Для чего нужно хранение информации
История развития
С древних времён человечество пыталось запомнить данные и передать их будущим поколениям. Сначала впечатления об окружающем мире первобытные люди рисовали на камнях в пещерах, где жили, потом в процессе эволюции появилась письменность. Этот фактор стал прототипом современных информационных хранилищ.
Количество исписанных листов становилось всё больше, информация накапливалась с каждым днём, проводились исследования, открытия, человечество пыталось найти ответы на главные вопросы. Это привело к научно-техническому прогрессу и развитию информационных технологий. Вместо исписанных тетрадей и потёртых зачитанных книг появились первые электронные носители, позволяющие хранить ведомости, фотографии и видеофайлы в виде цифрового кода, записанного на носитель.
Для считывания данных использовалось специальное устройство, которое со временем только совершенствовалось, увеличивая возможности и место хранения.
Если раньше данные хранились на дискетах, дисках, в памяти компьютера, то сейчас облачное хранение позволяет избавить от ненужных элементов и держать всю информацию на специальных серверах, доступ к которым возможен в любую секунду. Цифровой вид не только уменьшает место хранения, но и помогает быстро провести категоризацию, разместить нужные файлы по отдельным папкам.
Если говорит кратко, то, благодаря развитию информационных технологий, стало возможным хранение большого объёма данных без использования материальных носителей. Конечно, это не отменяет блокноты и тетради, но качественно уменьшает их количество и сужает сферу использования.
Благодаря новым способам хранения данных увеличивается и срок размещения информации на разных платформах.
Магнитные и оптические носители
Магнитная запись была изобретена в XIX веке и первоначально использовалась только для хранения аудиофайлов. Первым носителем была стальная проволока диаметром около 1 мм. Позже стала использоваться стальная катаная лента.
К сожалению, качественные характеристики были недостаточными для частого использования, поэтому учёные начали искать альтернативу. Для записи 14-часовой беседы пришлось использовать примерно 100 кг проволоки, которая имела довольно большую протяжность.
Магнитные носители не только были неудобными в использовании, но и создавали дополнительные трудности в процессе хранения, ведь окружающие факторы могли нарушить качество или даже испортить ленты. В 20-х годах появилась магнитная лента на двух основах:
Вторая половина ХХ века принесла много изменений. Теперь, кроме звука, на ленту стало можно переносить изображения. Это было первым шагом на пути к появлению видео. Дальше технологии развивались быстро, начали выпускаться видеокамеры и видеомагнитофоны, благодаря которым можно было пересматривать первые фильмы — сначала чёрно-белые, а потом и в цветном формате. В рефератах хранение информации описывается как технический процесс, который начал формироваться в ХІХ веке и продолжает совершенствоваться по сегодняшний день.
На смену магнитному пришёл лазерный тип нанесения информации на поверхность носителя. Был изобретён квантовый генератор, с помощью которого и происходила обработка информации для записи. Этот метод повысил плотность записи, благодаря чему диски имеют больший информационный объем, чем другие носители.
Во второй половине 1990-х годов появились универсальные цифровые DVD-диски, благодаря которым повысился объем записи.
Диски занимали немного места, но из-за чувствительной поверхности, которая могла повредиться или поцарапаться, их использование перестало быть практичным. Современные информационные технологии предложили новый метод хранения, без носителя.
Виды цифровой памяти
Способы хранения информации в информатике постоянно совершенствуются, открывая для пользователей новые возможности. Запоминающие устройства для хранения используют разные методы. Стандартным вариантом ещё несколько лет назад были архивы, благодаря которым можно было не только скрыть нужные файлы, но и сжать их обычный размер, тем самым увеличив общее место хранения. Что касается цифровой памяти, то она может быть двух видов:
До конца XX века эти типы хранения считались единственными. Позже появился способ получше, благодаря которому доступ к данным стал возможным в любое время и с любого подходящего для этого цифрового устройства. В рефератах на тему хранения информации отдельная тема посвящена интернету. Во Всемирной паутине можно хранить любое количество данных, используя при этом разные варианты облачных хранилищ.
