Моделирование как метод познания. (Классификация и формы представления моделей. Абстрагирование.)

 

Модель - это объект или образ, который упрощенно отображает самые существенные свойства объекта исследования. Любая модель всегда проще исследуемого объекта.

Моделирование - метод научного исследования явлений, процессов, объектов, устройств или систем, основанный на построении, изучении и использовании моделей с целью получения новых знаний, совершенствования характеристик объектов исследований или управления ими.

Первые модели (расположены в порядке их появления): наскальные рисунки(возраст примерно 200тыс. лет), слова, числа - это тоже модели.

Модель объекта исследования - упрощенное подобие, обладающее характерными, главными свойствами, аналогичными свойствам объекта исследования, появившееся вследствие подмены реального объекта новым(или абстракцией). примеры: карта, манекен.

Модели в информатике называются: " имитатор", " симулятор", " эмулятор", они являются программами, используются как отдельно, так и их комбинации. Симуляторами обычно виртуально имитируются объекты и их действия в компьютерных играх. Иногда симуляторы компьютерных игр (спортивных, гоночных и др.) называют имитаторами. Эмуляторами воспроизводятся другие программы или устройства для их исследования или полной замены.

Компьютерное моделирование, возникшее как одно из направлений математического моделирования, с развитием информационных компьютерных технологий стало самостоятельной и важной областью применения компьютеров. В настоящее время компьютерное моделирование в научных и практических исследованиях является одним из основных методов познания.

При моделировании прослеживается процесс замещения реального объекта с помощью объекта-модели с целью изучения субъектом реального объекта или передачи информации о свойствах реального объекта. Замещаемый объект называется оригиналом, замещающий - моделью.

Состояние системы представляется в компьютерной модели набором характеристик элементов и связей между элементами. Структура данных, описывающих состояние, не зависит от конкретного состояния и не меняется при смене состояний, меняется только значение характеристик.

Если состояния системы функционально зависят от некоторого параметра, то набор состояний, соответствующий упорядоченному изменению параметра, называют процессом. Параметры в системе могут меняться как непрерывно, так и дискретно(прерывно). В компьютерной модели изменение параметра всегда дискретно. Непрерывные процессы можно моделировать на компьютере, выбирая дискретную серию значений параметра так, чтобы последовательные состояния мало чем отличались друг от друга, или, другими словами, минимизируя шаг по времени.

Абстрагирование - процесс мысленного отвлечения от ряда свойств и отношений изучаемого явления с одновременным выделением интересующих исследователя свойств (прежде всего существенных, общих). В результате этого процесса получаются различного рода " абстрактные предметы", которыми являются как отдельно взятые категории (" белизна", " развитие", " противоречие", " мышление" и др.), так и их системы. Наиболее развитыми из них являются математика, логика, диалектика, философия.

Главный вопрос абстрагирования - выяснение того, какие из рассматриваемых свойств являются существенными, а какие второстепенными.

Во время процесса абстрагирования между моделью и объектом, интересующим исследователя, должно существовать известное подобие (сходство) в физических характеристиках, структуре, функциях и др.

По характеру моделей выделяют материальное (предметное) и идеальное (знаковое) моделирование, выраженное в соответствующей знаковой форме. Материальные модели являются природными объектами, подчиняющимися в своем функционировании естественным законам(физики, механики и т.п.). При материальном моделировании конкретного объекта его изучение заменяется исследованием некоторой модели, имеющей ту же физическую природу, что и оригинал(модели самолетов, автомобилей и т.п.). При идеальном моделировании модели выступают в виде графиков, чертежей, формул, систем уравнений, предложений естественного и искусственного (символы) языка и т.п. В настоящее время широкое распространение получило математическое (компьютерное) моделирование.

Современный этап математизации науки характеризуется широким использованием метода математического моделирования. Математика имеет множество конкретных методов. Универсальность математики связана с двумя моментами. Во-первых, единством языка математических моделей, во-вторых, наличием общих понятий, принципов и методов, применяемых к бесчисленным конкретным математическим моделям. Фундаментальные математические структуры отражают всеобщие свойства и отношения, проявляющиеся в самой целостной форме фактически во всех формах движения объективной действительности. Поэтому они выступают как основной познавательный аппарат других наук.

