Bankwire - сеть для обслуживания частного коммерческого сектора

ТЕМА 7

Сетевые распределенные технологии. Локальные и глобальные компьютерные сети. Понятие сетевой технологии. Распределенные технологии обработки хранения данных. Сетевая архитектура и линии связи. Методы доступа в сети. Интегральные и локальные информационные сети. Основные электронные коммуникационные сети. Международные информационные сети.

В настоящее время в финансовой системе Республики Казахстан создаются и функционируют различные виды финансовых информационных систем: банковские и налоговые, системы рынка ценных бумаг, казначейства, министерства финансов РК и другие. В связи с выходом суверенного Казахстана на мировую арену, вхождение его в мировое сообщество важное внимание уделяется сетевым технологиям в финансовых информационных системах.

В 60-х годах двадцатого века появились первые информационно-вычислительные сети (ИВС) электронных вычислительных машин. Они начали техническую революцию, сравнимую с появлением первых ЭВМ. Использование сетей объединило технологию сбора, хранения, передачи и обработки информации на ЭВМ с техникой связи. Во всем мире в настоящее время зарегистрировано более 200 глобальных сетей, из них 54 - в США и 16 - в Японии.

В связи с появлением персональных ЭВМ (ПЭВМ, ПК, компьютеров) возникли локальные вычислительные сети (ЛВС), и глобальные вычислительные сети (ГВС). Это позволило улучшить качество управления, эффективность использования ПК, внедрить безбумажную технологию обработки информации, повысить надежность использования ПК. Объединение глобальных и локальных сетей открыло доступ к мировым информационным ресурсам.

Совокупность компьютеров, объединенных каналами связи, представляет собой ИВС. Пользователи ИВС имеют доступ к информации любого компьютера в ЭИС.

Создание ИВС позволяет:

Ø улучшить качество управления;

Ø эффективность использования ПК;

Ø внедрить безбумажную технологию обработки информации;

Ø повысить надежность использования ПК.

Ø расширить круг решаемых задач обработки информации;

Ø повысить надежность работы за ЭИС за счет дублирования ПК (ЭВМ);

Ø создать новые виды сервиса;

Ø снизить стоимость обработки информации;

Ø построить большие распределенные хранилища информации.

Требования к сетям:

открытость - т.е. включение любых типов современных ЭВМ;

ресурсы - знания, программы и данные, которые дает сеть;

надежность - т.е. обеспечение работоспособности компьютеров и всех аппаратов, входящих в сеть;

- динамичность - время, за которое пользователь получает ответ (в режиме диалога). Пользователь должен получать ответ на запрос в течение 10 секунд.

- интерфейс - способ взаимодействия пользователя с сетью. Понятие интерфейса включает: обеспечение простоты доступа к ресурсам сети; использование нужного набора терминалов; наличие в сети программ, подсказывающих пользователю как найти нужный ему ресурс; ясное, удобное представление на экране дисплея информации; одинаковая методика работы с разными типами компьютеров;

-простота ввода данных и команд; сеть должна следить за работой пользователя с целью указания ошибок, которые он сделает.

-автономность - ЭИС, к которой работает терминал пользователя, должна быть независимой от информационной сети;

- передача - должны передаваться не только данные, но и речь, изображения (чертежи, схемы, фотографии, рисунки и т.д.);

- достоверность информации - количество ошибок в данных должно быть минимальным.

Все компьютеры, объединенные в сеть, делятся на основные и вспомогательные.

Основные ЭВМ - это абонентские компьютеры (клиенты). Они выполняют все необходимые информационно-вычислительные работы и определяют ресурсы сети.

Клиент - посылает запрос к серверу. Он отвечает за обработку, вывод информации и передачу запросов к серверу. В качестве ЭВМ- клиента может использоваться любой компьютер.

К вспомогательным компьютерам относятся серверы и host ЭВМ.

Сервер - ЭВМ служат для преобразования и передачи информации от одной ЭВМ к другой по каналам связи и коммуникационным машинам (host ЭВМ). Сервер выполняет функции по обслуживанию клиента и распределяет ресурсы системы: базы данных, программы, внешнюю память и др. Сетевой сервер поддерживает выполнение функций сетевой операционной системы. Терминальный сервер обеспечивает выполнение функций многопользовательской системы. Сервер баз данных обеспечивает обработку запросов в многопользовательских системах. К качеству и мощности серверов предъявляются повышенные требования.

Host ЭВМ устанавливаются в узлах сети и решают вопросы коммутации (соединения) в сети. В качестве host ЭВМ может быть любой компьютер.

Коммуникационная сеть - это множество серверов и host ЭВМ, соединенных физическими каналами связи, которые называются магистральными. В качестве магистральных каналов используются коаксильные и оптоволоконные кабели, кабели типа "витая пара".

