exam20 - stankin/inet-2022 GitHub Wiki

Билет 20

1. Понятия активного и пассивного сетевого оборудования. Проводные линии связи.

2. Использование симуляторов и эмуляторов в разработке веб-приложений.

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

Выполнили: Климанович Ф.С. ИДМ-22-02, Берковец А.Г. ИДМ-22-03, Денисов И.М. ИДМ-22-04, Воронин Н.С. ИДМ-22-07, Бондарь Е.Е. ИДМ-22-08

1. Понятия активного и пассивного сетевого оборудования. Проводные линии связи.

ПОНЯТИЯ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО СЕТЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Информационные технологии охватывают все ресурсы, необходимые для управления информацией, особенно компьютеры, программное обеспечение и сети, необходимые для создания, хранения, управления, передачи и поиска информации. Для построения данных сетей используется специальное сетевое оборудование.

Сетевое оборудование - это специальное оборудование, которое объединят рабочие станции пользователей, сервера и другие оконечные приборы в единую систему.

Сетевое оборудование можно разделить на две большие группы:

активное сетевое оборудование. Занимается маршрутизацией потоков данных, а также обработкой сигналов, передающихся по различным протоколам;
пассивное сетевое оборудование. Нетребовательно к источнику питания, его задача — только передача сигналов.

АКТИВНОЕ СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Активное сетевое оборудование - это оборудование, содержащее электронные схемы, получающее питание от электрической сети или других источников питания и выполняющее функции преобразования, усиления сигналов и иные. Это означает способность такого оборудования обрабатывать сигнал по специальным алгоритмам. В сетях происходит пакетная передача данных, каждый пакет данных содержит также техническую информацию: сведения о его источнике, цели, целостности информации и другие, позволяющие доставить пакет по назначению. 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 [1]. Например, в состав активного оборудования включаются следующие типы устройств:

Сетевой адаптер - плата, которая устанавливается в компьютер и обеспечивает его подсоединение к локальной вычислительной сети (ЛВС).
Коммутатор (свитч) - устройство с несколькими портами, обычно используемое для объединения нескольких рабочих групп ЛВС.
Маршрутизатор (роутер) - используется для объединения нескольких рабочих групп ЛВС, позволяет осуществлять фильтрацию сетевого трафика, разбирая сетевые (IP) адреса.
Ретранслятор - используется для создания усовершенствованной беспроводной сети с большей площадью покрытия и представляет собой альтернативу проводной сети.
Медиаконвертер - устройство, как правило, с двумя портами, обычно используемое для преобразования среды передачи данных (коаксиал-витая пара, витая пара-оптоволокно).
Сетевой трансивер - устройство, как правило, с двумя портами, обычно используемое для преобразования интерфейса передачи данных (RS232-V35, AUI-UTP).

ПАССИВНОЕ СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Пассивное сетевое оборудование - оборудование, не получающее питание от электрической сети или других источников питания и выполняющее функции распределения или снижения уровня сигналов [2]. К такому оборудованию можно отнести:

кабели (коаксиальный и витая пара);
вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45);
повторитель (репитер), патч-панель, концентратор (хаб).

Также, к пассивному оборудованию иногда относят оборудование трассы для кабелей: кабельные лотки, монтажные шкафы и стойки, телекоммуникационные шкафы.

ПРОВОДНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ

По конструктивным признакам проводные линии делятся на:

Воздушные, которые представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оболочек, проложенные между столбами и весящие в воздухе;
Кабельные, которые состоят из проводников, заключенных, как правило, в несколько слоев изоляции.

По воздушным линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются для передачи компьютерных данных. Скоростные характеристики и помехозащищенность этих линий оставляют желать лучшего. Проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

Кабельные электрические линии связи делятся на три основных вида:

витая пара;
коаксиальный кабель с медной жилой;
волоконно-оптический кабель.

Витая пара

Провода скручиваются для устранения взаимного влияния между электрическими токами в проводниках. Витая пара существует в экранированном варианте [Shielded Twisted Pair, STP], когда пара медных проводов обертывается в изоляционный экран, и неэкранированная [Unshielded Twisted Pair, UTP], когда изоляционная оболочка отсутствует. Одна или несколько витых пар сводятся в кабели, имеющие защитную оболочку [рис. 1].

