Объектно-ориентированное программирование (ООП)

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒

Основой объектно-ориентированного программирования (ООП) является понятие объект. Его суть состоит в том, что объект объединяет в себе структуры данных и характерные только для него процедуры (методы) их обработки.

Объединение данных и свойственных им процедур обработки в одном объекте, детальная реализация которых остается скрытой для пользователей, называется инкапсуляцией и является одним из важнейших принципов ООП.

Другим фундаментальным понятием ООП является класс. Класс есть шаблон, на основе которого может быть создан конкретный программный объект, он описывает свойства и методы, определяющие поведение объектов этого класса.

Следующими важнейшими принципами ООП являются наследование и полиморфизм. Наследование предусматривает создание новых классов на базе существующих и позволяет классу-потомку иметь

(наследовать) все свойства класса-родителя.

Полиморфизм (от греч. «многоликость») означает, что рожденные объекты обладают информацией о том, какие методы они должны использовать в зависимости от того, в каком месте цепочки

наследования они находятся.

Другим основополагающим принципом ООП является модульность, — объекты заключают в себе полное определение их характеристик, никакие определения методов и свойств объекта не должны располагаться вне его, это делает возможным свободное копирование и внедрение одного объекта в другие.

К наиболее распространенным современным языкам программирования относятся C++ и Java.

С середины 90-х гг. многие объектно-ориентированные языки реализуются как системы визуального программирования. Такие системы имеют интерфейс, позволяющий при составлении текста программы видеть те графические объекты, для которых она пишется. К объектно-ориентированным системам визуального проектирования относятся: Visual Basic, Delphi, C++ Builder, Visual C++.

Это системы программирования самого высокого уровня.

Языки программирования баз данных.

Языки программировании для компьютерных сетей (Такие языки получили название скрипт-языков. Например: HTML, Perl. Tcl/Tk, VRML)

Языки моделирования.

Этапы:

1. Постановка задачи.

2. Формальное построение модели.

3. Построение математической модели задачи.

4. Выбор и обоснование метода решения.

5. Построение алгоритма.

6. Составление программы.

7. Отладка программы — процесс устранения синтаксических и

логических ошибок в программе.

результатов, изменение значений заданных переменных и др.

8. Решение задачи на компьютере и анализ результатов.

Назначение и классификация компьютерных сетей. Типы сетей

Системы связанных между собой компьютеров называются компьютерными сетями.

Цели для которых были созданы сети:

*предоставление доступа к программам, оборудованию и особенно данным для любого пользователя сети. Это называется совместным использованием ресурсов.

*обеспечение высокой надежности при помощи альтернативных источников информации.

*экономия средств.

*масштабируемость, т.е. способность увеличивать производительность системы по мере роста нагрузки.

*ускорение передачи информации.

Два параметра классификации сетей: технология передачи и размеры.

Технологии передачи:

• широковещательные сети;

• сети с передачей от узла к узлу.

Широковещательные сети обладают единым каналом связи, совместно используемым всеми машинами сети. Короткие сообщения, называемые пакетами, посылаемые одной машиной, принимаются

всеми машинами.

Сети с передачей от узла к узлу состоят из большого количества соединенных пар машин. В такой сети пакету необходимо пройти через ряд промежуточных машин, чтобы добраться до пункта назначения.

По размеру сети можно разделить на локальные, муниципальные и глобальные.

Локальными сетями называют сети, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации размерами до нескольких километров.

Муниципальные или региональные сети являются увеличенными версиями локальных сетей и обычно используют схожие технологии. Такая сеть может объединять несколько предприятий корпорации или город.

Глобальные сети охватывают значительную территорию, часто целую страну или даже континент.

Сети подразделяются на два типа: одноранговые и на основе сервера.

В одноранговой сети все компьютеры равноправны. Каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Соединяются около 10 компьютеров.

Большинство сетей имеют другую конфигурацию — они работают на основе выделенного

сервера. Выделенным сервером называется такой компьютер, который функционирует только как сервер и не используется в качестве клиента или рабочей станции. Неограниченное число подключенных компьютеров.

