Телекоммуникационные технологии
По мере эволюции вычислительных систем сформировались следующие разновидности архитектуры компьютерных сетей:
‣‣‣ одноранговая архитектура;
‣‣‣ классическая архитектура ʼʼклиент-серверʼʼ;
‣‣‣ архитектура ʼʼклиент-серверʼʼ на базе Web-технологии.
При одноранговой архитектуре все ресурсы вычислительной системы, включая информацию, сконцентрированы в центральной ЭВМ, называемой еще мэйнфреймом (mainframe - центральный блок ЭВМ). В качестве базовых средств доступа к информационным ресурсам использовались однотипные алфавитно-цифровые терминалы, соединяемые с центральной ЭВМ кабелем. При этом не требовалось никаких специальных действий со стороны пользователя по настройке и конфигурированию программного обеспечения.
Явные недостатки, свойственные одноранговой архитектуре и развитие инструментальных средств привели к появлению вычислительных систем с архитектурой ʼʼклиент-серверʼʼ. Особенность данного класса систем состоит в децентрализации архитектуры автономных вычислительных систем и их объединении в глобальные компьютерные сети. Создание данного класса систем связано с появлением персональных компьютеров, взявших на себя часть функций центральных ЭВМ. В результате появилась возможность создания глобальных и локальных вычислительных сетей, объединяющих персональные компьютеры (клиенты или рабочие станции), использующие ресурсы, и компьютеры (серверы), предоставляющие те или иные ресурсы для общего использования.
Любое программное приложение можно представить в виде структуры из трех компонентов:
‣‣‣ компонент представления, реализующий интерфейс с пользователем;
‣‣‣ прикладной компонент, обеспечивающий выполнение прикладных функций;
‣‣‣ компонент доступа к информационным ресурсам, или менеджер ресурсов, выполняющий накопление информации и управление данными.
На базе распределения перечисленных компонентов между рабочей станцией и сервером сети выделяют следующие модели архитектуры ʼʼклиент-серверʼʼ:
‣‣‣ модель доступа к удаленным данным;
‣‣‣ модель сервера управления данными;
‣‣‣ модель комплексного сервера;
‣‣‣ трехзвенная архитектура ʼʼклиент-серверʼʼ.
Модель доступа к удаленным данным при которой на сервере расположены только данные, имеет следующие особенности:
‣‣‣ невысокая производительность, так как вся информация обрабатывается на рабочих станциях;
‣‣‣ снижение общей скорости обмена при передаче больших объёмов информации для обработки с сервера на рабочие станции.
При использовании модели сервера управления данными кроме самой информации на сервере располагается менеджер информационных ресурсов (к примеру, система управления базами данных). Компонент представления и прикладной компонент совмещены и выполняются на компьютере-клиенте, который поддерживает как функции ввода и отображения данных, так и чисто прикладные функции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается либо операторами специального языка (к примеру, SQL в случае использования базы данных), либо вызовами функций специализированных программных библиотек. Запросы к информационным ресурсам направляются по сети менеджеру ресурсов (к примеру, серверу базы данных), который обрабатывает запросы и возвращает клиенту блоки данных. Наиболее существенные особенности данной модели:
‣‣‣ уменьшение объёмов информации, передаваемых по сети, так как выборка необходимых информационных элементов осуществляется на сервере, а не на рабочих станциях;
‣‣‣ унификация и широкий выбор средств создания приложений;
‣‣‣ отсутствие четкого разграничения между компонентом представления и прикладным компонентом, что затрудняет совершенствование вычислительной системы.
Модель сервера управления данными целесообразно использовать в случае обработки умеренных, не увеличивающихся со временем объёмов информации. При этом сложность прикладного компонента должна быть невысокой.
Модель комплексного сервера строится в предположении, что процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, ограничивается функциями представления, а собственно прикладные функции и функции доступа к данным выполняются сервером. Преимущества модели комплексного сервера:
‣‣‣ высокая производительность;
‣‣‣ централизованное администрирование;
‣‣‣ экономия ресурсов сети.
Модель комплексного сервера является оптимальной для крупных сетей, ориентированных на обработку больших и увеличивающихся со временем объёмов информации.
Архитектура ʼʼклиент-серверʼʼ, при которой прикладной компонент расположен на рабочей станции вместе с компонентом представления (модели доступа к удаленным данным и сервера управления данными) или на сервере вместе с менеджером ресурсов и данными (модель комплексного сервера), называют двухзвенной архитектурой.
При существенном усложнении и увеличении ресурсоемкости прикладного компонента для него должна быть выделен отдельный сервер, называемый сервером приложений. В этом случае говорят о трехзвенной архитектуре ʼʼклиент-серверʼʼ. Первое звено - компьютер-клиент, второе - сервер приложений, третье - сервер управления данными. В рамках сервера приложений бывают реализованы несколько прикладных функций, каждая из которых оформляется как отдельная служба, предоставляющая некоторые услуги всем программам. Серверов приложения должна быть несколько, каждый из них ориентирован на предоставление некоторого набора услуᴦ.
Наиболее ярко современные тенденции телекоммуникационных технологий проявились в Интернете. В соответствии с Web-технологией на сервере размещаются так называемые Web-документы, которые визуализируются и интерпретируются программой навигации (Web-навигатор, Web-броузер), функционирующей на рабочей станции. Логически Web-документ представляет собой гипермедийный документ, объединяющий ссылками различные Web-страницы. В отличие от бумажной Web-страница должна быть связана с компьютерными программами и содержать ссылки на другие объекты. В Web-технологии существует система гиперссылок, включающая ссылки на следующие объекты:
‣‣‣ другую часть Web-документа;
‣‣‣ другой Web-документ или документ другого формата (к примеру, документ Word или Excel), размещаемый на любом компьютере сети;
‣‣‣ мультимедийный объект (рисунок, звук, видео);
‣‣‣ программу, которая при переходе на нее по ссылке, будет передана с сервера на рабочую станцию для интерпретации или запуска на выполнение навигатором;
‣‣‣ любой другой сервис - электронную почту, копирование файлов с другого компьютера сети, поиск информации и т.д.
