Φυσικά και λογικά μοντέλα βάσεων δεδομένων

BPwin και Erwin. Εργαλεία CASE για την ανάπτυξη συστημάτων πληροφοριών Maklakov Sergey Vladimirovich

2.1.1. Φυσικό και λογικό μοντέλο δεδομένων

2.1.1. Φυσικό και λογικό μοντέλο δεδομένων

Το ERwin έχει δύο επίπεδα αναπαράστασης μοντέλου - λογικό και φυσικό. Λογικό επίπεδο -Αυτή είναι μια αφηρημένη προβολή δεδομένων που αντιπροσωπεύει τα δεδομένα όπως εμφανίζονται στον πραγματικό κόσμο και μπορεί να ονομαστεί όπως ονομάζονται στον πραγματικό κόσμο, όπως "Τακτικός πελάτης", "Τμήμα" ή "Όνομα υπαλλήλου". Τα αντικείμενα μοντέλων που αντιπροσωπεύονται στο λογικό επίπεδο ονομάζονται οντότητες και ιδιότητες (περισσότερα για τις οντότητες και τα χαρακτηριστικά θα συζητηθούν παρακάτω). Ένα μοντέλο λογικών δεδομένων μπορεί να κατασκευαστεί με βάση ένα άλλο λογικό μοντέλο, για παράδειγμα, με βάση ένα μοντέλο διαδικασίας (βλ. Κεφάλαιο 1). Το μοντέλο λογικών δεδομένων είναι καθολικό και σε καμία περίπτωση δεν σχετίζεται με μια συγκεκριμένη υλοποίηση DBMS.

Φυσικό μοντέλοΤα δεδομένα, αντίθετα, εξαρτώνται από το συγκεκριμένο DBMS, αποτελώντας στην πραγματικότητα μια αντανάκλαση του καταλόγου του συστήματος. Το φυσικό μοντέλο περιέχει πληροφορίες για όλα τα αντικείμενα βάσης δεδομένων. Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν πρότυπα για αντικείμενα βάσης δεδομένων (για παράδειγμα, δεν υπάρχει πρότυπο για τύπους δεδομένων), το φυσικό μοντέλο εξαρτάται από τη συγκεκριμένη υλοποίηση του DBMS. Κατά συνέπεια, πολλά διαφορετικά φυσικά μοντέλα μπορούν να αντιστοιχούν στο ίδιο λογικό μοντέλο. Εάν στο λογικό μοντέλο δεν έχει σημασία ποιος συγκεκριμένος τύπος δεδομένων έχει το χαρακτηριστικό, τότε στο φυσικό μοντέλο είναι σημαντικό να περιγραφούν όλες οι πληροφορίες σχετικά με συγκεκριμένα φυσικά αντικείμενα - πίνακες, στήλες, ευρετήρια, διαδικασίες, κ.λπ. Διαίρεση του μοντέλου δεδομένων σε λογικό και φυσικό σας επιτρέπει να λύσετε αρκετές σημαντικές εργασίες.

Τεκμηρίωση του μοντέλου.Πολλά DBMS έχουν περιορισμούς στην ονομασία των αντικειμένων (για παράδειγμα, όριο στο μήκος ενός ονόματος πίνακα ή απαγόρευση χρήσης ειδικών χαρακτήρων - διαστημάτων κ.λπ.). Συχνά, οι προγραμματιστές IS ασχολούνται με μη τοπικές εκδόσεις του DBMS. Αυτό σημαίνει ότι τα αντικείμενα της βάσης δεδομένων μπορούν να ονομαστούν με σύντομες λέξεις, μόνο με λατινικούς χαρακτήρες και χωρίς τη χρήση ειδικών χαρακτήρων (δηλαδή, δεν μπορείτε να ονομάσετε έναν πίνακα πρόταση - μόνο μία λέξη). Επιπλέον, οι σχεδιαστές βάσεων δεδομένων συχνά κάνουν κατάχρηση «τεχνικών» ονομάτων ως αποτέλεσμα, ο πίνακας και οι στήλες λαμβάνουν ονόματα όπως RTD_324ή CUST_A12κ.λπ. Η δομή που προκύπτει μπορεί να γίνει κατανοητή μόνο από ειδικούς (και τις περισσότερες φορές μόνο από τους συντάκτες του μοντέλου) και δεν μπορεί να συζητηθεί με ειδικούς του τομέα. Η διαίρεση του μοντέλου σε λογικό και φυσικό μας επιτρέπει να λύσουμε αυτό το πρόβλημα. Σε φυσικό επίπεδο, τα αντικείμενα της βάσης δεδομένων μπορούν να ονομαστούν όπως απαιτείται από τους περιορισμούς του DBMS. Σε λογικό επίπεδο, σε αυτά τα αντικείμενα μπορούν να δοθούν συνώνυμα - ονόματα που είναι πιο κατανοητά σε μη ειδικούς, μεταξύ άλλων στα κυριλλικά και χρησιμοποιώντας ειδικούς χαρακτήρες. Για παράδειγμα, πίνακας CUST_A12 μπορεί να αντιστοιχεί σε οντότητα Συχνός πελάτης. Αυτή η ευθυγράμμιση επιτρέπει την καλύτερη τεκμηρίωση του μοντέλου και την ευκαιρία να συζητήσετε τη δομή δεδομένων με ειδικούς του τομέα.

Απολέπιση.Η δημιουργία ενός μοντέλου δεδομένων ξεκινά συνήθως με τη δημιουργία ενός λογικού μοντέλου. Αφού περιγράψει το λογικό μοντέλο, ο σχεδιαστής μπορεί να επιλέξει το απαιτούμενο DBMS και το ERwin θα δημιουργήσει αυτόματα το αντίστοιχο φυσικό μοντέλο. Με βάση το φυσικό μοντέλο, το ERwin μπορεί να δημιουργήσει έναν κατάλογο συστήματος DBMS ή ένα αντίστοιχο σενάριο SQL. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μπροστινή μηχανική. Αυτό επιτυγχάνει επεκτασιμότητα - έχοντας δημιουργήσει ένα μοντέλο λογικών δεδομένων, μπορείτε να δημιουργήσετε φυσικά μοντέλα για οποιοδήποτε DBMS που υποστηρίζεται από το ERwin. Από την άλλη πλευρά, το ERwin είναι ικανό να αναδημιουργήσει το φυσικό και λογικό μοντέλο δεδομένων (Reverse Engineering) από τα περιεχόμενα του καταλόγου συστήματος ή του σεναρίου SQL. Με βάση το προκύπτον λογικό μοντέλο δεδομένων, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα φυσικό μοντέλο για ένα άλλο DBMS και στη συνέχεια να δημιουργήσετε τον κατάλογο του συστήματος. Κατά συνέπεια, το ERwin σάς επιτρέπει να λύσετε το πρόβλημα της μεταφοράς δομών δεδομένων από έναν διακομιστή σε άλλο. Για παράδειγμα, μπορείτε να μεταφέρετε τη δομή δεδομένων από την Oracle στην Informix (ή το αντίστροφο) ή να μεταφέρετε τη δομή των αρχείων dbf σε ένα σχεσιακό DBMS, διευκολύνοντας έτσι την απόφαση να μετακινηθείτε από ένα διακομιστή αρχείων σε ένα IS πελάτη-διακομιστή. Σημειώστε, ωστόσο, ότι μια επίσημη μεταφορά της δομής των «επίπεδων» πινάκων σε ένα σχεσιακό DBMS είναι συνήθως αναποτελεσματική. Για να επωφεληθείτε από τη μετάβαση στην τεχνολογία πελάτη-διακομιστή, πρέπει να τροποποιηθεί η δομή των δεδομένων. Οι διαδικασίες μπροστινής και αντίστροφης μηχανικής θα συζητηθούν παρακάτω.

Για εναλλαγή μεταξύ του λογικού και του φυσικού μοντέλου δεδομένων, χρησιμοποιήστε τη λίστα επιλογής στην αριστερή πλευρά της γραμμής εργαλείων Erwin (Εικόνα 2.1).

Ρύζι. 2.1. Εναλλαγή μεταξύ λογικού και φυσικού μοντέλου

Κατά την εναλλαγή, εάν το φυσικό μοντέλο δεν υπάρχει ήδη, θα δημιουργηθεί αυτόματα.

Από το βιβλίο Συναρμολόγηση υπολογιστή με τα χέρια σας συγγραφέας Vatamanyuk Alexander Ivanovich

Μοντέλο ISO/OSI και πρωτόκολλα μεταφοράς δεδομένων Κεντρικό στοιχείο για την τυποποίηση των δικτύων και οτιδήποτε σχετίζεται με αυτά είναι το μοντέλο Open System Interconnection (OSI) που αναπτύχθηκε από τον Διεθνή Οργανισμό Προτύπων (ISO). Στην πράξη

Από το βιβλίο The C++ Reference Guide συγγραφέας Stroustrap Bjarne

R.5.15 Λογική πράξη Ή έκφραση λογικής Ή: λογική-έκφραση ΚΑΙ έκφραση λογικής Ή || boolean-expression-Operations || εκτελούνται από αριστερά προς τα δεξιά. Το αποτέλεσμα μιας πράξης είναι 1 εάν ένας από τους τελεστές της είναι μη μηδενικός, διαφορετικά το αποτέλεσμα είναι 0. Σε αντίθεση με | στο

Από το βιβλίο The C# 2005 Programming Language and the .NET 2.0 Platform. από τον Troelsen Andrew

Μοντέλο πηγής παροχής δεδομένων .NET 2.0 Το NET 2.0 παρέχει ένα μοντέλο πηγής παρόχου δεδομένων που σας επιτρέπει να δημιουργήσετε μια ενιαία βάση κώδικα για την πρόσβαση στα δεδομένα χρησιμοποιώντας γενικούς τύπους. Επιπλέον, χρησιμοποιώντας αρχεία διαμόρφωσης εφαρμογών (ιδίως, τους

Από το βιβλίο Database Processing in Visual Basic®.NET συγγραφέας McManus Geoffrey P

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Μοντέλο ADO.NET: Πάροχοι δεδομένων Μερικές φορές φαίνεται ότι προτού καν οι προγραμματιστές εφαρμογών βάσης δεδομένων συνηθίσουν τη νέα τεχνολογία, η Microsoft έχει προτείνει ένα εντελώς νέο μοντέλο για την πρόσβαση σε βάσεις δεδομένων. Αυτό το κεφάλαιο εστιάζει στο μοντέλο ADO.NET,

Από το βιβλίο TCP/IP Architecture, Protocols, Implementation (συμπεριλαμβανομένης της έκδοσης IP 6 και της Ασφάλειας IP) από τη Faith Sydney M

20.2.1 Λογική βάση δεδομένων SNMP χρησιμοποιεί ένα μοντέλο βάσης δεδομένων. Κάθε σύστημα δικτύου περιέχει πληροφορίες σχετικά με τη διαμόρφωση, την τρέχουσα κατάσταση, τα σφάλματα και την απόδοση. Ο διαχειριστής του δικτύου έχει πρόσβαση σε αυτές τις πληροφορίες. Αυτή φαίνεται ως

Από το βιβλίο Public Key Infrastructure συγγραφέας Polyanskaya Olga Yurievna

Φυσική τοπολογία Το σύστημα PKI, εκτός από την εκτέλεση ορισμένων λειτουργιών - έκδοση πιστοποιητικού, δημιουργία κλειδιού, διαχείριση ασφάλειας, έλεγχος ταυτότητας, ανάκτηση δεδομένων - πρέπει να παρέχει ενοποίηση με εξωτερικά συστήματα. Το PKI πρέπει να αλληλεπιδράσει με

Από το βιβλίο Business Process Modeling with BPwin 4.0 συγγραφέας Maklakov Sergey Vladimirovich

3.1. Το μοντέλο δεδομένων και η αντιστοιχία του με το μοντέλο διαδικασίας Το λειτουργικό μοντέλο BPwin είναι η βάση για την κατασκευή ενός μοντέλου δεδομένων. Πράγματι, χωρίς πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας της επιχείρησης, είναι άσκοπο να δημιουργηθεί ένα μοντέλο δεδομένων. Είναι βολικό να δημιουργήσετε ένα μοντέλο δεδομένων

Από το βιβλίο Firebird DATABASE DEVELOPER'S GUIDE από την Borri Helen

Μοντέλο δεδομένων<>βάση δεδομένων Ο «κόσμος» που προέκυψε μέσω της διαδικασίας περιγραφής και ανάλυσης είναι το προσχέδιο για τις δομές δεδομένων σας. Πιστεύεται ότι ένα λογικό μοντέλο πρέπει να περιγράφει σχέσεις και σύνολα. Ένα κοινό λάθος (και μια παγίδα κοινή σε όλα τα εργαλεία CASE) είναι να τυφλά

Από το βιβλίο InterBase World. Αρχιτεκτονική, διαχείριση και ανάπτυξη εφαρμογών βάσεων δεδομένων σε InterBase/FireBird/Yaffil συγγραφέας Kovyazin Alexey Nikolaevich

Από το βιβλίο IT Security: αξίζει να ρισκάρετε την εταιρεία; από τη Linda McCarthy

Φυσική ασφάλεια Διατηρήστε τους διακομιστές και τα ευαίσθητα ή κρίσιμα μηχανήματα πελατών σε δωμάτια με καλά κλειστές πόρτες. Εάν έχετε ένα σύστημα FAT32 εγκατεστημένο στους διακομιστές ή τους σταθμούς εργασίας σας, κάθε χρήστης που συνδέεται τοπικά σε έναν τέτοιο

Από το βιβλίο Ανάκτηση Δεδομένων 100% συγγραφέας Tashkov Petr Andreevich

Δομή φυσικής βάσης δεδομένων Γιατί να μελετήσουμε τη φυσική δομή μιας βάσης δεδομένων; Όταν μιλάμε για τη φυσική δομή μιας βάσης δεδομένων InterBase, συνήθως εννοούμε ποια είναι τα δεδομένα από την άποψη της οργάνωσης δεδομένων χαμηλού επιπέδου - μέχρι το επίπεδο byte. Πολλά

Από το βιβλίο UNIX Operating System συγγραφέας Ρομπατσέφσκι Αντρέι Μ.

