Беспроводные технологии организации каналов связи.

Кабельные технологии организации каналов связи.

• Витая пара состоит из 8 изолированных проводов, свитых по два между собой. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних элек­тромагнитных полей на передаваемые сигналы. Витые пары имеют раз­личные характеристики, определяемые размерами, изоляцией и шагом скручивания. Невысокая стоимость и небольшая масса этого вида пере­дающей среды делает ее достаточно популярной для ЛВС. Основные не­достатки витой пары — плохая помехозащищенность, низкая скорость передачи информации, простота несанкционированного подключения, ограничения на количество станций в сети. Технологические усовершенствования позволяют повысить скорость передачи и помехозащи­щенность (экранированная витая пара), но при этом возрастает стои­мость этого типа передающей среды.

• Коаксиальный кабель представляет собой многожильный кабель с хорошей изоляцией. По сравнению с витой парой он обладает высокой механической прочностью, помехозащищенностью и более высокой скоростью передачи информации. Для промышленного использования выпускаются два типа коаксиальных кабелей: толстый и тонкий. Тол­стый кабель более прочен и передает сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий. В то же время тонкий кабель значи­тельно дешевле. В современных ЛВС коаксиальный кабель получил зна­чительное распространение.

• Оптоволоконный кабель состоит из световодов, выполненных из кварцевого стекла толщиной в несколько микрон, помещенных в изоля­ционное покрытие. Имеет высокую скорость передачи информации. Он не подвержен действию электромагнитных полей, полностью пожара и взрывобезопасен, практически не имеет излучения. Последнее свойст­во позволяет использовать его в сетях, требующих повышенной секрет­ности информации. По сравнению с предыдущими типами передающей среды он имеет следующие недостатки: высокая стоимость, сложность технологии сращивания кабеля, необходимость иметь дополнительное оборудование (модемы) для преобразования световых сигналов в элек­трические и т.д.

• Радиосвязь в ЛВС используется достаточно редко из-за экраниро­ванности зданий, ограничений юридического характера и низкой ско­рости передачи информации. Основное достоинство радиоканала — от­сутствие кабеля, за счет чего возможно обслуживать мобильные рабочие станции.

• Передача данных в микроволновом диапазоне использует высокие частоты и применяется как на коротких, так и на больших расстояниях. Главное ограничение заключается в том, чтобы передатчик и приемник были в зоне прямой видимости. Используется в местах, где использова­ние проводных технологий затруднено.

• Инфракрасные технологии функционируют на очень высоких час­тотах, приближающихся к частотам видимого света. Они могут быть ис­пользованы для установления двусторонней или широковещательной передачи на близких расстояниях. При инфракрасной связи обычно ис­пользуют светодиоды для передачи инфракрасных волн приемнику. Ин­фракрасная передача ограничена малым расстоянием в прямой зоне ви­димости.

9. Сетевая операционная система на­ряду с аппаратной частью играет важную роль в организации локальной вычисли­тельной сети.

Сетевая операционная система необ­ходима для управления потоками сооб­щений между рабочими станциями и сер­вером. Она является прикладной платформой, предоставляет разнооб­разные виды сетевых служб и поддерживает работу прикладных процессов, реализуемых в сетях.

 

Сетевая операционная система – это комплекс программ, обеспечивающих в сети обработку, хранение и передачу данных.

 

Сетевая операционная система обеспе­чивает выполнение основных функций сети. К ним относятся:

• адресация объектов сети;

• функционирование сетевых служб;

• обеспечение безопасности данных;

• управление сетью.

В сетевой операционной системе можно выделить несколько частей, представленных на рис.6.4.

Рис. 6.4. Структура сетевой операционной системы

 

1. Средства управления локальными ресурсами компьютера: функ­ции распределения оперативной памяти между процессами, планирова­ния и диспетчеризации процессов, управления процессорами, управле­ния периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных операционных систем.

2. Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование — серверная часть операционной системы. Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, ведение спра­вочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного досту­па к собственной файловой системе и базе данных; управление очередя­ми запросов удаленных пользователей к своим периферийным устрой­ствам.

3. Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам — кли­ентская часть операционной системы. Эта часть выполняет распознава­ние и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от прило­жений и пользователей. Клиентская часть также осуществляет прием от­ветов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличи­мо.

4. Коммуникационные средства операционной системы, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сооб­щения по сети, надежность передачи и т.п., т.е. является средством транспортировки сообщений.

Одной из характеристик ЛВС являет­ся топология (или архитектура) сети. Ча­ще всего в ЛВС используется одна из трех топологий:

• шинная;

• кольцевая;

• звездообразная.

Большинство других топологий являются производными от пере­численных. К ним относятся: древовидная, иерархическая, полносвяз­ная, гибридная. Топология усредняет схему соединений рабочих стан­ций. Так, и эллипс, и замкнутая кривая, и замкнутая линия относятся к кольцевой топологии, а незамкнутая ломаная линия — к шинной.

Шинная топология основана на использовании кабеля, к которому подключены рабочие станции. Кабель шины зачастую прокладывается в фальшпотолках здания. Для повышения надежности вместе с основ­ным кабелем прокладывают и запасной, на который переключаются станции в случае неисправности основного (рис.6.5).

 

Кольцевая топология характеризуется тем, что рабочие станции по­следовательно соединяются друг с другом, образуя замкнутую линию. Выход одного узла сети соединяется со входом другого (рис.6.6).

 

Звездообразная топология основывается на концепции центрального узла (сервера или пассивного соединителя), к которому подключаются рабочие станции сети (рис.6.7).

 

Древовидная топология представляет собой более развитый вариант шинной топологии. Дерево образуют путем соединения нескольких шин, его используют, чтобы соединить сетью несколько этажей в здании или несколько зданий, расположенных на одной территории (рис.6.8).

 

Полносвязная топология является наиболее сложной и дорогой. Она характеризуется тем, что каждый узел сети связан со всеми другими ра­бочими станциями. Эта топология применяется достаточно редко, в ос­новном там, где требуется высокая надежность и скорость передачи информации (рис.6.9).

 

На практике чаще встречаются гибридные топологии ЛВС, которые приспособлены к требованиям конкретного заказчика и сочетающие фрагменты шинной, звездообразной или других топологий. Пример гибридной топологии представлен на рис.6.10.

 

Одним из важнейших вопросов, решаемых при организации локаль­ной вычислительной сети, является не только выбор топологии сети и способа соединения персональных компьютеров в единый вычисли­тельный комплекс, но и организация метода доступа к информации в локальной вычислительной сети.

 

Метод доступа к информа­ции в ЛВС — это набор пра­вил, определяющий использо­вание канала передачи дан­ных, соединяющего узлы се­ти.