Любое математическое понятие является абстракцией или от свойства реально существующих в природе предметов, или от отношений между ними, или абстракцией от ранее существовавшей абстракции. Возможность применения математических понятий к предметам и явлениям действительности объясняется тем, что эти понятия возникли в процессе изучения предметов и явлений действительности и уточнялись, и корректировались в ходе их развития. Математизация науки есть в сущности двуединый процесс, включающий взаимопроникновение и развитие как конкретных наук, так и самой математики.

Различают три класса моделей, в зависимости от средств построения:

1. словестные или описательные. (вербальные или текстовые) напр: милицейский протокол или стихотворение.

2. натурные. напр: макет солнечной системы, кукла.

3. абстрактные (знаковые). напр: компьютерные модели.

признаки классификации моделей, их классы

Можно классифицировать модели по предметной области и ее объектам: физические, биологические, социологические, экономические и т.д.

Подразделяют модели и по применяемому математическому аппарату:

1. модели, основанные на применении обыкновенных дифференциальных уравнений.

2. модели, основанные на применении уравнений частных производных

3. вероятностные модели и т.д.

Также можно классифицировать модели по цели моделирования. В зависимости от целей моделирования различают следующие модели:

1. дескриптивные (описательные) - описывают моделируемые объекты и явления и как бы фиксируют сведения человека о них. прим.: модель солнечной системы с описанием траектории движения планет, примеч: нет возможности повлиять на траекторию движения планет.

2. оптимизационные - служат для поиска наилучших решений при соблюдении определенных условий и ограничений. В этом случае в модель входит один или несколько параметров доступных влиянию человека.

3. игровые. прим.: компьютерные игры

4. обучающие. прим.: всевозможные тренажеры

5. имитационные - модели, в которых сделана попытка более менее полного и достоверного воспроизведения некоторого реального процесса. напр.: модель движения молекул в газе, поведение колонии микробов.

Классификация моделей в зависимости от изменения состояний объекта во времени:

1. статические - модели в которых предоставлена информация об одном состоянии системы.

2. динамические - модели в которых предоставлена информация о состояниях системы и процессах смены состояний.

Также существуют:

1. детерминированные. модель является таковой если каждому набору входных параметров всегда соответствует единственный набор выходных параметров.

2. недетерминированные. стохастическая, вероятностная модель.

В зависимости от назначения и характера использования моделей выделяются модели:

1. познавательная - форма организации и представления знаний. как правило, подгоняется под реальность и является теоритической моделью.

2. прагматическая - средство организации практических действий, рабочего представления целей системы для ее управления. Реальность в них подгоняется под некоторую прагматическую модель. это как правили, прикладные модели.

3. инструментальная - является средством построения, исследования и (или) использования прагматических и (или) познавательных моделей.

Различают также модели:

1. эмпирические - на основе эмпирических(на основе опыта) фактов, зависимостей.

2. теоритические - на основе математических описаний.

3. смешанные, полуэмпирические, использующие эмпирические зависимости и математические описания.

Формы представления моделей в информатике

Процесс моделирования начинается с создания концептуальной модели.

Концептуальная модель (содержательная) - это абстрактная модель, определяющая структуру системы (элементы и связи).

В концептуальной модели обычно в словестной форме приводятся самые главные сведения об объекте исследования, основных элементах и важнейших связях между элементами. Процесс создания концептуальной модели в настоящее время не формализован: не существует точных правил ее создания.

Основная проблема при создании концептуальной модели заключается в нахождении компромисса между компактностью модели и ее точностью (адекватностью).

Термин " адекватна" означает верное воспроизведение в модели связей и отношений объективного мира. Этим термином характеризуют качество созданной модели.

От концептуальной модели, содержащей основные сведения об объекте исследования, переходят к моделям, выраженным на формальных языках. Выполненное с помощью математической символики описание объекта исследования представляет собой математическую модель.

Математическая модель представляет собой совокупность формул, уравнений, неравенств, логических условий и т.д.

Математическое моделирование - метод изучения объекта исследования, основанный на создании его математической модели и использовании ее для получения новых знаний, совершенствования объекта исследования или управления объектом.

Математическое моделирование делится на компьютерное (машинное) и аналитическое(рукописное на бумаге).