Από το βιβλίο του συγγραφέα

Φάση 1: Φυσική ασφάλεια Για να ξεκινήσω το παιχνίδι, έπρεπε να φορέσω ένα κοστούμι και να εκτελέσω τον ρόλο μου. Στόχος μου ήταν να μπω στην αίθουσα υπολογιστών χωρίς να λάβω επίσημη άδεια. Έχοντας φορέσει ένα κοστούμι, χτύπησα στο σημείο - φαινόταν ότι ανήκω μου το πρόσφερε

Από το βιβλίο του συγγραφέα

Λογική οργάνωση Πριν προχωρήσουμε σε συστήματα αρχείων flash, πρέπει να θυμόμαστε την αρχιτεκτονική NAND. Σε αυτήν τη συχνά χρησιμοποιούμενη μνήμη, η ανάγνωση, η εγγραφή και η διαγραφή πληροφοριών πραγματοποιείται μόνο σε μπλοκ Σε σκληρούς και δισκέτες, το μέγεθος του μπλοκ είναι 512

Από το βιβλίο του συγγραφέα

Λογική οργάνωση δεδομένων Η λογική οργάνωση των δίσκων λέιζερ αναφέρεται στα συστήματα αρχείων που δημιουργούνται στις διαδρομές τους. Για δίσκους λέιζερ, σε αντίθεση με τους σκληρούς δίσκους, τις δισκέτες ή τις μονάδες ημιαγωγών με τα συστήματα FAT και NTFS,

Από το βιβλίο του συγγραφέα

Η εικονική και φυσική μνήμη RAM είναι ίσως ένα από τα πιο ακριβά στοιχεία ενός συστήματος υπολογιστή. Τα πρώιμα συστήματα UNIX είχαν 64 KB μνήμης RAM στη διάθεσή τους και αυτό το ποσό ήταν σαφώς ανεπαρκές

Η ανάπτυξη πληροφοριακών συστημάτων (IS) αφορά τη δημιουργία εργαλείων διαχείρισης πληροφοριών. Τα IS λαμβάνουν πληροφορίες, τις επεξεργάζονται σύμφωνα με ορισμένους κανόνες και παραδίδουν το αποτέλεσμα στους καταναλωτές: για εκτύπωση, σε οθόνη, σε ακουστικά και μετάδοση σε άλλα συστήματα.

Επομένως, για να δημιουργηθεί μια IP υψηλής ποιότητας, δεν αρκεί να κατανοήσουμε τις επιχειρηματικές διαδικασίες και τις ανάγκες του Πελάτη. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ποιες πληροφορίες πρέπει να διαχειρίζεται το σύστημα. Και για αυτό πρέπει να γνωρίζετε ποια αντικείμενα εμπίπτουν στην θεματική περιοχή του σχεδιασμένου IS και ποιες λογικές συνδέσεις υπάρχουν μεταξύ τους. Για να σχηματιστεί μια τέτοια κατανόηση, χρησιμοποιούνται λογικά μοντέλα της θεματικής περιοχής.

Τι δείχνει το λογικό μοντέλο;

Ο σκοπός της κατασκευής ενός λογικού μοντέλου είναι να αποκτήσει μια γραφική αναπαράσταση της λογικής δομής της θεματικής περιοχής που μελετάται.

Ένα λογικό μοντέλο τομέα απεικονίζει οντότητες καθώς και τις σχέσεις τους μεταξύ τους.

Οι οντότητες περιγράφουν τα αντικείμενα που αποτελούν το αντικείμενο της δραστηριότητας της θεματικής περιοχής και τα υποκείμενα που πραγματοποιούν δραστηριότητες εντός της θεματικής περιοχής. Οι ιδιότητες των αντικειμένων και των υποκειμένων στον πραγματικό κόσμο περιγράφονται χρησιμοποιώντας χαρακτηριστικά.

Οι σχέσεις μεταξύ οντοτήτων απεικονίζονται χρησιμοποιώντας συνδέσεις. Οι κανόνες και οι περιορισμοί των σχέσεων περιγράφονται χρησιμοποιώντας ιδιότητες σχέσης. Συνήθως, οι σχέσεις ορίζουν είτε τις εξαρτήσεις μεταξύ οντοτήτων είτε την επιρροή μιας οντότητας σε μια άλλη.

Παράδειγμα: Παραγγελία πίτσας

Ο πελάτης δίνει μια παραγγελία για να αγοράσει πίτσα. Γενικά, ένας πελάτης μπορεί να παραγγείλει διαφορετικές ποσότητες διαφορετικών τύπων πίτσας. Επομένως, κάθε παραγγελία περιλαμβάνει είδη. Κάθε θέση υποδεικνύει το είδος της πίτσας που θέλει να λάβει ο πελάτης, καθώς και την ποσότητα της.

Πρωτογενείς απαιτήσεις

Βασικές απαιτήσεις για το περιεχόμενο του μοντέλου

1. Το λογικό μοντέλο πρέπει να εμφανίζει όλες τις οντότητες και τις σχέσεις που είναι σημαντικές για τον σκοπό για τον οποίο το σχεδιάζουμε.

2. Όλα τα αντικείμενα του μοντέλου (τόσο οντότητες όσο και σχέσεις) πρέπει να ονομάζονται. Η ονοματοδοσία των οντοτήτων και των σχέσεων θα πρέπει να γίνεται με βάση τη θεματική περιοχή.

3. Για τις συνδέσεις πρέπει να αναγράφεται η πολλαπλότητα (ένα - πολλά).

4. Η κατεύθυνση ανάγνωσης πρέπει να υποδεικνύεται για κάθε σύνδεση.

Παράδειγμα: ονόματα συνδέσεων, οι διαστάσεις τους και η κατεύθυνση ανάγνωσης έχουν προστεθεί στο μοντέλο.

5. Τουλάχιστον, πρέπει να προσδιορίζονται βασικά χαρακτηριστικά για τις οντότητες.

Παράδειγμα: τα βασικά χαρακτηριστικά καθορίζονται για οντότητες

Βασικές απαιτήσεις για την ποιότητα του μοντέλου:

<Сущность 1> — <отношение / влияние> — <Сущность 2>.

Ανάγνωση από ένα παράδειγμα που συζητήθηκε προηγουμένως: Ένας πελάτης κάνει μια παραγγελία. Η παραγγελία περιλαμβάνει θέσεις, καθεμία από τις οποίες υποδεικνύει τι είδους πίτσα και σε ποια ποσότητα επιθυμεί να λάβει ο πελάτης.

Ο πελάτης μπορεί να υπάρχει χωρίς παραγγελία. Ωστόσο, μια παραγγελία δεν μπορεί να καταχωρηθεί χωρίς την υπόδειξη του πελάτη. Ένας πελάτης μπορεί να υποβάλει απεριόριστο αριθμό παραγγελιών

Σύμφωνα με το μοντέλο, μια παραγγελία μπορεί να έχει άπειρο αριθμό στοιχείων. Είναι απαραίτητο να διευκρινιστεί σε ποιο βαθμό αυτό είναι σωστό.

2. Το μοντέλο πρέπει να είναι δομημένο, οι οντότητες πρέπει να ομαδοποιούνται σύμφωνα με τη λογική τους σημασία.

3. Συνιστάται ιδιαίτερα να αποφεύγετε τη διέλευση συνδέσεων.

4. Η διάταξη των αντικειμένων του μοντέλου πρέπει να είναι τέτοια ώστε να είναι βολική στην ανάγνωση.

Υπάρχει μια παρατήρηση - εάν το μοντέλο είναι ευχάριστο να δούμε, τότε πιθανότατα είναι κατασκευασμένο με υψηλή ποιότητα.

  • Πρέπει να προσδιορίσουμε γιατί χρειαζόμαστε ένα λογικό μοντέλο. Ποιες ερωτήσεις θα πρέπει να απαντήσει τελικά για εμάς; Γιατί θα επηρεάσει την ποιότητα της ανάλυσης και πώς θα βοηθήσει στην επίλυση της εργασίας που μας έχει ανατεθεί;

Χωρίς απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα, η ανάπτυξη ενός μοντέλου χάνει κάθε νόημα, αφού θα κάνουμε κάτι από το οποίο δεν περιμένουμε ιδιαίτερα τίποτα. Το αποτέλεσμα θα είναι αντίστοιχο.

Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα μας δίνουν τις απαιτήσεις για το μοντέλο και κατά την ανάπτυξη θα μας επιτρέψουν να λάβουμε αποφάσεις για την ανάπτυξή του και να κρίνουμε την ποιότητά του.

  • Είναι απαραίτητο να καθοριστούν τα όρια της μοντελοποίησης - ποιο μέρος της θεματικής περιοχής που μελετάται πρέπει να καλύπτει το μοντέλο.

Κατά κανόνα, η απάντηση σε αυτό το ερώτημα προκύπτει από την κατανόηση του έργου που αντιμετωπίζει ο επιχειρηματικός αναλυτής.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα όρια της μοντελοποίησης καθορίζονται είτε από τις υπό μελέτη επιχειρηματικές διαδικασίες, είτε από ένα τμήμα του χώρου πληροφοριών της εταιρείας που εμπίπτει στο πρόβλημα που επιλύεται.

  • Η ανάπτυξη ενός λογικού μοντέλου θα πρέπει να ξεκινά τη στιγμή που ξεκινά η έρευνα της θεματικής περιοχής και να τελειώνει όταν ολοκληρωθεί η εργασία. Αυτό είναι σχεδόν το μόνο τεχνούργημα που αναπτύσσεται σε όλη την ανάλυση της θεματικής περιοχής και τον προσδιορισμό των απαιτήσεων του συστήματος.

Η ανάπτυξη ενός λογικού μοντέλου είναι μια επαναληπτική διαδικασία. Θα πρέπει να εκλεπτύνεται και να είναι συνεχώς λεπτομερής καθώς αναπτύσσεται η θεματική περιοχή και η συγκεκριμένη εργασία.

  • Κατά τη διάρκεια της ανάλυσης, οντότητες και σχέσεις προσδιορίζονται και εμφανίζονται στο μοντέλο.

Το λογικό μοντέλο πρέπει να κατασκευαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε οι οντότητες να ονομάζονται ουσιαστικά, οι συνδέσεις να ονομάζονται ρήματα και η ανάγνωση του διαγράμματος θα δημιουργήσει, αν και αδέξια, προτάσεις που περιγράφουν τι συμβαίνει στην περιοχή θέματος. Αν αυτό επιτεύχθηκε, τότε το μοντέλο βγήκε υπέροχο. Εάν αυτό αποτύχει, τότε ο προγραμματιστής του μοντέλου έχει ακόμα δουλειά να κάνει.

  • Καθώς αναπτύσσεται το μοντέλο, αποσαφηνίζεται η σύνθεση των οντοτήτων και των σχέσεων και καθορίζονται τα χαρακτηριστικά των οντοτήτων.

συμπέρασμα

Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι ένα λογικό μοντέλο δεν αφορά τη δομή της βάσης δεδομένων, αλλά τη λογική δομή της θεματικής περιοχής της εργασίας σας. Εξαιρώντας το από τα χαρακτηριστικά που αναπτύσσονται, στερείτε από τον εαυτό σας ένα αποτελεσματικό εργαλείο ανάλυσης και σχεδίασης που σας επιτρέπει να λαμβάνετε με μεγάλη ακρίβεια υπόψη πτυχές της επιχείρησης που δεν απεικονίζονται από δυναμικά μοντέλα.

Και αντίστροφα - η έγκαιρη και ικανή χρήση ενός λογικού μοντέλου το καθιστά ένα πολύ ισχυρό εργαλείο στα χέρια μιας επιχείρησης ή ενός αναλυτή συστημάτων.

Σεργκέι Καλίνοφ

Επικεφαλής Επιχειρηματικός Αναλυτής


18 Φεβρουαρίου 2015

Λογικό μοντέλο– μια γραφική αναπαράσταση της δομής της βάσης δεδομένων, λαμβάνοντας υπόψη το υιοθετημένο μοντέλο δεδομένων (ιεραρχικό, δικτυακό, σχεσιακό κ.λπ.), ανεξάρτητα από την τελική υλοποίηση της βάσης δεδομένων και της πλατφόρμας υλικού. Με άλλα λόγια, δείχνει ΤΙ είναι αποθηκευμένο στη βάση δεδομένων (αντικείμενα θεματικής περιοχής, χαρακτηριστικά και σχέσεις μεταξύ τους), αλλά δεν απαντά στην ερώτηση ΠΩΣ (Εικ. 1).

Περιγραφή της θεματικής περιοχής:

ΧΟΝΔΡΙΚΟ ΕΜΠΟΡΙΟεργοστάσιοΩχστοκ

Ανταλλακτικά κατασκευασμένα από συγκεκριμένα υλικά (χυτά) παρέχονται στην αποθήκη από μια δεδομένη σειρά προμηθευτών (μόνιμων ή τυχαίων) από διαφορετικές πόλεις.

Οι προμηθευτές μπορεί να είναι νομικά πρόσωπα και μεμονωμένοι επιχειρηματίες και αυτές οι ομάδες περιγράφονται από το δικό τους σύνολο χαρακτηριστικών χαρακτηριστικών. νομικά πρόσωπα - αριθμός και ημερομηνία κρατικής εγγραφής. εγγραφή, όνομα, νομική διεύθυνση, μορφή ιδιοκτησίας· επιχειρηματίες - ΑΦΜ, ονοματεπώνυμο, ασφαλιστήριο συμβόλαιο, αριθμός διαβατηρίου, ημερομηνία γέννησης.

Κατά την παράδοση, λαμβάνονται υπόψη η ημερομηνία, η ποσότητα και το κόστος, ο τύπος συσκευασίας και ο τρόπος παράδοσης (οδική μεταφορά, σιδηροδρομική μεταφορά, παραλαβή) και μία παράδοση μπορεί να περιλαμβάνει πολλούς τύπους ανταλλακτικών.

Οι προμηθευτές γίνονται μόνιμοι εάν πραγματοποιούν παραδόσεις αξίας άνω των 1.000.000 ρούβλια ετησίως.

Τα εξαρτήματα αποδεσμεύονται στα συνεργεία του εργοστασίου, λαμβάνοντας υπόψη την ημερομηνία, την ποσότητα και τον αριθμό συνεργείου. Η τρέχουσα ποσότητα αγαθών σε απόθεμα διατηρείται.

Ρύζι. 1. Λογικό μοντέλο βάσης δεδομένων σε συμβολισμό IDEF1X

Μεθοδολογία IDEF1Χ– μία από τις προσεγγίσεις για τη μοντελοποίηση δεδομένων που βασίζεται στην έννοια «σχέση οντοτήτων» ( Οντότητα-Σχέση), που προτάθηκε από τον Peter Chen το 1976.

Πίνακας 2.1. Βασικά στοιχεία σημειογραφίας IDEF1X

Ουσία(Οντότητα)

Γραφική εικόνα

Ανεξάρτητη οντότητα

Ονομα

Μοναδικό αναγνωριστικό

Γνωρίσματα

Εξαρτημένη οντότητα

Γνωρίσματα

Σύνδεση(Σχέση)

Γραφική εικόνα

Μη προσδιοριστική σχέση

Σύνδεσμος αναγνώρισης

Σχέση πολλά-προς-πολλά

Κληρονομικότητα (γενίκευση)

Ατελής

Γονικός

Ανεξάρτητοςουσίαείναι μια οντότητα της οποίας το μοναδικό αναγνωριστικό δεν κληρονομείται από άλλες οντότητες. Απεικονίζεται ως ορθογώνιο με ευθείες άκρες.

Εξαρτημένη οντότηταείναι μια οντότητα της οποίας το μοναδικό αναγνωριστικό περιλαμβάνει τουλάχιστον μια σχέση με μια άλλη οντότητα. Για παράδειγμα, μια γραμμή εγγράφου δεν μπορεί να υπάρξει χωρίς (ανάλογα με) το ίδιο το έγγραφο. Απεικονίζεται ως ορθογώνιο με στρογγυλεμένες άκρες.