В последние годы учёные активно работают над созданием специальных дисков, которые смогут хранить на себе достаточное количество информации. Используемые в процессе нанотехнологии работают на уровне атомов и молекул. Одно средство для записи данных, созданное по такой технологии, сможет заменить тысячи дисков, а места на нём должно хватить, чтобы записать каждую секунду человеческой жизни.
Хотя это и звучит как фрагмент фантастического фильма, на самом деле человечество стремительно движется к тому, чтобы создать универсальное хранилище для всей информации.
Использование интернета
Максимально комфортный и доступный для всех способ хранения информации, предоставляющий бесплатные хранилища для данных, используется во всём мире. Использовать интернет можно на любых устройствах, поддерживающих подключение к сети. В докладах и рефератах хранение информации представлено несколькими способами, наиболее эффективный из которых именно интернет.
Чтобы важные ведомости были всегда в зоне доступа, специалисты советуют сделать несколько копий и разместить их в хранилищах и на материальных носителях. Сбои программ, поломки могут навредить информации, поэтому, чтобы не потерять самое важное, необходимо придерживаться простых советов:
Благодаря возможности хранения информации люди могут делиться данными и передавать полезные сведения своим детям. Информацию можно использовать многократно без потери качества именно благодаря хранению на облачных ресурсах, передавать в сообщениях через социальные сети или пересылать по электронной почте. Интернет даёт возможность выбора не только в плане вариантов хранения, но и в отношении дальнейшего использования полученных данных.
Развитие информационных технологий в последнее время занимает основную часть работы учёных. Создаются новые варианты хранения информации, проводятся исследования разных нанотехнологических устройств, способных записывать и передавать большие объёмы данных.
Хранение данных. Или что такое NAS, SAN и прочие умные сокращения простыми словами
TL;DR: Вводная статья с описанием разных вариантов хранения данных. Будут рассмотрены принципы, описаны преимущества и недостатки, а также предпочтительные варианты использования.
Зачем это все?
Хранение данных — одно из важнейших направлений развития компьютеров, возникшее после появления энергонезависимых запоминающих устройств. Системы хранения данных разных масштабов применяются повсеместно: в банках, магазинах, предприятиях. По мере роста требований к хранимым данным растет сложность хранилищ данных.
Надежно хранить данные в больших объемах, а также выдерживать отказы физических носителей — весьма интересная и сложная инженерная задача.
Хранение данных
Под хранением обычно понимают запись данных на некоторые накопители данных, с целью их (данных) дальнейшего использования. Опустим исторические варианты организации хранения, рассмотрим подробнее классификацию систем хранения по разным критериям. Я выбрал следующие критерии для классификации: по способу подключения, по типу используемых носителей, по форме хранения данных, по реализации.
По способу подключения есть следующие варианты:
подключение дисков в сервере
дисковая полка, подключаемая по FC
По типу используемых накопителей возможно выделить:
Если рассматривать форму хранения данных, то явно выделяются следующие:
По реализации достаточно сложно провести четкие границы, однако можно отметить:
RAID контроллер от компании Fujitsu
пример организации LVM с шифрованием и избыточностью в виртуальной машине Linux в облаке Azure
Давайте рассмотрим более детально некоторые технологии, их достоинства и недостатки.
Direct Attached Storage — это исторически первый вариант подключения носителей, применяемый до сих пор. Накопитель, с точки зрения компьютера, в котором он установлен, используется монопольно, обращение с накопителем происходит поблочно, обеспечивая максимальную скорость обмена данными с накопителем с минимальными задержками. Также это наиболее дешевый вариант организации системы хранения данных, однако не лишенный своих недостатков. К примеру если нужно организовать хранение данных предприятия на нескольких серверах, то такой способ организации не позволяет совместное использование дисков разных серверов между собой, так что система хранения данных будет не оптимальной: некоторые сервера будут испытывать недостаток дискового пространства, другие же — не будут полностью его утилизировать:
Конфигурации систем с единственным накопителем применяются чаще всего для нетребовательных нагрузок, обычно для домашнего применения. Для профессиональных целей, а также промышленного применения чаще всего используется несколько накопителей, объединенных в RAID-массив программно, либо с помощью аппаратной карты RAID для достижения отказоустойчивости и\или более высокой скорости работы, чем единичный накопитель. Также есть возможность организации кэширования наиболее часто используемых данных на более быстром, но менее емком твердотельном накопителе для достижения и большой емкости и большой скорости работы дисковой подсистемы компьютера.