Существует еще 2 понятия: полная математическая модель(модель, отражающая состояние как моделируемой системы, так и всех ее внутренних элементов) и макромодель( проще предыдущей, она адекватна в отношении внешний свойств, но в отличие от предыдущей не описывает внутреннее состояние отдельных элементов).

 

Методы и технологии моделирования. (Задачи исследования и их формализация. Этапы компьютерного моделирования. Методы верификация и валидация. Информационная модель объекта, виды моделирования с использование ЭВМ)

 

1. Задачи исследования и их формализация.

Этап постановки задачи характеризуется тремя основными стадиями: описание задачи, определение целей моделирования и формализация задачи.

Постановка задачи, как правило, начинается с ее описания (делается это на обычном языке, общими фразами).

По целям моделирования задачи делятся на три группы:

1. задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него. такую постановку принято называть " что будет, если? "

2. задачи, имеющие обобщенную формулировку: какое надо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию? Такая постановка задачи часто называется " как сделать, чтобы..."

3. Комплексные задачи. т.е. задачи, решаемые сначала первым методом, а затем вторым. Большинство задач моделирования, как правило, являются комплексными.

Формализация задачи - отображение содержательного значения в знаково-символическом виде (формализированном языке). При формализации рассуждения об объектах переносятся в плоскость оперирования со знаками (формулами), что связано с построением искусственных языков (язык математики, логики, химии и тп). Главное в процессе формализации: над формулами искусственных языков можно производить операции, получать из них новые формулы и соотношения.

Формализированное представление задачи служит основой для построения или выбора адекватной модели. Следующим этапом после выбора модели является выбор компьютерной моделирующей программы. Программа, разработанная на одном из языков програмирования, как правило, является текстом, понятным для компьютера.

Моделирующая программа содержит три основных блока:

1. блок исходных данных - статистические параметры, динамические величины.

2. рабочий блок - алгоритм решения задачи, обработка ситуации.

3. блок результатов - табличные данные (информационная модель), графические данные (закономерности), демонстрация и тп.

Блок исходных данных задает следующие параметры модели:

1. константы модели

2. геометрические размеры, время

3. физические характеристики (динамические параметры)

По сути этот блок определяет стратегию моделирования. Рабочий блок задает алгоритм реализации задачи на основе выбранного метода решения и содержит процедуры обработки различных ситуаций в режиме ожидания, прерывания или реального времени.

 

2 Верификация и валидация моделей.

Исследователю важно знать, с какой погрешностью он получает результат, потому что в случае большой погрешности расчет теряет смысл. На точность моделирования влияют: упрощение модели, ошибки при построении модели, использование элементов с низкой точностью, некорректные связи, некорректные параметры моделей, погрешности метода расчетов и др.

Верификация модели - проверка ее истинности, адекватности.

В отношении к дескриптивным моделям верификация модели сводится к сопоставлению результатов расчетов по модели с соответствующими данными действительности. В отношении нормативных (в том числе оптимизационных) моделей положение посложнее(прим.: проверка эк гипотезы на практике сводится к созданию условий для эксперимента).

Верификация имитационной модели есть проверка соответствия ее поведения предположениям экспериментатора. Когда модель организованна в виде вычислительной программы для компьютера, то сначала исправляют ошибки в ее записи на алгоритмическом языке, а затем переходят к верификации.

Валидация модели - проверка соответствия данных, получаемых в процессе машинной имитации, реальному ходу явлений, для описывания которых создана модель. В более общем виде верификация:

1. это сопоставление законченного или промежуточного результата с входными требованиями - " взгляд назад"

2. это сопоставление планируемого или промежуточного результата деятельности с текущими входными требованиями - " взгляд вперед"

Валидация производится тогда, когда экспериментатор убедился на предшествующей стадии (верификации) в правильности структуры (логики) модели, и состоит в том, что выходные данные после расчета на компьютере сопоставляются с имеющимися статистическими сведениями о моделируемой системе.

Используются 2 подхода к валидации программного обеспечения:

1. Дедуктивный, он представлен такими направлениями исследований, как автоматическое доказательство теорем, использованием мультимножеств и графов, а также разнообразных специализированных алгебр. Программная система описывается в рамках некоего формализма, после чего выполняется строгое математическое доказательство обладания данной системой теми или иными свойствами.

