Введение в инфокоммуникационные технологии

ВВЕДЕНИЕ 

В ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ 

ТЕХНОЛОГИИ

Под редакцией доктора технических наук, профессора 

Л.Г. Гагариной

2-е издание, исправленное

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Москва 

ИНФРА-М

2022

Рекомендовано УМО по образованию в области инфокоммуникационных 

технологий и систем связи в качестве учебного пособия для студентов высших 

учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 

11.03.02, 11.04.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» 

(квалификации (степени) «бакалавр» и «магистр»)

Л.Г. ГАГАРИНА
Г.А. КУЗНЕЦОВ
Е.М. ПОРТНОВ
А.А. ДОРОНИНА

УДК  004(075.8) 
ББК 32.973я73 
 
Г12

Гагарина Л.Г.

Г12 
 
Введение в инфокоммуникационные технологии : учебное посо
бие / Л.Г. Гагарина, Г.А. Кузнецов, Е.М. Портнов, А.А. Доронина ; под 
ред. д-ра техн. наук, проф. Л.Г. Гагариной. — 2-е изд., испр. — Москва : 
ИНФРА-М, 2022. — 339 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — 
DOI 10.12737/1189946.

ISBN 978-5-16-016577-6 (print) 
ISBN 978-5-16-109169-2 (online)

В учебном пособии рассмотрены основные вехи истории развития ин
формационных технологий, вычислительной и компьютерной техники 
за рубежом и в России. Особое внимание уделено методологии научных 
исследований в области инфокоммуникаций. Представлены актуальные 
разделы разработки телекоммуникационных технологий в части мультимедийных сетей и сетевых операционных систем. С целью развития практических навыков приведен лабораторный практикум.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова
тельных стандартов высшего образования последнего поколения.

Для студентов старших курсов технических специальностей, аспиран
тов, научных сотрудников, преподавателей высших учебных заведений, 
слушателей институтов повышения квалификации.

УДК 004(075.8) 
ББК 32.973я73

Р е ц е н з е н т ы:

А.Э. Нестеров, доктор технических наук, советник генерального ди
ректора ООО «НИИ НТ», член УМО по образованию в области инфокоммуникационных технологий; 

Р.Б. Мазепа, кандидат технических наук, профессор, заведующий 

кафедрой 402 «Радиосистемы и комплексы управления, передачи информации и информационная безопасность» Московского авиационного института (национального исследовательского университета) 

ISBN 978-5-16-016577-6 (print) 
ISBN 978-5-16-109169-2 (online)

© Гагарина Л.Г., Баин А.М., Кузнецов Г.А., 

Портнов Е.М., Теплова Я.О., 2013

© Гагарина Л.Г., Кузнецов Г.А., 

Портнов Е.М., Доронина А.А., 2021, 
с изменениями

Оглавление

Введение .......................................................................................... 5

Глава 1. ИСТОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ 
ИНФОКОММУНИКАЦИЙ ........................................................... 7

1.1. История развития информационных технологий ...................................7
1.2. История развития вычислительной техники ........................................ 26
1.3. История развития зарубежной компьютерной техники ....................... 46
1.4. История развития отечественной компьютерной техники .................. 89
1.5. Методология научных исследований в области 
инфокоммуникаций.............................................................................. 102
1.6. Организация процесса научного исследования.
Построение гипотезы научного исследования .................................... 113
1.7. Критерии оценки достоверности результатов исследования. 
Статистический анализ ........................................................................ 120
1.8. Методология проведения опытно-экспериментальной работы ........ 127
Контрольные вопросы ..................................................................................... 134
Библиографический список ............................................................................. 134

Глава 2. МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ СЕТИ .......................................137

2.1. Начальные сведения, классификация сетей ....................................... 137
2.2. Введение в мультимедийные сети и технологии VoIP и SIP .............. 142
2.3. Контроль и качество передачи ............................................................. 157
2.4. Системы потоковых мультимедиа. Решения 
для видеоконференций и телеприсутствия  ........................................ 166
2.5. Архитектура высоконагруженного мультимедиапортала ................... 176
Контрольные вопросы ..................................................................................... 183
Библиографический список ............................................................................. 183

Глава 3. СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ..................185

