Буравихин Виктор Анатольевич - доктор физико-математических наук, профессор, член-корреспондент Российской академии образования, академик Российской академии естественных наук, академик Международной академии информатизации. Президент международной академии наук педагогического образования. Заслуженный деятель науки Российской Федерации. Крупный ученый в областях магнетизма, педагогики высшей, профессиональной школы, непрерывного образования. В России и за рубежом им опубликовано более 300 научных работ. Автор ряда монографий, учебных пособий, изобретений. Подготовил более 50 докторов и кандидатов физико-математических наук.

Жданов Владимир Сергеевич - заведующий кафедрой "Вычисли-тельных систем и сетей" Московского государственного института электроники и математики, доктор технических наук, профессор, действительный член Международной Академии информатизации, член-корреспондент Международной Академии наук педагогического образования. Является известным специалистом в области теории и практики построения информационно-вычислительных систем и сетей, а также в области информатизации учебного процесса.

ИНФОРМАЦИОННО- ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ 1. Зачем нужны компьютерные сети? Когда компьютеры были очень большими и их было очень мало, а на один большой компьютер приходилось много пользователей с еще большим числом очень маленьких задач, вопрос о перенесении программ и данных с одного компьютера на другой не играл какой-либо заметной роли. Однако по мере совершенствования компьютеров, увеличения их числа, развития и усложнения средств программного обеспечения, в том числе и прикладного, увеличения объемов баз данных возникла насущная необходимость в соединении компьютеров между собой. Такое связывание компьютеров, позволяющее объединить их ресурсы - процессоры, память (внутреннюю и внешнюю, включая жесткие диски, разнообразные внешние устройства - принтеры, факс-аппараты, модемы и др.), каналы связи, и представляет собой вычислительную сеть, в которой каждый компьютер может передать другому компьютеру, подключенному к сети, любой набор данных. Таким образом, вычислительная сеть, объединяющая ресурсы нескольких компьютеров, позволяет каждому их них использовать всю совокупность этих ресурсов. В такой сети отдельные пользователи получают возможность не только обмениваться файлами и сообщениями, пользоваться общим сетевым принтером и другими периферийными устройствами, но и, что важно, использовать информацию, рассредоточенную в сети по отдельным компьютерам, при решении своих задач; этот подход к совместному использованию ресурсов в сети составляет основу технологии открытых сетевых вычислении ONC (Open Network Computing).

2. Локальные, региональные и глобальные вычислительные сети

В зависимости от того, на каком расстоянии друг от друга находятся компьютеры, объединенные в сеть, различают локальные, региональные и глобальные вычислительные сети. В то время, как локальная вычислительная сеть (ЛВС) объединяет, как правило, компьютеры, находящиеся в одном или соседних помещениях, в пределах одного или соседних зданий на расстояниях, не превышающих одного-двух километров, региональная - связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга в пределах города, района или области, то глобальная сеть - это сеть, в которой объединены компьютеры, расположенные в различных странах или на различных континентах земного шара (примером может служить сеть Интернет).

В свою очередь информационно-вычислительные сети могут быть подразделены на ряд типов, в зависимости от их назначения:

• сети передачи данных общего назначения (Public-сети), предоставляющие пользователям базовые услуги (доступ к доскам объявлений, разнообразным справочным службам (горсправка, справочные аэрофлота и железных дорог, различных муниципальных служб), электронную почту, пересылку файлов, телеконференции, а также возможность выхода в другие сети);
• информационные центры широкого использования, содержащие различные базы данных, доступ к которым возможен на коммерческой основе;
• региональные сети передачи данных (на уровне областей или краев), которые являются подсетями федеральной сети общего пользования, но предназначены для обмена региональной информацией, объем которой достигает 70% от общего объема циркулирующей в региональной сети информации;
• информационные системы ограниченного доступа, например, банковские (ориентированные на обслуживание клиентов, кредитных карточек и др.), биржевые, другие подобные системы;
• частные сети, например, телекоммуникационная система крупного банка, предназначенная для внутрибанковского обмена информацией между центральным офисом банка и его отделениями в пределах одного города, а также между центральным офисом и филиалами банка в других городах, регионах или даже других странах.

Сети трех последних типов относятся к так называемым корпоративным сетям, в которых услуги предоставляются только пользователям, входящим в состав некоторой замкнутой группы (корпорации).

3. Взаимодействие компьютеров в сети

Вычислительные сети, в зависимости от способов взаимодействия компьютеров в них, можно разделить на две группы - централизованные и одноранговые.

Централизованные сети строятся на основе архитектуры "клиент-сервер", которая предполагает выделение в сети так называемых "серверов" и "клиентов". К клиентам относятся рабочие станции (компьютеры) сети, которые не имеют непосредственных контактов друг с другом и могут общаться между собой только через сервер: следовательно, одна станция не может использовать файл, находящийся на другой станции: для этого файл должен находиться на файл-сервере. Все локальные ресурсы рабочих станций так и остаются локальными и, следовательно, не могут быть использованы никакой другой рабочей станцией.

Серверы управляют подключенными к ним общими разделяемыми ресурсами сети. Различают:

• файл-серверы, служащие для управления передачей, файлов и позволяющие пересылать информацию большого объема, (не обязательно текстовую, но и графическую);
• серверы печати (или принт-серверы), служащие для включения в состав сети принтера, доступного для использования пользователям со всех рабочих станций сети;
• коммуникационные (связные) серверы, предназначенные для управления и установления связи между компьютерами в сети;
• почтовые серверы в системе электронной почты, служащие для пересылки и приема электронных писем;
• архивные серверы, предназначенные для архивирования данных и резервного копирования информации в больших многосерверных сетях;
• факс-серверы, используемые для отправления пользователями факсимильных сообщений с рабочих станции, для приема и последующей рассылки сообщении в личные боксы пользователей и др.