Storage area network, она же сеть хранения данных, является технологией организации системы хранения данных с использованием выделенной сети, позволяя таким образом подключать диски к серверам с использованием специализированного оборудования. Так решается вопрос с утилизацией дискового пространства серверами, а также устраняются точки отказа, неизбежно присутствующие в системах хранения данных на основе DAS. Сеть хранения данных чаще всего использует технологию Fibre Channel, однако явной привязки к технологии передачи данных — нет. Накопители используются в блочном режиме, для общения с накопителями используются протоколы SCSI и NVMe, инкапсулируемые в кадры FC, либо в стандартные пакеты TCP, например в случае использования SAN на основе iSCSI.
Давайте разберем более детально устройство SAN, для этого логически разделим ее на две важных части, сервера с HBA и дисковые полки, как оконечные устройства, а также коммутаторы (в больших системах — маршрутизаторы) и кабели, как средства построения сети. HBA — специализированный контроллер, размещаемый в сервере, подключаемом к SAN. Через этот контроллер сервер будет «видеть» диски, размещаемые в дисковых полках. Сервера и дисковые полки не обязательно должны размещаться рядом, хотя для достижения высокой производительности и малых задержек это рекомендуется. Сервера и полки подключаются к коммутатору, который организует общую среду передачи данных. Коммутаторы могут также соединяться с собой с помощью межкоммутаторных соединений, совокупность всех коммутаторов и их соединений называется фабрикой. Есть разные варианты реализации фабрики, я не буду тут останавливаться подробно. Для отказоустойчивости рекомендуется подключать минимум две фабрики к каждому HBA в сервере (иногда ставят несколько HBA) и к каждой дисковой полке, чтобы коммутаторы не стали точкой отказа SAN.
Недостатками такой системы являются большая стоимость и сложность, поскольку для обеспечения отказоустойчивости требуется обеспечить несколько путей доступа (multipath) серверов к дисковым полкам, а значит, как минимум, задублировать фабрики. Также в силу физических ограничений (скорость света в общем и емкость передачи данных в информационной матрице коммутаторов в частности) хоть и существует возможность неограниченного подключения устройств между собой, на практике чаще всего есть ограничения по числу соединений (в том числе и между коммутаторами), числу дисковых полок и тому подобное.
Network attached storage, или сетевое файловое хранилище, представляет дисковые ресурсы в виде файлов (или объектов) с использованием сетевых протоколов, например NFS, SMB и прочих. Принципиально базируется на DAS, но ключевым отличием является предоставление общего файлового доступа. Так как работа ведется по сети — сама система хранения может быть сколько угодно далеко от потребителей (в разумных пределах разумеется), но это же является и недостатком в случае организации на предприятиях или в датацентрах, поскольку для работы утилизируется полоса пропускания основной сети — что, однако, может быть нивелировано с использованием выделенных сетевых карт для доступа к NAS. Также по сравнению с SAN упрощается работа клиентов, поскольку сервер NAS берет на себя все вопросы по общему доступу и т.п.
Unified storage
Универсальные системы, позволяющие совмещать в себе как функции NAS так и SAN. Чаще всего по реализации это SAN, в которой есть возможность активировать файловый доступ к дисковому пространству. Для этого устанавливаются дополнительные сетевые карты (или используются уже существующие, если SAN построена на их основе), после чего создается файловая система на некотором блочном устройстве — и уже она раздается по сети клиентам через некоторый файловый протокол, например NFS.
Software-defined storage — программно определяемое хранилище данных, основанное на DAS, при котором дисковые подсистемы нескольких серверов логически объединяются между собой в кластер, который дает своим клиентам доступ к общему дисковому пространству.
Наиболее яркими представителями являются GlusterFS и Ceph, но также подобные вещи можно сделать и традиционными средствами (например на основе LVM2, программной реализации iSCSI и NFS).