Η μεθοδολογία IDEF1X επικεντρώνεται στο σχεδιασμό μοντέλων σχεσιακών βάσεων δεδομένων. Το σχεσιακό μοντέλο βασίζεται στην έννοια της κανονικοποιημένης σχέσης (πίνακας). Σε αυτήν την περίπτωση, οι οντότητες της θεματικής περιοχής αντιστοιχίζονται σε πίνακες βάσης δεδομένων (Εικ. 2), οι οποίοι έχουν τις ακόλουθες ιδιότητες:

Ρύζι.
2. Πίνακας σχεσιακής βάσης δεδομένων

Κλειδί- μια στήλη ή μια ομάδα στηλών των οποίων οι τιμές προσδιορίζουν μοναδικά κάθε γραμμή.

Ένα τραπέζι μπορεί να έχει πολλά κλειδιά: ένα πρωταρχικός, μέσω των οποίων συνδέονται οι σχέσεις, ενώ άλλες είναι εναλλακτικές. Βασικές ιδιότητες:

    μοναδικότητα (δεν μπορούν να υπάρχουν σειρές με το ίδιο κλειδί).

    μη πλεονασμός (η κατάργηση οποιουδήποτε χαρακτηριστικού από ένα κλειδί του στερεί την ιδιότητα μοναδικότητάς του).

Σχεσιακή βάση δεδομένων− αυτό είναι ένα σύνολο αλληλένδετων σχέσεων. Οι σχέσεις καθορίζονται χρησιμοποιώντας δευτερεύοντα κλειδιά (Ξένο κλειδί – FK), π.χ. χαρακτηριστικά που κατά τα άλλα είναι πρωτεύοντα κλειδιά (PK).

Οι κύριοι περιορισμοί ακεραιότητας του σχεσιακού μοντέλου είναι:

    Τα χαρακτηριστικά από το πρωτεύον κλειδί δεν μπορούν να λάβουν απροσδιόριστη τιμή (ακεραιότητα αντικειμένου).

    Τα δευτερεύοντα κλειδιά δεν μπορούν να λάβουν τιμές που δεν είναι μεταξύ των τιμών των πρωτευόντων κλειδιών του σχετικού πίνακα: εάν η σχέση R2 έχει μεταξύ των χαρακτηριστικών της κάποιο ξένο κλειδί (FK) που αντιστοιχεί στο πρωτεύον κλειδί (PK) της σχέσης R1, τότε κάθε τιμή FK πρέπει να είναι ίση με μία από τις τιμές PK.

Δημιουργία ενός λογικού μοντέλου βάσης δεδομένων στο Visio

Για να δημιουργήσετε ένα λογικό μοντέλο βάσης δεδομένων στο Visio2013, επιλέξτε την κατηγορία προτύπου «Προγράμματα και βάσεις δεδομένων» και σε αυτήν το πρότυπο «Διάγραμμα μοντέλου βάσης δεδομένων» (Εικ. 2.3).

Ρύζι. 2.3. Πρότυπο σχήματος μοντέλου βάσης δεδομένων

Πριν ξεκινήσετε τη δημιουργία ενός λογικού μοντέλου, μεταβείτε στην καρτέλα «Βάση δεδομένων» και στο «Εμφάνιση παραμέτρων» ορίστε τις ακόλουθες ρυθμίσεις (Εικ. 2.4-2.6).

Ρύζι. 2.4. Παράμετροι εγγράφου (καρτέλα Γενικά)

Ρύζι. 2.6. Παράμετροι εγγράφου (καρτέλα Σχέση)

Ρύζι. 2.5. Παράμετροι εγγράφου (καρτέλα πίνακα)

Για να δημιουργήσετε μια οντότητα "Μέρος", σύρετε το στερεότυπο της οντότητας από τη γραμμή εργαλείων στην οθόνη (Εικόνα 2.7).

Ρύζι. 2.7.Δημιουργία της Οντότητας

Ορίστε το όνομα της οντότητας στις ιδιότητες στο κάτω μέρος της οθόνης (Εικ. 2.8).

Ρύζι. 2.8.Ιδιότητες της οντότητας («Ορισμός»)

Στη συνέχεια, στην καρτέλα Στήλες, δημιουργήστε χαρακτηριστικά οντότητας, ελέγξτε το μοναδικό αναγνωριστικό (πρωτεύον κλειδί) στη στήλη PK και κάντε κλικ στο OK (Εικόνα 2.9).

Ρύζι. 2.9.Ιδιότητες οντοτήτων ("Στήλες")

Ομοίως, δημιουργήστε μια δεύτερη οντότητα, για παράδειγμα "Υλικό". Για να δημιουργήσετε μια σύνδεση μεταξύ τους, σύρετε το στερεότυπο "Σχέση" με μια τελεία στην εικόνα της κλάσης "Μέρος", επειδή Από κάθε υλικό κατασκευάζονται μηδέν, ένα ή περισσότερα μέρη. Στη συνέχεια, σύρετε το δεύτερο άκρο της σύνδεσης στην εικόνα κλάσης «Material» (Εικ. 2.10). Το ξένο κλειδί «Κωδικός υλικού (FK)» θα εμφανιστεί αυτόματα ως μέρος των χαρακτηριστικών της οντότητας «Μέρος».

Ένα ανοιχτό διαμάντι στην πλευρά του υλικού σημαίνει ότι το υλικό μπορεί να μην προσδιορίζεται. Για να αφαιρέσετε το διαμάντι, ανοίξτε τις ιδιότητες της οντότητας "Μέρος" και τοποθετήστε ένα σημάδι επιλογής για αυτό το χαρακτηριστικό στη στήλη "Απαιτείται".

Ρύζι. 2.10. Ιδιότητες σχέσης ("Ορισμός")

Ασκηση : δημιουργήστε ένα λογικό μοντέλο βάσης δεδομένων σύμφωνα με την περιγραφή της θεματικής περιοχής από την επιλογή ανάθεσης.

Ένα λογικό μοντέλο δεδομένων είναι μια οπτική γραφική αναπαράσταση των δομών δεδομένων, των χαρακτηριστικών και των σχέσεών τους. Το λογικό μοντέλο αναπαριστά τα δεδομένα με τρόπο που το καθιστά εύκολο για τους επιχειρησιακούς χρήστες να κατανοήσουν. Ο σχεδιασμός του λογικού μοντέλου θα πρέπει να είναι απαλλαγμένος από τις απαιτήσεις της πλατφόρμας και της γλώσσας υλοποίησης ή τον τρόπο περαιτέρω χρήσης των δεδομένων.

Η ανάπτυξη χρησιμοποιεί απαιτήσεις δεδομένων και αποτελέσματα ανάλυσης για να σχηματίσει ένα λογικό μοντέλο δεδομένων. Το λογικό μοντέλο μειώνεται στην τρίτη κανονική μορφή και ελέγχεται για συμμόρφωση με το μοντέλο διαδικασίας.

Τα κύρια στοιχεία ενός λογικού μοντέλου είναι:

Οντότητες;

Χαρακτηριστικά οντότητας.

Σχέσεις μεταξύ οντοτήτων.

Ουσία.

Η οντότητα μοντελοποιεί τη δομή των αντικειμένων πληροφοριών του ίδιου τύπου (έγγραφα, αποθήκες δεδομένων, πίνακες βάσεων δεδομένων). Μέσα σε ένα μοντέλο δεδομένων, μια οντότητα έχει ένα μοναδικό όνομα, που εκφράζεται ως ουσιαστικό. Για παράδειγμα: φοιτητής, τιμολόγιο, βιβλίο αναφοράς προϊόντος.

Μια οντότητα είναι ένα πρότυπο βάσει του οποίου δημιουργούνται συγκεκριμένες περιπτώσεις μιας οντότητας. Για παράδειγμα: ένα παράδειγμα της φοιτητικής οντότητας είναι ο Ivan Ivanovich Ivanov.

Η οντότητα έχει τις ακόλουθες ιδιότητες:

Κάθε οντότητα έχει ένα μοναδικό όνομα και η ίδια ερμηνεία πρέπει να εφαρμόζεται στο ίδιο όνομα.

Μια οντότητα έχει ένα ή περισσότερα χαρακτηριστικά που είτε ανήκουν στην οντότητα είτε κληρονομούνται μέσω μιας σχέσης.

Μια οντότητα έχει ένα ή περισσότερα χαρακτηριστικά που προσδιορίζουν μοναδικά κάθε παρουσία της οντότητας.

Κάθε οντότητα μπορεί να έχει οποιοδήποτε αριθμό συνδέσεων με άλλες οντότητες στο μοντέλο.

Σε ένα διάγραμμα, μια οντότητα συνήθως απεικονίζεται ως τετράγωνο χωρισμένο σε δύο μέρη.

Ρύζι. 40 Η ουσία του μοντέλου δεδομένων.

Μια οντότητα στη μεθοδολογία IDEF1X είναι ανεξάρτητη εάν κάθε παρουσία της οντότητας μπορεί να αναγνωριστεί μοναδικά χωρίς να ορίζονται οι σχέσεις της με άλλες οντότητες. Μια οντότητα ονομάζεται εξαρτημένη εάν η μοναδική αναγνώριση μιας παρουσίας της οντότητας εξαρτάται από τη σχέση της με μια άλλη οντότητα.

Η εξαρτημένη οντότητα απεικονίζεται ως ορθογώνιο με στρογγυλεμένες γωνίες. (ωφελείται η οντότητα που εξαρτάται από την οντότητα resident_biysk)

Χαρακτηριστικό- οποιοδήποτε χαρακτηριστικό μιας οντότητας που είναι σημαντικό για την υπό εξέταση θεματική περιοχή και προορίζεται να χαρακτηρίσει, να προσδιορίσει, να ταξινομήσει, να ποσοτικοποιήσει ή να εκφράσει την κατάσταση της οντότητας. Ένα χαρακτηριστικό αντιπροσωπεύει έναν τύπο χαρακτηριστικών ή ιδιοτήτων που σχετίζονται με ένα σύνολο πραγματικών ή αφηρημένων αντικειμένων (άνθρωποι, μέρη, γεγονότα, καταστάσεις, ιδέες, ζεύγη αντικειμένων κ.λπ.). Ένα παράδειγμα χαρακτηριστικών είναι ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό ενός μεμονωμένου στοιχείου ενός συνόλου. Ένα στιγμιότυπο χαρακτηριστικού ορίζεται από τον τύπο του χαρακτηριστικού και την τιμή του, που ονομάζεται τιμή χαρακτηριστικού. Στο μοντέλο ER, τα χαρακτηριστικά συσχετίζονται με συγκεκριμένες οντότητες. Έτσι, μια παρουσία οντότητας πρέπει να έχει μια ενιαία καθορισμένη τιμή για το συσχετισμένο χαρακτηριστικό της.



Ένα χαρακτηριστικό μπορεί να είναι είτε υποχρεωτικό είτε προαιρετικό (Εικόνα 2.23). Υποχρεωτικό σημαίνει ότι το χαρακτηριστικό δεν μπορεί να δεχθεί μηδενικές τιμές. Ένα χαρακτηριστικό μπορεί να είναι είτε περιγραφικό (δηλαδή, ένας κανονικός περιγραφέας μιας οντότητας) είτε μέρος ενός μοναδικού αναγνωριστικού (πρωτεύον κλειδί).

Μοναδικό αναγνωριστικό (κλειδί)είναι ένα ελάχιστο σύνολο χαρακτηριστικών που έχουν σχεδιαστεί για να προσδιορίζουν μοναδικά κάθε παρουσία ενός δεδομένου τύπου οντότητας. Ελαχιστοποίηση σημαίνει ότι η εξαίρεση οποιουδήποτε χαρακτηριστικού από το σύνολο δεν θα επιτρέψει την αναγνώριση μιας παρουσίας οντότητας από τα υπόλοιπα. Στην περίπτωση πλήρους ταυτοποίησης, κάθε παρουσία ενός δεδομένου τύπου οντότητας προσδιορίζεται πλήρως από τα δικά του βασικά χαρακτηριστικά, διαφορετικά η αναγνώρισή του περιλαμβάνει επίσης τα χαρακτηριστικά μιας άλλης μητρικής οντότητας μέσω μιας σχέσης.

Τα χαρακτηριστικά που περιλαμβάνονται στο κλειδί πρέπει να είναι υποχρεωτικά και δεν θα αλλάξουν με την πάροδο του χρόνου. Τα χαρακτηριστικά που περιλαμβάνονται στο κλειδί πρέπει να είναι υποχρεωτικά και δεν θα αλλάξουν με την πάροδο του χρόνου. Για παράδειγμα: έχουμε την οντότητα Resident_Biysk.

Το χαρακτηριστικό ηλικίας δεν μπορεί να είναι μέρος του κλειδιού, καθώς αλλάζει ετησίως ο αριθμός διαβατηρίου δεν μπορεί να είναι μέρος του κλειδιού, καθώς το παράδειγμα μπορεί να μην έχει διαβατήριο. Είναι καλύτερα να χρησιμοποιήσετε τον αριθμό πιστοποιητικού ασφάλισης ως κλειδί εδώ.

Σχέση- μια επώνυμη συσχέτιση μεταξύ δύο οντοτήτων που είναι σημαντική για την υπό εξέταση θεματική περιοχή. Μια σχέση είναι μια συσχέτιση μεταξύ οντοτήτων στην οποία, τυπικά, κάθε παρουσία μιας οντότητας, που ονομάζεται μητρική οντότητα, σχετίζεται με έναν αυθαίρετο (συμπεριλαμβανομένου μηδέν) αριθμό παρουσιών μιας δεύτερης οντότητας, που ονομάζεται θυγατρική οντότητα, και κάθε παρουσία μιας οντότητας η θυγατρική οντότητα συσχετίζεται ακριβώς με μια παρουσία της μητρικής οντότητας. Έτσι, μια παρουσία μιας θυγατρικής οντότητας μπορεί να υπάρξει μόνο εάν υπάρχει η μητρική οντότητα.

Μια σχέση αντιπροσωπεύεται από μια γραμμή που χαράσσεται μεταξύ μιας μητρικής οντότητας και μιας θυγατρικής οντότητας, με μια τελεία στο τέλος της γραμμής στη θυγατρική οντότητα.

Στη σύνδεση μπορεί να δοθεί ένα όνομα, να εκφράζεται με τη γραμματική στροφή του ρήματος και να τοποθετείται κοντά στη γραμμή σύνδεσης. Το όνομα κάθε σχέσης μεταξύ δύο δεδομένων οντοτήτων πρέπει να είναι μοναδικό, αλλά τα ονόματα των σχέσεων στο μοντέλο δεν χρειάζεται να είναι μοναδικά. Το όνομα μιας σχέσης σχηματίζεται πάντα από τη σκοπιά του γονέα, έτσι ώστε μια πρόταση να μπορεί να σχηματιστεί συνδυάζοντας το όνομα της μητρικής οντότητας, το όνομα της σχέσης, την έκφραση βαθμού και το όνομα της θυγατρικής οντότητας .

Για παράδειγμα, η σχέση του πωλητή με τη σύμβαση μπορεί να εκφραστεί ως εξής:

  • ο πωλητής μπορεί να λάβει αποζημίωση για 1 ή περισσότερα συμβόλαια.
  • η σύμβαση πρέπει να ξεκινήσει ακριβώς από έναν πωλητή.

