры диаграмм и представляет собой самое общее описание системы и ее взаимодействия с внешней средой.

После описания системы в целом проводится разбиение ее на крупные фрагменты. Этот процесс называется функциональной декомпозицией (decomposition), а диаграммы, которые описывают каждый фрагмент и взаимодействие фрагментов, называются диаграммами декомпозиции. После декомпозиции контекстной диаграммы производится декомпозиция каждого фрагмента системы на более мелкие. Наиболее важные свойства системы обычно выявляются на верхних уровнях иерархии и уточняются по мере декомпозиции. Декомпозиция происходит до тех пор, пока не будет получена релевантная структура, позволяющая ответить на вопросы, сформулированные в цели моделирования.

Диаграмма дерева узлов показывает иерархическую зависимость работ, но не взаимосвязи между работами.

Диаграмма для экспозиции строится для иллюстрации отдельных фрагментов модели, для иллюстрации альтернативной точки зрения, либо для специальных целей.

Каждая IDEF0 диаграмма декомпозиции содержит работы и стрелки.

Работы (activity) обозначают поименованные процессы, функции или задачи, которые происходят в течение определенного времени и имеют распознаваемые результаты. Название работы содержит глагол или глагольный оборот. На каждой диаграмме отображается от трех до шести работ. Работы имеют доминирование - они размещаются на диаграмме по степени важности. Самой доминирующей работой диаграммы может быть либо первая из требуемой последовательности, либо планирующая или управляющая. Наиболее доминирующая работа располагается в левом верхнем углу диаграммы, наименее - в правом нижнем. Работы нумеруются с учетом их доминирования.

Взаимодействие работ с внешним миром и между собой описывается в виде стрелок. Стрелка (arrow) - направленная линия, состоящая из одного или нескольких сегментов, которая моделирует канал, передающий данные от источника (начальная точка стрелки) к потребителю (конечная точка с «наконечником»). В IDEF0 различают пять типов стрелок:

• 
  вход (input) - материал или информация, которые используются или преобразуются работой для получения результата. Допускается, что работа может не иметь ни одной стрелки входа. Входные стрелки рисуются как входящие в левую грань работы;
  
• 
  выход (output) - материал или информация, которые производятся работой. Каждая работа должна иметь хотя бы одну стрелку выхода. Выходные стрелки рисуются как исходящая из правой грани работы;
  
• 
  управление (control) - правила, стратегии, процедуры или стандарты, которыми руководствуется работа. Каждая работа должна иметь хотя бы одну стрелку управления. Стрелки управления рисуются как входящие в верхнюю грань работы;
  
• 
  механизм (mechanism) - ресурсы, которые выполняют работу. Стрелки механизма рисуются как входящие в нижнюю грань работы;
  
• 
  вызов (call) - специальная стрелка, указывающая на другую модель. Стрелка вызова рисуется как исходящая из нижней грани работы.
  

Стрелка обычно представляет набор объектов. Поэтому они могут разветвляться и соединяться различными способами. Сегменты стрелок, за исключением стрелок вызова, помечаются существительным или оборотом существительного. Также стрелки подразделяются на граничные и внутренние.

Граничные стрелки служат для описания взаимодействия системы с окружающим миром. Идентификация граничных стрелок осуществляется с помощью ICOM-кодов. Коды ICOM содержат префикс, соответствующий типу стрелки (Input, Control, Output, Mechanism).

Внутренние стрелки используются для связи работ между собой. В IDEF0 требуется только пять типов взаимосвязей между блоками с помощью стрелок для описания их отношений: управление, вход, обратная связь по управлению, обратная связь по входу, выход-механизм (см. рис. 3.1).

