Аркадий Воловник - Знакомьтесь, информационные технологии
При анализе работы информационных систем нужно учитывать все указанные особенности информации. И необходимо помнить, что информация – всеобщее свойство материи и потому присутствует как в человеческих изделиях, так и вне зависимости от человеческого труда.
Информационные технологии сегодня во многом ассоциируются с Internet – Сеть позволяет работать и отдыхать, делать покупки и управлять банковским счетом, лечиться и учиться, управлять государством и кухонными агрегатами. Именно поэтому в книге основной темой является Глобальная сеть. Принципы организации работы Internet описаны в разд. «Как устроен Internet» данного приложения.
Сегодня исследованиями мозга, в том числе и информации, находящейся внутри него, занимаются врачи и биологи, которые далеки от теории информации. Потому и стало возможным утверждение одного нейрофизиолога, что информация об образе в мозгу человека передается четырьмя электромагнитными двоичными импульсами. Эти четыре импульса, способные передавать образ, он назвал «золотыми». Очевидно, что четырехразрядное слово не может содержать информацию, объем которой несколько миллионов бит, а именно такой объем необходим для того, чтобы описать образ человека, животного или какого-нибудь предмета.
Изучение того, как происходит работа с информацией в мозге, необходимо одновременно для решения двух проблем:
• понять, как работает центральная нервная система человека, что позволит лечить многие болезни на качественно новом уровне;
• использовать полученные знания для создания новых информационных устройств, которые могут быть построены на принципах, используемых человеческим мозгом при обработке информации.
Для того чтобы всесторонне изучать мозг, основной функцией которого является обработка информации, необходимо привлекать к этим исследованиям (кроме физиологов, биологов и медиков) также и специалистов по теории информации. В разд. «Информатика мозга» осуществлена попытка оценить то, как проводится работа с информацией в центральной нервной системе человека. Это попытка выдвинуть гипотезу, которая смогла описать движение и хранение информации в человеческом мозге. В разделе проводится анализ энергетики и формы представления информации и не затрагивается ее содержательная часть.
Материал названного раздела является статьей, которая была написана в 1990 году и опубликована в начале 1991 года. Мы сохранили все те обозначения, которые применялись в то время. В частности, сохранено и наименование ЦВМ, которое сегодня повсеместно заменено на «компьютер». Добавлены только сноски, позволяющие лучше понимать произошедшие изменения.Как устроен Internet
Internet качественно отличается от телеграфа, телефона, газет, радио и телевидения: информация здесь не только доставляется адресату, но и просто предоставляется на всеобщее обозрение, и каждый может сам найти и воспользоваться именно тем, что ему интересно. Это самый демократичный способ получения информации, поэтому Сеть и запрещена в Северной Корее и ограничена во многих странах. Не менее важной особенностью Internet является то, что здесь возможно общение не только с людьми, но и с базами данных и знаний. Сегодня современная экономика и жизнь людей просто немыслимы без этого средства коммуникаций.
Только 30 лет
Internet – это средство обмена информацией, представляющее собой Всемирную сеть, объединяющую более 100 тысяч локальных вычислительных сетей, к которым подключено (на конец 2001 года) более 1 млрд. компьютеров. Само наименование Internet означает «межсетевая сеть», иногда Сеть называют «сетью сетей», подчеркивая тем самым ее «конфедеративность». Все компьютеры и локальные сети взаимодействуют между собой на основе единого протокола обмена данными, что позволяет унифицировать передачу информации между различными компьютерными платформами: Microsoft Windows (примерно 70 % компьютеров, работающих в Internet, базируется на этой платформе), Apple Macintosh (20 %) и открытыми платформами класса UNIX (10 %).
У Internet несколько дней рождения, один из них – 2 января 1969 года. В этот день Управление перспективных исследований (ARPA – Advanced Research Projects Agency) Министерства обороны США начало работу над проектом связи компьютеров оборонных организаций. В результате исследований была создана сеть ARPANET (окончание NET – от слова Network – «сеть»), в основе функционирования которой лежали принципы, позже использованные в Internet. Следующим этапом в развитии Internet было создание сети Национального научного фонда США (NSF). Сеть, названная NSFNET, объединила научные центры Соединенных Штатов. При этом основой сети стали пять суперкомпьютеров, соединенных между собой высокоскоростными линиями связи. Все остальные пользователи [124] подключались к сети и могли использовать возможности, предоставляемые этими компьютерами.