Η σχέση μπορεί να οριστεί περαιτέρω καθορίζοντας τον βαθμό ή την κύρια οντότητα (τον αριθμό των περιπτώσεων μιας θυγατρικής οντότητας που μπορεί να υπάρχουν για κάθε παρουσία μιας μητρικής οντότητας). Οι ακόλουθες δυνάμεις συνδέσμου μπορούν να εκφραστούν σε IDEF1X:

  • Κάθε παρουσία μητρικής οντότητας μπορεί να έχει μηδέν, μία ή περισσότερες παρουσίες θυγατρικών οντοτήτων που σχετίζονται με αυτήν.
  • κάθε στιγμιότυπο μητρικής οντότητας πρέπει να έχει τουλάχιστον μία παρουσία θυγατρικής οντότητας που σχετίζεται με αυτήν -P.
  • κάθε παρουσία μιας μητρικής οντότητας δεν πρέπει να έχει περισσότερες από μία παρουσίες θυγατρικής οντότητας που να σχετίζονται με αυτήν - Z.
  • Κάθε παρουσία μιας μητρικής οντότητας σχετίζεται με κάποιο σταθερό αριθμό παρουσιών μιας θυγατρικής οντότητας.

Εάν μια παρουσία μιας θυγατρικής οντότητας προσδιορίζεται μοναδικά από τη σχέση της με τη μητρική οντότητα, τότε η σχέση ονομάζεται ταυτοποίηση, διαφορετικά ονομάζεται μη ταυτοποιητική.

Ο σύνδεσμος αναγνώρισης απεικονίζεται ως συμπαγής γραμμή,

Ρύζι. 43

Το μη-αναγνωριστικό απεικονίζεται με μια διακεκομμένη γραμμή.

Εικ.44.

Σε μια σχέση αναγνώρισης, το κλειδί της μητρικής οντότητας μεταφέρεται στην περιοχή κλειδιού της εξαρτημένης οντότητας, υποδεικνύοντας σε παρενθέσεις (FK) - ξένο κλειδί. Σε μια μη προσδιοριζόμενη σχέση, το κλειδί της μητρικής οντότητας μεταφέρεται στην περιοχή χαρακτηριστικών της θυγατρικής οντότητας, που υποδεικνύεται στις παρενθέσεις (FK) - εξωτερικό.

Ρύζι. 45 Αναγνώριση σύνδεσης.

Ρύζι. 46 Μη αναγνωριστική σύνδεση.

Στα αρχικά στάδια της μοντελοποίησης, μπορούν να εντοπιστούν πολλές-προς-πολλές σχέσεις. Η παρουσία τέτοιων συνδέσεων δείχνει ότι η ανάλυση δεν είναι ολοκληρωμένη. Τυπικά, τέτοιες σχέσεις μετατρέπονται σε ταυτοποιητικές και μη ταυτοποιητικές σχέσεις.

Ρύζι. 47 Επικοινωνία πολλά-προς-πολλά.

Στη διαδικασία της μοντελοποίησης δεδομένων, μπορούν να εντοπιστούν οντότητες, μερικές από τις ιδιότητες και τις σχέσεις των οποίων είναι οι ίδιες. Για τη μοντελοποίηση τέτοιων περιπτώσεων, χρησιμοποιείται μια ιεραρχία κατηγοριών. Όλα τα κοινά χαρακτηριστικά διαχωρίζονται σε μια οντότητα που ονομάζεται υπερτύπος. Τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά τοποθετούνται σε οντότητες που ονομάζονται υποτύποι. Και συνδέονται με τον υπερτύπο με μια σύνδεση που ονομάζεται ΔΙΑΚΡΙΣΗ.

Για παράδειγμα:

Ρύζι. 48 Παράδειγμα ιεραρχίας κατηγοριών.

Λογικά μοντέλα

Τα λογικά μοντέλα χρησιμοποιούν τη γλώσσα του λογισμού κατηγορήματος. Το πρώτο κατηγόρημα αντιστοιχεί σε όνομα σχέσης και ο όρος επιχειρήματα - αντικείμενα . Όλες οι Boolean εκφράσεις που χρησιμοποιούνται στη λογική κατηγορήματος έχουν τιμές αληθήςή ψευδής.

Παράδειγμα: σκεφτείτε την έκφραση Ο Γιάννης είναι ειδικός στην τεχνολογία πληροφοριών. Αυτή η έκφραση μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής: είναι (John, ειδικός τεχνολογίας πληροφοριών). Αφήνω Χ - ένα αντικείμενο ( Γιάννης), ο οποίος είναι ειδικός στον τομέα της πληροφορικής. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται η ακόλουθη φόρμα σημειογραφίας: είναι ( Χ, ειδικός τεχνολογίας πληροφοριών).

Εκφραση: Ο Smith εργάζεται για την IBM ως ειδικόςμπορεί να αναπαρασταθεί ως κατηγόρημα με τρία ορίσματα: έργα (Smith, IBM, ειδικός).

Κατά την εργασία με λογικά μοντέλα, πρέπει να τηρούνται οι ακόλουθοι κανόνες:

1. Η σειρά των επιχειρημάτων πρέπει πάντα να προσδιορίζεται σύμφωνα με την ερμηνεία των κατηγορημάτων που γίνονται αποδεκτές σε μια δεδομένη θεματική περιοχή. Ο προγραμματιστής αποφασίζει για μια σταθερή σειρά ορισμάτων και την ακολουθεί από την αρχή μέχρι το τέλος.

2. Ένα κατηγόρημα μπορεί να έχει έναν αυθαίρετο αριθμό ορισμάτων.

3. Μεμονωμένες προτάσεις που αποτελούνται από ένα κατηγόρημα και τα σχετικά ορίσματα μπορούν να συνδυαστούν σε σύνθετες προτάσεις χρησιμοποιώντας λογικές συνδέσεις: AND (END, ), OR (ή, ), NOT (not, ~), → - συνεπαγωγή που χρησιμοποιείται για τη διατύπωση κανόνων μορφής: ΑΝ…, ΟΤΙ

Ας δούμε μερικά παραδείγματα:

1 ) Όνομα κατηγορήματος – είναι.

Is (Smith, Ειδικός Πληροφορικής) διαβάζει (Σμιθ, λογοτεχνία).

Ο Smith είναι ειδικός πληροφορικής και διαβάζει λογοτεχνία.

2 ) Όνομα κατηγορήματος – Αναφορές.

Αναφέρεται σε (Smith, John)→διαχειρίζεται (John, Smith).

Εάν ο Smith αναφέρει στον John, τότε ο John διαχειρίζεται τον Smith.

3 ) Όνομα κατηγορήματος – έγραψε.

Δημοσιεύτηκε από (Smith, πρόγραμμα) ∩ ΟΧΙεκτέλεση (πρόγραμμα)→ εντοπισμός σφαλμάτων (Smith, πρόγραμμα, βράδυ) Ήμετάδοση (πρόγραμμα, προγραμματιστής, επόμενη μέρα).

ΑΝ Ο Σμιθ έγραψε το πρόγραμμαΚΑΙ Δεν λειτουργεί, ΟΤΙ Ο Smith θα πρέπει να διορθώσει το πρόγραμμα απόψε Ή παραδώσει στον προγραμματιστή την επόμενη μέρα.

Οι μεταβλητές μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως ορίσματα σε δηλώσεις. Σε αυτήν την περίπτωση, για να εργαστείτε με μεταβλητές, εισάγεται η έννοια ποσοτικός .

Υπάρχουν δύο τύποι ποσοτικών δεικτών:

1 . Καθολικός ποσοτικός δείκτης.

2. Ποσοτικοποιητής ύπαρξης.

(Χ ) σημαίνει ότι όλες οι τιμές της μεταβλητής σε παρένθεση που ανήκουν σε μια συγκεκριμένη περιοχή πρέπει να είναι αληθείς.

(Χ ) σημαίνει ότι μόνο μερικές από τις τιμές Χ αλήθεια.

Και μπορούν να είναι μέρος του άλλου.

Παραδείγματα:

1 . (Χ ) (ειδικός πληροφορικής ( Χ )→προγραμματιστής(Χ)).

Όλοι οι ειδικοί πληροφορικής είναι προγραμματιστές.

2 . (Χ ) (ειδικός πληροφορικής ( Χ )→καλοί προγραμματιστές(Χ )).

Μερικοί άνθρωποι πληροφορικής είναι καλοί προγραμματιστές.

3 . (Χ ) (y ) (υπάλληλος ( Χ )→ αρχηγός ( Υ , Χ )).

Κάθε υπάλληλος έχει έναν διευθυντή.

4 . (Υ ) (Χ ) (υπάλληλος ( Χ )→ αρχηγός ( Υ , Χ )).

Υπάρχει ένα συγκεκριμένο άτομο που οδηγεί τους πάντες.

Ερωτήσεις:

1 . Τι είναι η τεχνητή νοημοσύνη;

2 . Τι είναι ένα έμπειρο σύστημα;

3 . Στάδια ανάπτυξης συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης.

4 . Αρμοδιότητα του ES, σε σύγκριση με το σύστημα ανθρώπινης νοημοσύνης και το σύστημα AI·

5 . Διαφορά μεταξύ λογικών μοντέλων και ευρετικών μοντέλων;

Διάλεξη 11.

Αναπαράσταση γνώσης.

Σημασιολογικά μοντέλα δικτύου. Αυτά τα μοντέλα βασίζονται στις έννοιες δίκτυα , κορυφές , τόξα . Τα δίκτυα είναι: απλά και ιεραρχικά, όπου οι κορυφές είναι κάποιες έννοιες, οντότητες, αντικείμενα, γεγονότα, διαδικασίες ή φαινόμενα. Οι σχέσεις μεταξύ αυτών των οντοτήτων εκφράζονται με τόξα. Οι έννοιες είναι συνήθως αφηρημένα ή συγκεκριμένα αντικείμενα και οι σχέσεις είναι συνδέσεις όπως Αυτό , Εχει μέρος , ανήκει , αγάπες . Τα απλά δίκτυα δεν έχουν εσωτερική δομή, αλλά στα ιεραρχικά δίκτυα ορισμένες κορυφές έχουν εσωτερική δομή.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των σημασιολογικών δικτύων είναι η υποχρεωτική παρουσία τριών τύπων σχέσεων:

1 . κλάση-στοιχείο μιας κλάσης.

2 . αξία περιουσίας;

3 . παράδειγμα στοιχείου κλάσης.

Στα ιεραρχικά σημασιολογικά δίκτυα, τα δίκτυα χωρίζονται σε υποδίκτυα (χώρους) και δημιουργούνται σχέσεις όχι μόνο μεταξύ κορυφών, αλλά και μεταξύ χώρων.

Δέντρο των χώρων.

Για χώρο Σ 6όλες οι κορυφές του διαστήματος που βρίσκονται στο χώρο των προγόνων είναι ορατές Σ 4, P2, P0, και τα υπόλοιπα είναι αόρατα. Η σχέση της «ορατότητας» καθιστά δυνατή την ομαδοποίηση του χώρου στη διάταξη ενός συνόλου «προοπτικής».

Εξετάστε τους κανόνες ή τις συμβάσεις για τη γραφική αναπαράσταση ιεραρχικών δικτύων:

1. κορυφές και τόξα που βρίσκονται στον ίδιο χώρο περιορίζονται από μια ευθεία γραμμή ή ένα πολύγωνο.

2. το τόξο ανήκει στον χώρο στον οποίο βρίσκεται το όνομά του.

3. χώρος Πι , απεικονίζεται μέσα στο χώρο Pj , θεωρείται απόγονος (εσωτερικό επίπεδο), δηλ. από Πι "προφανώς" Pj . Πι μπορεί να θεωρηθεί ως μια «σούπερ κορυφή» που βρίσκεται μέσα Pj .

Το πρόβλημα της εύρεσης λύσης σε μια βάση γνώσης όπως ένα σημασιολογικό δίκτυο καταλήγει στο πρόβλημα της εύρεσης ενός τμήματος ενός δικτύου που αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο υποδίκτυο που αντιστοιχεί στο δεδομένο δίκτυο.

Το κύριο πλεονέκτημα των σημασιολογικών μοντέλων δικτύου είναι σύμφωνα με τις σύγχρονες ιδέες για την οργάνωση της ανθρώπινης μακροπρόθεσμης μνήμης.

Το μειονέκτημα των μοντέλων είναι η δυσκολία αναζήτησης εξόδου στο σημασιολογικό δίκτυο.

Μοντέλα πλαισίων.

Η επιθυμία ανάπτυξης αναπαραστάσεων που συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα διαφόρων μοντέλων οδήγησε στην εμφάνιση αναπαραστάσεων πλαισίων.

πλαίσιο ( Αγγλικά. Πλαίσιο πλαίσιο ή πλαίσιο ) είναι μια δομή γνώσης που έχει σχεδιαστεί για να αναπαριστά κάποια τυπική κατάσταση ή αφηρημένη εικόνα.

Οι ακόλουθες πληροφορίες σχετίζονται με κάθε πλαίσιο:

1 . σχετικά με τον τρόπο χρήσης του πλαισίου.

2 . ποια είναι τα αναμενόμενα αποτελέσματα από την εκτέλεση του πλαισίου;

3 . τι να κάνετε εάν δεν ικανοποιηθούν οι προσδοκίες.

Τα ανώτερα επίπεδα ενός πλαισίου είναι σταθερά και αντιπροσωπεύουν οντότητες ή πραγματικές καταστάσεις που περιγράφονται από ένα δεδομένο πλαίσιο. Παρουσιάζονται τα χαμηλότερα επίπεδα κουλοχέρηδες , τα οποία γεμίζουν με πληροφορίες όταν καλείται το πλαίσιο. Οι κουλοχέρηδες είναι κενές τιμές ορισμένων χαρακτηριστικών.

Ένα πλαίσιο είναι επίσης ένα επίσημο μοντέλο για την εμφάνιση μιας εικόνας ή μιας κατάστασης.

Η δομή του πλαισίου μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

ΟΝΟΜΑ ΠΛΑΙΣΙΟΥ:

(Όνομα 1ης θέσης: αξία 1ης θέσης),

(Όνομα 2ης θέσης: τιμή 2ης θέσης),

…………………………………………



(Όνομα nης θέσης: Nη τιμή υποδοχής),

Τα συστήματα πλαισίωσης θεωρούνται συνήθως ως ένα δίκτυο ανάκτησης πληροφοριών, το οποίο χρησιμοποιείται όταν ένα προτεινόμενο πλαίσιο δεν μπορεί να αντιστοιχιστεί σε μια συγκεκριμένη κατάσταση, π.χ. όταν δεν είναι δυνατή η αντιστοίχιση τιμών στις υποδοχές που ικανοποιούν τις συνθήκες που σχετίζονται με αυτές τις υποδοχές.

Σε τέτοιες περιπτώσεις, το δίκτυο χρησιμοποιείται για να βρει και να προτείνει ένα άλλο πλαίσιο.