Рис. 3.1. Типы взаимосвязи между работами

Все работы на диаграмме являются преобразующими, то есть преобразуют входы в выходы под действием управлений при помощи механизмов. Преобразование - цель и результат любой работы на диаграмме любого уровня декомпозиции. Все функции преобразующих работ можно классифицировать по следующим

видам:

1. Деятельность - совокупность процессов, выполняемых (протекающих) последовательно или/и параллельно, преобразующих множество информационных потоков с изменением их свойств. Деятельность осуществляется в соответствии с заранее определенной целью с потреблением различных ресурсов при выполнении ограничений со стороны внешней среды.

2. 
   Процесс (бизнес-процесс) - совокупность последовательно или/и параллельно выполняемых операций, преобразующих информационный поток с изменением его свойств. Процесс протекает в соответствии с управляющими директивами, вырабатываемыми на основе целей деятельности.
   
3. 
   Операция - совокупность последовательно или/и параллельно выполняемых действий, преобразующих объекты с изменением их свойств.
   
4. 
   Действие - преобразование одного свойства информационного объекта в другое. Действие выполняется в соответствии с командой, которая является частью директивы на выполнение операции.
   

5. 
   Субдеятельность - совокупность нескольких процессов в составе деятельности, объединенных некоторой частной целью.
   
6. 
   Подпроцесс - группа операций в составе процесса, объединенных технологически или организационно.
   

Первые четыре функции находятся между собой в отношении иерархической подчиненности по принципу «сверху вниз». Последние два вида функций являются дополнительными.

Проектирование по методологии SADT может быть произведено с помощью CASE-средства AllFusion Process Modeler (Computer Associates), поддерживающего нотации IDEFO, IDEF3 (WorkFlow Diagram) и DFD (DataFlow Diagram).

48. Построение региональной сети связи на радиоканалах. Беспроводная связь, радиомодемы, радиолинейные станции.

1. Введение.

Для территориально-распределенных предпри­ятий и организаций, оснащенных различными компьютерами и локальными вычислительными сетями (ЛВС), как правило, существует проблема объединения всего "машинного" парка в единое информационное пространство, т.е. возникает за­дача построения корпоративной телекоммуника­ционной системы, позволяющей обеспечивать наряду с передачей данных и обмен речевой ин­формацией. Однако успешному решению этой за­дачи препятствует отсутствие качественных проводных каналов связи, практически во всех ре­гионах страны.

Эта область связи в России значительно отстает в своем развитии по сравнению с оснащением ком­пьютерной техникой, созданием и применением новейших компьютерных технологий. Правда в последнее время кое-что предпринимается и в этом направлении. Прокладываются оптоволо­конные линии связи и организовываются выделен­ные 2-х, 4-х проводные телефонные каналы связи, позволяющие обеспечивать высокие качество и скорость передачи. Однако трудоемкость и капи­тальные затраты на организацию таких каналов связи настолько велики, что многие коммерческие и государственные структуры не в состоянии ими пользоваться.

Выход из создавшегося положения может быть найден посредством более широкого использова­ния технологии качественной беспроводной связи (спутниковые и радиоканалы). Спутниковые кана­лы связи экономически целесообразно использо­вать в том случае, когда земные станции спутниковой связи находятся на удалении не ме­нее 500 км друг от друга, тогда как радиоканалы, образованные радиорелейными станциями (РРС) -на расстоянии не более 500 км по радиусу между центральной и оконечными станциями.

2. Беспроводная связь на радиоканалах.

Выделим три основных способа организации ра­диоканала:

• 
  радиоканал, организованный на радиоудлини­телях;
  
• 
  радиоканал, организованный посредством ра­диомодемов;
  
• 
  радиоканал, организованный посредством РРС.
  

2.1 Радиоудлинители.

Радиоудлиннители используются для удлине­ния телефонного канала связи в местах, где про­кладка кабеля не возможна или экономически нецелесообразна. Скорость обмена информацией по такому радиоканалу невысокая, поэтому его целесообразно использовать в местах с незначи­тельным объемом трафика. Протяженность ради­оканала до 30-40 км и отсутствие ретранслятора на промежуточных станциях не позволяет его ис­пользовать для подключения пользователей, на­ходящихся на расстоянии более 100 км по радиусу от центральной станции, т.е. не рекомендуется ис­пользовать радиоудлинители по трассе, превыша­ющей четыре пролета.