 

Самыми распространенными метода­ми доступа в ЛВС являются:

• метод доступа Ethernet;

• метод доступа Token ring;

• метод доступа Arcnet.

 

2. Распределенная обработка данных. Технология «клиент-сервер»

 

Организация ЛВС на предприятии дает возможность распределить ресурсы ПК по отдельным функциональным сферам деятельности и из­менить технологию обработки данных в направлении децентрализации.

Распределенная обработка данных имеет следующие преимущества:

• возможность увеличения числа удаленных взаимодействующих пользователей, выполняющих функции сбора, обработки, хранения и передачи информации;

• снятие пиковых нагрузок с централизованной базы путем распре­деления обработки и хранения локальных баз на разных персональных компьютерах;

• обеспечение доступа пользователей к вычислительным ресурсам ЛВС;

• обеспечение обмена данными между удаленными пользователя­ми.

При распределенной обработке производится работа с базой дан­ных, т.е. представление данных, их обработка. При этом работа с базой на логическом уровне осуществляется на компьютере клиента, а поддер­жание базы в актуальном состоянии — на сервере.

Выделяют локальные и распределенные базы данных:

Локальная база данных - это база данных, которая полностью располагается на одном ПК. Это может быть компьютер пользователя или сервер.

Распределенная база данных характеризу­ется тем, что может размещаться на несколь­ких ПК, чаще всего в роли таких ПК выступают серверы.

В настоящее время созданы базы данных по всем направлениям че­ловеческой деятельности: экономической, финансовой, кредитной, ста­тистической, научно-технической, маркетинга, патентной информа­ции, электронной документации и т.д.

Создание распределенных баз данных было вызвано двумя тенден­циями обработки данных, с одной стороны — интеграцией, а с другой — децентрализацией.

Интеграция обработки информации подразумевает централизованное управление и ведение баз данных.

Децентрализация обработки информации обеспечивает хранение дан­ных в местах их возникновения или обработки, при этом скорость обра­ботки повышается, стоимость снижается, увеличивается степень надеж­ности системы.

Доступ пользователей к распределенной базе данных (РБД) и адми­нистрирование осуществляется с помощью системы управления распре­деленной базой данных, которая обеспечивает выполнение следующих функций:

• автоматическое определение компьютера, хранящего требуемые в запросе данные;

• декомпозицию распределенных запросов на частные подзапросы к базе данных отдельных ПК;

• планирование обработки запросов;

• передачу частных подзапросов и их исполнение на удаленных ПК;

• прием результатов выполнения частных подзапросов;

• поддержание в согласованном состоянии копий дублированных данных на различных ПК сети;

• управление параллельным доступом пользователей к РБД;

• обеспечение целостности РБД.

Распределенная обработка данных

реализуется с помощью технологии «кли­ент-сервер».

Эта технология предполагает, что ка­ждый из компьютеров сети имеет свое назначение и выполняет свою определен­ную роль. Одни компьютеры в сети вла­деют и распоряжаются информацион­но-вычислительными ресурсами (про­цессоры, файловая система, почтовая служба, служба печати, база данных), другие имеют возможность обращаться к этим службам, поль­зуясь их услугами.

Рассматриваемая технология определяет два типа компонентов: сер­веры и клиенты.

Сервер— это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам.

Сервис — это процесс обслуживания клиентов.

Технология «клиент-сер­вер» — это технология ин­формационной сети, в кото­рой основная часть ее ресур­сов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиен­тов

 

Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает получен­ные результаты клиенту, пославшему это задание.

Сервисная функция в архитектуре «клиент-сервер» описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполня­ются разнообразные прикладные процессы.

Клиенты — это рабочие станции, которые используют ресурсы сер­вера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя.

Интерфейсы пользователя — это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью.

 

Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслу­живания, устанавливает сеанс, получает нужные ему результаты и сооб­щает об окончании работы.

Один из основных принципов технологии «клиент-сервер» заключа­ется в разделении функций стандартного интерактивного приложения на три группы, имеющие различную природу:

Первая группа Это функции ввода и отображения данных
Вторая группа Это прикладные операции обработки данных, ха­рактерные для решения задач данной предмет­ной области (например, для банковской систе­мы - открытие счета, перевод денег с одного сче­та на другой и т. д.)
Третья группа Это операции хранения и управления информа­ционно-вычислительными ресурсами (базами данных, файловыми системами и т. д.)

В соответствии с этой классификацией в любом приложении выде­ляются следующие логические компоненты:

- компонент представления, реализующий функции первой группы;

- прикладной компонент, поддерживающий функции второй группы;

- компонент доступа к информационным ресурсам, поддерживающий функции третьей группы.

Выделяют четыре модели реализации технологии «клиент-сервер», представленные на рис.6.11.

 

Модель файлового сервера представляет наиболее простой случай распределенной обработки данных. Один из компьютеров в сети счита­ется файловым сервером и предоставляет другим компьютерам услуги по обработке файлов. Файловый сервер играет роль компонента доступа к информационным ресурсам (т. е. к файлам). На других ПК в сети функционирует приложения, в которых совмещены компонент пред­ставления и прикладной компонент. Использование файловых серверов предполагает, что вся обработка данных выполняется на рабочей стан­ции, а сервер лишь выполняет функции накопителя данных и средств доступа (рис.6.12).

Рис. 6.12. Модель файлового сервера

 

К недостаткам технологии данной модели относят высокий сетевой трафик (передача множества файлов, необходимых приложению), не­большое количество операций манипуляции с данными (файлами), от­сутствие адекватных средств безопасности доступа к данным (защита только на уровне файловой системы) и т.д.

Модель доступа к удаленным данным существенно отличается от мо­дели файлового сервера методом доступа к информационным ресурсам. В этой модели компонент представления и прикладной компонент так­же совмещены и выполняются на компьютере-клиенте. Доступ к ин­формационным ресурсам обеспечивается операторами специального языка (SQL, если речь идет о базах данных) или вызовами функций спе­циальной библиотеки.

Запросы к информационным ресурсам направляются по сети серве­ру базы данных, который обрабатывает и выполняет их, возвращая кли­енту не файлы, а необходимые для обработки блоки данных, которые удовлетворяют запросу клиента (рис.6.13).

 

Основное достоинство модели доступа к удаленным данным заклю­чается в унификации интерфейса «клиент-сервер» в виде языка SQL и широком выборе средств разработки приложений. К недостаткам можно отнести существенную загрузку сети при взаимодействии клиен­та и сервера посредством SQL-запросов и невозможность администри­рования приложений, т.к. в одной программе совмещаются различные по своей природе функции (представления данных и прикладного ком­понента).