3.1. Основные понятия, архитектура сетевых операционных систем ...... 185
3.2. Способы организации процессов ........................................................ 200
3.3. Процессы в ОС UNIX: системные вызовы, иерархия процессов ...... 218
3.4. Управление процессами. Структура сетевой операционной 
системы.................................................................................................. 231
3.5. Проблемы взаимодействия операционных систем в гетерогенных 
сетях ....................................................................................................... 237
3.6. Управление распределенными ресурсами. Распределенные 
файловые системы ................................................................................ 249

3.7. Современные концепции и технологии проектирования 
операционных систем ........................................................................... 261
Контрольные вопросы ..................................................................................... 264
Библиографический список ............................................................................. 264

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ...............................................266

1. Практические решения для мультимедийных сетей .....................266

Лабораторная работа 1.1. Изучение процесса передачи
потокового видео по сети  .................................................................... 266
Лабораторная работа 1.2. Изучение процесса передачи 
потокового аудио по сети  .................................................................... 269

2. Технология проектирования сетевых приложений .......................273

Лабораторная работа 2.1. Программирование сокетов
с использованием WinSock API и Visual C++ ..................................... 273
Лабораторная работа 2.2. Разработка клиентского сетевого 
приложения на основе сокетов с использованием системы Delphi
(подсоединение к службе даты/времени)  ........................................... 288
Лабораторная работа 2.3. Разработка однопотокового
веб-сервера ...........................................................................................  298
Лабораторная работа 2.4. Разработка клиентского сетевого 
приложения с использованием высокоуровневых компонентов 
(упрощенный браузер)  ......................................................................... 314
Лабораторная работа 2.5. Создание счетчика
посещений сайта на основе CGI-технологии ..................................... 322
Лабораторная работа 2.6. Реализация интерактивного режима 
на HTML-страницах с помощью технологии CGI-расширений 
веб-сервера ............................................................................................ 326

Библиографический список  ..........................................................338

Введение

Инфокоммуникации — это новая развивающаяся предметная 
область на основе интеграции информационных и телекоммуникационных технологий. Объединение телекоммуникаций и информационных технологий в единую отрасль инфокоммуникаций — общемировая тенденция, ориентированная на развитие 
телекоммуникационной сети и расширение на ее основе числа 
глобальных информационных сервисов.
Рынок инфокоммуникационных технологий (ИКТ) включает в себя сегменты услуг связи и информационных технологий 
(компьютеры, сетевое оборудование, программное обеспечение, 
ИТ-услуги). В 2020 г. объем мирового рынка ИКТ достиг 
3,74 трлн долл., а объем российского рынка — 47,05 млрд долл., 
что стало наибольшим результатом среди всех стран Центральной 
и Восточной Европы.
Активным потребителем продукции и услуг в сфере ИКТ 
в Российской Федерации выступает государство, что является 
существенным стимулом роста отрасли. Значительный объем 
спроса приходится на ряд крупных компаний, находящихся под 
контролем государства (ПАО «Газпром», ПАО «Роснефтегаз», 
ПАО «Сбербанк», АО «Концерн Росэнергоатом», ПАО «ИНТЕР 
РАО ЕЭС», ПАО «Россети», ОПК «Оборонпром», АО «Концерн 
ВКО “Алмаз — Антей”» и др.), а также на предприятия финансовой и нефтегазовой отрасли, связи и торговли, оборонной промышленности.
Образование, здравоохранение, социальная сфера, гос управление, транспорт, энергетика, сельское хозяйство — все эти 
сферы активно трансформируются с помощью ИКТ по планам, 
зафиксированным в национальных и ведомственных проектах. 
Национальная программа «Цифровая экономика» заметно 
ускорила процесс цифровизации госсектора. Объем инвестиций 
ежегодно увеличивается, и государство остается крупнейшим 
ИКТ-заказчиком.
В связи с вышесказанным в настоящее время наблюдается 
острейший дефицит ИКТ-специалистов, квалифицированных 
кадров, способных эффективно участвовать в индустриальной 
реализации процессов разработки, эксплуатации и сопровождения в качестве аналитиков, консультантов, интеграторов, 
спецификаторов, архитекторов, проектировщиков, менеджеров, 