N.B. редактора: У вас есть возможность изучить технологию сетевого хранилища Ceph, чтобы использовать в своих проектах для повышения отказоустойчивости, на нашем практическим курсе по Ceph. В начале курса вы получите системные знания по базовым понятиям и терминам, а по окончании научитесь полноценно устанавливать, настраивать и управлять Ceph. Детали и полная программа курса здесь.
Пример SDS на основе GlusterFS
Из преимуществ SDS — можно построить отказоустойчивую производительную реплицируемую систему хранения данных с использованием обычного, возможно даже устаревшего оборудования. Если убрать зависимость от основной сети, то есть добавить выделенные сетевые карты для работы SDS, то получается решение с преимуществами больших SAN\NAS, но без присущих им недостатков. Я считаю, что за подобными системами — будущее, особенно с учетом того, что быстрая сетевая инфраструктура более универсальная (ее можно использовать и для других целей), а также дешевеет гораздо быстрее, чем специализированное оборудование для построения SAN. Недостатком можно назвать увеличение сложности по сравнению с обычным NAS, а также излишней перегруженностью (нужно больше оборудования) в условиях малых систем хранения данных.
Гиперконвергентные системы
Подавляющее большинство систем хранения данных используется для организации дисков виртуальных машин, при использовании SAN неизбежно происходит удорожание инфраструктуры. Но если объединить дисковые системы серверов с помощью SDS, а процессорные ресурсы и оперативную память с помощью гипервизоров отдавать виртуальным машинам, использующим дисковые ресурсы этой SDS — получится неплохо сэкономить. Такой подход с тесной интеграцией хранилища совместно с другими ресурсами называется гиперконвергентностью. Ключевой особенностью тут является способность почти бесконечного роста при нехватке ресурсов, поскольку если не хватает ресурсов, достаточно добавить еще один сервер с дисками к общей системе, чтобы нарастить ее. На практике обычно есть ограничения, но в целом наращивать получается гораздо проще, чем чистую SAN. Недостатком является обычно достаточно высокая стоимость подобных решений, но в целом совокупная стоимость владения обычно снижается.
Облака и эфемерные хранилища
Логическим продолжением перехода на виртуализацию является запуск сервисов в облаках. В предельном случае сервисы разбиваются на функции, запускаемые по требованию (бессерверные вычисления, serverless). Важной особенностью тут является отсутствие состояния, то есть сервисы запускаются по требованию и потенциально могут быть запущены столько экземпляров приложения, сколько требуется для текущей нагрузки. Большинство поставщиков (GCP, Azure, Amazon и прочие) облачных решений предлагают также и доступ к хранилищам, включая файловые и блочные, а также объектные. Некоторые предлагают дополнительно облачные базы, так что приложение, рассчитанное на запуск в таком облаке, легко может работать с подобными системами хранения данных. Для того, чтобы все работало, достаточно оплатить вовремя эти услуги, для небольших приложений поставщики вообще предлагают бесплатное использование ресурсов в течение некоторого срока, либо вообще навсегда.
Из недостатков: могут заблокировать аккаунт, на котором все работает, что может привести к простоям в работе. Также могут быть проблемы со связностью и\или доступностью таких сервисов по сети, поскольку такие хранилища полностью зависят от корректной и правильной работы глобальной сети.
Заключение
Надеюсь, статья была полезной не только новичкам. Предлагаю обсудить в комментариях дополнительные возможности систем хранения данных, написать о своем опыте построения систем хранения данных.
Сбор, хранение и передача информации
Урок 11. Информатика 10 класс (ФГОС)
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Сбор, хранение и передача информации»
На этом уроке мы с вами узнаем, что такое сбор и хранение информации, также познакомимся с носителями информации. Разберёмся, как происходит передача информации.
С информацией можно производить следующие действия: сбор, обработку, хранение и передачу.
Для начала необходимо вспомнить, что такое сбор информации.
Сбор информации – это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем его объекте.
Например, вам нужно узнать какой урок у вас будет следующим, для этого вы посмотрите на расписание и узнаете нужную для вас информацию.