2. Модельный. Его последователи не стремятся вписать систему в рамки теории, а вместо этого строят модель системы, которую можно рассматривать как машину или автомат. Любое требование к системе проверяется для каждого состояния автомата. Модельный поход поддерживает не только полную, но и частичную верификацию, которая может быть направлена на проверку только одного небольшого свойства, абстрагировавшись от менее важных деталей системы.

Следует учитывать, что у модельного подхода есть и слабые стороны. Верификация осуществляется не по модели, а не по реальной системе, поэтому ценность полученного результата напрямую зависит от корректности модели.

Верифицирование происходит путем проверки программного обеспечения на предмет функциональности (а именно: пригодность, точность, безопасность, соответствие, совместимость), на предмет атрибутов надежности (завершенность, устойчивость к ошибкам, усточивость к окружению, восстанавливаемость), на предмет удобства в использовании (понятность, обучаемость, управляемость), на предмет производительности (поведение по времени, использование ресурсов, алгоритмизация), на предмет атрибутов поддержки (анализируемость, изменяемость, настраиваемость, стабильность, тестируемость), на предмет атрибутов переместимости (приспособляемость, устанавливаемость, согласованность, заменяемость). Приведенный общий список свойств, которые могут быть проверены с помощью техник модельной верификации и валидации, краток, на сколько это максимально возможно. Важно отменить, что верификация и валидация моделей, реализуемых средствами вычислительной техники, может выполняться тестированием программного обеспечения, используемого при моделировании, на уровне системных, архитектурных и функциональных требований к программному обеспечению, в то время как тестирование его кода не заменяет процедур верификации и валидации моделей.

 

3. Этапы компьютерного моделирования

Этапы компьютерного моделирования:

1. Объект изучения

2. Формальная модель

3. Программирование модели

4. Отладка/Тестирование

5. Компьютерный эксперимент

6. Результаты

На первом этапе параллельно идут процессы целенаправленного изучения объекта и уточнения задачи, а также на этом этапе информация об объекте подготавливается к обработке на компьютере. На втором этапе формальная модель(состоящая из констант, переменных величин и функций) реализуется на компьютере, выбираются подходящие программные средства для этого, строится алгоритм решения проблемы, пишется программа, реализующая этот алгоритм, затем написанная программа отлаживается и тестируется на специально подготовленных тестовых моделях. На третьем этапе, работая с компьютерной моделью, осуществляют непосредственно вычислительный эксперимент. Исследуют, как поведет себя модель в том или ином случае, при тех или иных наборах динамических параметров. Результатом компьютерного эксперимента является информационная модель явления в виде графиков, зависимостей одних параметров от других, диаграмм, таблиц, демонстрации явления в реальном или виртуальном времени и тп.

 

 

4. Виды моделирования с использованием ЭВМ.

Принято различать два вида моделирования с использованием вычислительной техники:

1. математическое (логико-матем.), при котором моделирование, включая построение модели, осуществляется средствами математики и логики, а также вычислительной техники.

2. имитационное (программное), при котором логико-математическая модель исследуемого объекта представляет собой алгоритм функционирования объекта, реализованный в виде программного комплекса для компьютера.

Перечисленные виды моделирования не являются взаимоисключающими и могут применяться при исследовании сложных объектов либо одновременно, либо в некоторой комбинации.

В настоящее время чаще всего под компьютерной моделью понимают:

1.Структурно-функциональные модели. Условный образ объекта или некоторой системы объектов (или процессов), описанный с помощью взаимосвязанных компьютерных таблиц, блок-схем, диаграм, графиков и т.п. отображающий структуру и взаимосвязи между элементами объекта.

2.Имитационные модели. Отдельные программы, совокупность программ, программный комплекс, позволяющие с помощью последовательности вычислений и графич. отображения их результатов воспроизводить (имитировать) процессы функционирования объекта, системы объектов при условии воздействия на объект различных, как правило случайных, факторов.

Компьютерное моделирование - это метод решения задачи анализа или синтеза сложной системы на основе использования ее компьютерной модели. Суть комп. моделирования заключена в получении количественных и качественных результатов по имеющейся модели. Качественные выводы, получаемые по результатам анадиза, позволяют обнаружить неизвестные ранее свойства сложной системы: ее структуру, динамику развития, устойчивость, целостность и др. Количественные выводы в основном носят характер прогноза некоторых будущих или объяснения прошлых значений переменных, характеризующих систему.