Неэкранированная витая пара имеет широкий спектр применения. Она используется как в телефонных, так и в компьютерных сетях. В настоящее время кабель UTP является популярной средой для передачи информации на короткие расстояния [около 100 метров] Кабели на основе витой пары в зависимости от электрических и механических характеристик делятся на 5 категорий. В компьютерных сетях широко применяются кабели 3 и 5 категорий, которые описаны в американском стандарте EIA/TIA-568А.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель состоит из двух изолированных между собой концентрических проводников, из которых внешний имеет вид трубки [рис. 2].

За счет такой конструкции коаксиальный кабель меньше подвержен внешним электромагнитным воздействиям, поэтому возможно его использование на более высоких скоростях передачи данных. Кроме этого, данные кабели из-за относительно толстой центральной жилы характеризуются минимальным ослаблением электрического сигнала, что позволяет передавать информацию на достаточно большие расстояния. Полоса пропускания коаксиального кабеля может составлять более 1 ГГц/км, а затухание - менее 20 дБ/км на частоте 1 ГГц.

Существует большое количество типов коаксиальных кабелей, используемых в сетях различного типа - телефонных, телевизионных и компьютерных. В локальных компьютерных сетях используются кабели двух типов: тонкий коаксиальный кабель и толстый коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель в несколько раз дороже кабеля на витой паре, а по характеристикам уступает, в частности, оптоволоконному кабелю, поэтому он все реже используется при построении коммуникационной системы компьютерных сетей.

Волоконно-оптический кабель

Волоконно-оптические кабели состоят из центрального проводника света [сердцевины] - стеклянного волокна, окруженного другим слоем стекла - оболочкой, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина. Распространясь по сердцевине, лучи света не выходят за ее пределы, отражаясь от оболочки. Каждое стеклянное оптоволокно передает сигналы только в одном направлении.

В зависимости от распределения показателя преломления и от величины диаметра сердечника различают:

Многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления [рис.3, а];
Многомодовое волокно с плавным изменением показателя преломления [рис.3, б];
Одномодовое волокно [рис.3, в].

В одномодовом кабеле [Single Mode Fiber, SMF] используется центральный проводник очень малого диаметра, соизмеримого с длинной волны света - от 5 до 10 мкм. При этом практически все лучи распространяются вдоль оптической оси сердцевины, не отражаясь от оболочки. Полоса пропускания одномодового кабеля очень широкая - до сотен гигагерц на километр. Изготовления тонких качественных волокон для одномодового кабеля представляет сложный технологический процесс, что делает кабель достаточно дорогим.

В многомодовых кабелях [Multi Mode Fiber, MMF] используются более широкие внутренние сердечники, которые легче изготовить технологически. В стандартах определены два наиболее употребительных многомодовых кабеля: 62.5/125 мкм и 50/125 мкм, 62.5 мкм или 50 мкм - это диаметр центрального проводника, а 125 мкм - диаметр внешнего проводника.

В многомодовых кабелях во внутреннем проводнике одновременно существует несколько световых лучей, отражающихся от внешнего проводника. Угол отражения проводника называется модой луча. Многомодовые кабели имеют более узкую полосу пропускания - от 500 до 800 МГц/км. Сужение полосы происходит из-за потерь световой энергии при отражениях, а также из-за интерференции лучей разных мод.

В качестве источников излучения света в волоконно-оптических кабелях применяются:

Светодиоды;
Лазеры.

Светодиоды могут излучать свет с длинной волны 0.85 и 1.3 мкм. Лазерные излучатели работают на длинах волн 1.3 и 1.55 мкм. Быстродействие современных лазеров позволяет модулировать световой поток с частотами 10 ГГц и выше.

Волоконно-оптические кабели обладают отличными электромагнитными и механическими характеристиками, недостаток их состоит в сложности и высокой стоимости монтажных работ.

2. Использование симуляторов и эмуляторов в разработке веб-приложений.

Эмулятор — это дублирующая система, воспроизводящая функциональность исходной системы с использованием других методов и ресурсов — протоколов передачи данных, алгоритмов выполнения процедур и аппаратных ресурсов. Под исходной системой понимается сочетание программного обеспечения, операционной системы и аппаратного обеспечения.

Эмулятор может функционировать как виртуальная машина мобильной операционной системы на ПК. Эта машина воспроизводит почти все функции приложений и игр, работающих на базе iOS, Android и т. д. Окно эмулятора — это настоящий смартфон на ПК.