Большинство выпускаемых радиоудлинителей работают в диапазоне частот до 1 ГГц.

2.2 Радиомодемы.

Радиомодемы по принципу передачи информа­ции могут быть двух видов:

• 
  образующие радиоканал в узком спектре диа­пазона частот;
  
• 
  образующие радиоканал с использованием тех­нологии spread spectrum ("размазанного спектра" или шумоподобного сигнала).
  

Радиомодемы первого вида используют класси­ческий метод передачи по радиоканалу, аналогич-ный используемому в РРС. Типичным представителем этого вида являются модемы се­мейства RAN (производство фирмы Multipoint Networks, США), работающие в диапазонах частот до 1 ГГц и обеспечивающие передачу информа­ции со скоростью до 128 Кбит/с.

Радиомодемы второго вида, наиболее ярким представителем которых являются радиомодемы семейства "AIRLINK" (производство фирмы CYLINK, США), используя технологию spread spectrum, позволяют достичь ряд значительных преимуществ в применении:

• 
  помехозащищенность и помехоустойчивость;
  
• 
  скрытность и защищенность связи;
  
• 
  слабое воздействие на другие радиолинии и ра­диосредства, работающие на той же частоте.
  

Радиомодемы AIRLINK работают в диапазоне частот до 5,85 ГГц и обеспечивают скорость пере­дачи информации до 1024 Кбит/с.

Опыт работы с радиомодемами AIRLINK пока­зал, что эти модемы, использующие новую и не­сколько необычную технологию, невзирая на их достоинство, не находят в настоящее время широ­кого применения на телекоммуникационном рын­ке России. Вероятнее всего это связано с тем, что радиомодемы, использующие технологию spread spectrum, не находят поддержки государственных структур, от которых зависит их применение, а фирма-производитель не проводит активной мар­кетинговой кампании и не обеспечивает должной поддержки в работе своей дистрибьюторской и дилерской сети в России. Кроме того, наблюдает­ся недостаточная информированность этой сети (отсутствие необходимой технической документа­ции и рекламной продукции, какое оборудование сертифицировано МС РФ, наличие сертифика­тов) или нежелание предоставить необходимую информацию своим партнерам либо потенциаль­ным пользователям.

2.3 Радиорелейные станции.

Спектр выпускаемых РРС как отечественного, так и зарубежного производства очень обширный. Некоторые РРС работают в диапазоне частот до 43 ГГц и даже до бОГГц, обеспечивая скорость пере­дачи по радиоканалу от 2 до 34 Мбит/с.

РРС по своим функциональным возможностям значительно сужают область применения радио­модемов, тем более что стоимость отечественных РРС соизмерима по стоимости с высокоскорост­ными радиомодемами, указанными выше.

В пользу применения радиорелейных систем для построения территориально-распределенных се­тей связи говорит и тот факт, что в мире большин­ство междугородных каналов связи образовано на таких системах (в США - 60-70%, в странах Запад­ной Европы свыше 50%, в Японии порядка 50%). Это обусловлено прежде всего относительной простотой сооружения линии при незначительных затратах на строительство и эксплуатацию, а так­же возможностью оперативного разрешения проблем развития и реконструкции сети без дополнительных капитальных затрат.

По показателю качество/стоимость отечествен­ные РРС не уступают зарубежным аналогам, а за­частую их и превосходят. Более того, отечественные РРС создавались с учетом суровых климатических и погодных условий России, а так­же и с учетом существующей инфраструктуры связи. РРС, работая в зоне прямой видимости, по­зволяют организовывать качественную связь на расстоянии 30-40 км (протяженность одного про­лета). Кроме того РРС, используя ретрансляторы на промежуточных станциях, могут обеспечить высокое качество передачи информации по трассе в тысячи километров.