Предметом компьютерного моделирования могут быть: эк. деятельность фирмы или банка, промышл. предприятие, информационно-вычислительная сеть, технологический процесс, любой реальный объект или процесс, например процесс инфляции, и вообще любая сложная система.

 

5. Информационная модель объекта.

Информационная модель объекта - это модель, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путем подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта. Информационные модели одного и того же объекта, предназначенные для разных целей, могут быть совершенно разными (карточка сотрудника в отделе кадров и медицинская карта сотрудника).

 

Процесс построения информационной модели состоит из следующих шагов: определения сущностей, определения зависимостей между сущностями, задание первичных и альтернативных ключей, определение атрибутов сущностей, приведение модели к требуемому уровню нормальной формы(для реляц. модели данных)

В классической теории БД представление и обработка данных в СУБД включает в себя по меньшей мере 3 аспекта:

1. структуры - методы описания типов логических структур данных

2. манипуляции - методы манипулирования данными

3. целостности - методы описания и поддержки целостности базы данных.

Американский национальный институт стандартов выделяет 3 уровня представления данных:

1. концептуальный, связанный с концептуальной моделью данных, которая в интегрированном виде представляет структуры данных, поддерживаемые СУБД

2. внешний, связанный с внешней моделью данных, отвечает требованиям приложений.

3. внутренний, связанный с физическим представлением данных в памяти ЭВМ.

Концептуальная и внешняя модели данных соответствуют логическому, внутренняя модель - физическому представлениям данных. Разновидностями логических моделей данных являются иерархическая, сетевая и реляционная.

Иерархическая модель данных представляет информационные отображения объектов реального мира.

Сетевая модель организации данных является расширением иерархической модели. В иерархических структурах запись " потомок" должна иметь только одного предка. В сетевой структуре данных " потомок" может иметь любое число " предков".

Реляционная модель данных характеризуется простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата реляционной алгебры и реляционного исчисления для обработки данных. Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде 2х мерных таблиц.

 

Сетевые технологии обработки данных. (Понятие коммуникации и телекоммуникации, коммуникационный канал, его виды и характеристики, компоненты вычислительных сетей - сервер, рабочая станция, коммутатор, маршутиризатор и др.)

 

1. Понятие коммуникации и телекоммуникации

Коммуникация - общение, обмен мыслями, сведениями, идеями и тд; передача того или иного содержания от одного сознанию к другому посредством знаков, зафиксированных на материальных носителях.

Коммуникация может быть описана с различных сторон прим: К. как процесс, канал связи, услуга, функция, система.

Различают следующие типы К.: пространственная(транспортная) и смысловая(семантическая), которая в свою очередь подразделяется на внутреннюю (внутрисубъектную) и внешнюю (социальную). Социальная К. может быть описана на трех уровнях: массовом, групповом, межсубъектном.

Телекоммуникации - передача информации на расстояние с помощью технических средств.

 

2. коммуникационный канал, его виды и характеристики

Наличие коммуникационного канала(КК) (канала связи - обязательное условие любой коммуникационной деятельности. КК обеспечивает движение материальной формы сообщений в физическом пространстве и астрономическом времени и является материально-техническим средством.

Различают естественные и искусственные КК и средства. Естественные КК присущи человеку и обеспечивают передачу информации на вербальном (речевом) и невербальном (эмоциональных) уровнях. Искусственные КК используются тогда, когда два агента лишены информационного взаимодействия через непосредственный контакт, и делятся на устную, документальную, электронную и их комбинации.

Критерии оценки качества КК при передаче аналоговой информации, к наиболее часто применяемым критериям, относят: частотный диапазон, динамический диапазон, соотношение сигнал-шум.

Динамическим диапазоном канала передачи называют разницу между максимально допустимым и минимально различимым уровнем входного или выходного сигнала системы. Соотношение сигнал-шум - десятичный логарифм отношения мощности звука полезного сигнала к мощности звука помехи, единица измерения - децибел.

 

3. Компоненты вычислительных сетей - сервер, рабочая станция, коммутатор, маршутиризатор и др.)