Модель сервера баз данных основана на механизме хранимых проце­дур. Процедуры хранятся в словаре баз данных, разделяются между не­сколькими клиентами и выполняются на том же компьютере, где функ­ционирует SQL-сервер. В этой модели компонент представления вы­полняется на компьютере-клиенте, в то время как прикладной компонент оформлен как набор хранимых процедур и функционирует на компьютере-сервере базы данных. Там же выполняется компонент доступа к данным, т.е. ядро СУБД (рис. 6.14).

 

Достоинства модели сервера баз данных:

• возможность централизованного администрирования прикладных функций;

• снижение трафика (вместо SQL-запросов по сети направляются вызовы хранимых процедур);

• экономия ресурсов компьютера за счет использования единожды созданного плана выполнения процедуры.

Основной недостаток модели сервера баз данных является ограни­ченность средств написания хранимых процедур, представляющих со­бой разнообразные процедурные расширения SQL. Сфера их использо­вания ограничена конкретной СУБД из-за отсутствия возможности от­ладки и тестирования разнообразных хранимых процедур.

Модель сервера приложений позволяет помещать прикладные про­граммы на отдельные серверы приложений. Программа, выполняемая на компьютере-клиенте, решает задачу ввода и отображения данных, т. е. реализует операции первой группы. Прикладной компонент реализован как группа процессов, выполняющих прикладные функции, и называется сервером приложения. Доступ к информационным ресурсам, необходи­мым для решения прикладных задач, обеспечивается так же, как в модели доступа к удаленным данным, т.е. прикладные программы обращаются к серверу базы данных с помощью SQL-запросов (рис. 6.15).

 

Технологии «клиент-сервер» имеют следующие преимущества:

• позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;

• обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое адми­нистрирование;

• предоставляют эффективный доступ к сетевым ресурсам.

Наряду с преимуществами технология «клиент-сервер» имеет и ряд недостатков:

• неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, что влечет как минимум потерю сетевых ресурсов;

• требует квалифицированного персонала для администрирования;

• имеет более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.

 


8. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ГЛОБАЛЬНЫХ СЕТЯХ

 

1. История развития глобальной сети Internet

Internet — глобальная компь­ютерная сеть, объединяю­щая ПК отдельных пользова­телей и ЛВС предприятий и организаций.

 

Транспортный протокол TCP (Transmission Control Protocol - протокол контроля передачи) разбивает сооб­щение на пакеты, собирает принимаемое сообщение из па­кетов, следит за целостностью передаваемого пакета и контролирует доставку всех пакетов сообщения.

Межсетевой протокол IP (Internet Protocol) гарантирует, что коммуникационный узел оп­ределит наилучший маршрут дос­тавки пакета с сообщением.

 

История развития сетевых информационных технологий тесно свя­зана с историей возникновения и развития глобальной сети Internet.

Ранние эксперименты по передаче и приему информационных сообщений с помощью ЭВМ начались еще в 50-е гг. XX в. и имели лабора­торный характер. В США решение о создании глобальной сети национального масштаба было принято в 1958 г. Оно стало реакцией на запуск в СССР первого искусственного спутника Земли.

Поводом для создания глобальной сети, связывающей отдельны ЭВМ, стала разработка Пентагоном глобальной системы раннего оповещения о пусках ракет NORAD (North American Aerospace Defence Command). Станции системы NORAD протянулись через север Канады, от Аляски до Гренландии, а подземный командный центр расположился вблизи города Колорадо-Спринг в недрах горы Шайенн. Центр управле­ния был введен в действие в 1964 г., и с этого времени можно говорить о работе первой глобальной ведомственной сети.

Огромным недостатком этой сети была недостаточная устойчивость, связанная с тем, что при неисправности какого-либо из узлов полно­стью выходил из строя и весь сектор, находившийся за ним, а при выхо­де из строя центра управления вся сеть прекращала функционирование. Во времена ядерного противостояния сверхдержав этот недостаток был очень существенным.

В 1962 г. министерство обороны США поручило Агентству исследо­ваний передовых оборонных проектов DARPA (Defence Advanced Re­search Project Agency) разработать проект по организации взаимодейст­вия и передачи сообщений между удаленными ЭВМ. Основным прин­ципом, положенным в основу организации сети, была надежность. Даже в условиях ядерного повреждения, когда любой сегмент сети может вне­запно исчезнуть, процесс передачи информации должен продолжать функционировать. Полигоном для испытаний новых принципов сете­вой архитектуры стали крупнейшие университеты и научные центры США, между которыми были проложены линии компьютерной связи, поддерживающие соединение между компьютером — источником ин­формации и компьютером — приемником информации.

Созданная на основе этих принципов сеть получила название ARPANET. Ее внедрение состоялось в 1969 г. и именно поэтому 3 сен­тября 1969 г. считается днем рождения глобальной компьютерной сети.

В 70-е гг. XX в. сеть ARPANET медленно развивалась, в основном за счет подключения региональных сетей, построенных по принципу ARPANET, но на более низком уровне. Главной задачей ARPANET ста­ла координация групп коллективов, работающих над едиными науч­но-техническими проектами, а приоритетным назначением стал обмен электронной почтой и файлами с научной и проектно-конструкторской документацией.

Второй датой рождения Internet принято считать 1983 г. XX в. Имен­но в это время произошли крупные изменения в программном обеспе­чении компьютерной связи. Проблема надежности глобальной сети бы­ла решена внедрением протокола TCP/IP, лежащего в основе передачи сообщений в глобальной сети до сегодняшнего дня. Функции протокола TCP/IP представлены на рис.8.1.

Решив эту задачу, DARPA прекратило свое участие в проекте и пере­дало управление сетью Национальному научному фонду (NSF — Na­tional Science Foundation), который в США выполняет роль академии наук. Так, в 1983 г. образовалась глобальная сеть NSFNET. В середине 80-х гг. к ней стали активно подключаться академические и научные се­ти других стран.

 

Рис. 8.1. Функции протокола TCP/IP

Во второй половине 80-х гг. XX в. произошло деление всемирной се­ти на домены по принципу принадлежности. Домен gov финансировал­ся на средства правительства, домен sci — на средства научных кругов, домен edu — на средства системы образования, а домен com — не фи­нансировался никем, т.е. его узлы должны были развиваться за счет собственных ресурсов. Национальные сети других государств стали рас­сматриваться как отдельные домены.

До 1995 г., когда сеть Internet контролировалась организацией NSF, она имела строго иерархическую структуру:

- на первом, верхнем уровне этой структуры находилась высокоскоростная магистраль;

- к высокоскоростной магистрали подключались отдельные сети второго уровня, которые являются региональными поставщиками услуг доступа к Internet;

- к сетям второго уровня подключались сети третьего, локального, уровня — сети предприятий, научных и учебных заведений.