Топология сетей

Термин топология сети характеризует способ организации физических связей компьютеров и других сетевых компонентов. Все сети строятся на основе базовых топологий: шина, звезда, кольцо, ячеистая.

Шина. Эту топологию часто называют линейной шиной. Она наиболее простая из всех топологий и весьма распространенная. В ней используется один кабель, называемый магистралью или

сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры. В сети с топологией шина данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети, но принимает их тот, адрес

которого совпадает с адресом получателя, зашифрованном в этих сигналах. Поэтому количество компьютеров сильно влияет на быстродействие. Выход из строя одного или нескольких компьютеров не влияет на работу сети. Для гашения сигналов на концах кабеля устанавливают терминаторы. При разрыве кабеля или отсутствии терминаторов функционирование сети прекращается.

Звезда. При топологии звезда все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному устройству, называемому концентратором. Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. Концентраторы делятся на активные (требуют подключения к электрическому току) и пассивные (просто пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его, не требуют подключения к электрическому току).

Недостатки: установка концентратора, дополнительный расход кабеля.

Плюсы: более высокая надежность.

Кольцо. Компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии шина, здесь каждый компьютер выступает в роли репитера (повторителя), усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому выход из строя хотя бы одного компьютера приводит к падению сети. Способ передачи данных по кольцу называется передачей маркера. Маркер (token) — это специальная последовательность бит, передающаяся по сети. В каждой сети существует только один маркер. Маркер передается по кольцу последовательно от одного компьютера к другому до тех пор, пока его не захватит тот компьютер, который хочет передать данные. Передающий компьютер добавляет к маркеру данные и адрес получателя, и отправляет его дальше по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя. Затем принимающий компьютер посылает передающему сообщение, в котором подтверждает факт приема. Получив подтверждение, передающий компьютер восстанавливает маркер и возвращает его в сеть. Скорость движения маркера сопоставима со скоростью света.

Ячеистая топология. Сеть с ячеистой топологией обладает высокой избыточностью и надежностью, так как каждый компьютер в такой сети соединен с каждым другим отдельным кабелем. Сигнал от компьютера-отправителя до компьютера-получателя может проходить по разным маршрутам, поэтому разрыв кабеля не сказывается на работоспособности сети. Основной недостаток — большие затраты на прокладку кабеля, что компенсируется высокой надежностью и простотой обслуживания.

Кроме базовых топологий существуют комбинированные топологии. Чаще всего используются две

комбинированные топологии: звезда-шина и звезда-кольцо. Звезда-шина — несколько сетей с топологией звезда объединяются при помощи магистральной линейной шины, а в звезде-кольце

концентраторы подсоединены к главному концентратору, внутри которого физически реализовано кольцо.

Сетевые компоненты. Сетевые кабели

В большинстве сетей применяются три основные группы кабелей:

• коаксиальный кабель;

• витая пара - неэкранированная и экранированная.

• оптоволоконный кабель.

Коаксиальный кабель до недавнего времени был самым распространенным. Недорогой, легкий, гибкий, удобный, безопасный и простой в установке.

Существует два типа коаксиальных кабелей: тонкий (0, 25" ) и толстый (0, 5" ).

Тонкий - подключается непосредственно к плате сетевого адаптера. Передает сигнал на 185 м

практически без затухания. Волновое сопротивление — 50 ом.

Толстый - Жила толще, затухание меньше. Передает сигнал без затухания на 500 м. Используют в качестве магистрали, соединяющей несколько небольших сетей. Волновое сопротивление — 75 ом.

Витая пара — это два перевитых изолированных медных провода. Несколько витых пар проводов часто помещают в одну защитную оболочку. Переплетение проводов позволяет избавиться от

электрических помех, наводимых соседними проводами и другими внешними источниками,

Преимущества витой пары — дешевизна, простота при подключении. Недостатки — нельзя использовать при передаче данных на большие расстояния с высокой скоростью.