Η πιο σημαντική ιδιότητα της θεωρίας πλαισίων είναι δανεισμένη από τη θεωρία των σημασιολογικών δικτύων. Και στα πλαίσια και στα σημασιολογικά δίκτυα, η κληρονομικότητα συμβαίνει μέσω συνδέσεων AKO (A-Kind-of = αυτό). Η υποδοχή ACO δείχνει ένα πλαίσιο σε υψηλότερο επίπεδο της ιεραρχίας, από το οποίο δεν κληρονομείται ρητά, π.χ. μεταφέρονται οι τιμές παρόμοιων κουλοχέρηδων.

Δίκτυο πλαισίων.

Εδώ η έννοια του «μαθητή» κληρονομεί την ιδιότητα των πλαισίων «παιδί» και «πρόσωπο», που βρίσκονται σε υψηλότερο επίπεδο. Στη συνέχεια στην ερώτηση: «Αρέσκονται στους μαθητές τα γλυκά;» θα πρέπει να απαντήσετε «Ναι» (καθώς τα παιδιά έχουν αυτήν την ιδιότητα). Η κληρονομιά των ιδιοκτησιών μπορεί να είναι μερική, επομένως η ηλικία για τους μαθητές δεν κληρονομείται από το πλαίσιο «παιδί», αφού προσδιορίζεται ρητά στο δικό του πλαίσιο.

Το κύριο πλεονέκτημα των πλαισίων είναι η ικανότητα να αντικατοπτρίζουν την εννοιολογική βάση της οργάνωσης της ανθρώπινης μνήμης, καθώς και την ευελιξία και την ορατότητά της.

Μοντέλα προϊόντων.

Στον παραδοσιακό προγραμματισμό, αν Εγώ - Αυτή η εντολή δεν είναι εντολή διακλάδωσης, τότε ακολουθείται από Εγώ + 1- η ομάδα. Αυτή η μέθοδος προγραμματισμού είναι βολική σε περιπτώσεις όπου η ακολουθία επεξεργασίας εξαρτάται ελάχιστα από τη γνώση που επεξεργάζεται.

Διαφορετικά, είναι καλύτερο να θεωρήσετε το πρόγραμμα ως μια συλλογή ανεξάρτητων ενοτήτων, οδηγείται δείγμα . Ένα τέτοιο πρόγραμμα καθορίζει σε κάθε βήμα κατά την ανάλυση δειγμάτων ποια ενότητα είναι κατάλληλη για την επεξεργασία μιας δεδομένης κατάστασης. Μια μονάδα που βασίζεται σε δείγμα είναι κατάλληλη για να χειριστεί αυτήν την κατάσταση. Η μονάδα που βασίζεται στο δείγμα αποτελείται από έναν μηχανισμό για την εξερεύνηση και την τροποποίηση μιας ή περισσότερων δομών. Κάθε τέτοια ενότητα υλοποιεί ένα συγκεκριμένο κανόνας παραγωγής . Οι λειτουργίες ελέγχου εκτελούνται από τον διερμηνέα. Από την άποψη της αναπαράστασης γνώσης, η προσέγγιση στην οποία χρησιμοποιούνται ενότητες που βασίζονται σε παραδείγματα χαρακτηρίζεται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

1. διαχωρισμός της μόνιμης γνώσης που είναι αποθηκευμένη στη βάση γνώσης και της προσωρινής γνώσης από τη μνήμη εργασίας·

2. δομική ανεξαρτησία των ενοτήτων.

3. διαχωρισμός του κυκλώματος ελέγχου από μονάδες που φέρουν γνώση για την προβληματική περιοχή.

Αυτό καθιστά δυνατή την εξέταση και εφαρμογή διαφόρων σχημάτων ελέγχου και διευκολύνει την τροποποίηση του συστήματος και της γνώσης.

Κύρια στοιχεία του ES.

Τα κύρια στοιχεία της τεχνολογίας πληροφοριών που χρησιμοποιείται στο έμπειρο σύστημα είναι (Εικ. 1): διεπαφή χρήστη, βάση γνώσεων, διερμηνέας, ενότητα δημιουργίας συστήματος.

Ρύζι. 1. Βασικά στοιχεία των έμπειρων συστημάτων πληροφορικής.

Διεπαφή χρήστη.

Ο διαχειριστής (ειδικός) χρησιμοποιεί τη διεπαφή για να εισάγει πληροφορίες και εντολές στο έμπειρο σύστημα και να λαμβάνει πληροφορίες εξόδου από αυτό. Οι εντολές περιλαμβάνουν παραμέτρους που καθοδηγούν τη διαδικασία επεξεργασίας της γνώσης. Οι πληροφορίες δίνονται συνήθως με τη μορφή τιμών που εκχωρούνται σε ορισμένες μεταβλητές. Ένας διαχειριστής μπορεί να χρησιμοποιήσει τέσσερις μεθόδους εισαγωγή πληροφορίες: μενού, εντολές, φυσική γλώσσα και τη δική του διεπαφή. Η τεχνολογία έμπειρων συστημάτων παρέχει τη δυνατότητα λήψης ποιότητας ρεπό πληροφορίες όχι μόνο τη λύση, αλλά και τις απαραίτητες εξηγήσεις. Υπάρχουν δύο είδη εξηγήσεων:

Ø Παρέχονται εξηγήσεις κατόπιν αιτήματος. Ο χρήστης μπορεί ανά πάσα στιγμή να ζητήσει από το έμπειρο σύστημα μια εξήγηση των ενεργειών του.

Ø επεξήγηση της ληφθείσας λύσης στο πρόβλημα. Αφού λάβει μια λύση, ο χρήστης μπορεί να ζητήσει μια εξήγηση για το πώς έφτασε. Το σύστημα πρέπει να εξηγεί κάθε βήμα του συλλογισμού του που οδηγεί στη λύση του προβλήματος.

Αν και η τεχνολογία για την εργασία με ένα έμπειρο σύστημα δεν είναι απλή, η διεπαφή χρήστη αυτών των συστημάτων είναι φιλική και συνήθως δεν προκαλεί δυσκολίες κατά τη διάρκεια του διαλόγου.

Βάση γνώσεων.

Περιέχει στοιχεία που περιγράφουν την προβληματική περιοχή, καθώς και τη λογική σχέση αυτών των γεγονότων. Η κεντρική θέση στη βάση γνώσεων ανήκει στους κανόνες. Κανόνας ορίζει τι πρέπει να γίνει σε μια δεδομένη συγκεκριμένη κατάσταση και αποτελείται από δύο μέρη: μια συνθήκη που μπορεί να είναι αληθής ή όχι και μια ενέργεια που πρέπει να εκτελεστεί εάν η συνθήκη είναι αληθής. Όλοι οι κανόνες που χρησιμοποιούνται στη φόρμα του συστήματος εμπειρογνωμόνων σύστημα κανόνων , το οποίο ακόμη και για ένα σχετικά απλό σύστημα μπορεί να περιέχει αρκετές χιλιάδες κανόνες. Όλοι οι τύποι γνώσης, ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες της θεματικής περιοχής και τα προσόντα του σχεδιαστή (τεχνικός γνώσης), με ποικίλους βαθμούς επάρκειας, μπορούν να αναπαρασταθούν χρησιμοποιώντας ένα ή περισσότερα σημασιολογικά μοντέλα. Τα πιο κοινά μοντέλα περιλαμβάνουν λογικά, παραγωγικά, πλαίσια και σημασιολογικά δίκτυα.

Διερμηνέας.

Αυτό είναι μέρος ενός έμπειρου συστήματος που επεξεργάζεται τη γνώση (σκέψη) που βρίσκεται στη βάση γνώσης με μια συγκεκριμένη σειρά. Η τεχνολογία του διερμηνέα καταλήγει σε μια διαδοχική εξέταση ενός συνόλου κανόνων (κανόνας προς κανόνα). Εάν πληρούται η συνθήκη που περιέχεται στον κανόνα, εκτελείται μια συγκεκριμένη ενέργεια και παρουσιάζεται στον χρήστη μια επιλογή να λύσει το πρόβλημά του.

Επιπλέον, πολλά έμπειρα συστήματα εισάγουν πρόσθετα μπλοκ: μια βάση δεδομένων, ένα μπλοκ υπολογισμού, ένα μπλοκ εισαγωγής δεδομένων και διόρθωσης. Το μπλοκ υπολογισμού είναι απαραίτητο σε καταστάσεις που σχετίζονται με τη λήψη αποφάσεων της διοίκησης. Στην περίπτωση αυτή, σημαντικό ρόλο παίζει η βάση δεδομένων, η οποία περιέχει προγραμματισμένους, φυσικούς, υπολογισμένους, εκθέσεις και άλλους μόνιμους ή λειτουργικούς δείκτες. Το μπλοκ εισαγωγής και διόρθωσης δεδομένων χρησιμοποιείται για την έγκαιρη και έγκαιρη απεικόνιση των τρεχουσών αλλαγών στη βάση δεδομένων.

Μονάδα δημιουργίας συστήματος.

Χρησιμεύει για τη δημιουργία ενός συνόλου (ιεραρχίας) κανόνων. Υπάρχουν δύο προσεγγίσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βάση για μια ενότητα δημιουργίας συστήματος: η χρήση αλγοριθμικών γλωσσών προγραμματισμού και η χρήση ειδών κελύφους συστήματος. Οι γλώσσες έχουν αναπτυχθεί ειδικά για να αντιπροσωπεύουν τη βάση γνώσεων ΨελλίζωΚαι Πρόλογος, αν και μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιαδήποτε γνωστή αλγοριθμική γλώσσα.

Κέλυφος έμπειρων συστημάτωνείναι ένα έτοιμο περιβάλλον λογισμικού που μπορεί να προσαρμοστεί για να λύσει ένα συγκεκριμένο πρόβλημα δημιουργώντας μια κατάλληλη βάση γνώσεων. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η χρήση κελύφους σάς επιτρέπει να δημιουργείτε έμπειρα συστήματα πιο γρήγορα και πιο εύκολα από τον προγραμματισμό.

Ερωτήσεις:

1 . Χαρακτηριστικό γνώρισμα των σημασιολογικών δικτύων;

2 . Χαρακτηριστικό γνώρισμα των μοντέλων πλαισίων;

3 . Χαρακτηριστικό γνώρισμα των μοντέλων προϊόντων;

4 . Αναφέρετε τα κύρια συστατικά του ES;

5 . Διαφορά μεταξύ βάσης γνώσεων και βάσης δεδομένων;

Διάλεξη 12.

Τοπικά και παγκόσμια δίκτυα υπολογιστών, τηλεπικοινωνίες.

Δίκτυα υπολογιστών. Όταν δύο ή περισσότεροι υπολογιστές συνδέονται φυσικά, α δίκτυο υπολογιστών . Γενικά, για τη δημιουργία δικτύων υπολογιστών χρειάζεται ειδικό υλικό - εξοπλισμός δικτύου και ειδικό λογισμικό - λογισμικό δικτύου.

Ο σκοπός όλων των τύπων δικτύων υπολογιστών καθορίζεται από δύο λειτουργίες:

Ø εξασφάλιση της κοινής χρήσης πόρων δικτύου υλικού και λογισμικού.

Ø παροχή κοινής πρόσβασης σε πόρους δεδομένων.

Οι υπολογιστές χρησιμοποιούν μια μεγάλη ποικιλία φυσικών καναλιών για τη μετάδοση δεδομένων, που συνήθως ονομάζονται μέσο μετάδοσης .

Εάν υπάρχει ένας ειδικός υπολογιστής σε ένα δίκτυο που είναι αφιερωμένος σε κοινόχρηστη χρήση από συμμετέχοντες στο δίκτυο, καλείται διακομιστή αρχείων .

Ομάδες υπαλλήλων που εργάζονται σε ένα έργο μέσα σε ένα τοπικό δίκτυο καλούνται ομάδες εργασίας . Πολλές ομάδες εργασίας μπορούν να λειτουργούν στο ίδιο τοπικό δίκτυο. Τα μέλη της ομάδας ενδέχεται να έχουν διαφορετικά δικαιώματα πρόσβασης σε κοινόχρηστους πόρους δικτύου. Ονομάζεται ένα σύνολο τεχνικών για τον διαχωρισμό και τον περιορισμό των δικαιωμάτων των συμμετεχόντων σε ένα δίκτυο υπολογιστών πολιτική δικτύου . Ονομάζεται διαχείριση πολιτικής δικτύου διαχείριση δικτύου . Καλείται ένα άτομο που διαχειρίζεται την οργάνωση της εργασίας των συμμετεχόντων σε ένα τοπικό δίκτυο υπολογιστών διαχειριστής συστήματος .

Βασικά χαρακτηριστικά και ταξινόμηση δικτύων υπολογιστών.

Με εδαφική κατανομήΤα δίκτυα μπορεί να είναι τοπικά, παγκόσμια και περιφερειακά.

Ø Τοπικός δίκτυο (LAN - Τοπικό Δίκτυο) - ένα δίκτυο εντός μιας επιχείρησης, ενός ιδρύματος ή ενός οργανισμού.

Ø Περιφερειακό δίκτυο (MAN - Μητροπολιτική Περιοχή Δίκτυο) - ένα δίκτυο μέσα σε μια πόλη ή περιοχή.

Ø Παγκόσμια δίκτυο (WAN - Wide Area Network) - ένα δίκτυο στην επικράτεια μιας πολιτείας ή μιας ομάδας κρατών.

Με ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριώνΤα δίκτυα υπολογιστών χωρίζονται σε:

Ø δίκτυα χαμηλής ταχύτητας – έως 10 Mbit/s;

Ø Δίκτυα μέσης ταχύτητας – έως 100 Mbit/s;

Ø Δίκτυα υψηλής ταχύτητας – πάνω από 100 Mbit/s.

Με τύπος μέσου μετάδοσης τα δίκτυα χωρίζονται σε:

Ø ενσύρματο (ομοαξονικό καλώδιο, συνεστραμμένο ζεύγος, οπτικές ίνες).

Ø ασύρματη με μετάδοση πληροφοριών μέσω ραδιοφωνικών καναλιών ή στην εμβέλεια υπερύθρων.

Με τρόπος οργάνωσης της αλληλεπίδρασης με τον υπολογιστή τα δίκτυα χωρίζονται σε ομοτίμους και με αποκλειστικό διακομιστή (ιεραρχικά δίκτυα).

Peer-to-peerκαθαρά. Όλοι οι υπολογιστές είναι ίσοι. Οποιοσδήποτε χρήστης δικτύου μπορεί να έχει πρόσβαση σε δεδομένα που είναι αποθηκευμένα σε οποιονδήποτε υπολογιστή.

Αξιοπρέπεια– ευκολία εγκατάστασης και λειτουργίας.

Ελάττωμα– είναι δύσκολο να επιλυθούν ζητήματα ασφάλειας πληροφοριών.

Αυτή η μέθοδος οργάνωσης χρησιμοποιείται για δίκτυα με μικρό αριθμό υπολογιστών και όπου το ζήτημα της προστασίας δεδομένων δεν είναι θεμελιώδες.