В качестве сервера может быть использован либо обычный персональный компьютер, или же это может быть специализированное устройство, реализующее одну из указанных функций управления. В этом последнем случае специализированный сервер по своему внешнему виду может отличаться от обычного персонального компьютера и в зависимости от назначения иметь различные габариты - от бытового видеомагнитофона до видеокассеты (при этом в его состав, как правило, не входят ни монитор, ни клавиатура).

С точки зрения пользователей архитектура "клиент-сервер" предоставляет им быстрый и простой доступ с локальной рабочей станции к информации и функциям, содержащимся где-то в сети. Среди других достоинств, важных для пользователя, можно отметить: повышение производительности, возможность свободного выбора необходимого программного обеспечения, простоту в использовании инструментальных средств.

Одноранговые ЛВС основаны на равноправной (peer-to-peer) модели взаимодействия компьютеров. В такой сети каждый компьютер может выступать, смотря по обстоятельствам, и как рабочая станция, и как сервер, предоставляющий возможность доступа другим коллегам ("peer" - коллега) к своим ресурсам: накопителям на жестких или гибких дисках, принтеру, модему и др. В одноранговой сети рабочие станции могут напрямую связываться друг с другом (в отличие от централизованной структуры сети) и совместно использовать те ресурсы (файлы, принтеры, накопители и др.), которые на данном конкретном компьютере определены как разделяемые. Сети подобного типа недороги, поскольку не требуют приобретения дорогостоящего выделенного сервера, просты в эксплуатации и могут быть рекомендованы для малочисленных групп пользователей, которым не требуются большие вычислительные ресурсы.

Для соединения компьютеров используют электрические - в виде "витой пары" (двух скрученных экранированных проводов) или коаксиальные (подобные кабелю телевизионной антенны) - провода. Для подключения компьютера к сети необходим так называемый сетевой адаптер, который вставляется в гнездо основной ("материнской") платы компьютера. Адаптер имеет один или два разъема для подключения к кабелю. В других случаях построение сети не требует использования специальных адаптеров - сетевой кабель, соединяющий компьютеры, подключается непосредственно к последовательному порту (подобные сети, однако, используются лишь в простейших случаях, например, при совместном использовании принтера несколькими компьютерами и характеризуются низкой производительностью). Кроме того, необходимы специальные разъемы, разветвители-тройники и терминаторы (оконечные согласующие сопротивления), а также, возможно, повторители (для усиления и формирования сигнала, если длина соединения слишком велика).

Для обеспечения межсетевого взаимодействия служат специальные устройства - мосты, маршрутизаторы, коммутаторы и шлюзы.

Для организации работы вычислительной сети служат сетевые операционные системы (ОС). При выборе сетевой ОС принимают во внимание несколько факторов: требования к производительности сети, надежности и степени ее информационной безопасности, требуемые ресурсы памяти; функциональная мощность; простота эксплуатации, возможности к объединению с другими сетями; цена. Наиболее популярными сетевыми ОС являются:

- NetWare фирмы Novell, используемые в средних по размеру сетях, объединяющих от 20 до 100 находящихся в пределах одного здания пользователей, которым требуется малое время отклика системы и ее высокая отказоустойчивость;

- Windows NT фирмы Microsoft, являющаяся сетевой ОС с графическим интерфейсом и также (как и NetWare) поддерживающая архитектуру "клиент-сервер";

- универсальная операционная система UNIX эффективна при создании средних и больших сетей с несколькими десятками и сотнями пользователей и высокими требованиями к производительности, отказоустойчивости, прозрачности сети и возможностям межсетевого взаимодействия.

Для создания одноранговых сетей находят применение следующие пакеты программных средств, ориентированные на простые и недорогие решения: Coactive Connector, Desk to Desk, LANLink, LANtastic и др. При выборе решения для создания одноранговой сети нельзя ограничиваться рассмотрением только программного аспекта. Необходимо также решать проблему выбора средств аппаратной поддержки: некоторые сетевые программные средства позволяют использовать действующий промышленный стандарт, обычно Ethernet, в то время как другие ориентированы на использование собственных, аппаратных средств (адаптеров, кабельных соединений и др.).

Какая сеть лучше - одноранговая или построенная по типу "клиент-сервер"? Ответ на этот вопрос зависит от потребностей пользователей, финансовых возможностей и опыта разработчиков.

Одноранговые ЛВС

Сети по типу "клиент-сервер"

Пользователи сети имеют доступ к файлам, находящимся на дисковых накопителях других пользователей. Производительность падает при расширении сети свыше 10-20 узлов. Некоторые сети используют не стандартные средства Ethernet, а свои собственные аппаратные средства, что затрудняет межсетевые преобразования и расширение (наращивание) сети. Инсталляция (установка) отличается простотой, однако управление большой сетью может оказаться весьма затруднительным.

Файлы общего пользования хранятся централизованно, что уменьшает вероятность их разрушения. Производительность, как правило, выше благодаря наличию выделенных серверов. Стандарты на аппаратные средства упрощают наращивание (расширение) сетей и реализацию межсетевых преобразований. Инсталляция и управление довольно трудоемки и сложны, однако для этих целей созданы достаточно совершенные инструментальные средства.

4. Телекоммуникации

Для установления связи между компьютерами в целях дистанционной передачи информации через глобальную сеть необходимы каналы связи - средства телекоммуникаций, модемы и коммуникационное программное обеспечение.