Неэкранированная витая пара (UTP) широко используется в ЛВС, максимальная длина 100 м. UTP определена особым стандартом, в котором указаны нормативные характеристики кабелей для

различных применений, что гарантирует единообразие продукции.

Экранированная витая пара (STP) помещена в медную оплетку. Кроме того, пары проводов обмотаны фольгой. Поэтому STP меньше подвержены влиянию электрических помех и может передавать сигналы с более высокой скоростью и на большие расстояния.

В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов. Это надежный способ передачи, так как электрические сигналы при этом не передаются. Следовательно, оптоволоконный кабель нельзя вскрыть и перехватить данные.

Оптоволоконные линии предназначены для перемещения больших объемов данных на очень высоких скоростях, так как сигнал в них практически не затухает и не искажается. Оптоволокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон с отдельными коннекторами: одно — для передачи, другое — для приема.

Существенным недостатком этой технологии является дороговизна и сложность в установке и подключении.

Для передачи по кабелю кодированных сигналов используют две технологии — немодулированную и модулированную передачу.

Немодулированные системы передают данные в виде цифровых сигналов, которые представляют собой дискретные электрические или световые импульсы.

Модулированные системы передают данные в виде аналогового сигнала (электрического или светового), занимающего некоторую полосу частот.

Сетевые компоненты. Беспроводная среда

Существуют следующие типы беспроводных сетей: ЛВС, расширенные ЛВС и мобильные сети (переносные компьютеры). Основные различия между ними - параметры передачи. ЛВС и расширенные

ЛВС используют передатчики и приемники той организации, в которой функционирует сеть. Для переносных компьютеров средой передачи служат общедоступные сети (например, телефонная или Internet).

ЛВС выглядит и функционирует практически так же, как и кабельная, за исключением среды передачи. Беспроводный сетевой адаптер с трансивером установлен в каждом компьютере, и пользователи работают так, будто их компьютеры соединены кабелем. Трансивер или точка доступа обеспечивает обмен сигналами между компьютерами с беспроводным подключением и кабельной сетью.

Работа беспроводных ЛВС основана на четырех способах передачи данных: инфракрасном излучении, лазере, радиопередаче в узком диапазоне (одночастотной передаче), радиопередаче в рассеянном спектре.

Сетевые компоненты. Платы сетевого адаптера

Платы сетевого адаптера (СА) выступают в качестве физического интерфейса, или соединения, между компьютером и сетевым кабелем.

Плата СА выполняет:

• подготовку данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю;

• передачу данных другому компьютеру;

• управление потоком данных между компьютером и кабельной системой;

• прием данных из кабеля и перевод их в форму, понятную ЦП компьютера.

Плата СА должна также указать свое местонахождение или сетевой адрес, чтобы ее могли отличить от других плат сети.

Перед тем, как послать данные по сети, плата СА проводит электронный диалог с принимающей платой, в результате которого они устанавливают:

• максимальный размер блока передаваемых данных;

• объем данных, пересылаемых без подтверждения о получении;

• интервал между передачами блоков данных;

• интервал, в течение которого необходимо послать подтверждение;

• объем данных, который может принять плата без переполнения буфера;

• скорость передачи.

После определения всех деталей начинается обмен данными.

Сетевые стандарты. Эталонная модель OSI

Существует два главных набора стандартов: эталонная модель OSI и ее модификация Project 802.

Модель OSI имеет семь уровней. Каждому уровню соответствуют различные сетевые операции, оборудование и протоколы. Появление именно семи уровней было обусловлено функциональными

особенностями модели. Определенные сетевые функции, выполняемые на каждом уровне, взаимодействуют только с функциями соседних уровней - вышестоящего и нижележащего.

Задача каждого уровня — предоставление услуг вышележащему уровню, маскируя при этом детали реализации этих услуг.

Перед отправкой в сеть данные разбиваются на пакеты, передаваемые между устройствами сети как единое целое. Пакет проходит последовательно все уровни ПО от прикладного до физического, при

этом на каждом уровне к пакету добавляется форматирующая или адресная информация, необходимая для безошибочной передачи данных по сети. На принимающей стороне пакет также проходит через все

уровни, но в обратном порядке. ПО каждого уровня анализирует информацию пакета, удаляет ту информацию, которая добавлена к пакету на, таком же уровне отправителем, и передает пакет следующему уровню. По достижении пакетом Прикладного уровня вся служебная информация будет удалена, и данные примут свой первоначальный вид.