Симулятор — это воспроизводящая система. Он может имитировать только программные характеристики и конфигурации, то есть внутреннюю работу устройства. Симуляторы часто используются для анализа, изучения и исследования целей. Эмуляторы очень точно имитируют реальные устройства, но все же никогда полностью не заменят работу с ними. В частности, эмуляторы не могут воспроизвести некоторые важные функции и поведение, такие как время автономной работы, камера, прерывания и т. д. При этом симулятор может имитировать некоторые действия конечного пользователя, например, нажатие кнопок, запуск приложений, смахивание экрана [4, 5].

-	Использование	Доступность	Код	Автоматизация тестирования	Отладка
Эмулятор	Программное и аппаратное обеспечение	Производители мобильных устройств	Язык машинного уровня	✅	✅
Симулятор	Внутренние конфигурации	Производители мобильных устройств; сторонние источники	Высокоуровневые языки	✅	❌

Эмуляторы и симуляторы помогают получить быструю обратную связь. Поскольку реальные устройства довольно дорогостоящи, их оставляют для тестирования на более поздних этапах, таких как интеграционное и функциональное тестирование. Если вам нужно протестировать взаимодействие с внешними приложениями и средами, используйте симулятор. А если хотите проверить, как приложение взаимодействует с базовым оборудованием или оборудованием в сочетании с ПО, используйте эмулятор. После этого протестируйте программный продукт на нескольких реальных устройствах из числа наиболее широко используемых.

Зачастую эмуляторы и симуляторы используются для тестирования. Организации предпочитают для тестирования использовать только реальные устройства, но они стоят денег. Из соображений экономии бюджета обычно используется комбинация из эмуляторов, симуляторов и реальных устройств. Эмпирическое правило гласит — использовать эмуляторы для тестирования аппаратной части и симуляторы для тестирования программной части. Однако стоит учитывать, что симуляторы вообще не учитывают технические характеристики оборудования, поэтому команда тестировщиков не получает сведений о реальной производительности. С учетом этого компании, специализирующейся на тестировании, нужно иметь коллекцию реальных устройств. Тестирование на реальном устройстве очень полезно, когда производится на важных этапах перед продакшеном. Чем ближе мы подходим к продакшену, тем серьезнее становится наш выбор. Организация может использовать виртуальную платформу на ранней стадии, которая включает циклы разработки. Для таких задач используют "фермы" [6].

ОБЛАЧНЫЕ ФЕРМЫ

Облачные фермы представляют собой некий сервис с доступом к различным физическим устройствам, с которыми можно взаимодействовать как в ручном режиме, так и с использованием автоматических тестов. Некоторые из них:

Samsung Test Lab. Решение от одноименной компании позволяет протестировать ваше приложение на линейке устройств Samsung. Имеется возможность бронировать устройства на 30 минут и на 1 час. Можно пользоваться бесплатно, достаточно оперативно добавляют новые флагманы, но девайсы общие, после тестирования устройство не сбрасывается, постоянно захламлено.
FireBase Test Lab. Решение от компании Google. Позволяет протестировать ваше приложение более чем на 450 устройствах, чего должно хватить практически любому. Работать можно как с iOS-, так и с Android-устройствами. Есть возможность смотреть логи, настроить автоматизацию как обычные манки-тесты и как более осмысленные.
AWS Devices. Решение от Amazon предлагает на выбор несколько тарифов – от бесплатных до корпоративных. Огромный список устройств, проверить их можно как на флагманах, так и на достаточно старых моделях. Возможность подключения автоматизации и прочие интеграции.
Visual Studio App Center. Широкий выбор устройств, возможность подключения автоматизации, теперь интегрирован в продукты Microsoft.

Как и у любого решения, облачные фермы имеют как плюсы, так и минусы.

Преимущества:

Нет необходимости покупать большое количество реальных девайсов;
Можно найти устройство практически для любой ситуации;
Нет затрат на поддержку и ремонт тестовых устройств.

Недостатки:

Сетевая задержка, не позволяющая корректно отображать анимации;
Работать как с полноценной заменой физических устройств тоже проблематично из-за отсутствия тачскрина;
Тестировщики обычно работают сразу с несколькими устройствами, перепрыгивая с одного на другое и возвращаясь обратно. С фермами такое сложно;
Безопасность данных под вопросом. В случае облачных ферм вы тестируете приложение на ресурсах другой компании, нет гарантии, что ваши данные не попадут куда-то еще;
Цена иногда может быть достаточно высокой.