4.1. Средства телекоммуникаций

Когда возникла проблема создания глобальной компьютерной сети, необходимо было решить вопрос о выборе средств связи (телекоммуникаций). Во-первых, нужно было выбрать такой способ связи, который не требовал бы прокладки новых коммуникаций, а использовал уже существующие. Во-вторых, организация связи должна быть простой и открытой (в том смысле, что подключение новых абонентов к сети не должно быть связано с большими трудностями). Из существующих средств коммуникаций лишь две - телефонная и телеграфная сети - удовлетворяли этим требованиям. Впоследствии, однако, стало ясно, что телеграфная сеть с ее относительно невысокой скоростью передачи по ней данных оказалась неподходящей для подобных целей.

Что же касается телефонных линий, то для передачи данных в компьютерных сетях их используют как коммутируемые или же как выделенные (т.е. с постоянным соединением) каналы связи. Коммутируемые каналы общего пользования - это обычные телефонные линии, используемые в автоматическом режиме телефонных абонентов через АТС (автоматические телефонные станции). Коммутируемые каналы используются в тех случаях, когда объем передаваемой информации невелик и не предъявляются высокие требования к скорости доставки данных. В тех же случаях, когда необходимо обеспечить высокую скорость и надежность при передаче больших объемов информации, приходится арендовать (или даже покупать) у телефонной сети отдельные - выделенные каналы, обеспечивающие постоянный доступ компьютера к сети передачи данных.

Наряду с телефонными каналами в качестве средств телекоммуникаций в региональных и глобальных сетях используются также оптоволоконные линии связи, радио-, инфракрасные и спутниковые каналы.

4.2. Модемы: базовые понятия

Для передачи цифрового сигнала от компьютера по телефонной линии связи служит модем, переводящий цифровой сигнал в аналоговый, а также выполняющий и обратную процедуру - переводит закодированный аналоговый сигнал в цифровой. Слово "модем" получено сокращением двух других: МОдулятор/ ДЕМодулятор. Модем образует мостик между выдаваемым компьютером цифровым кодом и аналоговым сигналом, уходящим в телефонную линию.

При передаче данных модем принимает поступающие из компьютера данные (в виде последовательности нулей и единиц) и разделяет их на команды и информацию, которую необходимо передать в линию. Затем принятые команды выполняются, а данные, подлежащие передаче, преобразуются в аналоговый сигнал с помощью модулятора, входящего в состав модема (этот аналоговый сигнал можно слышать через встроенный громкоговоритель модема как непрерывный шум). Модем передает в линию аналоговый сигнал двумя различными частотами, причем единицы - в виде сигналов с большей частотой, а нули - в виде сигнала с меньшей частотой.

Другой модем, находящийся на приемном конце линии, "слушает" аналоговый сигнал и, получив его, выполняет функцию демодуляции, преобразуя обратно в цифровой код и направляя в принимающий компьютер; таким образом, связь между компьютерами реализована.

Основной характеристикой модема является скорость передачи данных: она измеряется количеством бит информации, передаваемой им за одну секунду; она может составлять 1200/2400/4800/9600/19200/28800 бит/с (и выше в новейших разработках).

Для того, чтобы обеспечить возможность одновременного приема и передачи информации, применяют дуплексный режим работы модема. Типичный пример дуплексного канала - обычный телефонный разговор двух собеседников. Иногда дуплексная связь не нужна, например, при передаче факсимильных сообщений. В этом случае в каждый момент времени информация передается только в одну сторону; такой режим работы называют полудуплексным.

Различают модемы - внутренний (встраиваемый в компьютер) и внешний. Внутренний (internal) вставляется в разъем внутри процессорного блока, подключаясь непосредственно к внутренней шине компьютера; внешний же (external) подключается к последовательному коммуникационному порту компьютера с помощью кабеля.

Для управления работой модема служит специальный протокол, содержащий некоторый набор правил, регламентирующих формат и процедуры обмена информацией. В частности, протокол может содержать подробное описание того, как выполняется соединение, преодолеваются шумы на линии связи и обеспечивается безошибочная передача данных между модемами.

Существует ряд стандартов, определяющих общепринятые протоколы:

- V.22 и V22bis - дуплексные протоколы с информационной скоростью передачи данных 600/1200 н 1200/2400 бит/с, соответственно (два числа, указанных через дробь, означают, что прием и передачи данных может вестись на двух скоростях);

- V.32 и V32bis - дуплексные протоколы с информационной скоростью 2400/4800/9600 и 7200/9600/12000/14400 бит/с, соответственно;

- V34 - стандарт, описывающий протоколы передачи данных до скорости 28000 бит/с.

Скорость работы модема может быть увеличена за счет применения специальных методов сжатия данных и автоматической коррекции ошибок. Суть сжатия информации заключается в том, что символы, часто встречающиеся в передаваемых блоках данных, кодируются цепочками битов меньшей длины, чем редко встречающиеся. В течение многих лет стандартом де-факто на коррекцию ошибок и сжатие данных служил протокол MNP (Microcom Network Protokol), предложенный и впервые реализованный фирмой Microcom. Фактическим стандартом в этой области является протокол коррекции ошибок MNP 5. (Правда, в последнее время он вытесняется международным стандартом V42bis, позволяющим производить сжатие данных в отношении почти 1:4, в то время как в MNP 5 - только 1:2).

Большинство современных модемов используют набор управляющих команд, предложенных одним из первых разработчиков Д. Хейзом (D. Hayes), и в силу этого их называют Hayes-совместимыми модемами.

4.3. Коммуникационное программное обеспечение

Коммуникационное программное обеспечение включает программы, реализующие протоколы обмена данными, например, протокол TCP/IP, используемый в сети Internet (Интернет). Протокол передачи данных - это набор правил, которых должны придерживаться передающая и принимающая стороны для обмена данными.