Иерархическая структура, которую имела сеть Internet, представлена на рис.8.2.

Рис. 8.2. Иерархическая структура сети Internet

С развитием Internet многие компании и пользователи пришли к выводу, что эта сеть является недорогим средством проведения различных деловых операций и распространения информации. Это положило начало превращению Internet в коммерческую сеть. При этом она значительно увеличилась и связи перестали представлять трехуровневую иерархическую структуру.

В 1995 г. Национальный научный фонд США утратил контроль за развитием сети и отошел от ее руководства, но перед своим отходом соз­дал 3 мощных коммуникационных центра: в Нью-Йорке, Чикаго и Сан-Франциско. Затем были образованы центры на Восточном и За­падном побережье США и много других федеральных и коммерческих центров. Между ними были установлены договорные отношения о пере­даче информации и поддержании высокоскоростной связи. Совокуп­ность коммуникационных центров образует подсеть связи, поддержи­ваемую рядом мощных компаний.

Сейчас Internet представляет собой совокупность взаимосвязанных коммуникационных центров, к которым подключаются региональные поставщики сетевых услуг и через которые осуществляется их взаимо­действие. Структура сети Internet на современном этапе представлена на рис.8.3.

 

Сеть Internet включает следующие компоненты:

1. Хост-компьютеры.

2. Локальные сети и персональные компьютеры.

3. Каналы связи

 

Хост-компьютер — это локальный или сетевой компьютер, непосредственно подключенный к Internet.

В его функции входит:

- хранение и предоставление доступа к информации;

- управление передачей сообщений.

Локальные сети и персональные компьютеры подключаются к хост-компьютеру и таким образом получают доступ в Internet. Каждый компьютер, подключенный к сети, имеет свой уникальный адрес.

Каналы связи обеспечивают взаимодействие между хост-компьюте­рами. В качестве каналов связи используются высокоскоростные теле­фонные линии или спутниковые каналы.

Сеть Internet предоставляет пользователю различные виды услуг, ко­торые условно можно разделить на две категории (рис.8.4):

• обмен информацией между абонентами сети;

• использование баз данных сети.

Рис. 8.4. Услуги Internet

 

Электронная почта—это форма передачи электронных сообщений на расстояние.

Телеконференция — это сетевая технология, обеспечивающая групповое общение
пользователей сети по избранной теме.

Удаленный доступ (telnet) — возможность устанавливать связь с уда­ленным компьютером и использовать его ресурсы, если к ним разрешен доступ. Чаще всего доступны для такой работы хост-компьютеры, со­держащие библиотечные каталоги и электронные доски объявлений.

Передача файлов (FTP) — возможность обмена отдельными файлами и целыми программами посредством протокола FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов). Протокол обеспечивает способ перемещения фай­лов между двумя компьютерами, и пользователь получает доступ к раз­личным файлам, хранящимся на FTP-серверах.

Интерактивное общение (chat) — возможность обмена информаци­ей в режиме реального времени, т. е. текст, набираемый пользователем, немедленно воспроизводится на экране одного или нескольких абонен­тов.

Служба Gopher — распространенное средство поиска информации в сети Internet, позволяющее находить информацию по ключевым сло­вам и фразам. Вся информация на Gopher-сервере хранится в виде дере­ва данных (или иерархической системы меню). Работа с системой Gopher напоминает просмотр оглавления, при этом пользователю пред­лагается пройти сквозь ряд вложенных меню и выбрать нужную тему.

Однако наиболее распространенными услугами Internet являются электронная почта, телеконференции и служба WWW.

 

2. Электронная почта

 

Одной из самых распространенных сетевых информационных тех­нологий глобальных сетей является организация передачи сообщения в электронном виде. Такой процесс передачи сообщения получил назва­ние электронной почты (e-mail — сокращенное название «electronic mail» — электронная почта).

 

Электронная почта представляет со­бой массовое средство электронных ком­муникаций, которая характеризуется вы­сокой скоростью и надежностью достав­ки корреспонденции, относительно низкой стоимостью услуг. Электронная почта позволяет выполнять сле­дующие функции.

 

 

Сообщение состоит из заголовка и непосредственного тела сообще­ния. У почтового сообщения следующая структура:

• заголовок, который записывается в определенных строках окна для передачи сообщения. В состав заголовка входят: электронные адреса получателя и отправителя, тема сообщения, дата отправки и т.д.;

• тело сообщения: текст, подлежащий пересылке;

• электронная подпись (signature) — может отсутствовать.

 

Структура адреса получателя представлена на рис.8.5.

Рис. 8.5. Структура адреса электронной почты

• адрес должен состоять из двух основных частей, разделенных сим­волом @;

• левая часть содержит имя получате­ля (username). Обычно в качестве имени используется фамилия или имя, или не­сколько слов (часто в сокращенном виде) конкретного адресата в латинском напи­сании;

• правая часть адреса, находящаяся за знаком @, называется домен­ный адрес (domain name) и в свою очередь состоит из нескольких частей.

• часть, следующая за знаком @, называется hostname — имя, дан­ное хост-компьютеру, имеющему соединение с сетью Internet. Hostname является именем, состоящим из одного слова или нескольких слов, ко­гда в организации имеется несколько хост-компьютеров или локальных вычислительных сетей;

• следом за hostname в электронном адресе должен быть проставлен домен верхнего уровня, указывающий на регион нахождения пользова­теля. В различных регионах, кроме США, обычно указывается условное название страны.

 

Например:

— Россия —ru

— Финляндия — fl

— Япония —jp

— Австралия — au

— Швеция — se

— в США вместо домена us чаще всего используется сокращенное обозначение профиля организации или региональный компьютерной сети:

- edu (education) — университеты, колледжи;

- com (company) — компании, фирмы;

- gov (govermental) — правительственные организации;

- mil (military) — военные организации;

- org (organization) — некоммерческие организации;

- net (network) — сетевые организации.

 

После подготовки сообщения пользо­вателю необходимо дать указание почто­вой программе, чтобы она выполнила пе­редачу сообщения. По сигналу на переда­чу сообщения устанавливается связь -персонального компьютера пользователя с почтовым хост-компьютером, непо­средственно включенным в ту или иную глобальную сеть. Сообщение, попадая на хост-компьютер отправителя, далее пере­дается в почтовый ящик пользователя, расположенный на его хост-ком­пьютере, из которого получатель забирает поступившую почту на свой персональный компьютер и обрабатывает ее.

 

3. Телеконференции

 

Сетевые новости Usenet или, как принято называть в России, телеконференции — это вторая по распространенности сетевая служба Internet. Под теле конференцией («теле-» обозначает «уда­ленный», «действующий на расстоянии») понимают обсуждение или коллективные дискуссии на разные темы, проводимые при помощи сетевых средств.

Если электронная почта передает сообщения по принципу «от одного — одному», то сетевые новости передают сообщения «от одного многим». Механизм передачи каждого сообщения похож на передачу слухов: каждый узел сети, узнавший что-то новое (т.е. получивший нов сообщение), передает новость всем знакомым узлам, т.е. всем тем узлами с кем он обменивается новостями. Таким образом, посланное сообщение распространяется, многократно дублируясь, по сети, достигая за доволь­но короткие сроки всех участников телеконференций Usenet во всем ми­ре. При этом в обсуждении интересующей темы может участвовать мно­жество людей, независимо от того, где они находятся физически, и мож­но найти собеседников для обсуждения самых необычных тем.

Телеконференции в сети поддерживают специальные серверы, их на­зывают серверами новостей. Серверы периодически обмениваются содер­жимым почтовых ящиков телеконференций, поэтому материалы конфе­ренций в полном объеме доступны пользователю на любом таком сервере.

Для чтения новостей необходимы специальное (клиентское) про­граммное обеспечение и доступ к серверу новостей. Можно воспользо­ваться одним из общедоступных серверов новостей, а можно получать новости и по электронной почте. При использовании сервера новостей и специального программного обеспечения можно «подписаться» на от­дельные группы новостей. Подписка подразумевает процедуру пересыл­ки абоненту новых статей по интересующей его теме или оповещения абонента об их появлении.

Новости разделены по иерархически организованным тематическим группам, и имя каждой группы состоит из имен подуровней иерархии, разделенных точками, причем более общий уровень пишется первым.

Изначально существовало семь официальных категорий:

• соmр — компьютеры и относящиеся к ним темы;

• news — новости в самой системе новостей;

• гес — хобби, игры, отдых;

• sci — наука;

• soc — социальные группы;

• misc — дискуссии, которые больше некуда поместить;

• talk — разговор на любые темы.

Кроме того, существует самая большая и популярная категория — alt. В нее вошли дискуссии на альтернативную тематику.

По названию конференции легко определить ее тематику. Напри­мер, конференция comp.sys.sun.admin:

• сотр — это название верхнего уровня иерархии, предназначенного для обсуждения всего, связанного с компьютерами.

• sys — подуровень иерархии сотр, предназначенный для обсужде­ния различных компьютерных систем.

• sun означает компьютерные системы фирмы Sun Microsystems.

• admin обозначает группу, предназначенную для обсуждения во­просов администрирования таких компьютерных систем.

Таким образом, телеконференция comp.sys.sun.admin предназначена для обсуждения вопросов администрирования компьютерных систем фирмы Sun Microsystems.

Часть групп ограничена более узкой сферой распространения, такие группы могут подразделяться по географическому признаку, например, eunet — европейские конференции, world — международные, su— для СНГ.

Существуют достаточно много национальных групп конференций. В России самой популярной является группа Relcom. Например:

• relcom.archives — новые поступления на файловые серверы;

• relcom.cinema — общие разговоры о кино;

• relcom.commerce.computers — компьютеры, модемы и т. д.;

• relcom.commerce.tour — туризм, отдых, развлечения;

• relcom.education — проблемы образования;

• relcom.humor — юмор и т.д. К различным иерархиям применимы различные нормы и правила работы с ними. В первую очередь, это касается языка сообщений — группы российской иерархии relcom лучше всего писать по-русски, в то время как в группы глобальной иерархии comp можно писать только по-английски. Менее строгими являются ограничения на возможные объемы цитирования предыдущих авторов в сообщении, размер подпи­си пользователя и т.д.

Существуют следующие виды телеконференций, представленные на рис.8.6.

Рис. 8.6. Виды телеконференций

 

Конференции off-line Характеризуются тем, что пользователь, ознакомившись с сообщениями, может направить ответное сообщение либо непосредственно автору ста­тьи, либо предоставить свое сообщение всем авторам
Конференции on-line Позволяют участникам конференции общаться друг с другом в режиме ре­ального времени, задавая друг другу вопросы и обмениваясь мнениями на заданную тему
Свободные (открытые) конференции   Сообщения никем не контролируются. Пользователь посылает произволь­ный текст, и он сразу появляется в Internet
Модерируемые (закры­тые) конференции Контролируются редактором - модератором (moderator - арбитр, посред­ник, ведущий дискуссию). Модератор организует и ведет конференцию. Сообщение пользователя сначала попадает к нему, и он принимает реше­ние о публикации материала, исходя из устава конференции, который при­нимается открытым сетевым голосованием. В качестве модератора может выступать не только человек, но и программа, фильтрующая сообщения по определенным ключевым словам. В последнем случае говорят об автома­тической модерации

 

Можно выделить несколько основных этапов в работе модератора при проведении конференций:

• обеспечение успешного начала (старта) конференции;

• обучение и помощь на начальной стадии;

• поддержка в разработке и развитии темы дискуссии;

• завершение (закрытие) конференции.


9. ГИПЕРТЕКСТОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

 

В 1945 г. Ваневар Буш — научный советник президента США Г. Трумена, проанализировал способы представления информации в виде от­четов, докладов, проектов, графиков, планов и, осознав неэффективность такого представления, предложил способ размещения информации по принципу ассоциативного мышления. На основе этого принципа была разработана модель гипотетической машины «MEМЕКС» — машины, которая не только хранила бы информацию, но и связывала между собой имеющие друг к другу отношение текст и кар­тинки. «МЕМЕКС» так и остался в проекте, но через 20 лет Теодор Нельсон реализовал этот принцип на ЭВМ и назвал его гипертекстом!! Под влиянием идей Буша Теодор Нельсон создал компьютерный язык, который давал возможность пользователю переходить от одного источ­ника информации к другому через электронные ссылки.

 

Гипертекст — это текст, представленный в виде ассо­циативно связанных авто­номных блоков.

Гиперссылка — средство указания смысловой связи.

 

Гипертекст обладает нелинейной се­тевой формой организации материала, разделенного на фрагменты, для каждого из которых указан переход к другим фраг­ментам по определенным типам связей. При установлении связей можно опи­раться на разные основания (ключи), но в любом случае речь идет о смысловой, семантической близости связываемых фрагментов. Следуя по ключу, можно получить более подробные или сжатые сведения oб изучаемом объекте, можно читать весь текст или осваивать материал, пропуская известные подробности. Текст теряет свою замкнутость, ста­новится принципиально открытым, в него можно вставлять новые фраг­менты, указывая для них связи с имеющимися фрагментами.

Фактически гипертекст — это технология работы с текстовыми дан­ными, позволяющая устанавливать ассоциативные связи типа гиперсвя­зей или гиперссылок между фрагментами, статьями и графикой в тек­стовых массивах. Благодаря этому становится доступной не только по­следовательная, линейная работа с текстом, как при обычном чтении, но и произвольный ассоциативный просмотр в соответствии с установ­ленной структурой связей, а также с учетом личного опыта, интересов и настроения пользователей. Гипертекстовый документ, таким образом, получает дополнительные измерения. С одной стороны, он подобен обычному текстовому документу, имеющему фиксированное начало и конец. С другой стороны, гипертекст одновременно организован по тематическим линиям, по индексам и библиографическим указателям.

Структурно гипертекст состоит из следующих элементов, представ­ленных на рис.9.1.

Рис. 9.1. Структурные элементы гипертекста

 

Информационный материал подразделяется на информационные статьи, состоящие из заголовка статьи и текста. Информационная ста­тья может представлять собой файл, закладку в тексте, web-страницу. Заголовок — это название темы или наименование описываемого в ин­формационной статье понятия. Текст информационной статьи содер­жит традиционные определения и понятия, т.е. описание темы. Текст, включаемый в информационную статью, может сопровождаться пояс­нениями, числовыми и табличными примерами, графиками, докумен­тами и видеоизображениями объектов реального мира.

В тексте информационной статьи вы­деляют ключи или гиперссылки, являю­щиеся заголовками связанных статей, в которых может быть дано определение, разъяснение или обобщение выделенно­го понятия. Гиперссылкой может слу­жить слово или предложение. Гипер­ссылки визуально отличаются от остального текста путем подсветки, выделения, оформления другим шрифтом или цветом и т.д. Они обеспечивают ассоциативную, семантическую, смысловую связь или отно­шения между информационными статьями.

Все гиперссылки можно разделить на две категории:

• локальные гиперссылки;

• глобальные гиперссылки.

Локальные гиперссылки — это ссылки на другие части того самого документа, откуда они осуществляются.

Примерами локальных гипер­ссылок являются:

• ссылки из содержания на главы текста;

• ссылки из одной главы текста на другую главу;

• ссылки от какого-либо термина на его определение, расположен­ное в словаре терминов данного текста и т.п.

Пример локальной гиперссылки приведен на рис.9.2.

Рис. 9.2. Примеры локальных гиперссылок

 

Локальные гиперссылки практически всегда выполнимы, т.е. вы­полнение данной ссылки приводит к появлению той части документа, куда должен осуществляться переход по ссылке.

Глобальные гиперссылки — это ссылки на другие документы, в общем случае на какие-либо ресурсы, расположенные вне данного документа.

Примерами глобальных ссылок являются:

• ссылки на другой файл, логически не связанный с документом и существующий независимо от него;

• ссылки на страницу удаленного Web-сервера. Примеры глобальных гиперссылок приведены на рис.9.3. Для глобальных гиперссылок возможны случаи, когда требуемый ресурсе, на который производится ссылка, по тем или иным причинам от­сутствует. Например, файл, на который следует перейти по ссылке, уда­лен или устарела страница Web-сервера.

Тезаурус гипертекста — это автоматизированный словарь, отобра­жающий семантические отношения между информационными статья­ми и предназначенный для поиска слов по их смысловому содержанию. Термин «тезаурус» был введен в XIII в. флорентийцем Брунетто Лотики для названия энциклопедии. С греческого языка этот термин переводит­ся как «сокровище, запас, богатство».

Рис.9.3. Примеры глобальных гиперссылок

Тезаурус гипертекста состоит из тезаурусных статей, каждая из кото­рых имеет заголовок и список заголовков родственных тезаурусных ста­тей. Заголовок тезаурусной статьи совпадает с заголовком информаци­онной статьи и содержит данные о типах отношений с другими инфор­мационными статьями. Тип отношений определяет наличие или отсутствие смысловой связи.

Существует два типа отношений информа­ционных статей:

• референтные отношения;

• организационные отношения.

Референтные отношения указывают на смысловую, семантическую, ассоциативную связь двух информационных статей. В информационной статье, на которую сделана ссылка, может быть дано определение, разъ­яснение, понятие, обобщение, детализация понятия, выделенного в ка­честве гиперссылки. Референтные отношения образуют связь типа: род — вид, вид — род, целое — часть, часть — целое. Пользователь полу­чает более общую информацию по родовому типу связи, а по видово­му — более детальную информацию без повторения обших сведений из родовых тем. Примеры референтных отношений информационных ста­тей приведены на рис.9.4.

 

 

К организационным отношениям относятся те, для которых нет ссы­лок с отношениями род— вид, целое — часть, т.е. между информацион­ными отношениями нет смысловых связей. Они позволяют создать список главных тем, оглавление, меню, алфавитный словарь. Пример орга­низационных отношений приведен на рис.9.5.

 

Рис. 9.5. Пример организационных отношений информационных статей

Навигация — процесс переме­щения пользователя по информационным фрагментам гипертекста.

Список главных тем содержит заголовки ин­формационных статей с организационными отно­шениями. Обычно он представляет собой меню, содержание книги, отчета или информационного материала.

Алфавитный словарь содержит перечень наименований всех информационных статей в алфавитном порядке. Он также реализует организационные отношения.

 

Изучая информацию, представленную в виде гипертекста, пользователь мо­жет знакомиться с информационными фрагментами гипертекста в произволь­ном порядке. Процесс перемещения пользователя по информационным фраг­ментам называется навигацией. В зависимости от признака классификации можно выделить сле­дующие виды навигации, представленные на рис.9.6:

По способу изучения материала выделяют:

• терминологическую навигацию — последовательное движение пользователя по терминам, вытекающим друг из друга;

• тематическую навигацию — получение пользователем всех статей, необходимых для изучения выбранной темы.

 

По способу просмотра информационных статей различают:

• последовательную навигацию — просмотр информации в порядке расположения ее в гипертекстовом документе, т.е. в естественном по­рядке;

• иерархическую навигацию — просмотр информационных статей, характеризующих общие понятия по выбранной теме, затем переход к информационным статьям, детализирующим общие понятия и т.д.;

• произвольную навигацию — произвольное перемещение по ссыл­кам гипертекстового документа, порядок которого определяется лич­ным опытом, интересами и настроением пользователя.

 

Применение гипертекстовых технологий в глобальных сетях

 

Служба WWW (World Wide Web) — гипертекстовая сис­тема поиска ресурсов в Internet и доступа к ним.

 

Тэг — код (набор символов), идентифицирующий некото­рый элемент документа и обозначающий способ ото­бражения этого элемента.

 

Областью самого массового примене­ния гипертекстовых технологий является сетевая служба World Wide Web (WWW — всемирная паутина) глобальной сети Internet. Служба WWW предоставляет набор услуг Internet, позволяющий про­смотреть любые данные, хранящиеся на компьютерах этой сети через систему связывающих их гиперссылок.

Можно выделить четыре составляющих элемента сетевой службы WWW, представленных на рис.9.7.

СЕТЕВАЯ СЛУЖБА WWW

- Язык гипертекстовой разметки документов HTML HyperText Markup Language
  Универсальный способ адресации ресурсов в сети URL Uniform Resource Locator
  Протокол обмена гипертекстовой информацией HTTP HyperText Transfer Protocol
  Универсальный интерфейс шлюзов CGI Common Gateway Interface
  Рис. 9.7. Структурные элементы службы WWW

 

1. Язык гипертекстовой разметки HTML (HyperText Markup Language) является стандартным языком, предназначенным для создания гипер­текстовых документов в среде WWW. Он был предложен Тимом Бернерсом-Ли в 1989 г. в качестве одного из компонентов технологии разработки распределенной гипертекстовой системы World Wide Web.

Основная идея языка HTML заключается в следующем: текст доку­мента дополняется информацией, задающей макетную и логическую структуры документа, таким образом, структура HTML-документа включает два функциональных элемента:

Собственно текст, т.е. данные, составляющие содержимое до­кумента.

Тэги (markup tags), называемые также флагами разметки, - специальные конструкции языка HTML, используемые для разметки документа и управляющие его отображением.

Тэги языка HTML управляют форма­тированием текста и определяют, в каком виде будет представлен текст, какие его компоненты будут исполнять роль гипер­текстовых ссылок, какие графические или мультимедийные объекты должны быть включены в документ. Графическая и звуковая информации, включаемые в HTML-документ, хранятся в от­дельных файлах.

По своему значению тэги близки к понятию «скобок». В большинстве случаев они используются парами. Пара состоит из открывающего (start tag) и закрывающего (end tag) тэгов. Идентификаторы тэгов заключаются в треугольные скобки, имя закрывающего тэга отличается от имени от­крывающего лишь тем, что перед ним ставится наклонная черта:

<имятэга> — открывающий тэг;

</имятэга> —- закрывающий тэг.

Например, тэги <html> и соответственно </html> открывают и за­крывают сам HTML-документ, а текст, стоящий между тэгами <b> и </b>, будет выделен полужирным шрифтом.

 

Существует два способа создания гипертекстовых документов:

• создание документа с помощью HTML-редактора. Этот способ по­зволяет создавать документы для WWW без знания языка HTML. HTML-редакторы автоматизируют создание гипертекстовых докумен­тов и избавляют разработчика от рутинной работы. Однако их возмож­ности ограничены, они сильно увеличивают размер получаемого файла и не всегда полученный с их помощью результат соответствует ожидани­ям.

• создание и разметка документа при помощи обычного текстового ре­дактора. При этом способе разработчик вручную вставляется в текст ко­манды языка HTML.

 

Для просмотра HTML-документов существуют специальные про­граммы, которые называются браузеры. Они интерпретируют тэги раз­метки документа и располагают текст и графику на экране соответст­вующим образом.

 

2. Для записи гипертекстовых ссылок в системе WWW была разработа­на специальная форма, которая называется универсальный способ адреса­ции ресурсов в сети URL (Uniform Resource Locator). Указатель ресурса URL — это адрес в системе WWW, при помощи которого однозначно определяется каждый документ. Он используется для записи гиперссы­лок и для обеспечения доступа к распределенным ресурсам сети Internet.

Синтаксис URL имеет такой вид:

схема://хост/путь,

где:

• схема— это протокол, используемый для соединения с данным хост-компьютером;

• хост — это имя хост-компьютера, с которым необходимо установить соединение;

• путь — полное имя документа, затребованного с данного сервера.

 

Например, в указателе ресурса http://www.dlib.org/dlib.html

http — означает название протокола для соединения с компьютером;.

www.dlib.org — имя компьютера;

dlib.html — имя файла на этом компьютере.

Неформально этот URL может интерпретироваться следующим об­разом: «Используя HTTP-протокол, соединиться с компьютером www.dlib.org и получить файл dlib.html».

В настоящее время активно используются следующие схемы (прото­колы) адресации ресурсов в Internet, приведенные в табл.9.1:

Схемы адресации ресурсов в Internet Таблица 9.1

 

Схема доступа (протокол) Описание
file Имя файла в компьютере
ftp Протокол передачи файлов
gopher Протокол службы Gopher
http Протокол передачи гипертекста
mailto Адрес электронной почты
news Новости телеконференции USENET
telnet Сеанс удаленного доступа telnet

 

3. Протокол передачи гипертекста HTTP (HyperText Transfer Protocol) используется для обмена данными в системе WWW. Он обеспечивает передачу гипертекстовой информации с учетом ее специфики. Этот протокол предоставляет пользователю возможность в процессе взаимо­действия с сервером получить новый адрес сетевого ресурса, запросить встроенную графику, принять и передать параметры и т.п. Управление в HTTP реализовано с помощью встроенных команд.

Каждый запрос клиента и ответ сервера WWW состоит из трех частей:

• строка запроса (ответа);

• раздел заголовка;

• тело запроса.

4. Универсальный интерфейс шлюзов CGI(Common Gateway Interface) был специально разработан для расширения возможностей WWW-технологии за счет подключения всевозможного внешнего программного обеспечения. Основное ее назначение — это обеспечение единообраз­ного потока данных между сервером и прикладной программой, которая запускается сервером. CGI — это компонент программного обеспечения Web-сервера, который может взаимодействовать с другими программа­ми, работающими на этом сервере. С помощью CGI Web-сервер может вызвать внешнюю программу и передать в нее пользовательские данные (например, информацию о том, с какой хост-машины пользователь установил соединение, или данные, введенные пользователем в HTML-форму). Эта программа затем обрабатывает полученные дан­ные, а сервер передает результаты ее работы обратно в WWW-браузер.


10. ТЕХНОЛОГИИ МУЛЬТИМЕДИА

Мультимедиа (от англ. multi — много, media — среда) — комбиниро­ванное представле-ние информации в разных формах (текст, звук, видео и т.д.).

Технология мультимедиа — интерактивная технология, обеспечиваю­щая работу с неподвижными изображениями, видеоизображением, ани­мацией, текстом и звуковым рядом.

Развитием гипертекстовых технологий в глобальных сетях стало по­явление гипермедийных документов, которые наряду с текстовой ин­формацией содержат информацию, представленную в мультимедийной форме.

Мультимедиа информация содержит не только традиционные стати­стические элементы: текст, графику, но и динамические: видео-, аудио- и анимационные последовательности. Типы данных мультимедиа информации представлены на рис.10.1.

Рис.10.1. Типы данных мультимедиаинформации

Человек воспринимает 95% поступающей к нему извне информации визуально в виде изображения, т.е. «графически». Такое представление информации по своей природе более наглядно и легче воспринимаемое, чем чисто текстовое. Различают векторную и растровую графику.

Векторная графика — это метод соз­дания изображений в виде совокупности линий. Каждая линия рисунка представляется отрезками прямых (векторов) и сопрягающимися с ними отрезкам стандартных геометрических кривых. Для определения формы и расположения отрезка используются математические описания.

Растровая графика — метод создания изображения в виде растра набора разноцветных точек (пикселей), упорядоченных в строки и столбцы. В памяти компьютера такие изображения хранятся в виде би­товых последовательностей, которые описывают цвет отдельных пиксе­лей. При этом на каждый пиксель приходится конкретное число бит, определяющих ту или иную характеристику цвета.

Пиксель— минимальный участок изображения, кото­рому независимым образом можно задать цвет, яркость и другие характеристики.

 

Однако в силу относительно невысокой пропускной способности существующих каналов связи, прохождение графических файлов по ним требует значительного времени. Это заставляет применять технологии сжатия данных, представляющих собой методы хранения одного и того же объема информации путем использовании меньшего количества бит.

Оптимизация (сжатие) — это представление графической информа­ции более эффективным способом. Сетевая графика представлена преимущественно двумя форматами файлов — GIF и JPEG. Оба этих фор­мата являются компрессионными, т.е. данные в них уже находятся в сжатом виде. Сжатие, тем не менее, представляет собой предмет выбо­ра оптимального решения. Каждый из этих форматов имеет ряд на­страиваемых параметров, позволяющих управлять соотношением каче­ство-размер файла, таким образом, за счет сознательного снижения ка­чества изображения, зачастую практически не влияющего на восприятие, добиваться уменьшения объема графического файла, ино­гда в значительной степени.

Формат GIF (Graphics Interchange Format — формат обмена изображе­ниями) — один из старейших форматов записи изображений. Он был разработан в 1978 г. Формат GIF рассчитан на табличное кодирование изображений с применением 256-цветной палитры, при котором одним байтом записывают одно значение некоторого произвольного цвета. Для уменьшения объема полученные данные в процессе записи сжима­ются по определенным алгоритмам. Этот формат используют для пред­ставления малоцветных изображений, имеющих большие области одинакового цвета.

Формат JPEG (Joint Photographic Experts Group — объединенная экс­пертная группа по записи изображений) является международным стан­дартом. Этот формат предназначен для эффективной записи полноцвет­ных графических изображений. Он использует наличие необязательных данных в графических изображениях, например, для случайного про­смотра человеческим глазом не требуется высокого разрешения для цве­товой информации в изображении. Поэтому данные, представляющие высокое цветовое разрешение, могут быть исключены. Особенностью формата JPEG является использование схемы «кодирование с потерями», т.е. при воспроизведении данных, записанных со сжатием в фор­мате JPEG, полученная последовательность неточно соответствует дан­ным, имевшимся перед записью.

Запись и кодирование видеоизображений основано на представлении видеоряда в виде последовательности кадров и кодировании каждого из них как отдельного изображения с последующей записью последова­тельности кадров. Одним из наиболее распространенных методов коди­рования видеоизображений является метод MPEG (Moving Picture Experts Group — Экспертная группа no записи видеоизображений).

Базовым объектом кодирования в стандарте MPEG является кадр телевизионного изображения. Поскольку большинство кадров имеют сравнительно небольшие отличия друг от друга, то, записав полностью один кадр, можно при записи последующего кадра записывать не все изображение, а только его отличия от предыдущего. В общей последова­тельности видеоряда выделяют опорные и промежуточные кадры. Опор­ные кадры являются начальными кадрами новых сцен, а промежуточ­ные соответствуют одной сцене и имеют много общего с опорными кад­рами.

Кодирование видеоряда начинается с записи опорного кадра. Сна­чала изображение разбивается на блоки фиксированного размера, кото­рые кодируются и сжимаются с использованием специальных алгорит­мов. Следующий кадр тоже разбивается на аналогичные блоки, которые сравниваются с блоками опорного кадра, а затем записываются только отличия от предыдущего кадра.

Существуют несколько разновидностей формата записи MPEG: MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, которые отличаются друг от друга качест­вом записи и степенью сжатия.

Звуковые сигналы характеризуются двумя величинами: частотой (вы­сота звука) и амплитудой (громкость звука). Основным стандартным форматом записи звука является формат WAV, введенный в действие компаниями IBM и Microsoft. Существуют и другие форматы звуковых файлов, введенные другими корпорациями, однако выборки данных при звукозаписи имеют огромные размеры. Для передачи звука и музыки по медленным каналам связи, таким как телефонные соединения, используемые для доступа к Internet, используют специальный формат; записи МРЗ (MPEG-1 layer 3). В его основу положены особенности чело­веческого слухового восприятия, выражающиеся в том, что далеко не вся информация, которая содержится в звуковом сигнале, является по­лезной и необходимой — большинство слушателей ее не воспринимают. Поэтому определенная часть данных может быть сочтена избыточной. Эта «лишняя» информация удаляется без особого вреда для субъектив­ного восприятия. При этом стандарт позволяет в заданных пределах ме­нять параметры кодирования — получать меньшую степень сжатия при лучшем качестве или, наоборот, идти на потери в восприятии ради более высокого коэффициента компрессии.

Аппаратные средства мультимедиа включают аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи для перевода аналоговых аудио- и видеосигналов в цифровой эквивалент и обратно, видеопроцессоры для преобразования обычных телевизионных сигналов к виду, воспро­изводимому электронно-лучевой трубкой дисплея, декодеры для взаимного преобразования телевизионных стандартов, специальные инте­гральные схемы для сжатия данных в файлы допустимых размеров и т.д. Все оборудование, отвечающее за преобразование звуковых сигналов, объединяют в звуковые карты, а за преобразование видеосигналов – в видеокарты.

Звуковая карта — это плата, микросхема, позволяющая записывать и воспроизводить звуки, синтезировать музыку, управлять внешней акустической аппаратурой, подключенной к компьютеру.

Видеокарта — это плата, микросхема, согласующая обмен графиче­ской информацией между центральным процессором и дисплеем и управляющая выводом информации на экран.

 


Технологию мультимедиа составляют две основные компоненты — аппаратная и программная, представленные на рис.10