Ιεραρχικό δίκτυο. Κατά την εγκατάσταση, ένα ή περισσότερα διακομιστές – υπολογιστές που διαχειρίζονται την ανταλλαγή δεδομένων και τη διανομή πόρων δικτύου. Υπηρέτης είναι μια μόνιμη αποθήκευση κοινόχρηστων πόρων. Κάθε υπολογιστής που έχει πρόσβαση στις υπηρεσίες του διακομιστή καλείται πελάτη δικτύου ή σταθμός εργασίας . Ο ίδιος ο διακομιστής μπορεί επίσης να είναι πελάτης ενός διακομιστή σε υψηλότερο επίπεδο της ιεραρχίας. Οι διακομιστές είναι συνήθως υπολογιστές υψηλής απόδοσης, πιθανώς με πολλούς παράλληλους επεξεργαστές, σκληρούς δίσκους υψηλής χωρητικότητας και κάρτα δικτύου υψηλής ταχύτητας.

Αξιοπρέπεια– σας επιτρέπει να δημιουργήσετε την πιο σταθερή δομή δικτύου και να κατανείμετε πιο ορθολογικά τους πόρους και να εξασφαλίσετε υψηλότερο επίπεδο προστασίας δεδομένων.

Ελαττώματα:

Ø Η ανάγκη για ένα επιπλέον ΛΣ για τον διακομιστή.

Ø Μεγαλύτερη πολυπλοκότητα εγκατάστασης και αναβαθμίσεων δικτύου.

Ø Η ανάγκη διάθεσης ξεχωριστού υπολογιστή ως διακομιστή.

Με τεχνολογίες χρήσης διακομιστή διάκριση δικτύων με αρχιτεκτονική διακομιστή αρχείων και αρχιτεκτονική διακομιστή-πελάτη .

Διακομιστής αρχείων. Ο διακομιστής αποθηκεύει τα περισσότερα προγράμματα και δεδομένα. Κατόπιν αιτήματος του χρήστη, του αποστέλλονται το απαραίτητο πρόγραμμα και δεδομένα. Η επεξεργασία πληροφοριών πραγματοποιείται στο σταθμό εργασίας.

Διακομιστή-πελάτη. Τα δεδομένα αποθηκεύονται και υποβάλλονται σε επεξεργασία σε έναν διακομιστή, ο οποίος ελέγχει επίσης την πρόσβαση σε πόρους και δεδομένα. Ο σταθμός εργασίας λαμβάνει μόνο τα αποτελέσματα του ερωτήματος.

Κύρια χαρακτηριστικά των δικτύων.

Ρυθμός μεταφοράς δεδομένωνμέσω ενός καναλιού επικοινωνίας μετριέται με τον αριθμό των bits πληροφοριών που μεταδίδονται ανά μονάδα χρόνου - ένα δευτερόλεπτο. Η μονάδα μέτρησης είναι bit ανά δευτερόλεπτο.

Η συνήθως χρησιμοποιούμενη μονάδα ταχύτητας είναι baud . Το Baud είναι ο αριθμός των αλλαγών κατάστασης του μέσου μετάδοσης ανά δευτερόλεπτο. Δεδομένου ότι κάθε αλλαγή κατάστασης μπορεί να αντιστοιχεί σε πολλά bit δεδομένων, ο πραγματικός ρυθμός bit ανά δευτερόλεπτο μπορεί να είναι υψηλότερος από τον ρυθμό baud.

Χωρητικότητα καναλιού επικοινωνίας. Η μονάδα μέτρησης για τη χωρητικότητα του καναλιού επικοινωνίας είναι ψηφίο ανά δευτερόλεπτο.

Αξιοπιστία μεταφοράς πληροφοριώνυπολογίζεται ως ο λόγος του αριθμού των χαρακτήρων που μεταδόθηκαν λανθασμένα προς τον συνολικό αριθμό των χαρακτήρων που μεταδόθηκαν. Μονάδα αξιοπιστίας: αριθμός σφαλμάτων ανά πρόσημο – λάθη/σημάδι. Αυτός ο δείκτης πρέπει να είναι εντός 10 -6 -10-7 λάθη/σύμβολο, δηλ. Επιτρέπεται ένα σφάλμα ανά εκατομμύριο χαρακτήρες που μεταδίδονται ή ανά δέκα εκατομμύρια χαρακτήρες που μεταδίδονται.

Αξιοπιστία καναλιών επικοινωνίαςΤο σύστημα επικοινωνίας καθορίζεται είτε από την αναλογία του χρόνου σε καλή κατάσταση στο συνολικό χρόνο λειτουργίας, είτε από το μέσο χρόνο μεταξύ των βλαβών. Η μονάδα μέτρησης για την αξιοπιστία είναι η ώρα. Τουλάχιστον αρκετές χιλιάδες ώρες.

Χρόνος απόκρισης δικτύου– χρόνος που αφιερώνεται από το λογισμικό και τις συσκευές δικτύου για να προετοιμαστούν για τη μετάδοση πληροφοριών μέσω ενός δεδομένου καναλιού. Ο χρόνος απόκρισης δικτύου μετριέται σε χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Η ποσότητα των πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω ενός δικτύου ονομάζεται ΚΙΝΗΣΗ στους ΔΡΟΜΟΥΣ .

Τοπολογία δικτύου.

Φυσικό μέσο μετάδοσης LAN. Το φυσικό περιβάλλον διασφαλίζει τη μεταφορά πληροφοριών μεταξύ των συνδρομητών ενός δικτύου υπολογιστών.

Το φυσικό μέσο μετάδοσης ενός LAN αντιπροσωπεύεται από τρεις τύπους καλωδίων: καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους, ομοαξονικό καλώδιο, καλώδιο οπτικών ινών.

συνεστραμμένο ζευγάριαποτελείται από δύο μονωμένα σύρματα στριμμένα μεταξύ τους. Η συστροφή των καλωδίων μειώνει την επίδραση των εξωτερικών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στα μεταδιδόμενα σήματα. Η απλούστερη έκδοση του συνεστραμμένου ζεύγους είναι το καλώδιο τηλεφώνου.

Το πλεονέκτημα του καλωδίου συνεστραμμένου ζεύγους είναι το χαμηλό κόστος του. Το μειονέκτημα του καλωδίου συνεστραμμένου ζεύγους είναι η κακή θόρυβος και η χαμηλή ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών - 0,25-1 Mbit/s.

Ομοαξονικό καλώδιοέχει υψηλότερη μηχανική αντοχή, θόρυβο και παρέχει ταχύτητες μετάδοσης πληροφοριών έως και 10-50 Mbit/s. Για βιομηχανική χρήση, διατίθενται δύο τύποι ομοαξονικών καλωδίων: παχιά (»10 mm ) και λεπτή (»4 mm ). Ένα χοντρό καλώδιο είναι πιο ανθεκτικό και μεταδίδει σήματα του απαιτούμενου πλάτους σε μεγαλύτερη απόσταση από ένα λεπτό. Ταυτόχρονα, ένα λεπτό καλώδιο είναι πολύ φθηνότερο.

Καλώδιο οπτικών ινών– ιδανικό μέσο μετάδοσης. Δεν επηρεάζεται από ηλεκτρομαγνητικά πεδία και ουσιαστικά δεν έχει η ίδια ακτινοβολία. Η τελευταία ιδιότητα επιτρέπει τη χρήση του σε δίκτυα που απαιτούν αυξημένη εμπιστευτικότητα πληροφοριών.

Η ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών μέσω καλωδίου οπτικών ινών είναι μεγαλύτερη από 50 Mbit/s. Σε σύγκριση με προηγούμενους τύπους μέσων μετάδοσης, είναι πιο ακριβό και λιγότερο προηγμένο τεχνολογικά στη λειτουργία του.

Βασικές τοπολογίες LAN.

Οι υπολογιστές που αποτελούν μέρος του LAN μπορούν να βρίσκονται με τον πιο τυχαίο τρόπο στην περιοχή όπου δημιουργείται το δίκτυο υπολογιστών.

Τοπολογία LANείναι ένα μέσο γεωμετρικό διάγραμμα των συνδέσεων των κόμβων δικτύου. Στην τοπολογία δικτύου χρησιμοποιούνται αρκετοί εξειδικευμένοι όροι:

Ø Κόμπος – οποιαδήποτε συσκευή είναι απευθείας συνδεδεμένη με το μέσο μετάδοσης του δικτύου·

Ø Υποκατάστημα δικτύου – μια διαδρομή που συνδέει δύο παρακείμενους κόμβους.

Ø Τερματικός κόμβος – ένας κόμβος που βρίσκεται στο τέλος ενός μόνο κλάδου.

Ø Ενδιάμεσος κόμβος – ένας κόμβος που βρίσκεται στα άκρα περισσότερων του ενός κλάδου.

Ø Παρακείμενοι κόμβοι – κόμβοι που συνδέονται με τουλάχιστον ένα μονοπάτι που δεν περιέχει άλλους κόμβους.

Οι τοπολογίες δικτύων υπολογιστών μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές, αλλά για τα δίκτυα LAN μόνο τρεις είναι τυπικές: δακτύλιος, δίαυλος, αστέρι.

Τοπολογία δακτυλίουπροβλέπει τη σύνδεση κόμβων δικτύου σε μια κλειστή καμπύλη - ένα καλώδιο μέσου μετάδοσης. Η έξοδος ενός κόμβου δικτύου συνδέεται με την είσοδο ενός άλλου. Οι πληροφορίες μεταδίδονται κατά μήκος του δακτυλίου από κόμβο σε κόμβο. Κάθε ενδιάμεσος κόμβος μεταξύ του πομπού και του δέκτη αναμεταδίδει το απεσταλμένο μήνυμα. Ο κόμβος λήψης αναγνωρίζει και λαμβάνει μόνο μηνύματα που απευθύνονται σε αυτόν.

Η τοπολογία δακτυλίου είναι ιδανική για δίκτυα που καταλαμβάνουν σχετικά μικρό χώρο. Δεν υπάρχει κεντρικός κόμβος, γεγονός που αυξάνει την αξιοπιστία του δικτύου. Οπως και μέσο μετάδοσης χρησιμοποιούνται οποιοσδήποτε τύπος καλωδίων . Αλλά η συνεπής πειθαρχία της εξυπηρέτησης των κόμβων ενός τέτοιου δικτύου μειώνει την απόδοσή του και η αποτυχία ενός από τους κόμβους παραβιάζει την ακεραιότητα.

Τοπολογία διαύλου- ένα από τα πιο απλά. Συνδέεται με τη χρήση ως μέσο μετάδοσης ομοαξονικού καλωδίου . Τα δεδομένα από τον κόμβο του δικτύου μετάδοσης διανέμονται κατά μήκος του διαύλου και προς τις δύο κατευθύνσεις. Οι ενδιάμεσοι κόμβοι δεν εκπέμπουν εισερχόμενα μηνύματα. Οι πληροφορίες φτάνουν σε όλους τους κόμβους, αλλά μόνο αυτός στον οποίο απευθύνεται λαμβάνει το μήνυμα. Η πειθαρχία της υπηρεσίας είναι παράλληλη.

LAN υψηλής απόδοσης. Το δίκτυο είναι εύκολο να επεκταθεί και να διαμορφωθεί, καθώς και να προσαρμοστεί σε διάφορα συστήματα. Το δίκτυο είναι ανθεκτικό σε πιθανές αστοχίες μεμονωμένων κόμβων, αλλά είναι μικρό σε μήκος και δεν επιτρέπει τη χρήση διαφορετικών τύπων καλωδίων στο ίδιο δίκτυο. Ειδικές συσκευές εγκαθίστανται στα άκρα του δικτύου - τερματιστές .

Τοπολογία αστεριώνβασίζεται στην έννοια ενός κεντρικού κόμβου που ονομάζεται κεντρικό σημείο , στους οποίους συνδέονται περιφερειακοί κόμβοι. Κάθε περιφερειακός κόμβος έχει τη δική του ξεχωριστή γραμμή επικοινωνίας με τον κεντρικό κόμβο. Όλες οι πληροφορίες μεταδίδονται μέσω ενός κεντρικού κόμβου, ο οποίος αναμεταδίδει, αλλάζει και δρομολογεί τις ροές πληροφοριών στο δίκτυο.

Η τοπολογία αστέρι απλοποιεί σημαντικά την αλληλεπίδραση των κόμβων LAN μεταξύ τους και επιτρέπει τη χρήση απλούστερων προσαρμογέων δικτύου. Ταυτόχρονα, η απόδοση ενός LAN με τοπολογία αστέρι εξαρτάται εξ ολοκλήρου από τον κεντρικό κόμβο.

Σε πραγματικά δίκτυα υπολογιστών, μπορούν να χρησιμοποιηθούν πιο σύνθετες τοπολογίες, που σε ορισμένες περιπτώσεις αντιπροσωπεύουν συνδυασμούς αυτών που εξετάζονται. Η επιλογή μιας συγκεκριμένης τοπολογίας καθορίζεται από την περιοχή εφαρμογής του δικτύου, τη γεωγραφική θέση των κόμβων του και το μέγεθος του δικτύου στο σύνολό του. Για παράδειγμα:

Τοπολογία πλέγματος. Χαρακτηρίζεται από ένα σχήμα σύνδεσης κόμβου στο οποίο δημιουργούνται φυσικές γραμμές επικοινωνίας με όλους τους κοντινούς υπολογιστές:

Σε ένα δίκτυο με τοπολογία πλέγματος, μόνο εκείνοι οι υπολογιστές μεταξύ των οποίων γίνεται εντατική ανταλλαγή δεδομένων συνδέονται απευθείας και για την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ υπολογιστών που δεν είναι άμεσα συνδεδεμένοι, χρησιμοποιούνται μεταδόσεις διαμετακόμισης μέσω ενδιάμεσων κόμβων. Η τοπολογία πλέγματος επιτρέπει τη σύνδεση μεγάλου αριθμού υπολογιστών και είναι τυπικά χαρακτηριστικό των παγκόσμιων δικτύων. Τα πλεονεκτήματα αυτής της τοπολογίας είναι η αντοχή της σε αστοχίες και υπερφορτώσεις, επειδή Υπάρχουν διάφοροι τρόποι παράκαμψης μεμονωμένων κόμβων.

Μικτή τοπολογία. Σε τέτοια δίκτυα, είναι δυνατό να διακρίνουμε ξεχωριστά υποδίκτυα που έχουν μια τυπική τοπολογία - ένα αστέρι, ένα δαχτυλίδι ή έναν κοινό δίαυλο, τα οποία για μεγάλα δίκτυα συνδέονται τυχαία.

Αρχιτεκτονικές δικτύου.

Το μέσο μετάδοσης είναι ένας κοινός πόρος για όλους τους κόμβους του δικτύου. Για να είναι δυνατή η πρόσβαση σε αυτόν τον πόρο από έναν κόμβο δικτύου, χρειάζονται ειδικοί μηχανισμοί - μέθοδοι πρόσβασης. Μέθοδος πρόσβασης στα μέσα – μια μέθοδος που διασφαλίζει την εφαρμογή ενός συνόλου κανόνων με τους οποίους οι κόμβοι δικτύου αποκτούν πρόσβαση σε έναν πόρο.