В 1989 году сотрудник Европейской лаборатории физики частиц (CERN) Тим Бернерс-Ли, занимавшийся проблемой информационного обмена между физиками-ядерщиками с помощью компьютерных систем, сделал попытку применить для этой цели гипертекст. В следующем году он разработал протокол HTTP, управляющий потоками информации в WWW, адресную систему ULR и язык создания гипертекстов HTML. 28 октября 1991 года Бернерс-Ли объявил об открытии списка адресов WWW – этот день также можно считать днем рождения Всемирный паутины. А уже в декабре 1992 года Национальный центр по суперкомпьютерным приложениям США объявил о создании первого Web-сервера.
Однако в истории создания WWW было еще одно событие, которое окончательно расставило точки над «i». В 1993 году Марк Андриессен из университета штата Иллинойс создал первую программу-навигатор для путешествия в среде Web и назвал ее Mosaic. Этот браузер дает возможность работать как с текстами, так и с графикой в Internet.
Структура Сети
В общем случае Internet осуществляет обмен информацией между любыми двумя компьютерами, подключенными к Сети. В Internet можно выделить два вида компьютеров – серверы и клиенты. Серверы [125] – это мощные, надежные машины, работающие 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Они постоянно соединены с Internet и готовы предоставлять сервис – доставлять документы или пересылать почту, отвечая при этом на десятки и сотни запросов одновременно. Как правило, они работают под управлением того или иного варианта операционной системы UNIX. Серверы также называют хостами или сайтами от английского слова site («место, местонахождение»), особенно применительно к Web-сайтам.
Клиенты – это те персональные компьютеры [126] , за которыми сидят пользователи. Здесь нет таких требований к надежности – в случае сбоя никто, кроме пользователя, от этого не пострадает. Часто такой компьютер не соединен с Internet постоянно, а подключается по мере необходимости (по коммутируемым линиям связи, например по модему через телефонную сеть).
Та же самая терминология относится и к программам – существует клиентское программное обеспечение, которое взаимодействует с пользователем и формирует запрос, и серверное программное обеспечение, которое отвечает на такие запросы. Эти запросы формируются в соответствии с протоколом.
Отличительной особенностью Сети является высокая надежность. Как и любая другая компьютерная сеть, Internet состоит из множества серверов, соединенных между собой линиями связи и установленных на этих серверах программ. При выходе из строя части компьютеров и линий связи Сеть будет продолжать функционировать. Такая надежность обеспечивается тем, что в Internet нет единого центра управления. Если выходят из строя некоторые линии связи или серверы, то сообщения будут переданы по другим линиям связи, т. к. всегда имеется несколько путей передачи информации.
Пользователи Internet подключаются к Сети через компьютеры специальных организаций, которые называются поставщиками услуг Internet. К Сети могут подключаться как отдельный компьютер, так и локальная сеть. В последнем случае можно считать, что к Internet подключены все компьютеры данной локальной сети. Соединение может быть постоянным или временным. Поставщики услуг Internet имеют множество линий для подключения пользователей и высокоскоростные линии для связи с остальной частью Internet. Часто мелкие поставщики подключены к более крупным, которые, в свою очередь, подключены к другим поставщикам. Все организации, соединенные друг с другом самыми скоростными линиями связи, образуют базовую часть Сети (Backbone – «хребет»). Соединения между серверами [127] в базовой части Сети выполнены с использованием различных линий связи, в основном на оптоволоконных кабелях и спутниковых каналах связи. Упрощенно Internet можно представить в виде размытой структуры, образованной серверами и соединяющими их линиями связи (рис. П2). К серверам подключаются компьютерные сети пользователей.
Рис. П2. Структура Internet
Протоколы
В Internet используются два основных понятия: протокол и адрес. В общем случае протокол – это правила взаимодействия. Сетевой протокол предписывает правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Стандартные протоколы позволяют разным компьютерам, работающим под управлением различных операционных систем, общаться между собой. Для каждой из служб Internet существует свой протокол.