Протокол TCP/IP - это средство для обмена информацией между компьютерами, объединенными в сеть. При этом не имеет значения, составляют ли они часть одной и той же сети или же подключены к разным сетям. Не играет роли и то, что один из них может быть, например, супер-компьютером Cray, а другой - персональным компьютером Macintosh; другими словами, TCP/IP - это стандарт, не зависящий от платформы (т.е. от специфики аппаратных средств и программного обеспечения).

TCP/IP - это аббревиатура термина "Transmission Control Protocol/Internet Ргоtосоl" (Протокол управления Передачей/Протокол Internet). В терминологии вычислительных систем протокол - это заранее согласованный стандарт, который позволяет двум компьютерам обмениваться данными. Фактически TCP/IP - не один протокол, а комплект протоколов, среди которых TCP и IP - два основных. Причина, по которой TCP/IP столь важен сегодня, заключается в том, что он позволяет самостоятельным сетям подключаться к Internet или объединяться для создания частных интрасетей (Intranet), имеющих постоянный доступ к Internet. В TCP/IP используется многоуровневая архитектура (в соответствии с 7-уровневой моделью ISO/OSI), которая четко описывает, за что отвечает каждый отдельный протокол.

TCP - это протокол высокого уровня, который позволяет прикладным программам, запущенным на различных главных (HOST) компьютерах сети, обмениваться потоками данных (в виде цепочек байтов, называемых TCP-сегментами). IP - низкоуровневый протокол, который направляет пакеты данных по отдельным сетям, связанным вместе с помощью маршрутизаторов для формирования интрасети или для подключения к Internet. Данные передаются по сети в форме пакетов, называемых IР-датаграммами (IP datagrams). Кроме того, в комплект протоколов TCP/IP входят: протокол определения адресов (ARP - Adress Resolution Protocol), протокол передачи данных FTP (File Transfer Protocol), протокол пользовательских датаграмм UDP (User Datagram Protocol) и ряд других, менее заметных, но в равной степени важных.

5. Услуги, предоставляемые в сетях

К услугам, которые могут быть предоставлены пользователям, работающим в сети, относятся:

• электронная почта E-mail;
• передача файлов FTP;
• терминальный доступ для интерактивной работы на удаленном компьютере TELNET;
• глобальная система телеконференций USENET;
• информационные системы и средства поиска информации в Интернете;
• дистанционное обучение.

5.1. Электронная почта

Электронная почта E-mail - это средство для передачи электронных сообщений между пользователями сети; она предоставляет всем абонентам сети возможность использования их компьютеров для ведения деловой и личной переписки. Составленное абонентом-отправителем письмо в виде текстового файла передается (при помощи модема) в телефонную линию для доставки абоненту-получателю. Это письмо поступает на почтовую машину сетевого узла, которая по адресу получателя определяет маршрут пересылки сообщения. Почтовые машины являются посредниками между абонентами, обеспечивающими обмен письмами в системе электронной почты. Абонент-получатель, обратившись (в удобное для него время) к своей почтовой машине, получает в свой почтовый ящик всю корреспонденцию, накопившуюся там для него со времени предыдущего подключения.

В простейшем случае передача письма происходит следующим образом: вначале по запущенной отправителем процедуре его модем устанавливает связь (по телефонной линии) с модемом узлового компьютера - почтовой машины (знакомый аналог - почтовое отделение связи). При установлении связи производится идентификация компьютера абонента-отправителя, проверка пароля и прием подготовленного им письма, после чего модем абонента-отправителя "повесит трубку". Затем почтовая машина, проверив правильность указанного адреса, приступит к подготовке и передаче по каналам связи этого сообщения на почтовую машину, к которой подключен абонент-получатель.

Для того, чтобы отравленное электронное письмо дошло до своего адресата, необходимо, чтобы оно было оформлено в соответствии с международными стандартами и имело стандартизованный почтовый электронный адрес. Общепринятый формат послания состоит из заголовка и непосредственно самого сообщения (произвольно составленного файла, содержащего какую-либо программу, текстовые пли графические данные).

Заголовок выглядит приблизительно следующим образом:

From: почтовый электронный адрес отправителя письма

То: почтовый электронный адрес получателя

Сс: почтовые адреса других абонентов, которым еще направлено письмо

Subject: тема сообщения (произвольной формы)

Date: дата и время отправки сообщения

Строки заголовка From: и Date: формируются, как правило, автоматически программными средствами.

Почтовый электронный адрес содержит идентификатор абонента (по аналогии со строкой "КОМУ:" на почтовом конверте) и почтовые координаты, определяющие его местонахождение (по аналогии - дом, улица, город, страна на почтовом конверты).

Для того, чтобы отделить в почтовом электронном адресе идентификатор абонента от его почтовых координат, используется специальный символ "" (коммерческое "ЭТ", называемый на компьютерном жаргоне "собакой"). В формате Интернета почтовый электронный адрес может иметь вид:

zvs@vsis.miein.msk.ru

В рассматриваемом примере "zvs" - идентификатор абонента (имя пользователя), составляемый, например, из начальных букв его фамилии, имени и отчества (здесь - Zhdanov Vladimir Sergeevitch). Та часть, которая расположена справа от знака @, называется доменом и однозначно описывает местонахождение абонента. Составные части домена разделяются точками. Самая правая часть домена обозначает код страны адресата - это домен верхнего уровня. Эти коды утверждены международным стандартом: код нашей страны - "ru" (Russia - Россия). Следующий поддомен - "msk" (Москва) - обозначает код города. Совокупность составных частей домена "msk.ru" называется доменом второго уровня. Домен третьего уровня - "miem.msk.ru" - включает в себя, в нашем случае, сокращенную аббревиатуру Московского Института Электроники и Математики. Наконец, поддомен "vsis" - зарегистрированное на почтовом узле имя компьютера, на котором упомянутый выше абонент владеет почтовым ящиком (в нашем случае это английская аббревиатура названия кафедры "Вычислительные Системы И Сети).