Передачу с сервера на рабочую станцию документов и других объектов по запросам, поступающим от навигатора, обеспечивает функционирующая на сервере программа, называемая Web-сервером. Когда Web-навигатору крайне важно получить документы или другие объекты от Web-сервера, он отправляет серверу соответствующий запрос. При достаточных правах доступа между сервером и навигатором устанавливается логическое соединение. Далее сервер обрабатывает запрос, передает Web-навигатору результаты обработки и разрывает установленное соединение. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, Web-сервер выступает в качестве информационного концентратора, который доставляет информацию из разных источников, а потом в однородном виде предоставляет ее пользователю.
Интернет - бурно разросшаяся совокупность компьютерных сетей, опутывающих земной шар, связывающих правительственные, военные, образовательные и коммерческие институты, а также отдельных граждан.
Как и многие другие великие идеи, ʼʼсеть сетейʼʼ возникла из проекта͵ который предназначался совершенно для других целей: из сети ARPAnet, разработанной и созданной в 1969 ᴦ. по заказу Агентства передовых исследовательских проектов (ARPA - Advanced Research Project Agency) Министерства обороны США. ARPAnet была сетью, объединяющей учебные заведения, военных и военных подрядчиков; она была создана для помощи исследователям в обмене информацией, а также (что было одной из главных целей) для изучения проблемы поддерживания связи в случае ядерного нападения.
В модели ARPAnet между компьютером-источником и компьютером-адресатом всегда существует связь. Сама сеть считается ненадежной; любой ее отрезок может в любой момент исчезнуть (после бомбежки или в результате неисправности кабеля). Сеть была построена так, чтобы потребность в информации от компьютеров-клиентов была минимальной. Для пересылки сообщения по сети компьютер должен был просто помещать данные в конверт, называемый ʼʼпакетом межсетевого протоколаʼʼ (IP, Internet Protocol), правильно ʼʼадресоватьʼʼ такие пакеты. Взаимодействующие между собой компьютеры (а не только сама сеть) также несли ответственность за обеспечение передачи данных. Основополагающий принцип заключался в том, что каждый компьютер в сети мог общаться в качестве узла с любым другим компьютером с широким выбором компьютерных услуг, ресурсов, информации. Комплекс сетевых соглашений и общедоступных инструментов ʼʼсети сетейʼʼ разработан с целью создания одной большой сети, в которой компьютеры, соединенные воедино, взаимодействуют, имея множество различных программных и аппаратных платформ.
Сегодня направление развития Интернета в основном определяет ʼʼОбщество Internetʼʼ, или ISOC (Internet Society). ISOC - это организация на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Интернет. Она назначает совет старейшин LAB (Internet Architecture Board), который отвечает за техническое руководство и ориентацию Интернета (в основном это стандартизация и адресация в Интернете). Пользователи Интернета выражают свои мнения на заседаниях инженерной комиссии IETF (Internet Engineering Task Force). IETF - еще один общественный орган, он собирается регулярно для обсуждения текущих технических и организационных проблем Интернета.
Финансовая основа Интернета состоит по сути в том, что каждый платит за свою часть. Представители отдельных сетей собираются и решают, как соединяться и как финансировать эти взаимные соединения. Учебное заведение или коммерческое объединение платит за подключение к региональной сети, которая, в свою очередь, платит за доступ к Интернету поставщику на уровне государства. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, каждое подключение к Интернету кем-то оплачивается.
Рассмотрим кратко основные компоненты Интернета.
World Wide Web (WWW, просто Web, Всемирная паутина) представляет совокупность Web-серверов, на которых хранятся данные, реализованные в виде текстовых и/или графических страниц с гипертекстовыми ссылками на другие страницы или Web-серверы. В случае если ссылка заинтересовала пользователя, то он может перейти на нужную страницу, независимо от ее местонахождения, вернуться на предыдущую просмотренную, поставить закладку. В этом заключается основное преимущество WWW. Пользователя не интересует, как организовано и где находится огромное структурированное хранилище данных. Графическое представление подключения различных серверов представляет собой сложную невидимую электронную паутину.
Серверы Web - специальные компьютеры, осуществляющие хранение страниц с информацией и обработку запросов от других машин. Пользователь, попадая на какой-нибудь сервер Web, получает страницу с данными. На компьютере пользователя специальная программа (броузер) преобразует полученный документ в удобный для просмотра и чтения вид, отображаемый на экране. Серверы Web устанавливаются, как правило, в фирмах и организациях, желающих распространить свою информацию среди многих пользователей, и отличаются специфичностью информации. Организация и сопровождение собственного сервера требует значительных затрат. По этой причине в WWW встречаются ʼʼразделяемыеʼʼ (shared) серверы, на которых публикуют свои данные различные пользователи и организации. Это самый дешевый способ опубликования своей информации для обозрения. Такие серверы зачастую представляют своеобразные информационные свалки.
Серверы FTP представляют из себяхранилища различных файлов и программ в виде архивов. На этих серверах может находиться как полезная информация (дешевые условно бесплатные утилиты, программы, картинки), так и информация сомнительного характера, к примеру порнографическая.
Электронная почта является неотъемлемой частью Интернета и одной из самых полезных вещей. С ее помощью можно посылать и получать любую корреспонденцию (письма, статьи, деловые бумаги и др.). Время пересылки зависит от объёма, обычно занимает минуты, иногда часы. Каждый абонент электронной почты имеет свой уникальный адрес. Надо отметить, что подключение к электронной почте должна быть организовано и без подключения к Интернету. Необходимый интерфейс пользователя реализуется с помощью броузера, который, получив от него запрос с Интернет-адресом, преобразовывает его в электронный формат и посылает на определенный сервер.
Размещено на реф.рф
В случае корректностизапроса, он достигает WEB-сервера, и последний посылает пользователю в ответ информацию, хранящуюся по заданному адресу. Броузер, получив информацию, делает ее читабельной и отображает на экране. Современные броузеры имеют также встроенную программу для электронной почты.
Среди наиболее распространенных броузеров крайне важно выделить Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator.
Подсоединение к Интернету для каждого конкретного пользователя должна быть реализовано различными способами: от полного подсоединения по локальной вычислительной сети (ЛВС) до доступа к другому компьютеру для работы с разделением и использованием программного пакета эмуляции терминала.