По способу передачи информации сети делятся на:

8 сети коммутации каналов;

8 сети коммутации сообщений;

8 сети коммутации пакетов;

8 интегральные сети.

В сетях коммутации каналов соединение должно оставаться в течение всего сеанса связи.

При коммутации сообщений информация передается порциями, называемыми сообщениями. Прямое соединение не устанавливается, а передача сообщение начинается после освобождение первого канала.

При коммутации пакетов обмен производится короткими пакетами фиксированной структуры. Пакет - часть сообщения, удовлетворяющая некоторому стандарту. Мамая длина пакетов предотвращает блокировку линий связи, не дает расти очереди в узлах коммутации.

Интегральные - это сети, обеспечивающие коммутацию каналов, сообщений и пакетов. Они объединяют несколько коммуникационных сетей.

При разработке сетей компьютеров возникает задача согласования взаимодействия ЭВМ клиентов, серверов, линий связи и других устройств.

Правила взаимодействия в сети называются протоколами.

Уровень 1 - физический. Включает физические аспекты передачи двоичной информации по линии связи.

Уровень 2 - канальный, управляет передачей данных между двумя узлами сети. Обеспечивает безошибочную передачу блоков данных (называемых кадрами (frame)) через уровень 1, который при передаче может искажать данные. Обеспечивает управление доступом к среде передачи.

Уровень 3 - сетевой. Этот уровень пользуется возможностями, предоставляемыми ему уровнем 2, для обеспечения связи двух любых точек в сети. Любых, необязательно смежных. Этот уровень осуществляет проводку сообщений по сети, которая может иметь много линий связи, или по множеству совместно работающих сетей, что требует маршрутизации, т.е. определения пути, по которому следует пересылать данные. Основной функцией программного обеспечения на этом уровне является выборка информации из источника, преобразование ее в пакеты и правильная передача в точку назначения. К этому уровню относятся протоколы Х.25 и Х.75.

Уровень 4 - транспортный. Регламентирует пересылку пакетов сообщений между процессами, выполняемыми на компьютерах сети.. Собирает информацию из блоков в ее прежний вид. Или же оперирует с дейтаграммами, т.е. ожидает отклика-подтверждения приема из пункта назначения, проверяет правильность доставки и адресации, повторяет посылку дейтаграммы, если не пришел отклик. Транспортный уровень скрывает от всех высших уровней любые детали и проблемы передачи данных, обеспечивает стандартное взаимодействие лежащего над ним уровня с приемом-передачей информации независимо от конкретной технической реализации этой передачи.

Уровень 5 - сеансовый. Координирует взаимодействие связывающихся пользователей: устанавливает их связь, оперирует с ней, восстанавливает аварийно оконченные сеансы. Он координирует процессы в сети, поддерживает их взаимодействие - управляет сеансами связи между процессами прикладного уровня.

Уровень 6 - уровень представления данных. Этот уровень имеет дело с синтаксисом и семантикой передаваемой информации, т.е. здесь устанавливается взаимопонимание двух сообщающихся компьютеров относительно того, как они представляют и понимают по получении передаваемую информацию. Здесь решаются такие задачи, как перекодировка текстовой информации и изображений, сжатие и распаковка, поддержка сетевых файловых систем (NFS), абстрактных структур данных и т.д.

Уровень 7 - прикладной. Обеспечивает интерфейс между пользователем и сетью, делает доступными для человека всевозможные услуги. На этом уровне реализуется, по крайней мере, пять прикладных служб: передача файлов, удаленный терминальный доступ, электронная передача сообщений, служба справочника и управление сетью.

В зависимости от расстояния между компьютерами сети делятся на локальные (ЛВС, LAN (local area network)) и глобальные (ГВС,WAN (wide area network)).

Локальной вычислительной сетью (ЛВС) - называется сеть, узлы которой расположены на небольшом расстоянии друг от друга, не использующая средства связи общего назначения. Обычно ЛВС объединяют в себя ЭВМ и другие устройства вычислительной техники, расположенные в одном помещении, здании или группы зданий на расстоянии не более чем 1-5 километра друг от друга. Организация АРМ на базе ПЭВМ в режиме работы сети (ЛВС) необходима в том случае, если нужен доступ к более мощным вычислительным ресурсам, для оперативного обмена данными. Разработка ЛВС началась в 70-х годах. В настоящее время существует большое количество вариантов ЛВС. Основные области применения ЛВС - системы административного управления (офисные), например, сеть Ethernet (США) или сеть Cambridge Ring (Кембриджное кольцо) в Кембриджском университете Англии; автоматизации проектирования различных процессов и систем; автоматизации научных исследований, промышленные системы (системы управления технологическими процессами и производством).