Token πρόσβαση. Ο υπολογιστής συνδρομητή λαμβάνει ένα σήμα διακριτικού από τον κεντρικό υπολογιστή του δικτύου για το δικαίωμα μετάδοσης για ορισμένο χρονικό διάστημα, μετά το οποίο το διακριτικό μεταφέρεται σε άλλο συνδρομητή.

Στο ανταγωνιστική μέθοδος πρόσβασης ο συνδρομητής ξεκινά τη μετάδοση δεδομένων εάν εντοπίσει μια ελεύθερη γραμμή.

Δίκτυο Ethernet. Το σχήμα μετάδοσης δεδομένων είναι ανταγωνιστικό. Το κύριο πλεονέκτημα είναι η ταχύτητα από 10 έως 100 Mb/sec.

Token Ring Network. Σχέδιο πρόσβασης διακριτικών. Φυσικά είναι φτιαγμένο σαν αστέρι, αλλά συμπεριφέρεται σαν δαχτυλίδι. Τα δεδομένα μεταδίδονται διαδοχικά από σταθμό σε σταθμό, αλλά περνούν συνεχώς μέσω ενός κεντρικού κόμβου. Χρησιμοποιούνται συνεστραμμένα ζεύγη και καλώδια οπτικών ινών. Ρυθμός Baud 4 ή 16 Mb/sec.

Δίκτυο ARCnet. Το κύκλωμα πρόσβασης διακριτικού μπορεί να λειτουργήσει με τοπολογίες διαύλου και αστεριού. Συμβατό με συνεστραμμένο ζεύγος, ομοαξονικό καλώδιο και καλώδιο οπτικών ινών. Ρυθμός Baud 2,5 Mb/sec.

Μοντέλο Διασύνδεσης Ανοικτών Συστημάτων.

Το κύριο καθήκον που επιλύεται κατά τη δημιουργία δικτύων υπολογιστών είναι η διασφάλιση της συμβατότητας του εξοπλισμού όσον αφορά τα ηλεκτρικά και μηχανικά χαρακτηριστικά και η διασφάλιση της συμβατότητας της υποστήριξης πληροφοριών (προγράμματα και δεδομένα) όσον αφορά το σύστημα κωδικοποίησης και τη μορφή δεδομένων. Η λύση σε αυτό το πρόβλημα ανήκει στον τομέα της τυποποίησης και βασίζεται στο λεγόμενο μοντέλο OSI (μοντέλο αλληλεπίδρασης ανοιχτών συστημάτων – Μοντέλο Διασυνδέσεων Ανοικτού Συστήματος). Το μοντέλο OSI δημιουργήθηκε με βάση τεχνικές προτάσεις του Διεθνούς Οργανισμού Προτύπων (ISO).

Σύμφωνα με το μοντέλο OSI, η αρχιτεκτονική των δικτύων υπολογιστών θα πρέπει να εξετάζεται σε διαφορετικά επίπεδα (ο συνολικός αριθμός επιπέδων είναι μέχρι επτά). Το κορυφαίο επίπεδο είναι εφαρμοσμένος , σε αυτό το επίπεδο ο χρήστης αλληλεπιδρά με το υπολογιστικό σύστημα. Το χαμηλότερο επίπεδο είναι φυσικός , εξασφαλίζει την ανταλλαγή σημάτων μεταξύ συσκευών. Η ανταλλαγή δεδομένων στα συστήματα επικοινωνίας πραγματοποιείται μετακινώντας τα από το ανώτερο επίπεδο στο κατώτερο, στη συνέχεια μεταφέροντάς τα και, τέλος, αναπαράγοντάς τα στον υπολογιστή του πελάτη ως αποτέλεσμα της μετάβασης από το κατώτερο επίπεδο στο ανώτερο.

Για να εξασφαλιστεί η απαραίτητη συμβατότητα σε καθένα από τα επτά πιθανά επίπεδα αρχιτεκτονικής δικτύου υπολογιστών, υπάρχουν ειδικά πρότυπα (κανόνες) που ονομάζονται πρωτόκολλα . Καθορίζουν τη φύση της αλληλεπίδρασης υλικού των στοιχείων δικτύου ( πρωτόκολλα υλικού ) και τη φύση της αλληλεπίδρασης μεταξύ προγραμμάτων και δεδομένων ( πρωτόκολλα λογισμικού ). Φυσικά, οι λειτουργίες υποστήριξης πρωτοκόλλου εκτελούνται από συσκευές υλικού ( διεπαφές ) και λογισμικό ( προγράμματα υποστήριξης πρωτοκόλλου ). Τα προγράμματα που υποστηρίζουν πρωτόκολλα ονομάζονται επίσης πρωτόκολλα.

Επίπεδα μοντέλου OSI

Επίπεδο Λειτουργίες που εκτελούνται από το στρώμα
Εφαρμοσμένος Χρησιμοποιώντας ειδικές εφαρμογές, ο χρήστης δημιουργεί ένα έγγραφο (μήνυμα, σχέδιο κ.λπ.).
Εκτελεστικός Το λειτουργικό σύστημα του υπολογιστή καταγράφει πού βρίσκονται τα δεδομένα που δημιουργούνται (στη μνήμη RAM, σε ένα αρχείο στον σκληρό δίσκο κ.λπ.) και τα μετατρέπει από την εσωτερική μορφή του υπολογιστή στη μορφή μεταφοράς
Συνεδρία Αλληλεπιδρά με ένα τοπικό ή παγκόσμιο δίκτυο. Τα πρωτόκολλα σε αυτό το επίπεδο επαληθεύουν τα δικαιώματα των χρηστών.
Μεταφορά Το έγγραφο μετατρέπεται στη μορφή με την οποία τα δεδομένα υποτίθεται ότι μεταδίδονται στο δίκτυο που χρησιμοποιείται. Για παράδειγμα, μπορεί να κοπεί σε μικρές σακούλες κανονικού μεγέθους.
Δίκτυο Καθορίζει τη διαδρομή για τη μετακίνηση δεδομένων στο δίκτυο. Έτσι, για παράδειγμα, εάν στο επίπεδο μεταφοράς τα δεδομένα «κόπηκαν» σε πακέτα, τότε στο επίπεδο δικτύου κάθε πακέτο πρέπει να λάβει μια διεύθυνση στην οποία θα πρέπει να παραδοθεί ανεξάρτητα από άλλα πακέτα.
Αγωγός (συνδέσεις) Διαμορφώνει τα σήματα που κυκλοφορούν στο φυσικό επίπεδο σύμφωνα με τα δεδομένα που λαμβάνονται από το επίπεδο δικτύου, παρέχει έλεγχο ροής δεδομένων με τη μορφή πλαισίων, ανιχνεύει σφάλματα μετάδοσης και εφαρμόζει έναν αλγόριθμο ανάκτησης πληροφοριών.
Φυσικός Πραγματική μεταφορά δεδομένων. Δεν υπάρχουν έγγραφα, δεν υπάρχουν πακέτα, ούτε bytes - μόνο bit, δηλαδή οι στοιχειώδεις μονάδες αναπαράστασης δεδομένων. Οι εγκαταστάσεις του φυσικού επιπέδου βρίσκονται έξω από τον υπολογιστή. Στα τοπικά δίκτυα, αυτός είναι ο εξοπλισμός του ίδιου του δικτύου. Για απομακρυσμένη επικοινωνία με χρήση τηλεφωνικών μόντεμ, πρόκειται για τηλεφωνικές γραμμές, εξοπλισμό μεταγωγής τηλεφωνικών κέντρων κ.λπ.

υλικό δικτύου.

1 . Κάρτες δικτύου (προσαρμογείς ) είναι ελεγκτές που είναι συνδεδεμένοι στις υποδοχές επέκτασης της μητρικής πλακέτας του υπολογιστή, σχεδιασμένοι να μεταδίδουν σήματα στο δίκτυο και να λαμβάνουν σήματα από το δίκτυο.

2 . Εξολοθρευτές - πρόκειται για αντιστάσεις με ονομαστική τιμή 50 Ωμ, που παράγουν εξασθένηση σήματος στα άκρα του τμήματος δικτύου.

3 . Κόμβοι (Κεντρικό σημείο) είναι οι κεντρικές συσκευές ενός καλωδιακού συστήματος ή ενός αστικού δικτύου φυσικής τοπολογίας, το οποίο, όταν λαμβάνει ένα πακέτο σε μία από τις θύρες του, το προωθεί σε όλες τις άλλες. Υπάρχουν ενεργοί και παθητικοί συγκεντρωτές. Ενεργός Οι συγκεντρωτές ενισχύουν τα λαμβανόμενα σήματα και τα μεταδίδουν. Παθητικός Οι διανομείς περνούν το σήμα μέσα τους χωρίς να το ενισχύουν ή να το επαναφέρουν.

4 . Επαναληπτικοί (Επαναληπτικός) – μια συσκευή δικτύου που ενισχύει και διαμορφώνει εκ νέου το εισερχόμενο αναλογικό σήμα δικτύου σε απόσταση ενός άλλου τμήματος. Ένας επαναλήπτης λειτουργεί σε ηλεκτρικό επίπεδο για τη σύνδεση δύο τμημάτων. Οι επαναλήπτες δεν αναγνωρίζουν διευθύνσεις δικτύου και επομένως δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μείωση της κυκλοφορίας.

5 . Διακόπτες (Διακόπτης) – κεντρικές συσκευές του καλωδιακού συστήματος ελεγχόμενες από λογισμικό που μειώνουν την κίνηση δικτύου λόγω του γεγονότος ότι το εισερχόμενο πακέτο αναλύεται για να προσδιοριστεί η διεύθυνση του παραλήπτη του και, κατά συνέπεια, μεταδίδεται μόνο σε αυτόν.

6 . Δρομολογητές (Δρομολογητής) - τυπικές συσκευές δικτύου που λειτουργούν σε επίπεδο δικτύου και σας επιτρέπουν να προωθείτε και να δρομολογείτε πακέτα από το ένα δίκτυο στο άλλο, καθώς και να φιλτράρετε μηνύματα εκπομπής.

7 . Γέφυρες (Γέφυρα) – μια συσκευή δικτύου που συνδέει δύο ξεχωριστά τμήματα δικτύου, περιορισμένα από το φυσικό τους μήκος, και μεταδίδει κίνηση μεταξύ τους. Οι γέφυρες ενισχύουν και μετατρέπουν επίσης σήματα για άλλους τύπους καλωδίων. Αυτό σας επιτρέπει να επεκτείνετε το μέγιστο μέγεθος δικτύου, διατηρώντας παράλληλα περιορισμούς στο μέγιστο μήκος καλωδίου, τον αριθμό των συνδεδεμένων συσκευών ή τον αριθμό των επαναλήπτων ανά τμήμα δικτύου. Μια γέφυρα μπορεί να συνδέσει δίκτυα διαφορετικών τοπολογιών, αλλά με τον ίδιο τύπο λειτουργικών συστημάτων δικτύου.

8 . Πύλες (πύλη) – συστήματα λογισμικού και υλικού που συνδέουν ετερογενή δίκτυα ή συσκευές δικτύου. Οι πύλες σάς επιτρέπουν να επιλύετε προβλήματα διαφορών στα πρωτόκολλα ή στα συστήματα διευθύνσεων. Λειτουργούν στα επίπεδα συνόδου, παρουσίασης και εφαρμογής του μοντέλου OSI.

9 . Πολυπλέκτης - Πρόκειται για συσκευές κεντρικού γραφείου που υποστηρίζουν αρκετές εκατοντάδες ψηφιακές συνδρομητικές γραμμές. Οι πολυπλέκτης στέλνουν και λαμβάνουν δεδομένα συνδρομητών μέσω τηλεφωνικών γραμμών, συγκεντρώνοντας όλη την κίνηση σε ένα κανάλι υψηλής ταχύτητας για μετάδοση στο Διαδίκτυο ή στο εταιρικό δίκτυο.

10 . Τείχη προστασίας (τείχος προστασίας, τείχη προστασίας) είναι λογισμικό και / ή ένα εμπόδιο υλικού μεταξύ δύο δικτύων που επιτρέπει τη δημιουργία μόνο εξουσιοδοτημένων συνδέσεων Διαδικτύου. Τα περισσότερα από αυτά βασίζονται στον έλεγχο πρόσβασης, σύμφωνα με τον οποίο ένα θέμα (χρήστης, πρόγραμμα, διαδικασία ή πακέτο δικτύου) επιτρέπεται να έχει πρόσβαση σε ένα αντικείμενο (αρχείο ή κόμβος δικτύου) με την παρουσίαση κάποιου μοναδικού στοιχείου, εγγενούς μόνο σε αυτό το θέμα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτό το στοιχείο είναι ένας κωδικός πρόσβασης. Σε άλλες περιπτώσεις, ένα τέτοιο μοναδικό στοιχείο είναι οι κάρτες μικροεπεξεργαστή, τα βιομετρικά χαρακτηριστικά του χρήστη κ.λπ. Για ένα πακέτο δικτύου, ένα τέτοιο στοιχείο είναι οι διευθύνσεις ή οι σημαίες που βρίσκονται στην κεφαλίδα του πακέτου, καθώς και ορισμένες άλλες παράμετροι.

Τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών.

Καθώς εξελίσσονταν τα υπολογιστικά συστήματα, διαμορφώθηκαν οι ακόλουθοι τύποι αρχιτεκτονικής δικτύων υπολογιστών:

Ø αρχιτεκτονική peer-to-peer.

Ø κλασική αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή.

Ø αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή βασισμένη σε τεχνολογία Web.

Με αρχιτεκτονική peer-to-peer, η Εικ. 1 όλοι οι πόροι ενός υπολογιστικού συστήματος, συμπεριλαμβανομένων των πληροφοριών, συγκεντρώνονται σε έναν κεντρικό υπολογιστή, που ονομάζεται επίσης mainframe ( κύριο πλαίσιο- κεντρική μονάδα του υπολογιστή). Τα κύρια μέσα πρόσβασης σε πόρους πληροφοριών ήταν ο ίδιος τύπος αλφαριθμητικών τερματικών που συνδέονται με τον κεντρικό υπολογιστή μέσω καλωδίου. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν απαιτήθηκαν ειδικές ενέργειες εκ μέρους του χρήστη για τη ρύθμιση και τη διαμόρφωση του λογισμικού.

Ρύζι. 1. Αρχιτεκτονική peer-to-peer δικτύων υπολογιστών.

Τα προφανή μειονεκτήματα που ενυπάρχουν στην αρχιτεκτονική peer-to-peer και η ανάπτυξη εργαλείων οδήγησαν στην εμφάνιση υπολογιστικών συστημάτων με αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή. Η ιδιαιτερότητα αυτής της κατηγορίας συστημάτων είναι η αποκέντρωση της αρχιτεκτονικής των αυτόνομων υπολογιστικών συστημάτων και η ενσωμάτωσή τους σε παγκόσμια δίκτυα υπολογιστών. Η δημιουργία αυτής της κατηγορίας συστημάτων συνδέεται με την εμφάνιση των προσωπικών υπολογιστών, οι οποίοι ανέλαβαν ορισμένες από τις λειτουργίες των κεντρικών υπολογιστών. Ως αποτέλεσμα, κατέστη δυνατή η δημιουργία παγκόσμιων και τοπικών δικτύων υπολογιστών που ενώνουν προσωπικούς υπολογιστές (πελάτες ή σταθμούς εργασίας) που χρησιμοποιούν πόρους και υπολογιστές (διακομιστές) που παρέχουν ορισμένους πόρους για γενική χρήση. Στο Σχ. Το σχήμα 2 δείχνει μια τυπική αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή, αλλά υπάρχουν αρκετά μοντέλα που διαφέρουν ως προς την κατανομή των στοιχείων λογισμικού μεταξύ των υπολογιστών στο δίκτυο.