Оборудование компьютерной сети - комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав компьютерной сети.

ЭВМ, компьютер - комплекс технических средств, предназначенных для автоматического преобразования информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Рабочие станции - однопользовательские ЭВМ, предназначенные для выполнения определенного вида работ в вычислительных сетях. Рабочая станция - абонентская система, специализированная на решение определенных задач пользователя, она характеризуется многозадачностью те режимом когда пользователь может решать сразу несколько задач.

Серверы - многопользовательские мощные ЭВМ в компьютерных сетях, выделенные для выполнения специальных видов работ и обработки запросов от всех станций сети. термин сервер имеет несколько значений:

1. элемент аппаратуры, предоставляющий совместно используемый сервис в сетевой среде.

2. Программный компонент, предоставляющий общий функциональный сервис другим программным компонентам.

Сетевой адаптер - это адаптер позволяющий подключить локальную машину в сеть, те создать новую рабочую станцию.

Модем - устройство прямого и обратного преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи, предназначенный для преобразования цифровых сигналов в аналоговые и обратно.

Сетевой коммутатор - устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети.

Маршрутизатор - специализированный сетевой компьютер, имеющий минимум два сетевых интерфейса и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети, принимающий решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.

 

Принципы организации и основные топологии вычислительных сетей (локальные и глобальные сети ЭВМ; модель взаимодействия открытых сетей OSI, архитектура компьютерных сетей, шинная, кольцевая, звездообразная топологии)

 

1. Локальные и глобальные сети ЭВМ.

Локальная сеть (LAN - local area network) представляет собой особый тип сети, объединяющей близко расположенные вычислительные системы, как правило, в пределах группы сотрудников или отдела фирмы. Эти компьютеры и другое оборудование соединены однотипными средствами коммуникаций - чаще всего проводом, хотя существуют и беспроводные локальные сети с инфракрасными или радиоволновыми линиями связи.

Глобальная компьютерная сеть, ГКС (Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров.

ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Глобальные сети отличаются от локальных тем, что рассчитаны на неограниченное число абонентов и используют, как правило, не слишком качественные каналы связи и сравнительно низкую скорость передачи, а механизм управления обменом, у них в принципе не может быть гарантировано скорым.

 

 

2. Модель взаимодействия открытых сетей OSI

 

В настоящее время взаимодействие в компьютерных сетях описывается с помощью модели взаимодействия открытых систем(Open systems Interconnection - OSI).

Модель OSI была разработана Международной организацией по стандартизации как руководство для разработки стандартов, позволяющих осуществлять обмен данными с использованием разнородных компьютерных устройств. Эта модель разделяет сетевые коммуникации на отдельные уровни, облегчающие разработку и внедрение сетей, а также служит базисом при разработке сетевого оборудования. Каждый уровень модели обслуживает различные этапы процесса взаимодействия. Работу модели OSI обеспечивают различные службы, каждая на своем уровне. Службы работают по определенным правилам - протоколам. Соответственно на каждом уровне работает свой протокол. Вместе данные службы выполняют одну большую работу - передачу данных по сети, придерживаясь общего правила (общего протокола).

 

3. Архитектура компьютерных сетей.

Различают следующие типы архитектуры компьютерных сетей:

1. с выделенным сервером, содержащие клиентов и обслуживающие их серверы.

2. одноранговая, в которой нет серверов и разделяются ресурсы независимых узлов.

3. гибридная, те архитектура " клиент-сервер" с одноранговыми разделяемыми ресурсами.

Архитектура с выделенным сервером. Системы, в которых сервер выполняет только процедуры организации, хранения и выдачи клиентам нужной информации, носят название систем " файл-сервер"; те же системы, в которых на сервере наряду с хранением выполняется и содержательная обработка информации, принято называть системами " клиент-сервер". Сервер, работающий по технологии " файл-сервер", сам называется файл-сервером, работающий по технологии " клиент-сервер" - сервером приложений.

Достоинства архитектуры с выделенным сервером: сильная централизованная защита, отсутствует ограничение на число рабочих станций, простота управления по сравнению с одноранговыми сетями, центральное хранилище файлов, быстрое действие, возможность совместного использования дорогого оборудования, работают быстрее чем одноранговые узла, обеспечение доступа к сети по одному паролю, предотвращение потери данных на компьютере благодаря централизованной организации.