разработчиков, тестеров, документаторов, инженеров по качеству 
и по безопасности телекоммуникаций и т. д. Тем более что при 
разработке ИКТ-систем необходимы профессиональные навыки 
владения систематизированными, регламентированными и квантифицируемыми методами решения задач разработки, эксплуатации, сопровождения и утилизации специального программного 
обеспечения. При этом как бизнес-процессы, так и программное 
обеспечение должны отвечать заданным техническим, экономическим и социальным требованиям.
Очевидно, что создание высококачественных телекоммуникационных систем — очень трудоемкий процесс. Здесь должны 
быть задействованы необходимые для разработки процессы, инструментарии, технологии и человеческие ресурсы. В связи с этим 
возникла острая необходимость в специалистах, владеющих 
новыми технологиями и методами управления комплексными, 
сложными проектами разработки и специального программного 
обеспечения для ИКТ-систем, что и обусловило появление представленной книги.
Учебное пособие ориентировано на преподавателей, аспирантов и магистрантов, обучающихся по направлениям подготовки «Программная инженерия», «Информатика и вычислительная техника», «Инфокоммуникационные технологии 
и системы связи», обеспечивающим инновационное развитие 
и модернизацию перспективной ИКТ-отрасли за счет использования высокотехнологичного наукоемкого производства, новых 
информационных и телекоммуникационных технологий, интеграции процессов проектирования и управления.
В процессе освоения курса обучающиеся должны изучить базовые принципы и понятийный аппарат телекоммуникационных 
технологий, овладеть методами постановки и решения научных 
задач в области ИКТ-технологий, а также методами подготовки 
научного эксперимента.

Г л а в а  1
История и методология 
инфокоммуникаций

1.1. История развития информационных 
технологий

Информатика — наука о способах получения, накопления, 
хранения, преобразования, передачи и использования информации. Было бы уместным привести слова известного нидерландского ученого Эдсгер Дейкстра: «Информатика не более наука о 
компьютерах, чем астрономия — наука о телескопах». И действительно, эта сравнительно молодая наука поистине велика по своим масштабам развития: всего за полвека она приобрела статус 
практически мировой науки, без которой сейчас не сможет работать ни одно предприятие, и более того — ни одна экономика любой страны не сможет существовать без этой науки.
Термин «информационная технология» базируется на понятии «технология», достаточно устойчивом, появившемся в научно-техническом обороте в связи с проблемами организации производства.
В одной из современных энциклопедий дается следующее определение данного понятия: «Технология (от греч. techne — искусство, мастерство, умение + ...логия) — совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы 
сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе 
производства продукции; научная дисциплина, изучающая физические, химические, механические и другие закономерности, 
действующие в технологических процессах. Технологией называют также сами операции добычи, обработки, транспортировки, 
хранения, контроля, являющиеся частью общего производственного процесса».
Из трех возможных вариантов определения наиболее близок к 
информационным технологиям первый вариант.
В понятии «информационная технология» следует выделить 
три основные составляющие:
объект воздействия (в приводимом определении — это сы• 
рье, материал, полуфабрикат, т. е. материальный ресурс);

результат воздействия (изменение состояния, свойств, фор• 
мы объекта воздействия);
методы воздействия (обработка, изготовление, изменение — 
• 
процессы, приводящие к искомому результату воздействия).
Расширяя перечень ресурсов, рассматриваемых в качестве 
объекта воздействия, мы получаем соответствующее расширение 
и состава технологий: если объектом воздействия является энергия, то мы получаем энергетические технологии (передача энергии, преобразование энергии и т. п.); финансовые ресурсы в качестве объекта воздействия обусловливают финансовые технологии (операции на рынке ценных бумаг, валютные операции, кредитование и т. п.); кадровые (людские) ресурсы в качестве объекта 
воздействия порождают технологии обучения, управления персоналом, совместной работы в рамках единых коллективов и т. п.
В этом отношении информация, рассматриваемая как ресурс, 
обусловливает возникновение информационной технологии. 
С учетом этого можно сформулировать следующее определение 
информационной технологии: «Информационная технология — 
это совокупность методов и средств целенаправленного изменения каких-либо свойств информации».
Это определение несколько отличается от тех, которые довольно широко используются в научно-технической и учебной 
литературе.
«Информационная технология — система методов и способов 
сбора, накопления, хранения, поиска, обработки и выдачи информации».
«Информационная технология — процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового 
качества о состоянии объекта, процесса или явления (информационного продукта)».
«Информационная технология — система методов и способов 
сбора, накопления, хранения, поиска и обработки информации 
на основе применения средств вычислительной техники».
«Информационная технология — система методов и способов 
сбора, накопления, хранения, поиска, обработки и выдачи информации».
«Автоматизированная информационная технология — системно организованная для решения задач управления совокупность методов и средств реализации сбора, регистрации, переда