Таким образом, каждый пользователь сети имеет уникальный электронный адрес. В его распоряжение электронная почта предоставляет широкий спектр услуг, таких как: посылка копий писем другим абонентам (одновременно с посылкой письма основному адресату), получение уведомления (подтверждения) о доставке корреспонденции, возможности тематического архивирования писем, удобные средства для их редактирования и многое другое. Обладая преимуществами не только перед обычной почтой, но и перед телефонной и факсимильной связью в отношении скорости доставки сообщений, надежности, себестоимости, а также предоставляя своим абонентам сервис высокого качества при обработке электронной информации, электронная почта становится все более популярным средством общения и взаимодействия, особенно при проведении совместных обсуждений проектов и выполнении исследований с участием специалистов и экспертов из различных регионов мира, открывает уникальную возможность для совместного редактирования документов, обеспечивая сохранение в архивах промежуточных вариантов и т.д.

5.2. Передача файлов FTP

Протокол FTP (File Transfer Protocol) обеспечивает пересылку файлов между компьютерами сети независимо от их типов, особенностей операционных систем, файловых систем и форматов файлов. Передаваемые файлы могут включать разнообразную информацию - программы, тексты, данные, графические соображения, видеофрагменты и звук.

В Интернете имеется большое число открытых (т.е. без каких-либо ограничений доступа) ftp-серверов, где размещена информация, которая может представлять интерес для различных абонентов сети. Соединяясь с открытым ftp-сервером, абонент сообщает свои имя (login) и пароль в виде:

login=anonymous и раssword=<свой-электронный-почтовый-адрес>.

Установив соединение своего компьютера с ftp-сервером, абонент может перейти к просмотру информации, хранящейся на ftp-сервере, и копированию выбранных файлов.

5.3. Терминальный доступ TELNET

Программа терминального доступа позволяет пользователю Интернета производить запуск своих программ на удаленном компьютере; другими словами, пользователь, работая со своими клавиатурой и монитором, передает команды какому-то другому компьютеру, включенному в Интернет, который, выполняя эти команды, возвращает результаты их выполнения на компьютер пользователя. Это могут быть команды обращения к базам данных, системам поиска информации, пакетам программ, компиляторам и т.д.

Сеанс работы в режиме telnet называют telnet-сессией. Для установления соединения с компьютером необходимо указать его символьное имя или цифровой адрес. После того, как соединение установлено, Ваш компьютер становится терминалом другого (удаленного) компьютера, и все набираемые Вами на клавиатуре символы передаются на этот компьютер. Часто этот режим используют для связи с различными удаленными базами данных, для поиска в которых (например, в каталоге какой-либо библиотеки) необходимо работать с программой, находящейся на той же машине, что и база данных.

5.4. Глобальная система телеконференций USENET

Развитием электронной почты служит электронная газета, распространяющая новости на электронной доске объявлений, и так называемые электронные телеконференции.

Электронные телеконференции (их называют "netnews", "newsgroups" или просто "news") содержат разделы новостей, разбитые по тематикам. Каждый подписчик телеконференции имеет возможность обратиться к интересующему его разделу, получать все (по своему выбору и желанию) поступающие туда новости и посылать туда свои сообщения, называемые статьями (articles). Эта система позволяет многочисленным участникам обмениваться информацией, обсуждать различные проблемы, коллективно готовить совместные документы и т.п. Абонент имеет возможность поиска нужных материалов по ключевым словам, фамилии автора, датам и др.

Работа в этом режиме начинается с подключения к выбранному в сети news-серверу. При выполнении такого подключения на экране монитора появляется окно с указанием названий конференций, на которые была произведена подписка. Выбрав соответствующее название, можно ознакомиться со списком заголовков статей, размещенных на данный момент в этой конференции. Заголовок содержит, как правило, информацию о теме статьи и ее авторе, объем (количество строк)и дату ее размещения. Текст заинтересовавшей пользователя статьи можно получить, "щелкнув" по заголовку курсором мыши. Пользователю предоставляется возможность подписки на новые конференции, посылки статей для размещения ее в выбранной конференции, ответа автору статьи (и только ему) по электронной почте или же посылки этого ответа для ознакомления всеми посетителями конференции, а также создание собственной конференции и ряд других услуг.

Поиск конференции производят по тематике или по ключевым словам. В первом случае следует обратиться к конференции под названием conferences, которая содержит перечень всех существующих в сети конференций, организованный по темам. Основными группами телеконференций являются: вычислительная техника (comp, сокращенно от computer), наука (sci - science), развлекательная (rec - recreation), искусство (art), экономика (eco), разное (misc - miscellaneous) и др. Телеконференция "comp" имеет подгруппы, в которых обсуждаются, например, языки программирования (comp.lang), операционные системы (comp.os), компьютерные вирусы (сomp.virus) и многие другие. Разделы появляются и исчезают в зависимости от интереса, проявляемого подписчиками - по их инициативе или по инициативе администрации сети.

В случае поиска конференции по ключевым словам нет необходимости обращаться к какой-либо справочной конференции, а поиск производится путем задания ключевого слова в ответ на запрос системы.

5.5. Средства поиска информации в сети. Навигация в Интернете

Система World-Wide Web, WWW (всемирная паутина) является средством для создания и извлечения информации из Интернет. Что такие WWW? Вот одно из определений: это всемирная информационная гиперсреда, собрание и хранилище разнообразной и взаимосвязанной информации, включающие в себя текстовые, графические, видео-, аудио- и другие информационные файлы, размещаемые на так называемых WWW-серверах (компьютерах), входящих в сеть Интернет.

Практически единственное, что нужно сделать для размещения своего сообщения в Интернете - это создать и отформатировать свой текст с помощью языка разметки гипертекста HTML (Hyper Tехt Markup Language).

Доступ к этой гиперсреде обеспечивается с компьютеров, подключенных к Интернет, с помощью специальных программ - WWW-клиентов. Чтобы получить доступ к информации в Интернете, необходима специальная программа просмотра - браузер (browser). Наиболее известные программы просмотра - Netscape Navigator и Microsoft Internet Explorer. Эти программы позволяют путешествовать по Интернету, точнее по его архивам, находящимся в различных точках земного шара, и получать любую содержащуюся в них информацию.

6. Информационные технологии в образовании

Во все времена самыми конкурентоспособными и экономически здоровыми были страны, которые больше других вкладывали (материальных и финансовых средств) в развитие образования. По мере того как нынешнее столетие приближается к своему завершению, мир становится свидетелем беспрецедентного по своим масштабам развития высшего образования, которое практически во всех странах переживает период реформ. Это зафиксировано во многих публикациях и документах, в том числе и Декларации и рекомендациях второго Международного Конгресса "Образование и информатика: политика в области образования и новые технологии", созванного ЮНЕСКО в сотрудничестве с Правительством Российской Федерации.

Развитие современных компьютерных и телекоммуникационных технологий и расширяющееся их использование в системе образования заставляют вновь вернуться к обсуждению и осмыслению понятия грамотности в образовании. Если ранее навыки в области грамотности (умения читать и писать на родном языке) и навыки счета (основ математики) являлись двумя основными составляющими учебных школьных программ (начальной и средней школ), то сегодня третьей основной составляющей этих программ становится овладение навыками в области компьютерных и телекоммуникационных технологий; в зарубежной литературе, а в последнее время и отечественной, для их обозначения все чаще используются термины "телематика" или "телематические системы", означающие по своей сути системы, объединяющие компьютеры в сети при помощи линии связи на национальном и международном уровне для дистанционного доступа к распределенной информации и распределенным ресурсам. Объединение звука, графики и мультипликации с текстом в таких системах, (т.е. средства мультимедиа) заставляет включить в понятие грамотности (в широком смысле) не только умение читать, писать и считать (базовые компоненты существующих учебных программ), не только умение вести поиск, накопление и обработку информации с помощью компьютера, но и навыки владения новыми информационными технологиями в интерактивном режиме для работы с разнообразными прикладными программами, в том числе и мультимедийными. При этом становится ясным, что главенствующей роли письменного языка как основного средства коммуникации между людьми бросают вызов средства мультимедиа - мультипликация, графика и звук! Таким образом, навыки в области компьютерных технологий должны быть поставлены во главу учебной программы средней школы (и широко использоваться в учебном процессе в высшей школе).

Владение навыками в той пли иной области направлены на ликвидацию функциональной безграмотности, проявляющуюся в том, что отдельные люди не в состоянии решить данную задачу с помощью изученных ими способов, методов или приемов. Если говорить о компьютерных технологиях, то функциональная неграмотность может проявляться, например, в том, что студент или аспирант (а то и научный работник), специализирующиеся в области информационных технологий, не в состоянии оформить с помощью компьютера технически грамотно научную статью или осуществить презентацию своей работы (например, диапозитивы для доклада на конференции или защиты работы), составить отчет о своей работе с использованием соответствующих компьютерных технологий (например, из состава Microsoft Office); не менее важными являются умения и навыки работы в локальных и глобальных сетях - отправить и получить письмо по E-mail (электронной почте) или факсимильное сообщение (факс), обратиться к телеконференциям, осуществлять поиск информации на серверах в Интернете, наконец, обучаться в системе дистанционного обучения.

Как известно, дистанционное образование (ДО) представляет собой комплекс образовательных услуг, предоставляемых различным категориям граждан и реализуемых в рамках специализированной информационно-образовательной среды независимо от расстояния до образовательных центров. Информационно-образовательная среда ДО представляет собой системно организованную совокупность информационных ресурсов, средств передачи данных, аппаратно-программного и организационно-методического обеспечения, ориентированную на удовлетворение образовательных потребностей пользователей (т.е. обучаемых различных категорий: школьников, лицеистов и гимназистов, студентов колледжей и университетов, слушателей различных курсов, в том числе повышения квалификации, подготовки и переподготовки и т.д.).