ГВС (WAN) делятся на общественные, частные и коммерческие.

Локальные сети делятся на централизованные и одноранговые. Централизованные используют файл-сервер. Рабочие станции не контактируют друг с другом, число пользователей более 10. В одноранговых сетях каждый узел может выступать и как файл-сервер и как рабочая станция. Такие сети недорогие, но число пользователей немного. Наиболее распространенные сетевые ОС: UNIX - для средних и больших ЛВС с сотнями пользователей; NetWare 3.11 - для средних ЛВС от 20 до 100 пользователей в пределах одного здания; VINES - для создания больших распределенных ЛВС; LAN Manager - для средних и больших сетей с числом пользователей от 25 до 200.

Одной из распространенных сетевых технологий является распределенная обработка данных (РОД). Компьютеры, объединенные каналами связи, располагаются в местах возникновения и использования информации. РОД позволяет повысить эффективность удовлетворения информационных потребностей пользователей.

Преимуществараспределенной обработки данных:

¨ большое количество взаимодействующих между собой пользователей;

¨ снятие пиковых нагрузок с централизованной базы, путем распределения обработки и хранения локальных баз данных на разных ЭВМ;

¨ обеспечение доступа пользователя к ресурсам сети ЭВМ;

¨ обеспечение обмена данными между удаленными пользователями.

Распределенная обработки данных и распределенная база данных не синонимы. Если при РОД производится работа с базой, то подразумевается, что представление данных, их содержательная обработка, работа с базой на логическом уровне выполняются на ПК клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии - на сервере.

При распределенной базе данных (РБД) - база данных размещается на нескольких серверах. Работа с базой осуществляется на компьютерах и для доступа к удаленным данным надо использовать сетевую СУБД.

В системе распределенной обработки данных клиент может послать запрос к собственной локальной базе или удаленной. Удаленный запрос - это единичный запрос к одному серверу. Удаленная транзакция объединение нескольких удаленных запросов к одному серверу. Распределенная транзакция - обработка отдельных запросов транзакции различными серверами. Распределенная СУБД позволяет обрабатывать один запрос несколькими серверами. Такой запрос называется распределенным.

В настоящее время созданы базы данных по всем направлениям человеческой деятельности: финансовой, экономической, научно-технической, электронной документации, кредитной, статистической, библиографической и т.д. Такие базы данных называются "серой" нефтью (мозг), т.е. создаются автоматизированные аналитические комплексы, торгующие результатами анализа "сырой" информации. В США фирмы объединились Ассоциацию информационной индустрии, что позволило обеспечить реализацию 80% мировых информационных услуг.

Организация обработки данных зависит от способа распределения данных. Существуют следующие способы распределения данных: централизованный, децентрализованный и смешанный.

Централизованная организация данных является наиболее простой. На одном сервере записана единственная копия базы данных. Все операции с БД обеспечиваются этим сервером. Доступ к данным выполняется с помощью уделенного запроса или удаленной транзакции.

Достоинства:

легкая поддержка БД в актуальном состоянии.

Недостатки:

§ размер БД ограничен размером внешней памяти;

§ все запросы направляются единственному серверу;

БД может быть недоступной для удаленных пользователей при появлении ошибок связи и полностью выходит из строя при отказе центрального сервера.

Децентрализованная организация данных предполагает разбиение информационной базы на несколько физически распределенных. Каждый клиент пользуется своей базой данных, которая может быть либо частью общей базы (способ разбиения), либо копией БД в целом (способ дублирования).

При распределения данных способом разбиения БД размещается на нескольких серверах.

Достоинства:

§ большинство запросов удовлетворяется локальными БД, что сокращает время ответа;

§ увеличивается доступность данных и надежность их хранения;

§ стоимость запросов на выборку и обновление снижается;

система остается частично работоспособной, если выйдет их строя один сервер.

Недостатки:

§ часть удаленных запросов или транзакций может потребовать доступ ко всем серверам, что увеличивает время ожидания и цену обслуживания;

необходимо иметь сведения о размещении данных в различных БД. Способ разбиения базы данных больше подходит к случаю совместного использования локальных и глобальных сетей компьютеров.

Децентрализованная организация данных способом дублирования заключается в том, что в каждом сервере сети помещается полная база данных.

Достоинства:

§ наибольшая надежность хранения данных;

быстрый доступ к данным.

Недостатки:

§ повышенные требования к объему внешней памяти;

усложнение корректировки БД, так как требуется синхронизация в целях согласования копии. Данный способ используется, когда фактор надежности является основным, база данных небольшая, интенсивность обновления невелика.

Смешанная организация хранения данных объединяет два способа распределения: разбиение и дублирование. Появляется необходимость хранить информацию о том, где находятся данные в сети. Этот способ можно использовать лишь при наличии сетевой СУБД.