ЛОКАЛЬНЫЕ ФЕРМЫ

Если вариант с облачным решением вам не подходит, можно собрать собственную ферму. В локальных фермах можно использовать как виртуальные девайсы, так и реальные устройства. Независимо от варианта настройка и поддержка локальных ферм отнимают достаточно много времени и сил, а также требуют высокого уровня компетенций тестировщиков. Они должны уметь работать с CI, средами разработки, отлично знать один из языков программирования. В случае с локальными фермами необходимо самим реализовывать все возможные обвязки и схемы взаимодействия устройств с кодом автотестов.

Преимущества:

Возможность глубокой кастомизации;
Отсутствие внешней зависимости от вендора;
Повышенный уровень безопасности: все данные находятся не где-то на чужих серверах, а у вас.

Недостатки:

Высокая стоимость поддержки;
Необходимость высокого уровня компетенций специалистов;
Не стоит забывать, что первичное развертывание, настройка и отладка – совсем не быстрые процессы, и от момента постановки задачи до возможности пользоваться своей собственной фермой может пройти от одного до нескольких месяцев, что выливается в существенную стоимость как людских, так и технических ресурсов без видимой отдачи.

ОБЫЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

Если в проекте нет необходимости в столь сложных в развертывании и поддержке решениях, всегда можно остановиться на старом проверенном способе – живых устройствах.

Преимущества:

Максимально приближенная среда, что позволяет проверять ваше приложение именно на тех моделях устройств и версиях прошивок, которыми пользуются ваши пользователи;
Возможность нормально работать с анимациями, бесконтактной оплатой, камерой и прочими специфическими кейсами. Удобнее в сравнении с фермами взаимодействовать с устройствами посредством тачскрина;
Самые честные тесты по сравнению со всеми способами тестирования.

Недостатки:

Высокая цена формирования: постоянно требуется обновлять модельный ряд. Еще желательно иметь устройства не в одном экземпляре, чтобы несколько тестировщиков могли работать параллельно, или на случай ремонта не остаться без самой ходовой конфигурации;
Высокая стоимость поддержки: вздувшиеся батареи, порванные провода, разбитые экраны, брак и прочие неисправности – это то, с чем придется сталкиваться рано или поздно. А значит, необходимо закладывать бюджет и на это;
Малое покрытие в сравнении с облачными фермами.

Какой бы у вас ни был бюджет на закупки устройств для тестирования, вам не удастся купить все девайсы, на которые ставят ваше приложение пользователи. Для формирования списка физических устройств необходимо опираться на метрики вашего приложения, какие устройства покрывают большинство ваших пользователей, купить эти устройства, а какие-то специфичные ситуации, например баг у пользователя на уникальном устройстве, стараться воспроизводить на симуляторах или облачных фермах. Такие ситуации возникают нечасто, и покупать девайс для проверки конкретного кейса или исправленного бага – сомнительная затея [7, 8, 9].

ПРИМЕРЫ КОНКРЕТНЫХ ЭМУЛЯТОРОВ И СИМУЛЯТОРОВ

Эмуляторы:

Эмулятор Android. Бесплатный эмулятор Android для операционных систем Windows, Mac OS X и Linux. К эмулятору прилагается SDK.
Эмулятор Windows Phone. Доступен только на компьютерах с операционной системой Windows. Эмулятор Windows Phone — это приложение для ПК, эмулирующее работу устройства с Windows Phone.
Эмулятор Opera Browser developer. Бесплатный эмулятор Opera Browser для операционных систем Windows, Mac и Linux.

Симуляторы:

Симулятор iOS. Доступен только в операционной системе Mac OS X. Это бесплатная имитационная среда, включающая, в частности, браузер Mobile Safari. Эта программа позволяет оценить, как работает ваш код и как отображается сайт, но в целом не подходит для измерения производительности сайта.
Симулятор BlackBerry. В состав симуляторов BlackBerry для операционной системы Windows входят прокси-сервер, плагины для Eclipse и Visual Studio (они понадобятся веб-разработчикам) и, собственно, сами симуляторы.
Симулятор Firefox OS. Является расширением для браузера Firefox. Он имитирует окружение, типичное для Firefox OS, его использование напоминает работу со смартфоном.
Симулятор Opera Mini. Полнофункциональное приложение Opera Mini, соответствующее актуальной версии этого браузера, является апплетом Java.

ИСТОЧНИКИ