Взаимодействие смежных уровней осуществляется через интерфейс. Интерфейс определяет услуги, которые нижний уровень предоставляет верхнему, и способ доступа к ним.

Прикладной уровень. Уровень 7. Он представляет собой окно для доступа прикладных процессов к сетевым услугам. Услуги, которые он обеспечивает, напрямую поддерживают приложения

пользователя. Прикладной уровень управляет общим доступом к сети, потоком данных и восстановлением данных после сбоев связи.

Уровень представления. Уровень 6. Представительский уровень определяет формат, используемый для обмена данными между сетевыми компьютерами. Отвечает за преобразование протоколов, трансляцию и шифрование данных, смену кодовой таблицы и расширение графических команд. Кроме того, он управляет сжатием данных для уменьшения объема передаваемых бит.

Сеансовый уровень. Уровень 5. Сеансовый уровень позволяет двум приложениям разных компьютеров устанавливать, использовать и завершать соединение, называемое сеансом.

Транспортный уровень. Уровень 4. Основная функция - принять данные от Сеансового уровня, разбить их при необходимости на небольшие части и передать Сетевому уровню, гарантируя, что эти части в правильном порядке прибудут по назначению. Транспортный уровень также следит за созданием и удалением сетевых соединений, управляет потоком сообщений, проверяет ошибки и участвует в решении задач, связанных с отправкой и получением пакетов. Примеры протоколов транспортного уровня — TCP и SPX.

Сетевой уровень. Уровень 3. Сетевой уровень управляет операциями подсети. Он отвечает за адресацию сообщений и перевод логических адресов и имен в физические. Сетевой уровень

разрешает также проблемы, связанные с разными способами адресации и разными протоколами при переходе пакетов из одной сети в другую, позволяя объединять разнородные сети. Примеры протоколов

сетевого уровня — IP и IPX.

Уровень передачи данных или канальный. Уровень 2. Основная задача Канального уровня — преобразовать способность Физического уровня передавать данные в надежную линию связи, свободную от необнаруженных ошибок с точки зрения вышестоящего Сетевого уровня. Эту задачу Канальный уровень выполняет при помощи разбиения входных данных на кадры размером от нескольких сот до нескольких тысяч байтов. Каждый следующий кадр данных передается только после получения и обработки кадра подтверждения, посылаемого обратно получателем. Кадр — это логически организованная структура, в которую можно помещать данные.

Физический уровень. Уровень 1. Физический уровень осуществляет передачу неструктурированного, сырого, потока бит по физической среде (например, по сетевому кабелю). На этом уровне реализуются электрический, оптический, механический и функциональный интерфейсы с кабелем. Физический уровень также формирует сигналы, которые переносят данные, поступившие ото всех вышележащих уровней. На этом уровне определяется способ соединения сетевого кабеля с платой СА и способ передачи сигналов по сетевому кабелю. Физический уровень отвечает за кодирование данных и

синхронизацию бит.

Стандарт IEEE Project 802

Project 802 установил стандарты для физических компонентов сети — интерфейсных плат и кабельной системы, которые работают на Канальном и Физическом уровнях модели OSI. Выбор протокола канального уровня — наиболее важное решение при проектировании ЛВС. Этот протокол определяет скорость сети, метод доступа к физической среде, тип кабелей, сетевые платы и драйверы.

Стандарты ЛВС, определенные Project 802, делятся на 16 категорий, каждая из которых имеет свой номер (от 802.1 до 801.16, например, 802.6 — сеть масштаба города, MAN; 802.10 — безопасность сетей; 802.11 — беспроводные сети).

Два нижних уровня модели, Канальный и Физический, устанавливают, каким образом несколько компьютеров могут одновременно, не мешая друг другу, использовать сеть.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 Следующая ⇒