Ρύζι. 2. Τυπική αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή.

Οποιαδήποτε εφαρμογή λογισμικού μπορεί να αναπαρασταθεί ως δομή τριών στοιχείων:

Ø στοιχείο παρουσίασης που υλοποιεί τη διεπαφή χρήστη.

Ø ένα στοιχείο εφαρμογής που διασφαλίζει την εκτέλεση των λειτουργιών της εφαρμογής.

Ø ένα στοιχείο για την πρόσβαση σε πόρους πληροφοριών ή ένας διαχειριστής πόρων που συγκεντρώνει πληροφορίες και διαχειρίζεται δεδομένα.

Με βάση την κατανομή των στοιχείων που παρατίθενται μεταξύ του σταθμού εργασίας και του διακομιστή δικτύου, διακρίνονται τα ακόλουθα μοντέλα αρχιτεκτονικής πελάτη-διακομιστή:

Ø μοντέλο πρόσβασης σε απομακρυσμένα δεδομένα.

Ø μοντέλο διακομιστή διαχείρισης δεδομένων.

Ø σύνθετο μοντέλο διακομιστή.

Ø αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή τριών επιπέδων.

Μοντέλο απομακρυσμένης πρόσβασης δεδομένων Εικ. 3, στο οποίο βρίσκονται μόνο δεδομένα στον διακομιστή, έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

Ρύζι. 3. Μοντέλο απομακρυσμένης πρόσβασης δεδομένων.

Ø χαμηλή παραγωγικότητα, καθώς όλες οι πληροφορίες υποβάλλονται σε επεξεργασία σε σταθμούς εργασίας.

Ø μείωση της συνολικής ταχύτητας ανταλλαγής κατά τη μεταφορά μεγάλων ποσοτήτων πληροφοριών για επεξεργασία από τον διακομιστή σε σταθμούς εργασίας.

Όταν χρησιμοποιείτε το μοντέλο διακομιστή διαχείρισης δεδομένων, η Εικ. 4, εκτός από τις ίδιες τις πληροφορίες, ο διακομιστής περιέχει έναν διαχειριστή πόρων πληροφοριών (για παράδειγμα, ένα σύστημα διαχείρισης βάσης δεδομένων). Το στοιχείο παρουσίασης και το στοιχείο εφαρμογής συνδυάζονται και εκτελούνται σε έναν υπολογιστή-πελάτη που υποστηρίζει τόσο τις λειτουργίες εισαγωγής και εμφάνισης δεδομένων όσο και τις λειτουργίες καθαρής εφαρμογής. Η πρόσβαση σε πόρους πληροφοριών παρέχεται είτε από χειριστές μιας ειδικής γλώσσας (για παράδειγμα, SQL στην περίπτωση χρήσης βάσης δεδομένων) είτε από κλήσεις σε λειτουργίες εξειδικευμένων βιβλιοθηκών λογισμικού. Τα αιτήματα για πόρους πληροφοριών αποστέλλονται μέσω του δικτύου σε έναν διαχειριστή πόρων (για παράδειγμα, έναν διακομιστή βάσης δεδομένων), ο οποίος επεξεργάζεται τα αιτήματα και επιστρέφει μπλοκ δεδομένων στον πελάτη. Τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά αυτού του μοντέλου:

Ρύζι. 4. Μοντέλο διακομιστή διαχείρισης δεδομένων.

Ø μείωση της ποσότητας πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω του δικτύου, καθώς η επιλογή των απαραίτητων στοιχείων πληροφοριών πραγματοποιείται στον διακομιστή και όχι σε σταθμούς εργασίας.

Ø ενοποίηση και μεγάλη ποικιλία εργαλείων δημιουργίας εφαρμογών.

Ø έλλειψη σαφούς διάκρισης μεταξύ του στοιχείου παρουσίασης και του στοιχείου της εφαρμογής, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη βελτίωση του υπολογιστικού συστήματος.

Συνιστάται να χρησιμοποιείτε το μοντέλο διακομιστή διαχείρισης δεδομένων στην περίπτωση επεξεργασίας μέτριων όγκων πληροφοριών που δεν αυξάνονται με την πάροδο του χρόνου. Ταυτόχρονα, η πολυπλοκότητα του στοιχείου εφαρμογής θα πρέπει να είναι χαμηλή.

Ρύζι. 5. Σύνθετο μοντέλο διακομιστή.

Μοντέλο σύνθετου διακομιστή Εικ. 5 βασίζεται στην υπόθεση ότι η διαδικασία που εκτελείται στον υπολογιστή-πελάτη περιορίζεται σε λειτουργίες παρουσίασης και ότι οι πραγματικές λειτουργίες εφαρμογής και πρόσβασης δεδομένων εκτελούνται από τον διακομιστή.

Πλεονεκτήματα του μοντέλου διακομιστή end-to-end:

Ø υψηλή παραγωγικότητα.

Ø κεντρική διοίκηση.

Ø εξοικονόμηση πόρων δικτύου.

Το σύνθετο μοντέλο διακομιστή είναι βέλτιστο για μεγάλα δίκτυα που επικεντρώνονται στην επεξεργασία μεγάλου και αυξανόμενου όγκου πληροφοριών με την πάροδο του χρόνου.

Μια αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή στην οποία το στοιχείο της εφαρμογής βρίσκεται σε έναν σταθμό εργασίας μαζί με ένα στοιχείο παρουσίασης (μοντέλα διακομιστή απομακρυσμένης πρόσβασης και διαχείρισης δεδομένων) ή σε έναν διακομιστή μαζί με έναν διαχειριστή πόρων και δεδομένα (μοντέλο σύνθετου διακομιστή) ονομάζεται δύο -αρχιτεκτονική σε επίπεδα.

Εάν το στοιχείο της εφαρμογής γίνει πολύ πιο περίπλοκο και με ένταση πόρων, μπορεί να εκχωρηθεί ένας ξεχωριστός διακομιστής, που ονομάζεται διακομιστής εφαρμογής. Σε αυτή την περίπτωση, μιλούν για μια αρχιτεκτονική «πελάτη-διακομιστή» τριών επιπέδων (Εικ. 6. Ο πρώτος σύνδεσμος είναι ο υπολογιστής-πελάτης, ο δεύτερος είναι ο διακομιστής εφαρμογών, ο τρίτος είναι ο διακομιστής διαχείρισης δεδομένων. Εντός του διακομιστή εφαρμογών, μπορούν να υλοποιηθούν πολλές λειτουργίες εφαρμογής, καθεμία από τις οποίες έχει σχεδιαστεί ως ξεχωριστή υπηρεσία που παρέχει ορισμένες υπηρεσίες σε όλα τα προγράμματα. Μπορεί να υπάρχουν αρκετοί διακομιστές εφαρμογών, καθένας από αυτούς εστιάζεται στην παροχή ενός συγκεκριμένου συνόλου υπηρεσιών.

Ρύζι. 6. Αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή τριών επιπέδων.

Οι πιο εντυπωσιακές σύγχρονες τάσεις στις τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών έχουν εκδηλωθεί στο Διαδίκτυο. Η αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή που βασίζεται στην τεχνολογία Web φαίνεται στην Εικ. 7.

Ρύζι. 7. Αρχιτεκτονική πελάτη-διακομιστή βασισμένη σε τεχνολογία Web.

Σύμφωνα με την τεχνολογία Ιστού, στον διακομιστή τοποθετούνται τα λεγόμενα έγγραφα Ιστού, τα οποία οπτικοποιούνται και ερμηνεύονται από ένα πρόγραμμα πλοήγησης (Πλοηγητής Ιστού, πρόγραμμα περιήγησης Ιστού) που εκτελείται στο σταθμό εργασίας. Λογικά, ένα έγγραφο Ιστού είναι ένα έγγραφο υπερμέσου που συνδέει διάφορες ιστοσελίδες με συνδέσμους. Σε αντίθεση με μια έντυπη ιστοσελίδα, μπορεί να συνδεθεί με προγράμματα υπολογιστή και να περιέχει συνδέσμους προς άλλα αντικείμενα. Στην τεχνολογία Web, υπάρχει ένα σύστημα υπερσυνδέσμων που περιλαμβάνει συνδέσμους προς τα ακόλουθα αντικείμενα.

Η μεταφορά εγγράφων και άλλων αντικειμένων από τον διακομιστή στο σταθμό εργασίας με βάση αιτήματα που προέρχονται από τον πλοηγό διασφαλίζεται από ένα πρόγραμμα που εκτελείται στον διακομιστή που ονομάζεται διακομιστής Web. Όταν ένα πρόγραμμα περιήγησης Ιστού χρειάζεται να ανακτήσει έγγραφα ή άλλα αντικείμενα από έναν διακομιστή Ιστού, στέλνει ένα αίτημα στον διακομιστή. Εάν υπάρχουν επαρκή δικαιώματα πρόσβασης, δημιουργείται μια λογική σύνδεση μεταξύ του διακομιστή και του προγράμματος πλοήγησης. Στη συνέχεια, ο διακομιστής επεξεργάζεται το αίτημα, μεταδίδει τα αποτελέσματα επεξεργασίας στον πλοηγό Ιστού και τερματίζει τη σύνδεση. Έτσι, ο διακομιστής Ιστού λειτουργεί ως ένας κόμβος πληροφοριών που παρέχει πληροφορίες από διαφορετικές πηγές και στη συνέχεια τις παρέχει στον χρήστη σε ενιαία μορφή.

Το Διαδίκτυο είναι μια ταχέως αναπτυσσόμενη συλλογή δικτύων υπολογιστών που εκτείνονται σε όλο τον κόσμο, συνδέοντας κυβερνητικά, στρατιωτικά, εκπαιδευτικά και εμπορικά ιδρύματα, καθώς και μεμονωμένους πολίτες.

Όπως πολλές μεγάλες ιδέες, το «δίκτυο δικτύων» προέκυψε από ένα έργο που προοριζόταν για εντελώς διαφορετικούς σκοπούς: το ARPAnet, που σχεδιάστηκε και δημιουργήθηκε το 1969 με εντολή της Υπηρεσίας Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων (ARPA) του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ. Το ARPAnet ήταν ένα δίκτυο που συνδέει εκπαιδευτικά ιδρύματα, στρατιωτικούς και αμυντικούς εργολάβους. δημιουργήθηκε για να βοηθήσει τους ερευνητές να ανταλλάξουν πληροφορίες και επίσης (ένας από τους κύριους στόχους) να μελετήσουν το πρόβλημα της διατήρησης των επικοινωνιών σε περίπτωση πυρηνικής επίθεσης.

Στο μοντέλο ARPAnet, υπάρχει πάντα μια σύνδεση μεταξύ του υπολογιστή προέλευσης και του υπολογιστή προορισμού. Το ίδιο το δίκτυο θεωρείται αναξιόπιστο. οποιοδήποτε τμήμα του μπορεί να εξαφανιστεί ανά πάσα στιγμή (μετά από βομβαρδισμό ή ως αποτέλεσμα βλάβης καλωδίου). Το δίκτυο κατασκευάστηκε έτσι ώστε η ανάγκη για πληροφορίες από υπολογιστές-πελάτες να είναι ελάχιστη. Για να στείλει ένα μήνυμα μέσω ενός δικτύου, ένας υπολογιστής έπρεπε απλώς να βάλει τα δεδομένα σε ένα φάκελο που ονομάζεται πακέτο "Πρωτόκολλο Διαδικτύου" και να "διευθυνθεί" σωστά σε αυτά τα πακέτα. Οι υπολογιστές που επικοινωνούσαν (όχι μόνο το ίδιο το δίκτυο) ήταν επίσης υπεύθυνοι για τη διασφάλιση της μεταφοράς δεδομένων. Η βασική αρχή ήταν ότι κάθε υπολογιστής στο δίκτυο μπορούσε να επικοινωνεί ως κόμβος με οποιονδήποτε άλλο υπολογιστή με μεγάλη ποικιλία υπηρεσιών, πόρων και πληροφοριών. Ένα σύνολο συμβάσεων δικτύωσης και δημόσια διαθέσιμα εργαλεία "δίκτυο δικτύων" έχουν σχεδιαστεί για τη δημιουργία ενός μεγάλου δικτύου στο οποίο οι υπολογιστές που συνδέονται μεταξύ τους επικοινωνούν σε πολλές διαφορετικές πλατφόρμες λογισμικού και υλικού.

Επί του παρόντος, η κατεύθυνση της ανάπτυξης του Διαδικτύου καθορίζεται κυρίως από την Κοινωνία του Διαδικτύου ή ISOC (Internet Society). Η ISOC είναι ένας εθελοντικός οργανισμός, σκοπός του οποίου είναι η προώθηση της παγκόσμιας ανταλλαγής πληροφοριών μέσω του Διαδικτύου. Διορίζει ένα συμβούλιο πρεσβυτέρων, το IAB (Internet Architecture Board), το οποίο είναι υπεύθυνο για την τεχνική κατεύθυνση και τον προσανατολισμό του Διαδικτύου (κυρίως τυποποίηση και διεύθυνση Διαδικτύου). Οι χρήστες του Διαδικτύου εκφράζουν τις απόψεις τους σε συνεδριάσεις της IETF (Internet Engineering Task Force). Το IETF είναι ένας άλλος δημόσιος φορέας και συνεδριάζει τακτικά για να συζητήσει τρέχοντα τεχνικά και οργανωτικά ζητήματα του Διαδικτύου.

Η οικονομική βάση του Διαδικτύου είναι ότι ο καθένας πληρώνει για το μερίδιό του. Εκπρόσωποι μεμονωμένων δικτύων συναντώνται και αποφασίζουν πώς να συνδεθούν και πώς να χρηματοδοτήσουν αυτές τις διασυνδέσεις. Ένα εκπαιδευτικό ίδρυμα ή μια επιχειρηματική ένωση πληρώνει για να συνδεθεί σε ένα περιφερειακό δίκτυο, το οποίο με τη σειρά του πληρώνει έναν εθνικό πάροχο για πρόσβαση στο Διαδίκτυο. Έτσι, κάθε σύνδεση στο Διαδίκτυο πληρώνεται από κάποιον.

Ερωτήσεις:

1. Ονομάστε τις λειτουργίες όλων των τύπων δικτύων υπολογιστών.

2. Να αναφέρετε τα χαρακτηριστικά και την ταξινόμηση των δικτύων υπολογιστών.

3. Τύποι φυσικών μέσων μετάδοσης.

4. Κατάλογος τοπολογιών LAN.

5. Καταγράψτε τους τύπους εξοπλισμού δικτύου.

6. Να αναφέρετε την αρχιτεκτονική και τα μοντέλα των τηλεπικοινωνιακών τεχνολογιών.