Или же вы решили съездить к бабушке в гости, но не знаете расписание автобусов. Для того, чтобы это узнать, вы можете зайти в интернет и найти нужный сведения, или же подойти к расписанию автобусов на остановке и найти время отправления, подходящего для вас транспорта.
Таким образом, сбор данных может производиться человеком или техническими средствами (компьютером, телефоном, планшетом и так далее). В свою очередь сама задача сбора информации не может быть решена без других задач, таких как, например, хранение и передача информации.
Давайте рассмотрим хранение информации.
Хранение информации – это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установленные сроки.
Информация может храниться на нецифровых и цифровых носителях.
Носитель – это материальная среда, используемая для записи и хранения информации.
Носителем может являться любой материальный объект.
К нецифровым носителям относятся камни, папирус, пергамент, бумага и многое другое.
Из нецифровых носителей в наше время люди используют бумагу. То есть информация хранится в книгах, газетах, журналах и так далее.
Давайте решим задачу. В книге содержится двести пятьдесят страниц. На каждой странице находится пятнадцать строк, в каждой строке сорок символов вместе с пробелами. Найти объём информации, которая находится в книге, если мы с вами знаем, что один символ равен одному байту.
Переходим к решению. Сначала нам нужно найти количество символов в книге. Для этого нам нужно количество страниц (двести пятьдесят) умножить на количество строк на странице (пятнадцать) и умножить на количество символов в каждой строке (сорок).
1) 250 · 15 · 40 = 150 000 (символов).
В результате мы получили количество символов во всей книге. Мы знаем, что один символ равен одному байту. То есть вся информация, которая содержится в книге, будет иметь объём, равный ста пятидесяти тысячам байтов.
2) 150 000 символов = 150 000 байтов.
Давайте переведём наше число в килобайты.
3) 150 000 : 1024 = 146 (килобайт).
Запишем ответ: информация, которая содержится в книге, будет занимать примерно 146 килобайт.
Как вы думаете, как долго хранится информация на бумажных носителях?
Это зависит от некоторых факторов: какого качества бумага, какого качества чернила каковы условия хранения. Книги, которые писались раньше, могли храниться очень долго. Бумага делалась из хлопка и текстильных отходов, чернила же были сделаны из натуральных красителей. В наше время бумага делается из древесины, а чернила – из синтетических красителей, поэтому срок хранения печатных документов значительно уменьшился.
Примерно в тысяча восьмисотом году появилась первая автоматизированная обработка информации, которая велась с помощью бумажных носителей для цифрового представления вводимых данных. Такие носители назывались перфокартами.
Перфокарта – это носитель информации, предназначенный для использования в системах автоматической обработки данных. Можно сказать, что перфокарты — это предки дискет. Они делались из тонкого картона, а информация представляется посредством наличия или отсутствия отверстий в определённых позициях карты.
Впервые перфокарты начали применяться в ткацких станках Жаккарда для управления узорами на тканях.
На некоторых типах ЭВМ для таких же целей использовались перфорированные бумажные ленты.
Перфорированная лента (перфолента) – это устаревший носитель информаций в виде бумажной, нитроцеллюлозной или ацетилцеллюлозной ленты с отверстиями. Первые перфоленты начали использовать с середины XIX века в телеграфии.
В них отверстия располагались в пять рядов. А для передачи данных использовали код Бодо. Код Бодо – это цифровой, первоначально синхронизированный пятибитный код.
А сейчас переходим к цифровым носителям. К ним относятся магнитные носители информации, оптические диски, флеш-носители.
Для начала рассмотрим магнитные носители информации. Они делятся на ленты, диски и карты.
Обратимся к истории.
Самым первым носителем магнитной записи была стальная проволока, диаметром до одно миллиметра. Она использовалась в аппаратах Поульсена и была изобретена в XIX веке. Но её применяли только для хранения звука.
Далее в начале XX столетия была изобретена стальная катаная лента.
А в 1906 году был выдан первый патент на магнитный диск. Но стальная катаная лента имела свои недостатки. Так, например, для записи часа разговоров требовалось около 180 км проволоки, которые весили около 6,5 кг.
Во второй половине 1920-х годов была изобретена порошковая магнитная лента и началось широкомасштабное применение магнитной записи.