Диапазон услуг, предлагаемых Интернетом, достаточно широк. Можно воспользоваться: электронной почтой, электронными досками объявлений, пересылкой файлов, удаленным доступом, каталогизирующими программами и т.д. Для получения полного набора услуг у пользователя должно быть подсоединение по протоколу ТСР/IР. Это крайне важно для того, чтобы компьютер пользователя был частью сети и мог устанавливать контакт с любой сервисной программой, имеющейся в Интернете.
Фактически выход в Интернет должна быть реализован несколькими видами подключений:
‣‣‣ доступ по выделенному каналу;
‣‣‣ доступ по ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интегрированными услугами);
‣‣‣ доступ по коммутируемым линиям;
‣‣‣с использованием протоколов SLIP и РРР.
Корпорациям и большим организациям лучше всего использовать доступ по выделенному каналу. В этом случае возможно наиболее полно использовать все средства Интернета. Поставщик сетевых услуг при этом сдает в аренду выделенную телефонную линию с указанной скоростью передачи и устанавливает специальный компьютер-маршрутизатор для приема и передачи сообщений от телекоммуникационного узла организации. Это дорогостоящее подключение. При этом, установив такое соединение, каждый компьютер ЛВС-организации является полноценным членом Интернета и может выполнять любую сетевую функцию.
ISDN - это использование цифровой телефонной линии, соединяющей домашний компьютер или офис с коммутатором телефонной компании. Преимущество ISDN - в возможности доступа с очень высокими скоростями при относительно низкой стоимости. При этом по Интернету предоставляется такой же сервис, как и по коммутируемым линиям. Услуги телефонных компаний, предоставляющих сервис ISDN, доступны не на всей территории России.
Наиболее простой и дешевый способ получения доступа к сети (Dial - up Access) осуществляется по коммутируемым линиям. В этом случае пользователь приобретает права доступа к компьютеру, который подсоединен к Интернету (хост-компьютеру или узлу Интернета). Войдя по телефонной линии (при этом используется модем и программное обеспечение для работы в коммутируемом режиме) с помощью эмулятора терминала в удаленную систему, крайне важно в ней зарегистрироваться и далее уже можно пользоваться всеми ресурсами Интернета͵ предоставленными удаленной системе. Пользователь в таком режиме арендует дисковое пространство и вычислительные ресурсы удаленной системы. В случае если требуется сохранить важное сообщение электронной почты или другие данные, то это можно сделать в удаленной системе, но не на диске пользовательского компьютера: сначала нужно записать файл на диск удаленной системы, а затем с помощью программы передачи данных перенести данный файл на свой компьютер.
Размещено на реф.рф
При таком доступе пользователь не может работать с прикладными программами, для которых нужен графический дисплей, так как в такой конфигурации с компьютера, подсоединенного к Интернету, нет возможности передать графическую информацию на компьютер пользователя.
При дополнительных финансовых затратах и в коммутируемом режиме можно получить полный доступ к Интернету. Это достигается применением протоколов SLIP и РРР. Один принято называть ʼʼмежсетевой протокол последовательного каналаʼʼ (Serial Line Internet Protocol - SLIP), а другой - ʼʼпротокол точка - точкаʼʼ (Point-to-Point Protocol - РРР). Одно из главных достоинств SLIP и РРР состоит в том, что они обеспечивают полноценное соединение с Интернетом. Пользовательский компьютер не использует какую-то систему как ʼʼточку доступаʼʼ, а непосредственно подключается к Интернету. Но для подключения средних и больших сетей к Интернету эти протоколы не подходят, поскольку их быстродействия недостаточно для одновременной связи со многими пользователями.
Современные сети создаются по многоуровневому принципу. Передача сообщений в виде последовательности двоичных сигналов начинается на уровне линий связи и аппаратуры, причем линий связи не всегда высокого качества. Далее добавляется уровень базового программного обеспечения, управляющего работой аппаратуры. Следующий уровень программного обеспечения позволяет наделить базовые программные средства дополнительными необходимыми возможностями. Расширение необходимых функциональных возможностей сети путем добавления уровня за уровнем приводит к тому, что пользователь в конце концов получает по-настоящему дружественный и полезный инструментарий.
Моделью Интернета можно считать почтовое ведомство, представляющее собой сеть с коммутацией пакетов. Там корреспонденции конкретного пользователя смешивается с другими письмами, отравляется в ближайшее почтовое отделение, где сортируется и направляется в другие почтовые отделения до тех пор пока не достигнет адресата.
Для передачи данных в Интернете используются интернет-протокол (IP) и протокол управления передачей (TCP).
С помощью интернет-протокола (IP) обеспечивается доставка данных из одного пункта в другой. Различные участки Интернета связываются с помощью системы компьютеров (называемых маршрутизаторами), соединяющих между собой сети. Это бывают сети Ethernet, сети с маркерным доступом, телефонные линии. Правила, по которым информация переходит из одной сети в друг|ую, называются протоколами. Межсетевой протокол (Internet Protocol - IP) отвечает за адресацию, ᴛ.ᴇ. гарантирует, что маршрутизатор знает, что делать с данными пользователя, когда они поступят. Некоторая адресная информация приводится в начале каждого пользовательского сообщения. Она дает сети достаточно сведений для доставки пакета данных, так как каждый компьютер в Интернете имеет свой уникальный адрес.
Для более надежной передачи больших объёмов информации служит протокол управления передачей (Transmission Control Protocol -TCP). Информация, которую пользователь хочет передать, TCP разбивает на порции. Каждая порция нумеруется, подсчитывается ее контрольная сумма, чтобы можно было на приемной стороне проверить, вся ли информация получена правильно, а также расположить данные в правильном порядке. На каждую порцию добавляется информация протокола IP, таким образом получается пакет данных в Интернете, составленный по правилам TCP/IP.
По мере развития Интернета и увеличения числа компьютерных узлов, сортирующих информацию, в сети была разработана доменная система имен - DNS, и способ адресации по доменному принципу. DNS иногда еще называют региональной системой наименований.
Доменная система имен - это метод назначения имен путем передачи сетевым группам ответственности за их подмножество. Каждый уровень этой системы принято называть доменом. Домены в именах отделяются друг от друга точками: inr.msk.ru. В имени мо жет быть различное число доменов, но практически - не больше пяти. По мере движения по доменам слева направо в имени, число имен, входящих в соответствующую группу возрастает.
Все компьютеры Интернета способны пользоваться доменной системой. Работающий в сети компьютер всегда знает свой собственный сетевой адрес. Когда используется доменное имя, к примеру mx.ihep.ru, компьютер преобразовывает его в числовой адрес, Для этого он начинает запрашивать помощь у DNS-серверов. Это узлы, рабочие машины, обладающие соответствующей базой данных, в число обязанностей которых входит обслуживание такого рода запросов. PNS-сервер начинает обработку имени с его правого конца и двигается по нему влево, ᴛ.ᴇ. сначала осуществляет поиск адреса в самой большой группе (домене), потом постепенно сужает его. Но для начала опрашивается на предмет наличия нужной информации местный узел. В случае если местный сервер адрес не знает он связывается с корневым сервером. Это сервер, который знает адреса серверов имен высшего уровня (самых правых в имени), здесь это уровень государства (ранга домена ru). У него запрашивается адрес компьютера, ответственного за зону su. Местный DNS-сервер связывается с этим более общим сервером и запрашивает у него адрес сервера, ответственного за домен ihep.su. Теперь уже запрашивается данный сервер и у него выясняется адрес рабочей машины mx.
Важное значение имеют правовые и этические нормы работы в Интернете, так как это не просто сеть, а сеть сетей, каждая из которых может иметь свои собственные правила поведения и обычаи. Правила эти довольно общи, и все будет в порядке, в случае если пользователь помнит некоторые общие положения. К счастью, эти указания не очень строги. В случае если вы держитесь в отведенном ими пространстве, вы можете делать все, что угодно. Когда же вы теряете уверенность в правоте своих поступков, свяжитесь с вашим поставщиком сети и выясните точно, дозволено это или нет. Может быть, вы хотите вполне законного, но выяснение подлинной законности всегда остается на вашей ответственности. Незнание закона, как известно, не освобождает от ответственности.
На законы Интернета влияют три базовых положения:
· государство субсидирует большие части Интернета. Эти субсидии исключают коммерческое использование;
· Интернет - не только национальная, но самая настоящая глобальная сеть. При передаче чего бы то ни было через национальные границы начинают действовать экспортные законы; государственные законы в разных местах могут существенно различаться;
· при пересылке программного обеспечения (или идеи) из одного места в другое, крайне важно считаться с интеллектуальной собственностью и лицензионными ограничениями.
Телекоммуникационные технологии - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Телекоммуникационные технологии" 2017, 2018.
Человечество постоянно стремилось расширить возможности своих органов чувств (каналов коммуникаций с окружающей средой). Так были созданы подзорная труба и микроскоп, термометр и газоанализаторы, высокочувствительные микрофоны и радиолокаторы , а также многое другое. Подзорная труба может рассматриваться как аналоговое однонаправленное телекоммуникационное устройство.
Рассмотрим, какие искусственные каналы коммуникаций создал сам человек за последние тысячелетия своего существования. Представьте себе следующую сцену, возможно имевшую место много столетий тому назад.
На горизонте поднялось легкое облачко, которое начало расти и шириться. Постепенно становилось ясно, что это облако пыли, поднятое множеством лошадиных копыт. На вершине холма дозорные настороженно следили за приближением этого отряда, и когда увидели, что это большой отряд противника, старший дал команду разжигать сигнальный костер. Из небольшого очага, где огонь поддерживался круглые сутки, специальным захватом была извлечена пылающая головня и помещена в основание большого сигнального костра. Сначала огонь разгорался медленно, но уже через несколько минут столб дыма и огонь поднялись на многие метры. Тогда его заметил другой сигнальный отряд, размещенный в нескольких верстах от первого, и там тоже зажгли сигнальный костер.
Такая техника позволяла передать 1 бит информации ( логический нуль или логическая единица ) на расстояние до 100 км менее чем за один час (время сильно варьировалось в зависимости от рельефа местности и погоды). Скорость такого метода передачи данных в дневное время можно было удвоить, используя черный или белый дым. Костры часто размещались на специально построенных вышках для увеличения расстояния между ними. Естественно, этот метод был ненадежен - проливной дождь или вьюга могли помешать разжечь костер, да и видимость при этом могла оказаться весьма ограниченной.
Альтернативный метод посылки депеши с всадником позволял передать несравненно больший объем информации, но со скоростью, меньшей почти на порядок, - ведь прямых дорог тогда не было, да и водные преграды или горы могли существенно замедлить движение. В море сходный метод, с использованием сигнального масляного фонаря, давал возможность передавать короткие сообщения в пределах прямой видимости для координации действий кораблей.
Но даже такой технологии хватало для длительного существования гигантских государственных образований (от империи Александра Македонского до Римской империи). Именно со скоростью лошади либо деревянного гребного или парусного бескилевого судна передавались сообщения с периферии в центр, а оттуда в обратном направлении посылались руководящие инструкции или решения. Задержка достигала многих месяцев. Удивительно, но этого было вполне достаточно для стабильного существования государства. Вероятно, чиновники были вынуждены обдуманно принимать решения, так как быстро исправить ошибку было нельзя. Решение проблемы здесь лежит в предоставлении определенной самостоятельности властям провинции (приближение центра принятия решения к объекту управления). Еще одним средством решения проблемы большой задержки в цепи принятия решения ( RTT , в сетевой терминологии) является выработка набора унифицированных правил реагирования на стандартные ситуации (в случае сетей такие правила называются протоколами). Даже применение самых мощных информационных и телекоммуникационных технологий не позволит эффективно управлять из Москвы автомобилем во Владивостоке.
Когда императоры Римской империи попытались в долговременном плане построить жесткую вертикаль власти, империя распалась сначала на две части, а позднее на большое число независимых государств.
Техника телекоммуникаций с временем RTT (Round Trip Time), равным 2-6 месяцам, просуществовала без существенных изменений более 1500 лет .
Только в XIX веке стали появляться железные дороги, пароходы и, что особенно важно, электрический телеграф и телефон. Связь с применением азбуки Морзе в 1840-х годах позволяла передать до 10 бит /с информации на расстояние десятки и сотни километров. Азбука Морзе, пожалуй, была первым широко распространенным телекоммуникационным кодом (см. таблицу 1.1). Коды здесь представляют собой последовательности точек и тире. Отличие точки от тире определяется длительностью сигнала (точке соответствует более короткий сигнал). Возможны варианты, когда точке и тире соответствуют импульсы тока или напряжения разной полярности. Такая схема исключает зависимость идентификации символа от длительности импульса. Максимальная скорость передачи классического телеграфа может составлять 950-1100 слов в час. В 1884 году начала функционировать телеграфная линия Вашингтон–Балтимор. Для линий связи в ту пору использовалась стальная проволока диаметром ~5 мм. В качестве источников электроэнергии применялись батареи с напряжением 40-120 В. Импульсы тока имели амплитуду 10-25 мА. Сама система являлась электромеханической и предполагала использование контактного ключа (вспомните шпионские фильмы периода Второй мировой войны). Позднее ключ был заменен клавиатурой. Нажатие на определенную клавишу вызывало формирование последовательности сигналов, соответствующей определенной букве, что позволяло в несколько раз ускорить процедуру передачи. Такое устройство, получившее название телетайп , было предложено Кляйшмидтом и Моркрамом в 1915 году в США. На первых порах использовались электромеханические приемные устройства, которые печатали точки и тире, что было крайне неудобно. Позднее стали применяться устройства, которые могли дешифровать коды Морзе (или Бодо) и печатать на ленте буквы. Люди старшего поколения, возможно, еще помнят бланки телеграмм, на которые были наклеены куски ленты с текстом, полученные от таких устройств.
Телекоммуникационный канал содержал два провода (см. рис. 1.1), по одному ток течет в одном направлении, по второму - в обратном. Понятно, что железо в качестве проводника не идеально (удельное сопротивление 8,8x10 -6 Ом*см, да и склонность к ржавчине чего стоит), зато дешево. Лучше была бы медь или алюминий (1,56x10 -6 и 2,45x10 -6 Ом*см соответственно). Еще лучше серебро - 1,51x10 -6 Ом x см. Золото по своим электрическим свойствам занимает положение между медью и алюминием. Полагаю, не нужно пояснять, почему каналы коммуникаций никогда не делали из серебра и тем более из золота (и с медью мороки не оберешься…). Омическое сопротивление является причиной ослабления сигнала, что ограничивает предельное расстояние передачи по проводной линии. Поэтому приходится на определенных расстояниях ставить станции ретрансляции.
Рис.
1.1.
| Код Морзе | Буквы | Код Морзе | Буквы и символы | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Русские | Латинские | Русские | Латинские | |||
| x- | А | Aa | x-x- | Я | ||
| -xxx | Б | Bb | x--- | Й | Jj | |
| x-- | В | Ww | -xx- | Ь, Ъ | Xx | |
| --x | Г | Gg | xx-xx; | Э | OP | |
| -xx | Д | Dd | x---- | 1 | ||
| x | Е | Ee | xx--- | 2 | ||
| xxx- | Ж | Vv | xxx-- | 3 | ||
| --xx | З | Zz | xxxx- | 4 | ||
| xx | И | Ii | xxxxx | 5 | ||
| -x- | К | Kk | -xxxx | 6 | ||
| x-xx | Л | Ll | --xxx | 7 | ||
| -- | М | Mm | ---xx | 8 | ||
| -x | Н | Nn | ----x | 9 | ||
| --- | О | Oo | ----- | 0 | ||
| x--x | П | Pp | xxxxx | . (точка) | ||
| x-x | Р | Rr | x-x-x- | , (запятая) | ||
| xxx | С | Ss | -x-x-x | ; | ||
| - | Т | Tt | ---xxx | : | ||
| xx- | У | Uu | xx-xx | ? | ||
| xx-x | Ф | Ff | --xx-- | ! | ||
| xxxx | Х | Hh | ------ | / | ||
| -x-x | Ц | Cc | xx--x- | _ (подчеркивание) | ||
| ---x | Ч | _` | x-x-x | + (конец) | ||
| ---- | Ш | Ch | -xxx- | - | ||
| --x- | Щ | -xxx- | знак раздела | |||
| -x-- | Ы | Yy | x-x-x-x- | начало действия | ||
| xx-- | Ю | gh | xxxxxxx | исправление ошибки | ||
Рассматривая таблицу кодов Морзе, следует обратить внимание на то, что наиболее часто используемые буквы имеют более короткие коды (это прежде всего е, т, а, и, н и м ). Это очень важный принцип, позволяющий увеличить среднюю скорость передачи данных. Он применяется достаточно широко - можно, например, вспомнить принцип распределения символов на клавиатуре ЭВМ, в центре размещаются наиболее часто используемые буквы. Посмотрите на клавиатуру вашей ЭВМ, в центре и ближе к клавише пробела размещаются именно указанные выше буквы. Используется эта техника и при архивировании данных ( алгоритм Хафмана). Кроме того, весьма важными являются паузы между буквами. Если пауза окажется малой, то трудно будет отличить НН от Ц, АА от Я и т.д.
Позднее было создано много других типов кодов (например, код Бодо для буквопечатающих аппаратов, ASCII или КОИ8) - в них, как правило, каждому символу или сигналу соответствует 5-8 бит . Сигналами отмечается, например, начало/конец передачи или исправление ошибки. Характерной особенностью ранних систем было отсутствие кодов для строчных букв. В мире много национальных алфавитов. Многие из них содержат специфические символы - достаточно вспомнить символьный набор китайского языка (в детстве меня занимал вопрос: как устроена китайская пишущая машинка?). Чтобы решить проблемы кодирования национальных алфавитов, был придуман юникод, где каждому символу ставится в соответствие два октета (байта). Это позволяет расширить многообразие символов с 256 до 65536.
Аналогичные принципы лежат в основе морских флажковых семафоров, где каждой букве соответствует определенное положение рук сигнальщика. Здесь можно также вспомнить французский семафор, изобретенный в 1830 году. Но это, так же как и сигнальные костры, можно считать первыми приложениями, использующими передачу данных по оптическим каналам связи.
Коды Морзе применялись вплоть до второй половины XX века. Их привлекательность была связана с ограниченностью требуемой полосы пропускания канала, а также с тем фактом, что для передачи были пригодны старые, довольно низкокачественные каналы.
Введя модуляцию на частоте 1500 Гц (1936 г.), удалось получить до 24 телексных каналов по одному телефонному каналу с полосой 4 КГц (50 бод). Позднее телексная сеть обрела самостоятельность и была окончательно вытеснена современными средствами связи лишь в конце XX века.
К 1950 годам большинство стран использовало три типа общедоступных сетей:
- Телеграфная сеть, которая просуществовала до конца XX века.
- Телефонная сеть (аналоговая), имеющая полосу 4 КГц и почти не менявшаяся по принципам работы с 1880-х годов. Импульсная сигнальная система практически сохранилась без изменений с 1910 года.
- Телексная сеть, которая применялась в основном для делового обмена.
Рассмотрим причины того, что проводные системы связи, оставшиеся в наследство от телеграфа, малопригодны для современных систем телекоммуникаций. Двухпроводные структуры, применявшиеся там, как правило, навешивались на телеграфные столбы или укладывались в виде кабелей в подземные каналы. Среднегеометрическое расстояние между проводами не было постоянным, более того, оно могло изменяться со временем, например, под действием ветра. Это приводило к тому, что волновые свойства такой структуры варьировались, и это с неизбежностью становилось причиной искажений формы сигнала для длинных участков канала. Такие искажения ограничивали предельно возможную скорость передачи и длину канала без промежуточных ретрансляторов.
На первый взгляд прогресс в области электроники может снять проблему ослабления сигнала из-за омического сопротивления проводов и исключить необходимость использования амплитуд сигналов порядка 40-100 В. Казалось бы, ставя промежуточные усилители, можно поддерживать амплитуду полезного сигнала в заданных пределах. Идеальным примером такого решения могут служить трансокеанские телефонные кабели.
по протяженным каналам через пустынные области, например, по дну океана, как было отмечено выше, требует наличия усилителей, а усилители нуждаются в питании. Обычно питание передается по тому же кабелю, и здесь также вмешиваются омические потери.Известно, что в оптоволокне сигнал подвергается меньшему погонному ослаблению, чем в медном проводе. Было бы замечательно, если бы был найден способ, передачи энергии для оптоэлектрических усилителей по оптическому волокну.
В разных странах техника батика, или нанесения рисунка на ткань, имеет свои особенности, но в любом случае используют воду и воск.
Участки ткани, покрытые воском, не впитывают краску. Воск также сочетают с рисовым клейстером и глиной. Наносят их вручную, с помощью бумажных конусообразных пакетиков, чантингом, а для повторения рисунка используют деревянные или медные штампы, трафареты из дерева или высококачественной бумаги.
Понятие «батик» впервые появляется в голландских текстах 17 столетия. Яванцы называют батик «амбатик», что означает рисование и письмо. Хотя на художественных изображениях из Индии и можно увидеть одежду, рисунок которой напоминает роспись в технике батика, ранних образцов таких тканей не обнаружено. Самые древние образцы найдены в Египте, они датируются 5 веком н.э.
Искусство батика очень древнее. Самые ранние упоминания об использовании красителей для ткани можно найти в китайских текстах, относящихся примерно к 2500г. до н.э. Изобретение шелка также приписывают китайцам (хотя есть мнение, что еще в 1 тысячелетии до н.э. его вполне могли производить и в Индии). Но то, что батик применяли в Китае во времена династий Суй (710-794), известно абсолютно точно. В любом случае история прочно связывает это искусство с Китаем, ведь именно оттуда оно распространилось по всему миру - вместе с шелком. Нежная, легкая материя ценилась тогда на вес золота и экспортировалась из Китая в Японию, Центральную Азию, а оттуда на Ближний Восток и в Индию. Потому - то этот торговый путь и получил название Великого шелкового пути.
В Индонезии, в некоторых областях Центральной Явы и прилегающих к ней островах, сохранилась древнейшая форма резервирования, которой пользуются до сих пор при создании особой церемониальной ткани. Резервом здесь служит специально приготовленная рисовая паста, которую наносят с помощью бамбуковой палочки. Ткань берут только ручного прядения, краска приготовляется из корня растения Morinda citrifolia, окрашивание происходит в несколько стадий и длится несколько дней. После удаления пасты остаются простые, в основном геометрические, реже - фигуративные изображения.
Русский этнограф Игорь Каммадзе, изучавший материальную и духовную культуру Явы, обращает пристальное внимание на искусство батика: «С давних пор батик стал неотъемлемой частью ритуала поклонения богам, раджам и т.д., и каждый узор полон символики и наделён волшебной силой. Одним из значительных символов индонезийской культуры является "крис" - древнейшее оружие яванцев - он же один из любимейших и символичных мотивов, изображаемых в батике. В отличие от криса, изготовление батика является исключительно женским ремеслом».
Символическое значение батика проявляется в его традиционной сине-коричневой цветовой гамме, в изображении древних орнаментальных мотивов и, особенно, в том, что ни один обряд жизненного цикла не обходится без криса и без батика. «Крис, завернутый в ткань, воплощает единство космоса во всей его полноте, отдельно же крис и батик - воплощение мужского и женского аспектов мироздания». Философско-символическая соотнесенность предметов материальной культуры и духовной жизни народа имеет очень древние корни.
Из стремления воспроизвести понравившиеся узоры в собственной технике возник типично яванский прибор - тьянтинг (джаньтинг) - маленький медный сосуд, который наполняется расплавленным воском и может быть разогрет на огне, если воск начинает застывать. Сосуд снабжен тонкой загнутой трубочкой, из которой вытекает тонкая струйка воска, и именно это приспособление позволяет нанести тонкие штрихи, линии и точки, составляющие сложный узор - характерную особенность индонезийского батика. А рисование от руки превращает простое окрашивание ткани, столь необходимое в повседневной жизни, в высокоразвитое искусство.
Следующей предпосылкой для развития узорного украшения ткани послужил особенно тонкий гладкий хлопок, привозимый из Индии. Этот дорогой материал могли себе позволить только женщины богатых городов побережья и жители кротонов - княжеских домов патриархальной Явы.
Из тысячи различных орнаментов, передававшихся из поколения в поколение, многие были в конце 18 века запрещены к употреблению для простолюдинов, и носить их дозволялось только членам княжеской семьи и лицам, особо приближенным к султану. Это были прежде всего традиционные ритуальные, символические орнаменты. К таким орнаментам относились, например, изображения мифической птицы с раскрытым перепончатым хвостом, схематичное изображение старинного меча, спиральная полоса, язычок пламени, дополняющий спираль, штрихи, напоминающие дождик, мотив изображения священнной горы на белом фоне. Эти запреты и предписания строго соблюдались в XVIII веке, и даже сегодня появиться в кратоне Джакарты в запретном (lorangan) узоре считается неприличным для местных жителей. Символическое значение узоров возвышало и магически защищало их носителей.
Настоящий художник по ткани глубоко укоренен в собственной культурной традиции. Кроме того, занятие батиком требовало много времени, совершенствования мастерства, создания особой атмосферы духовной гармонии и концентрации. Все это вело к расцвету искусства батика.
Когда англичане в 1811 году оккупировали Яву, они решили распространить английские хлопчатобумажные ситцы во всем юго-азиатском регионе, но натолкнулись на непреодолимое препятствие, которым было качество окраски местного батика. Оно было гораздо выше европейского, растительные красители не линяли при стирке, как это происходило с ситцами, окрашенными анилином. Так местная традиция укрепила свои позиции, и, возможно, именно этот фактор повлиял на дальнейший ход событий.
Мелкие торговцы поставляли желающим работать привозную ткань для батика и доставали красители, приготовленные по традиционной технологии. Одновременно разрушается "монополия" женщин в батике. Совершается переход к технике tjap - батика, т.е. нанесения узора медным штампом, и мужчины, работающие по найму в мастерских, берут на себя изготовление штампов. Это было достаточно дорогим и даже рискованным делом. Новый индийский или европейский узор не всегда сразу находил своего потребителя, и затраты на изготовление целой партии одинаковых батиков могли привести как к неожиданному богатству, так и к полному разорению. Поэтому мастерские никогда не переходили целиком к производству tjap - батика, продолжая разрисовывать ткани вручную. Это обеспечивало сохранение художественных навыков исполнителей, богатство вариаций в орнаментации, неповторимость и высокое качество изделий.
Как развивалась история технологий окраски в Индии, Китае и Японии?
В Индии в средние века рисунок на ткань наносился двумя способами - кистями и при помощи деревянного штампа. Первый способ был весьма трудоемким и длительным. Известные исследователи индийского ткачества Дж.Ирвин и П.Шварц утверждают, что «раскрашивание ткани кистями было гораздо ближе к искусству, чем к ремеслу». Из ручной технологии до настоящего времени широко распространена техника узелковой окраски ткани, так называемая бандхана, при которой узор выглядит составленным из мелких неровных пятнышек. Изображения людей в одежде, украшенной таким точечным узором, можно увидеть в скульптурах, рельефах и фресках древних индуистских храмов.
Другая древняя технология распространена в Гуджарате. Ткань свивают жгутом и плотно обматывают те места, где должны быть полосы, затем ткань погружают в краску. После развязывания на месте свивки остается непрокрас. Такая техника называется лахерия. Она похожа на батик, но здесь иной метод резервирования.
Технология, соответствующая батику, известна под названием каламкари и сохранилась в основном в Короманделе и Тамилнаде в среде ремесленников, изготовляющих для местной клиентуры портьеры для храмов, пологи, балдахины, часто включающие мифологические сценки и даже портреты. Понятно, что такая технология не дает большого количества изделий и не может удовлетворить широкий спрос. А такой спрос появился в Индии в XVII веке, в связи с ее колонизацией англичанами.
Распространение метода набойки, или набивки явилось важным усовершенствованием. Индийские ситцы (голландское chintz от хинди "чхинт") пользовались огромной популярностью в самой Индии и за ее пределами, особенно в Европе XVII-XVIII веков. Для мольеровского Журдена обзавестись ситцевым халатом означало приобщиться к аристократическому обществу. Европа была настолько покорена индийскими ситцами, что быстро переняла технологию их изготовления. Можно сделать вывод, что именно европейский спрос породил развитие индийской набойки, которая совершенно вытеснила ручное изготовление ткани в Индии. Набивные ткани упоминаются в произведениях художественной литературы и воспоминаниях путешественников первых десятилетий XVI века как уже распространенный вид текстильных изделий. Современные исследования находят относящиеся ко все более ранним периодам доказательства того, насколько высоко были развиты тканевое производство и технологии в средневековых Индии и Китае.
Китай дал миру такой прекрасный материал, как шёлк. Техника украшения шелковой ткани методом набойки в Китае называлась жанцзе. Это можно перевести как узоры краской, орнамент, получаемый погружением в красящую жидкость. Во многих письменных источниках говорится, что ткани жанцзе повсеместное носила как знать, так и простой народ. В танский период существовало три различных метода нанесения узоров краской: восковой, блоковый и узелковый. По-видимому, самым древним и традиционным из них является метод лацзе (узоры воском). Чаще всего применялась двухцветная окраска. В три цвета окрашены немногие дошедшие до нас образцы. Они назывались санбаоцзе. Исследователи-этнографы считают, что тройная окраска была техническим пределом, так как при наложении четвертого слоя ткань делается почти черной. Вышеописанный способ можно смело назвать батиком. Только это батик на шёлке.
В Японии технологии украшения ткани развивались своим особым путем. Как и многое другое, это было обусловлено её географической изоляцией, самодостаточностью и своеобразием культуры. Считается роспись по ткани мировой культуре под названием батик, была завезена в Японию из Индии или из Китая. По-японски он назывался рокэти и использовался при разрисовке ткани для ширм и одежды. VIII век был золотым веком художественного ткацкого производства в Японии. В это время уже существовало множество видов ткани; кроме батика, развивается вышивка и восковая набойка - суримон, а также техники кокэти (узоры по трафарету) и юхата, напоминающая индийскую лахерию. С Х-ХI веков японский костюм стал роскошным как никогда. Погоня за сложностью наряда вызвала к жизни искусство чередования цветовой гаммы складок и одежд и тщательного размещения узора, который не должен теряться в складках. Рисунки, полученные техникой трафарета, вытесняются градуированной ручной росписью. С течением веков меняются предпочтения: так, в XIII веке в моду входит орнаментация гербами, а в конце XVI в полной мере оценят значение сюжетного узора, и на ткань для кимоно и ширм переносят целые картины. Продолжает развиваться техника набойного рисунка, а в конце XVII - техника юдзен, разработанная Миядзани Юдзен - рисунок с помощью рисовой пасты! Возникает вопрос, а не привезли ли эту технологию голландцы с Явы? Ведь именно в торговле с Японией Нидерланды добились почти монопольного положения. В начале XIX века изготовление тканей и узоров достигло большого совершенства, но творчество в орнаментике начинает вытесняться штамповкой, как это случилось гораздо раньше в Индии и Китае, где связь с Европой налаживалась издревле по Шелковому Пути, а затем в процессе колонизации.
Особо следует отметить "вропейский" фактор развития тканевых технологий. С проникновением европейцев (в основном, голландцев и англичан) в Индию и Индонезию связаны многие цивилизационные и культурные процессы. В их числе развитие ткацко-красильного производства в связи с расширением спроса, распространение технологий, взаимопроникновение восточной и европейской эстетики в орнаменталистике, ее обогащение и в то же время некоторое упрощение, необходимое при широком производстве.
С середины XIX века голландцы, потерявшие своё влияние на европейский рынок, развили предпринимательскую деятельность на Яве. Открывались целые мануфактуры по производству батика, хозяева которых чувствовали дух времени, знали господствующие направления и умели угодить самому взыскательному вкусу. Но в это время английская хлопчатобумажная промышленность, опирающаяся на высокую технологию ситцевой набойки, окончательно обгоняет нидерландскую, а метод батикования переходит в сферу кустарного и мелкого производства. Им интересуются, в основном, немцы, которым мы должны быть благодарны за сохранение батика как технологии в Европе и которые в наши дни выпускают высококлассные принадлежности для профессионалов и делают все возможное для широкой популяризации батика среди любителей.
В России батик появился примерно в 20-е годы вместе с всеобщим увлечением стилем «модерн» и развивался, в основном, в таких больших городах, как Москва, Ленинград, Иваново, Киев, Одесса, Тбилиси. Русские художники восприняли европейскую технику и стилистику, но не знали истоков и, естественно, не опирались на какую-либо традицию. Отсутствие технологически развитых и отработанных приемов, недостаток опыта и неправильно понята функциональность, обусловили значительные колебания художественного уровня изделий. Художники объединялись в артели и занимались производством платков, шалей; очень редко получали большой заказ - театральные и сценические занавеси или шторы для кафе.
С одной стороны, мода времен нэпа обусловила значительный спрос, а значит постоянные заказы на шикарные шелковые шали с изысканным прихотливым орнаментом в восточном стиле, платья с асимметричным рисунком, что подстегивало воображение и фантазию художников, владеющих техникой ручной росписи ткани. Со временем, увлечение расписными шляпами сошло «на нет», было объявлено мещанским, «не соответствующим образу советской женщины».
С другой стороны, в работах мастерской Н. Ламановой, театральных художников Е.Е. Лансере, М.В. Либакова, А.Г. Тышлера, В.А. Щуко ярко проявился революционный конструктивизм. Конструктивизм определял форму, а политическая ситуация диктовала сюжеты, в том числе и в тканях того времени. Была большая потребность во флагах, вымпелах, новая тематика породила множество орнаментов с советской символикой, расписанные серпами и молотами театральные занавеси сопровождали любую агитбригаду. Где был натуральный батик, а где - масляный трафарет, сейчас не разобраться. Уникальные работы нашли своих хозяев, не оставив документальных следов в искусствоведении России.
В 30-х годах занятие батиком было замечено и поддержано на правительственном уровне: издано несколько пособий по технологии, организовано несколько артелей, в дальнейшем превратившихся в фабрики. «Всекохудожник», Московское товарищество художников, Ленинградское товарищество художников и другие воспитали целое поколение художников батицистов. Но исторические и экономические условия, всеобщая «уравниловка» не способствовали развитию высокохудожественного батика, свойственного ему индивидуального вкуса. И только 50-е годы, после выхода партийного постановления «О всеобщем повышении качества и художественного уровня изделии текстильной и легкой промышленности» ситуация в корне изменилась. Возник девиз - лозунг: «Каждой советской женщине - по красивому платку». Была организована мастерская при НИИХП, несколько галантерейных фабрик в Москве и Ленинграде, куда приглашали на работу уже известных художников и набирали учеников - расписников.
Благодаря изысканиям С. Темерина в 50-х годах в области батика остались известны имена таких художников, как А. Алексеева, Т. Алексахина, Н. Вахмистров, К. Малиновская, С. Марголина, И. Иноземцева и др. Именно они стояли у истоков развития батика в нашей стране. Они, работая в НИИХП, создали первые композиции в батике, которые были основаны на строго классическом понимании геометрического и растительного орнамента и служили моделями для производства платков; первые сюжетные панно на темы «Москва», «Труд», «Весна». Поначалу деятельность художников, в основном, была подчинена платочному производству. Но со временем все чаще появлялась потребность в крупных панно для оформления кафе, фойе кинотеатров, концертных залов и театральных сцен.
В отличие от большинства других художественных ремесел, здесь нет прочно сложившихся традиций и прямых преемственных связей с крестьянским бытовым искусством или с каким-либо определенным художественным промыслом России.
Современные техники росписи ткани очень разнообразны. Батик вобрал в себя особенности и художественные приемы многих изобразительных искусств - акварели, пастели, графики, витража, мозаики. Значительное упрощение приемов росписи по сравнению с традиционными техниками и многообразие специальных средств позволяет расписывать различные детали одежды, предметы интерьера, картины на шелке даже тем, кто никогда раньше не занимался оформлением ткани.