Характерными чертами дистанционного образования являются:

• Гибкость: пользователи системы ДО, как правило, не посещают регулярных занятий в виде лекций, семинаров или лабораторных работ, а работают в удобном для себя режиме ( но месту, времени и темпу занятий), что предоставляет определенные преимущества тем, кто не может или не хочет изменить привычный уклад жизни. Для включения в систему ДО не существует какого-либо образовательною ценза: каждый может начинать свое образование с любого выбранного уровня, продолжать его столько, сколько это необходимо для индивидуального освоения предмета и получения необходимых зачетов по выбранным курсам.
• Модульность: в основу учебных планов ДО положен модульный принцип, в соответствии с которым отдельные курсы создают целостное представление об определенных предметных областях, что позволяет из набора независимых курсов-модулей формировать учебную программу, отвечающую индивидуальным потребностям обучаемых.
• Экономическая эффективность: сравнительная оценка мировых образовательных систем показывает, что ДО обходится на 50% дешевле традиционных форм образования. Опыт отечественных негосударственных центров ДО показывает, что их затраты на подготовку специалиста составляют примерно 60% от затрат на подготовку специалиста по дневной форме за счет более концентрированного представления и унификации содержания, ориентированности технологий ДО на большое количество обучающихся, более эффективного использования учебных площадей и технических средств.
• Новая роль преподавателя: на него возлагаются такие функции, как координирование познавательного процесса, корректировка преподаваемого курса, консультирование при составлении индивидуального учебного плана, руководство учебными проектами и др. Он управляет учебными группами взаимоподдержки, помогает обучаемым в их профессиональном самоопределении. Асинхронное, как правило, взаимодействие обучаемых и преподавателя в СДО предполагает обмен сообщениями путем их взаимной посылки по адресам корреспондентов. Это позволяет анализировать поступающую информацию и отвечать на нее в удобное для корреспондентов время. Средствами асинхронного взаимодействия являются электронная почта и компьютерные сети.
• Специализированный контроль качества образования: в качестве форм контроля в ДО используются дистанционно организованные экзамены, собеседования, практические, курсовые и проектные работы, экстернат, компьютерные интеллектуальные тестирующие системы. Следует особо подчеркнуть, что решение проблемы контроля качества ДО, его соответствия образовательным стандартам имеет принципиальное значение для успеха всей системы ДО, для академического признания курсов ДО, для признания ее традиционными учебными заведениями. Поэтому для осуществления контроля в СДО должна быть создана единая система государственного тестирования.
• Использование специализированных технологий и средств обучения: технология ДО - это совокупность методов, форм и средств взаимодействия с человеком в процессе самостоятельного, но контролируемого освоения им определенного массива знаний. Обучающая технология строится на фундаменте определенного содержания и должна соответствовать требованиям его представления. Предлагаемые к освоению знания аккумулируются в специальных курсах и модулях, предназначенных для ДО и основанных на действующих образовательных стандартах, а также в банках данных и знаний, библиотеках видеосюжетов и др. Представление информации для обучаемых осуществляется в виде:
  • печатных материалов (учебно-методические комплекты литературы);
  • электронных материалов: компьютерные образовательные Среды, базы данных, банки знаний, электронные учебники;
  • аудио- и видеопродукции;
  • телевизионных передач.

Носителями информации являются: бумажные носители (книги, пособия, брошюры); магнитные гибкие и жесткие дискеты и диски, лазерные диски; аудио- и видеокассеты.

В качестве технических средств обучения в ДО выступают: специализированные учебно-методические комплексы (выполненные в виде кейсов), компьютеры, телевизоры, телефоны, аудио- и видеомагнитофоны, специальная мультимедиа-техника.

Центральным звеном СДО являются средства телекоммуникации и их транспортная основа. Они служат для обеспечения образовательных процессов необходимыми учебными и учебно-методическими материалами в качестве обратной связи между преподавателем и обучаемым, для обмена управленческой информацией внутри системы ДО, для выхода в международные информационные сети, в том числе для подключения в СДО зарубежных пользователей.

Термин "дистанционное обучение" означает такую организацию учебного процесса, при которой преподаватель разрабатывает учебную программу, базирующуюся главным образом на самостоятельном обучении студента. Такая учебная среда характеризуется тем, что учащийся отделен от преподавателя в пространстве и/или во времени, в то же время как студенты, так и преподаватели имеют возможность в любой момент начать диалог с помощью средств телекоммуникации.

Дистанционное обучение позволяет обучиться людям в тех регионах, где нет иных возможностей профессиональной подготовки или получения качественного высшего образования, нет учебного заведения нужного профиля или преподавателей требуемого уровня квалификации.

Дистанционное обучение позволяет использовать более сложные информационные технологии, которые делают обучение более интересным и увлекательным.

Идеальная модель дистанционного обучения включает в себя интегрированную учебную среду с вариантным определением роли различных компонент - организационно-методических, технологических, педагогических. Одна из причин эффективности организации ДО состоит в том, что хотя стоимость разработки материалов по курсам ДО может быть первоначально достаточно высокой, это компенсируется низкими ценами обучения студентов. ДО может обеспечить высокую экономичность и очень низкую стоимость для каждого студента при большом числе студентов за счет экстенсивного использования одних и тех же учебных материалов, печатных изданий, видеокассет, телевидения и компьютерных обучающих программ.

ДО предполагает, что учащийся имеет очень малую возможность прямого общения с преподавателем в аудитории по сравнению со студентами традиционно организованных курсов. Таким образом, качество возможного прямого общения должно быть очень высоким. Такие формы, как локальные центры обучения, местные школы или группы самоподготовки, очень важны в смысле предоставления социальной компоненты опыта обучения.

Важную часть программы ДО составляет предоставление поддержки географически разделенным учащимся посредством организации местных учебных центров. Эти центры станут местом, где студенты смогут получить ответы на интересующие их вопросы, административными центрами регистрации и учета, академическими центрами для встреч и обучения преподавателей, центрами просмотра видеокассет, доступа к компьютерам и т.д.

Преподаватель является посредником между материалами ДО и учащимися; он как раз и есть тот "дружественный голос" в программе ДО, облегчающий обучение группы студентов посредством компьютерной связи, предоставляющий обратную связь в процессе обучения посредством комментариев к ученическим работам, советов, поддержки и мотивации, чтобы обучаемые не чувствовали себя изолированно.