Недостатки арх. с выделенным сервером: дорогое специализированное аппаратное обеспечение, дорогостоящие ОС и аппаратные лицензии, зависимость быстродействия и надежности от сервера, меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью, потребность в администраторе сети.

Одноранговая архитектура - концепция сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем абонентским системам. Для одноранговых сетей характерно отсутствие централизованного управления. в них нет серверов. Поэтому часто такие сети называют децентрализованными.

Преимущества одноранговой арх.: низкая стоимость, проста в инсталяции, отсутствие потребности в специальной должности администратора сети, возможность пользователей управлять разделением ресурсов, возможность при работе не полагатьс яна функционирование других компьютеров, высокая надежность.

Недостатки одноранговой сети: доп. нагрузка на компьютер из-за совместного использования ресурсов, неспособность одноранговых узлов обслуживать, подобно серверу, столь же большое число соединений, отсутствие централизованной организации, что затрудняет поиск данных, отсутствие центрального места хранения файлов, что усложняет их архивирование, необходимость администрирования пользователями своих компьютеров, слабая и неудобная система защиты,

Гибридная архитектура, арх. " клиент-сервер" - это архитектура распределенной вычислительной системы, в которой приложение делится на клиентский и серверный процессы. Клиент - программа, обеспечивающая пользователю доступ к ресурсам на удаленном компьютере, являющимся сервером.

 

 

4. Шинная, кольцевая, звездообразная топологии

С точки зрения физического расположения функциональных компонентов сети (кабелей, рабочих станций и дт) и метода доступа к среде передачи можно выделить четыре базовые топологии: " общая шина", " звезда", " кольцо", и " ячеистая (сотовая)".

Сеть топологии " общая шина" (многоканальная сеть) - сеть, ядром которой является моноканал. Моноканальная сеть образуется подключением группы абонентских систем к моноканалу.

Сеть топологии " звезда" - древовидная сеть, в которой имеется ровно один промежуточный узел. В качестве центральной части выступает мультиплексор (устройство, преобразующее несколько сигналов входа в отдельный сигнал вывода; при этом сохраняется возможность восстановления всех сигналов ввода) или концентратор (устройство, позволяющее средству передачи данных обслуживать большое количество источников данных), который полностью управляет ЭВМ, подключенный к нему.

Сеть топологии " кольцо" - сеть, при которой каждый узел связан с двумя другими. Эта сеть является подсистемой старшей сети. В ней каждая станция выступает в роли центрального компьютера и прямо связана с двумя соседними.

Ячеистая (сотовая) топология - сеть, в которой есть непосредственные соединения между всеми узлами сети. Эта сеть характеризуется наличием избыточных связей между устройствами. Для большого числа устройств эта сеть оказывается неприемлемой.

 

 

Сетевой сервис и сетевые стандарты. ( история создания и принципы построения глобальной сети Интернет, сетевые протоколы, цифровые и доменные адреса в интернет, сетевые сервисы - email, WWW, FTP, UseNet; корпоративные компьютерные сети - экстранет).

 

 

1. История создания и принципы построения глобальной сети Интернет.

Интернет - всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на базе протокола IP и маршрутизации IP-пакетов.

Функции интернета: информационная, коммуникационная, совещательная, коммерческая, рекламная, развлекательная, специфично компьютерная.

Базой для создания интернета стал арпанет(arpanet), созданная в начале 70х годов для связи компьютеров научных организаций, военных учреждений и предприятий оборонной промышленности. Сеть строилась при участии Пентагона, в США.

В России интернет появился только в 1990 году на базе компьютерной сеть Relcom, Курчатовского института атомной энергии.

Структура сети Интернет - типичная клиен-серверная, то есть имеются компьютеры, в основном получающие информацию из сети, - " клиенты", а есть компьютеры, снабжающие клиентов информацией, - " серверы" (естественно, серверы также получают информацию, точнее накапливают ее, но все же основная их функция - отдавать).

Важная особенность интернета является то, что он, объединяя различные сети, не создает при этом никакой иерархии - все компьютеры, подключенные к сети, равноправны.

 

 

2. Сетевые протоколы

Проблема нахождения о

⇐ Предыдущая123456789

Поделиться: