1. Понятия алгоритма, программы, данных. Связь с понятием информационных технологий.

2. Понятия активного и пассивного сетевого оборудования. Адресация узлов канального уровня.

◀️Реферат к вопросам экзамена по дисциплине Интернет-технологии 1 курса магистратуры ▶️

Выполнили: Петрищева Полина ИДМ-22-03, Ярошенко Даниил ИДМ-22-02, Шереужева Милана ИДМ-22-08, Шарипков Григорий ИДМ-22-07, Ситников Владислав ИДМ-22-04, Комаров Роман ИДМ-22-01

Алгоритм - это система точных и понятных предписаний о содержании и последовательности выполнения конечного числа действий, необходимых для решения любой задачи данного типа.

Также, по ГОСТ Р 43.2.9-2019, алгоритм - это предписание о выполнении в соответствующем порядке деятельности человека, необходимой для достижения определенной цели.

Примеры: правила сложения, умножения, решения алгебраических уравнений и т.п.

Изучение алгоритмов началось с математики. Несомненно, что поиск алгоритмов был важнейшей задачей для математиков задолго до разработки современных компьютеров. Цель состояла в том, чтобы найти набор инструкций, которые бы описывали как решить все проблемы определенного типа. Один из самых хорошо известных примеров таких ранних исследований – алгоритм деления столбиком. Другой пример – Алгоритм Евклида для поиска наибольшего общего делителя двух положительных чисел, описанный греческим математиком Евклидом около 300 лет до н. э.

Когда разработан алгоритм выполнения какой-либо задачи или проблемы, то выполнение этого алгоритма больше не требует понимания принципов на которых он был основан. В связи с этим решение задачи или проблемы теперь можно свести к простому выполнению определенных шагов или следованию разработанным ранее инструкциям (например, мы можем использовать алгоритм Евклида, не вдаваясь в подробности его реализации). В каком-то смысле, наш разум требует решать проблемы в виде алгоритмов.

Свойства алгоритма:

Универсальность (массовость) - применимость алгоритма к различным наборам исходных данных.

Дискретность - процесс решения задачи по алгоритму разбит на отдельные действия.

Конечность - каждое из действий и весь алгоритм в целом обязательно завершаются.

Результативность - по завершении выполнения алгоритма обязательно получается конечный результат.

Выполнимость (эффективность) - результата алгоритма достигается за конечное число шагов.

Детерминированность (определенность) - алгоритм не должен содержать предписаний, смысл которых может восприниматься неоднозначно. Т.е. одно и то же предписание после исполнения должно давать один и тот же результат.

Последовательность – порядок исполнения команд должен быть понятен исполнителю и не должен допускать неоднозначности.

Способы записи алгоритма:

Словесная запись – описание последовательных этапов обработки данных в произвольном изложении на естественном языке. (Недостатки: отсутствие строгой формализации; многословность записи; допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний). Процесс составления алгоритмов называют алгоритмизацией. Словесный способ не имеет широкого распространения, так как он: строго не формализован, страдает излишней многословностью и, главное, допускает неоднозначность толкования отдельных предписаний.

Графическое представление (блок-схема) – алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий. Такое графическое представление называется схемой алгоритма, или блок-схемой. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т.п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа.

Псевдокод – полуформализованное описание алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающее в себя как элементы ЯП, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др. Псевдокод занимает промежуточное место между естественным и формальным языками. С одной стороны, он близок к обычному естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой стороны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической. В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд, присущие формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его разработки. Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.

Программа – запись на языке программирования.

Программа – конкретная реализация алгоритма, которая может быть скомпилирована и выполнена на компьютере. Большинство пользователей компьютеров использует программы, предназначенные для выполнения конкретных прикладных задач, таких, как подготовка и оформление документов, математические вычисления, обработка изображений и т. п. Соответствующие программные средства называют прикладными программами или прикладным программным обеспечением. Управление компонентами вычислительной системы и формирование среды для функционирования прикладных программ берёт на себя системное программное обеспечение, наиболее важной составляющей которого является операционная система. [5]

Также, по ГОСТ 19781-90, программа - это данные, предназначенные для управления конкретными компонентами системы обработки информации в целях реализации определенного алгоритма.

В информатике и информационных технологиях: Данные — поддающееся многократной интерпретации представление информации в формализованном виде, пригодном для передачи, связи или обработки.[4]

Информационные технологии – это совокупность методов и устройств, используемых людьми для обработки информации.

Данные - сообщения, которые можно получить от пользователя, который принимает решение, однако их значимость и значение в конкретных ситуациях принятия решений не оцениваются.

Также, по ГОСТ 34.321-96, данные - это информация, представленная в формализованном виде, пригодном для передачи, интерпретации или обработки с участием человека или автоматическими средствами.

Понятие информации неразрывно связано с пользователем. Данные являются информацией лишь в случае удовлетворения пользователем своих информационных потребностей в процессе принятия управленческого решения. Лишь после того, как получены данные, их оценка смысла и отбор, они являются информацией.

Информационная технология — процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.

Современное развитие общества приводит к возрастанию объема и усложнению задач, решаемых в области организации производства, процессов планирования и анализа, финансовой работы, связей с поставщиками и потребителями продукции, оперативное управление которыми невозможно без организации современной автоматизированной информационной технологии.

Сетевое оборудование — устройства, необходимые для работы компьютерной сети, например: маршрутизатор, коммутатор, концентратор, патч-панель и др. Можно выделить активное и пассивное сетевое оборудование.

Рабочие станции – компьютеры сети, на которых пользователями сети реализуются прикладные задачи.

Серверы сети – аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Сервером может быть это любой подключенный к сети компьютер, на котором находятся ресурсы, используемые другими устройствами локальной сети. В качестве аппаратной части сервера используется достаточно мощные компьютеры.[1]

В соответствии с ГОСТ Р 51513-99, активное оборудование — это оборудование, содержащее электронные схемы, получающее питание от электрической сети или других источников и выполняющее функции усиления, преобразования сигналов и иные. Это значит, что такая техника способна обрабатывать импульсы по специальному алгоритму. В сетях осуществляется передача пакетов данных, в каждом пакете данных также содержится техническая информация: сведения об источнике данных, целях, целости данных и прочие, которые позволяют доставить пакет в соответствии с назначением. Активное сетевое оборудование не только улавливает и передает сигнал, но и обрабатывает эту техническую информацию, перенаправляя и распределяя поступающие потоки в соответствии со встроенными в память устройства алгоритмами. Эта «интеллектуальная» особенность, наряду с питанием от сети, является признаком активного оборудования.

В эту категорию относятся всевозможные маршрутизаторы, медиаконвертеры, трансиверы, мосты, шлюзы, ретрансляторы, бесперебойники и прочая техника с зачатками интеллекта. Процессоры и контроллеры внутри устройств как раз и отвечают за все аспекты сетевого странствия гипотетической информации.

Функционал у каждого разный, как и сфера использования:

• адаптеры используют для подключения к локальной сети;
• свитчи и хабы необходимы для объединения нескольких машин в единую инфраструктуру с возможностью внутреннего курсирования информации между ПК;
• маршрутизаторы командуют движением пакетов между несколькими сегментами сети в попытках найти кратчайший путь странствия нулей и единиц.

Маршрутизатор — самая востребованная аппаратная техника. Она объединяет внутри себя сразу несколько протоколов и отвечает за следующие действия:

• соединяет воедино всех участников локальной сети (LAN);
• объединяет в единый массив несколько разрозненных объектов, которые необходимо обслуживать в удаленном режиме;
• обеспечивает всем подключенным устройствам свободный доступ к внешнему каналу связи — Internet.

Если объяснять на пальцах, то маршрутизатор — центральный узел для несколько единиц, а то и десятков техники, которым необходимо общаться друг с другом. При грамотном подключении маршрутизаторы соединяют разрозненные сегменты сети и берут на себя часть вычислений, разгружая процессор и оперативную память. Параллельно они выполняют ряд других задач:

• буферизация данных;
• фрагментация пакетов;
• фильтрация подозрительного трафика.

Свитч берет на себя обязанность транспортировки данных между веб-узлами. Параллельно он просчитывает информацию о конечных адресатах, чтобы не отправить пакет не на тот IP. Такой тип оборудования может быть двух типов:

• управляемый — прост в настройке, использует веб-интерфейс для регулировки и управления потоками;
• неуправляемый — аппаратный посредник между отправителем и получателем без возможности настройки.

Чтобы обезопасить сеть от внешних и внутренних ошибок, необходимо внимательно подумать над бесперебойником, т.е. источником внешнего питания.

Пассивное сетевое оборудование – оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Например - кабельная система: кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), повторитель (репитер), патч-панель, концентратор (хаб), балун (balun) для коаксиальных кабелей (RG-58) и т.д. Также, к пассивному оборудованию можно отнести монтажные шкафы и стойки, телекоммуникационные шкафы.

Пассивное сетевое оборудование бывает двух типов:

1. Включает в себя оборудование, с помощью которого прокладывают трассы для кабелей: кронштейны, каналы для кабелей и аксессуары для них, металлические лотки, закладные трубы, клипсы, гофрированные шланги и коммутационные шкафы.
2. Состоит из деталей, которые в дальнейшем становятся трактом передачи данных: розетки, кабели и коммутационные панели.

Пассивное сетевое оборудование также требует к себе внимания и квалифицированного подхода. Например, гофрированные шланги для укладки сетевого кабеля необходимо закрепить на опорной поверхности посредством клипс, а внутрь продеть пучок кабелей, соединенных стяжками.

В группу аксессуаров входят внешние и внутренние заглушки, соединительные скобы, Т-коннекторы и прочее.[2]

При проектировании стандарта Ethernet было предусмотрено, что каждая сетевая карта (равно как и встроенный сетевой интерфейс) должна иметь уникальный шестибайтный номер (MAC-адрес), «прошитый» в ней при изготовлении.

MAC-адрес (от англ. Media Access Control — надзор за доступом к среде, также физический адрес) — уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице сетевого оборудования в компьютерных сетях Ethernet.

Этот номер используется для идентификации отправителя и получателя фрагмента данных; и предполагается, что при появлении в сети нового компьютера (или другого устройства, способного работать в сети) сетевому администратору не придётся настраивать этому компьютеру MAC-адрес вручную.

Стандарты IEEE определяют 48-разрядный (6 октетов) MAC-адрес, который разделён на четыре части. Таким образом, глобально администрируемый MAC-адрес устройства глобально уникален и обычно «зашит» в аппаратуру.

ИСТОЧНИКИ

1. Сетевое оборудование
2. Активное и пассивное сетевое оборудование на примерах
3. Wiki Сетевое оборудование
4. Wiki Данные
5. Wiki Программа
6. 💬 Статья на хабре про алгоритмы
7. 💻 Веб-приложение