Магнитная лента являлась единственным сменным носителем информации для ЭВМ. Как мы с вами знаем, любая информация в компьютере представлена в виде двоичного кода и измеряется в битах или байтах. На одну катушку с магнитной лентой можно было записать около 500 Кбайт информации.
А в 1963 году фирмой Филипс была изобретена кассетная запись.
Также примерно в это же время появляются первые магнитные диски.
Магнитный диск – это алюминиевый или пластмассовый диск, диаметр которого составляет от 30 до 350 мм. Информация на такие диски записывается при помощи магнитной головки. Магнитные диски делятся на жёсткие и гибкие, сменные и встроенные.
Алюминиевые магнитные диски – это жёсткие несъёмные диски (винчестеры).
Жёсткий диск представляет собой стопку магнитных дисков, которые одета на общую ось. При работе компьютера эта ось находится в постоянном движении. В наши дни объём жёстких дисков (винчестеров) достигает нескольких терабайт.
Пластмассовые магнитные диски – это съёмные носители информации (дискеты).
Объём памяти дискет достигает 2 Мбайт. В наше время их практически уже никто не использует.
Следующее поколение информационных носителей – это оптические диски и флеш-память.
Оптические диски отличаются от магнитных тем, что запись информации на них происходит при помощи лазерного луча. При помощи луча на поверхности диска выжигается двоичных код данных с очень высокой плотностью. Считывание информации происходит при помощи так называемого «холодного» луча. Это такой же луч, который используется при записи, но только с меньшей энергией. Изначально для хранения информации использовались компакт-диски (CD). Их ёмкость составляет от 190 Мбайт до 700 Мбайт.
Чуть позже в девяностых годах появились видеодиски (DVD). Ёмкость таких дисков достигает 17 Гбайт. Увеличение ёмкости происходит за счёт использования луча меньшего диаметра, а также двухслойной и двусторонней записи.
Таким образом оптические диски делятся на CD и DVD. В свою очередь CD-диски делятся на CD-R и CD-RW. DVD-диски также бывают двух видов. R отличается от RW тем, что RW-диск можно перезаписывать много раз, а на R информация наносится единожды.
В наше время многие из вас пользуются различными техническими устройствами: телефонами, mp3-плеерами, электронными книгами, планшетами и так далее. Можно перечислять долго. Но на этих устройствах не всегда хватает внутренней памяти. Поэтому в них существует специальный разъём для вставки флеш-накопителя (флеш-карты).
Объёмы флеш-накопителей во много раз превышают объёмы оптических дисков (CD и DVD) и в тоже время флеш-карты обладают гораздо меньшими размерами. Это очень удобно. Выпуск флеш-карт начался в 2001 году. Помимо размера, одно из главных преимуществ флеш-карт в том, что на них можно записать достаточно большой объём информации и считать его практически на любом устройстве, где есть такой же разъём. Для подключения к компьютеру существуют специальные переходники.
Для компьютеров также существуют специальные флеш-накопители. Их ещё называют флеш-брелками. Они подключаются к компьютеру через USB-порт.
Также можно приобретать жёсткие диски, с большим объёмом, для хранения информации, которые помещаются в специальную коробочку и подключаются к компьютеру также через USB-порт.
Исходя из вышесказанного можно прийти к выводу, что технологии в направлении хранения информации очень быстро продвигаются. И вполне вероятно, что скоро будут изобретены устройства с большим объёмом, но ещё меньшие по размерам.
А сейчас мы с вами переходим к передаче информации.
Передача информации – это физических процесс, при котором происходит перемещение информации в пространстве. Этот процесс происходит при наличии приёмника и источника.
Приёмник – это объект, который получает информацию.
Источник – это объект, который передаёт информацию.
Если брать к примеру компьютер и диск, то при записи информации на диск, источником является компьютер, а приёмником – диск. А при считывании информации с диска, источником является диск, а приёмником – компьютер.
А сейчас мы с вами рассмотрим технические системы передачи информации.
Как вы знаете, информация передаётся при разговоре по телефону, общении в интернете, личном общении людей и так далее.
В 1920-х гг. американским инженером и математиком Клодом Шенноном была разработана теория связи, исходя из которой была построена следующая схема:
Вы видите, что информация идёт от источника в кодирующее устройство, в котором преобразуется в электрический или электромагнитный сигнал. Затем из кодирующего устройства сигнал попадает в канал связи. Здесь же в канал связи поступает шум и сразу же защита от шума. Затем всё это поступает в декодирующее устройство, в котором сигнал преобразуется в звук. И только потом информация направляется к приёмнику.
По такому же принципу идёт передача информации по компьютерным сетям. При кодировании информация, представленная в виде двоичного кода, преобразуется в физический сигнал. Тип сигнала зависит от канала связи, по которому он передаётся. А при декодировании наоборот, физический сигнал преобразуется в двоичный код.
Следующий вопрос, который возникает при передаче информации – пропускная способность канала и скорость передачи информации.
Наверное, каждому из вас приходилось сталкиваться со скоростью интернета и дома, и в школе. Такую проблему приходится решать разработчикам технических систем передачи информации. Их основными задачами являются увеличение скорости передачи информации и уменьшение потери информации при передаче. Для решения этих задач Клод Шеннон создал теорию информации, ввёл такое понятие, как пропускная способность канала как максимально возможная скорость передачи информации. Эта скорость измеряется в бит/с, Кбит/с, Мбит/с.
Пропускная способность канала связи зависит от способа подключения компьютера к сети. Существуют следующие способы подключения к сети: телефонные линии, электрическая кабельная связь, оптоволоконная кабельная связь, радиосвязь. Пропускная способность оптоволоконных линий намного больше, чем телефонных.
Но скорость передачи связана не только с пропускной способностью канала связи. Если возвращаться к модели передачи информации, которую предложил Клод Шеннон, мы увидим в ней элемент «Шум».
Под этим термином подразумевают различные помехи, которые искажают передаваемый сигнал и могут привести к потере информации.
Такие помехи могут возникать по двум причинам: техническим и физическим. К техническим относятся плохое качество линии связи, незащищённость друг от друга различных потоков информации, передаваемых по одним и тем же каналам. А к физическим – непосредственное физическое воздействие на линии связи.
Чтобы избежать этого, а соответственно и потери информации, нам нужна защита от шума. В основном используют технические способы защиты, которые в свою очередь очень разнообразны. Например, защита кабеля, а не просто провода, применение различных фильтров, которые отделяют полезный сигнал от шума и так далее.
Для борьбы с шумом Клод Шеннон разработал специальную теорию кодирования. Исходя из этой теории можно сказать, что код, который передаётся по линии связи должен быть избыточным. За счёт этого при потере какой-либо части информации она может быть компенсирована. Таким образом в системах передачи информации используется помехоустойчивое кодирование, которое вносит определённую избыточность. Но нельзя, чтобы избыточность была слишком большой, так как за счёт этого будут происходить задержи и удорожание связи. Поэтому при помощи теории кодирования создаётся такой код, который позволяет сделать избыточность передаваемой информации минимально возможной, а достоверность принятой информации – максимальной.
Ещё один способ для борьбы с потерей информации предложил советский учёный в области радиотехники, радиосвязи и радиолокации планет Владимир Александрович Котельников. Суть заключалась в том, чтобы при передаче вся информация делилась на блоки, затем для каждого блока вычислялась контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передавалась вместе с соответствующим ей блоком. Затем, в месте получения блока, контрольная сумма снова пересчитывалась и, если она не совпадала с изначальной, то передача блока повторялась заново до тех пор, пока контрольная и первоначальная суммы не совпадут.
На этом мы сегодня и закончим. Подведём итоги.
· Носители информации делятся на нецифровые и цифровые.
· Цифровые носители информации также делятся на магнитные, оптические и флеш-носители.
· Факторы качества информации – вместимость и надёжность хранения.
· Модель передачи информации по техническим каналам связи выглядит следующим образом:
· Защита информации от потерь при воздействии шума включает в себя три пункта: кодирование с оптимально-избыточным кодом; частичная потеря избыточной информации; полное восстановление исходного сообщения.