В базах данных коллективного пользования центральным звеном являются серверы баз данных. Программные средства серверов БД обеспечивают реализацию многопользовательских приложений, централизованное хранение, целостность и безопасность данных. Существуют сетевые СУБД, основанные на технологии: файл-сервер и клиент-сервер.

Технология файл-сервер реализует принцип "все или ничего". Полные копии файлов БД перемещаются по сети взад - вперед. Имеются проблемы с безопасностью и целостностью, так как нет средств сохранения целостности данных и их восстановления в случае аварии.

Технология клиент-сервер на порядок выше по сравнению с файл-серверами, более мощная. Она заменила технологию файл-сервер. Технология клиент-сервер позволяет совместить достоинства:

§ высокий уровень диалоговой поддержки;

§ дружественный интерфейс;

§ низкая цена;

§ поддержка целостности и защита данных;

§ многозадачность.

Существуют следующие виды технологий распределенной обработки данных:

§ технология клиент-сервер, ориентированная на автономный компьютер;

§ технология клиент-сервер, ориентированная на централизованное распределение;

§ технология клиент-сервер, ориентированная на ЛВС;

§ технология клиент-сервер, ориентированная на изменения данных в одном месте;

§ технология клиент-сервер, ориентированная на изменение данных в нескольких местах;

§ технология клиент-сервер, ориентированная на распределенную СУБД.

Во всех крупных странах существуют национальные системы для осуществления межбанковских операций крупных стран. В США используютсяFedwire - сеть федеральной резервной банковской системы, CHIPS - межбанковская платежная сеть, Bankwire. Во Франции межбанковские расчеты основаны на системе SIT. В Великобритании применяются системы CHAPS (Clearing Houses Automated Payment System) и BACS (Bankers Automated Clearing Services).

Сети банковских операций можно классифицировать на системы банковских сообщений и системы (сети) расчетов.

Сети банковских сообщений осуществляют только оперативную пересылку и хранение межбанковских документов (SWIFT, Bankwire), а урегулирование платежей предоставляется банкам - участникам.

Системы расчетов выполняют функции взаимных требований и

обязательств членов информационной сети. К ним относятся такие ИВС как Fedwire (сеть федеральной резервной системы США), CHIPS (Нью-йоркская международная платежная система расчетных палат), CHAPS (Лондонская автоматизированная платежная система расчетных палат).

В Японии действует система межбанковских безналичных переводов ЗЕНЧИНКИО - коллективная сеть банковских автоматов-кассиров, выполняющих депозитные и платежные операции.

Расчеты при помощи электронных сетей осуществляются непосредственно между банками или при посредстве автоматических расчетных палат (АРП).

Высокая стоимость финансовых средств из-за растущих процентных ставок на денежных рынках США способствовала повышению спроса на сети связи, которые обеспечивают своевременное перемещение и использование денежных средств финансовыми учреждениями.

Рассмотрим особенности некоторых из этих систем.

Сеть Fedwire принадлежит резервной системе (ФРС) США - это первая система телеграфных переводов. В нее входит шесть тысяч банков, объединенных организационно в 12 резервных округов. В каждом округе в резервном банке имеется ЭВМ, которая управляет линиями связи в этом округе. Все эти ЭВМ связаны между собой коммутатором с центральной ЭВМ, расположенной в г. Калпепер. Компьютеры, принадлежащие банкам - членам ФРС, соединены с ЭВМ соответствующих резервных банков. С 1980 года любое учреждение депозитарий может иметь свой счет в федеральном резервном банке. Отличительной особенностью этой сети является то, что расчетные операции осуществляются за счет финансовых средств, доступных в момент совершения расчетных операций.

CHIPS (Clearing House Interbank Payment System)

Телекоммуникационная система CHIPS создана в 1970 г. в США для замены бумажной системы расчетов чеками на электронную систему расчетов между Нью-йоркскими банками и иностранными клиентами. Все банки разделяются на головные банки, расчетные банки и банки - участники системы CHIPS. Всего к системе подсоединено 140 банков, при этом она работает примерно с 10 тыс. счетов. Система CHIPS система работает в режиме off-line. Предусмотрено накопление и последую­щая отправка сообщений, при этом обеспечивается сохранение целостности данных в центральной БД. В настоящее время системы Fedwire и CHIPS обслуживают до 90 % межбанковских внутренних расчетов США.

Система Bankwire была организована в 1952 г. десятью банками США. После ряда реорганизаций была создана система Bankwire-II, услугами которой пользуется система кредитных карт MasterCard. Данная система осуществляет накопление и последующуюотправку сообщений. При отправке сообщения передаются в специализированные мощные компьютерные центры по скоростным выделенным каналам, а затем попадают к адресатам.