Урок №14. Компьютерные сети.
На протяжении столетий для передачи писем человечество пользовалось услугами почтовой связи; во второй половине XIX века была изобретена технология передачи звука (телефон); с 30-х годов XX века для передачи изображений стал использоваться телефакс. В наши дни для передачи текстов, изображений, звука и многих других видов информации повсеместно используются компьютерные сети.
Компьютерная сеть — это два и более компьютеров, соединённых каналами связи.
Важной характеристикой компьютерной сети является скорость передачи данных. Вспомним, что такое скорость движения, — это расстояние, преодолеваемое в единицу времени.
Скорость передачи данных — это объём данных, передаваемых по каналу связи за единицу времени (например, за 1 с).
Основная единица измерения скорости передачи данных — бит в секунду (бит/с).
Объём данных I, переданных по каналу за время t, вычисляется по формуле I = v • t, где v — скорость передачи данных.
Задача 1
Скорость передачи данных по некоторому каналу связи равна 1 024 ООО бит/с. Передача данных через это соединение заняла 5 секунд. Определите информационный объём переданных данных в килобайтах.
Задача 2
Скорость передачи данных через некоторое соединение равна 128 ООО бит/с. Сколько секунд потребуется для передачи через это соединение файла размером 125 Кбайт?
Недостаточное техническое качество каналов связи и ряд других причин могут приводить к искажению передаваемого сигнала и потере данных.
Во избежание таких ситуаций чаще всего применяют помехоустойчивое кодирование: специальные алгоритмы позволяют определённым образом закодировать исходное сообщение, а после его передачи определить, не появились ли в переданном сообщении ошибки, и устранить их в случае обнаружения.
Основная идея помехоустойчивых кодов (кодов, обнаруживающих и исправляющих ошибки передачи) заключается в том, что к двоичному коду исходного сообщения добавляются контрольные биты, вычисляемые по определённому алгоритму. В момент приёма сообщения контрольные биты заново пересчитываются. Если значения контрольных битов до и после передачи сообщения совпадают, то считается, что сообщение передано без ошибок. В противном случае предпринимаются попытки восстановить переданное сообщение или же осуществляется его повторная передача. Таким образом, улучшение качества передачи сообщения происходит за счёт введения дополнительных битов, что приводит к уменьшению скорости передачи данных.
Рассмотрим на простом примере идею кодов Хемминга — одного из самых известных алгоритмов создания самоконтро-лирующихся и самокорректирующихся кодов.
Предположим, необходимо передать сообщение, представленное следующим двоичным кодом: 00111101.
Исходную цепочку дополним контрольными битами, которые займут 1-ю, 2-ю, 4-ю и 8-ю позиции в передаваемом сообщении. Таким образом, исходная цепочка из восьми символов будет преобразована в цепочку из 12 символов. На приведённой ниже схеме выделены позиции для контрольных битов, но значения их пока что не вычислены:
Правило вычисления контрольных битов гласит: контрольный бит с номером n контролирует все последующие n бит через каждые n бит, начиная с позиции n:
Для вычисления значений контрольных битов следует определить чётность сумм битов, отмеченных в соответствующих строках.
Например, для вычисления значения первого контрольного бита надо найти сумму значений битов с номерами 3, 5, 7, 9, 11; если сумма чётная, то в контрольный бит следует вписать О, иначе вписать 1. В нашем случае значение 1-го контрольного бита равно 0 (0 + 0+1+1+0 = 2, 2 — чётное).
Проведя аналогичные вычисления для оставшихся контрольных битов, получим следующий код:
Полученный код 010101111101 и будет передаваться по сети. Предположим, что в процессе передачи возникла ошибка и принимающая сторона получила код с ошибкой в 7-м бите:
010101011101
Для того чтобы принимающая сторона могла обнаружить ошибку, производится пересчёт значений контрольных битов по описанному выше алгоритму:
Сравним контрольные биты: значения первых трёх контрольных битов при передаче и при приёме оказались разными. Но именно эти три бита контролируют значение седьмого бита:
Таким образом, возникшая при передаче ошибка в 7-м бите обнаружена. Для её исправления значение бита следует изменить. В нашем примере вместо 0 надо поставить 1.
Всемирная паутина — это мощнейшее информационное хранилище; содержащийся в ней объём информации не поддаётся точному измерению. WWW содержит информацию самого разного характера; там можно найти:
- самые свежие новости — политические, экономические, культурные, спортивные;
- научную, техническую, образовательную и справочную информацию абсолютно любого рода;
- рекламу разнообразных товаров и услуг;
- ресурсы для досуга и развлечения — книги, музыку, фильмы, игры и многое другое.
Всемирная паутина — служба Интернета для представления информации в виде гипертекста.
Перемещаться пользователю по «паутине» помогают специальные программы — браузеры (англ, browse — осматривать, изучать; рис. 2.16).
На первый взгляд, Всемирную паутину можно представить как библиотеку, книги в которой расположены без видимого порядка: нет ни единой системы каталогов, ни библиотекарей. При этом посетители «библиотеки» по собственному усмотрению добавляют новые тома или безвозвратно их забирают. Для того чтобы извлечь полезную информацию из Всемирной паутины, нужно знать, где и как вести поиск, нужен опыт поисковой работы.