Создание центров обучения облегчает формирование студенческих групп самоподготовки, которые собираются и общаются на добровольной основе, не требующей присутствия преподавателя. Эти встречи нацелены на обсуждение общих вопросов по курсу и взаимопомощь при работе над заданиями.

ДО предполагает использование целого набора средств и технологий: печатная продукция, аудио- и видеоматериалы, телевидение, электронная почта, проведение "спутниковых" конференции и т.д. Электронная почта может быть установлена и эффективно использоваться в центрах ДО с целью проведения консультаций с преподавателями-тьюторами.

НИТ и ДО можно разделить на три категории: интерактивные (печатные, аудиовизуальные носители), компьютерное обучение (включая новейшие средства мультимедиа), развитые средства телекоммуникаций - видеоконференции.

• Видеокассеты - это уникальное средство для ДО практически по любой дисциплине. Не требуются большие расходы на тиражирование; их используют как компоненты наборов учебных материалов, частично заменяя традиционные лекции.
• Электронная почта экономически и технологически является наиболее эффективной технологией, которая может быть использована в процессе обучения для передачи учебных курсов и обеспечения обратной связи обучаемого с преподавателем. В то же самое время она имеет ограниченный педагогический эффект из-за невозможности в полной мере реализовать диалог между преподавателем и студентами. При наличии постоянного доступа студентов к ПЭВМ с модемом и телефонным каналом, электронная почта позволяет реализовать гибкий и интенсивный процесс консультаций.
• Прямой доступ к мировым информационным ресурсам позволяет получить интерактивный доступ к удаленным базам данных, информационно-справочным системам, библиотекам при изучении предмета. Данный режим доступа ON-LINE позволяет в течение нескольких секунд осуществить передачу необходимого учебного материала, компьютерных программ при помощи таких компьютерных систем, как GOPHER, WWW, VERONICA из крупных научно-педагогических центров и из локальных узлов сети Internet, общее количество которых в мире превышает 1 миллион 250 тысяч.
• Видеоконференции с использованием компьютерных сетей предоставляют возможность организации самой дешевой видеосвязи среднего качества. Данный тип видеоконференций может быть использован для проведения семинаров в небольших (10-15 человек) группах, индивидуальных консультаций, обсуждения рабочих вопросов в ходе ДО. Помимо передачи звука и видеоизображения компьютерные видеоконференции обеспечивают возможность совместного управления экраном компьютера: создание чертежей и рисунков на расстоянии, передачу фотографических и рукописных материалов.
• Видеоконференции по цифровому спутниковому каналу с использованием видеокомпрессии совмещают высокое качество передаваемого изображения и стоимость, которая более чем на два порядка меньше обычного телевизионного сигнала.

В настоящее время наблюдается бурное развитие использования WWW-технологий в образовании, науке, торговле, сфере услуг и других областях человеческой деятельности (WWW - World Wide Web - "Всемирная паутина").

Привлекательность WWW-технологии построения информационных систем объясняется наглядным характером представления данных с использованием средств гипермедиа, интеграции основных видов сетевого телекоммуникационного сервиса (FTP, GOPHER, TELNET и др.), относительной простотой подготовки документов для WWW систем. Уже сейчас в России функционируют более сотни WWW-серверов, многие из которых принадлежат организациям науки и образования. Развитие HTML - языка представления данных в WWW-системах - позволяет постоянно наращивать выразительные возможности WWW-систем. Особенно перспективно использование WWW-технологий в сфере ДО.

Возможность полноценного подключения к Internet является для вуза весьма важным фактором развития телекоммуникационных технологий. Тем не менее строить WWW-информационные системы можно и в рамках локальных сетей при наличии соответствующего TCP/IP-программного обеспечения и WWW-программ серверов и клиентов. Это позволит уже сейчас вузам, не имеющим IP-подключения к Internet (и, возможно, не имеющим даже электронной почты), активно развивать WWW-технологии, создавать и эксплуатировать информационные и обучающие системы на их основе.

Создание системы ДО требует проведения комплекса работ по разработке теоретических основ дистанционного образования, обучающих технологий и методик.

К ним относятся: разработка общепедагогических и методических проблем ДО, включая прогнозирование результативности и социальных последствий ДО для различных групп обучаемых, уровней образования и специальностей, исследование дидактических особенностей обучения в СДО, разработку моделей и форм ДО и т.д.

Важнейшим компонентом системы ДО является учебно-методическое обеспечение, создание которого предполагает разработку информационно-образовательных сред СДО и курсов дистанционного обучения, включая средства интерактивного взаимодействия обучающихся с центрами СДО, банки данных и знаний, среды для компьютерных телеконференций, информационно-библиотечные системы. Распространение системы ДО предполагает создание широкого спектра курсов ДО - для дошкольного, общего среднего, начального и среднего профессионального образования, уровней бакалавра и магистра системы высшего профессионального образования, послевузовского и дополнительного профессионального образования и многих других.

Важным аспектом этой проблемы является разработка средств и систем контроля качества ДО. Решение этих задач требует создания инвариантных к предметной области программно-методических средств контроля качества и подготовки обучаемых в СДО.

Создание системы ДО требует формирования материально-технической базы СДО, в том числе для разработки и тиражирования методических материалов, учебных курсов и средств их сопровождения; совершенствования телекоммуникационной инфраструктуры для реализации образовательных технологий ДО. Подобная инфраструктура включает: общероссийскую сеть интерактивного спутникового телевидения, компьютерные телекоммуникации высшей школы RUNNET, UNICOR, RELARN, сеть региональных и отраслевых центров дистанционного обучения, оснащенных компьютерными классами, средствами подключения к национальной компьютерной сети, электронным архивом учебного материала и т.д.

---

Содержание