Поиск нужного документа (веб-страницы или веб-сайта) в WWW происходит с помощью браузера разными способами:
- путём указания адреса документа;
- путём перемещения по паутине гиперсвязей;
- путём использования поисковых систем.
Если вам известен точный адрес нужного сайта, то для перехода на него достаточно безошибочно ввести этот адрес в адресную строку браузера (рис. 2.17). Далее, внимательно просматривая информацию и переходя по гиперссылкам, вы можете отыскать интересующую вас информацию.
Если же адрес нужного сайта или документа вам неизвестен, то лучше всего воспользоваться поисковыми системами.
Действие поисковых систем основано на постоянном, последовательном изучении всех страниц всех сайтов Всемирной
паутины. Для каждого документа составляется его поисковый образ — набор ключевых слов, отражающих содержание этого документа. В связи с постоянным обновлением информации поисковые системы периодически возвращаются к ранее изученным страницам, чтобы обнаружить и зарегистрировать изменения. Информация о ключевых словах исследованных таким образом страниц сохраняется в поисковой системе.
При поступлении запроса от пользователя поисковая система на основании имеющейся в ней информации формирует список страниц, соответствующих критериям поиска. Найденные документы, как правило, упорядочиваются в зависимости от местоположения ключевых слов (в заголовке, в начале текста), частоты их появления в тексте и других характеристик.
Существует множество поисковых систем. Несмотря на общий принцип работы, поисковые системы различаются по языкам запросов, зонам поиска, глубине поиска внутри документа, методам упорядочения информации и другим характеристикам.
Самой популярной в мире поисковой системой является Google. Крупнейшая отечественная поисковая система — Яндекс.
В поисковых системах есть строка для текстового или голосового ввода поискового запроса (рис. 2.18).
В большинстве поисковых систем возможны три основных типа поиска:
- поиск по любому из слов — результатом поиска является огромный список всех страниц, содержащих хотя бы одно из ключевых слов; такой поиск может быть использован, когда пользователь не уверен в ключевых словах;
- поиск по всем словам — в этом режиме поиска формируется список всех страниц, содержащий все ключевые слова в любом порядке;
- поиск точно по фразе — в результате поиска составляется список всех страниц, содержащих фразу, точно совпадающую с ключевой (знаки препинания игнорируются).
Если найдено слишком много документов, то можно добавить ещё одно ключевое слово и повторить поиск. Для этого во многих поисковых системах есть функция поиска среди найденного.
Можно вводить поисковые запросы с использованием логических связок, аналогичных по смыслу союзам «и», «или» и частице «не» русского языка (табл. 2.4).
Смысл логических связок становится более понятным, если проиллюстрировать их с помощью графической схемы — кругов Эйлера.
Представим множества документов, в которых присутствуют ключевые слова «канарейки», «щеглы», двумя кругами. Тогда множества документов, соответствующих нашим запросам (см. табл. 2.4), будут представлены закрашенными областями на рис. 2.19.
Если в результате поиска вы не нашли ни одного подходящего документа, нужно:
- проверить правильность написания ключевых слов;
- проверить правильность использования логических связок;
- подобрать и использовать синонимы ключевых слов;
- изменить логику запроса;
- воспользоваться другой поисковой системой (ya.ru, google.com, bing.com, yahoo.com, mail.ru и т. д.).
Во многих поисковых системах реализована возможность поиска по изображению. Например, у вас есть файл с изображением незнакомого объекта, о котором вам нужно собрать как можно больше информации. Описывать объект словами, формулируя текстовый или голосовой запрос, может быть затруднительно. Гораздо проще воспользоваться поиском по картинкам (рис. 2.20).
Поиск по изображениям лежит в основе визуального поиска — современной технологии, основанной на искусственном интеллекте, когда сама картинка используется в качестве поискового запроса. Теперь достаточно сфотографировать то, что вас интересует, на камеру смартфона, и поисковая система найдёт нужную вам информацию без утомительного ввода текстовых запросов. Визуальный поиск широко используется при выборе товаров в интернет-магазинах.
Интернет является зоной свободного доступа, в которой абсолютно каждый может не только искать ту или иную информацию, но и размещать в ней всё, что сочтёт возможным. К этой информации будет иметь доступ весь мир. Эти данные никем не контролируются и не проверяются, а поэтому они могут быть недостоверными (содержать устаревшие данные, ошибочные или заведомо ложные утверждения) и субъективными (отражать личную точку зрения автора).
К данным, которые вы получили в результате поиска в Интернете, следует относиться критически и предпринимать шаги для того, чтобы убедиться в достоверности найденной информации.
Вот несколько рекомендаций, следование которым позволит вам сориентироваться в море информации и отделить достоверную информацию от недостоверной.
- Используйте информацию, найденную на надёжных сайтах. Сайт можно считать надёжным, если:
- указана принадлежность сайта (официальная организация или средство массовой информации, известный человек);
- указаны ссылки на источники информации и контакты авторов ресурсов;
- информация на сайте обновляется;
- текст написан грамотно, без грамматических ошибок и опечаток.
- Используйте не менее трёх различных источников, содержащих похожую информацию; сравнивайте данные на интересующую вас тему, приведённые на разных сайтах.
- Проверяйте, подтверждаются ли найденные вами материалы сведениями, содержащимися в других проверенных источниках (в учебниках, справочниках, энциклопедиях и т. д.).