чи, накопления, поиска, обработки и защиты информации на базе 
применения развитого программного обеспечения, используемых 
средств вычислительной техники и связи, а также способов, с помощью которых информация предлагается клиентам».
«Информационная технология — совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, 
объединенных в технологический комплекс, обеспечивающий 
сбор, создание, ранение, накопление, обработку, поиск, вывод, 
копирование, передачу и распространение информации».
«Информационная технология — приемы, способы и методы 
применения средств вычислительной техники при выполнении 
функций сбора, хранения, обработки, передачи и использования 
данных».
Практически все формулировки не столько определяют собственно информационную технологию, сколько перечисляют различные варианты технологий (сбор, регистрация, накопление, поиск, передача, обработка, выдача), что не всегда позволяет определить, как и для чего осуществляется воздействие на информацию.
Кроме того, во многих определениях указывается техническая 
база — средства вычислительной техники, что существенно сужает круг проблем и их решений в области информационных технологий, лишает их истории и рассмотрения тенденций и соответствующих перспектив.
Некоторые определения содержат довольно жесткую целевую 
направленность («для решения задач управления», «для получения информации нового качества об объектах»), что решает проблемы определенной предметной области, но не может дать представление об общих свойствах и закономерностях информационных технологий.
Не отрицая определенную ценность и практическую направленность перечисленных формулировок для решения тех или 
иных задач, тем не менее в дальнейшем мы будем использовать 
первое из вышеуказанных определений. Процесс развития информационных технологий, его разделение на этапы рассмотрены 
во многих работах.
В учебнике «Автоматизированные информационные технологии в экономике» предложена следующая периодизация развития 
информационных технологий:
конец 50-х — начало 60-х гг. — частичная электронная обра• 
ботка данных;

60-е гг. — начало 70-х гг. — электронная система обработки 
• 
данных (ЭСОД);
70-е гг. — централизованная автоматизированная обработка 
• 
информации в условиях ВЦ, ВЦКП (вычислительных центров коллективного использования);
80-е гг. — специализация технологических решений на базе 
• 
мини-ЭВМ, ПЭВМ и удаленного доступа к массивам данных с одновременной универсализацией способов обработки информации на базе мощных супер-ЭВМ;
конец 80-х гг. — настоящее время — новая информационная 
• 
технология (НИТ) — сочетание средств вычислительной 
техники, средств связи и оргтехники.
Приведенная периодизация, на наш взгляд, отражает не столько развитие информационных технологий, сколько эволюцию 
принципов организации систем обработки данных и охватывает 
лишь последние 40 лет, что соответствует времени использования 
электронных средств вычислительной техники.
Иной подход предложен в учебном пособии «Компьютерные 
технологии обработки информации», где выделены следующие 
этапы:
«ручной» (до второй половины XIX в.), характеризующий• 
ся тем, что основу информационной технологии составляли перо, чернильница и бухгалтерская книга, а коммуникация (связь) осуществлялась путем направления пакетов 
(депеш);
«механический» (с конца XIX до середины XX в.), характе• 
ризующийся изобретением и широким использованием пишущей машинки, телефона, диктофона, модернизацией 
системы общественной почты, что послужило базой для 
принципиальных изменений в технологии обработки информации и, как следствие, в продуктивности работы;
«электрический» (40—60-е гг. XX в.), характеризующийся 
• 
появлением «электрической» технологии, основанной на 
широком использовании электрических пишущих машинок 
со съемными элементами, копировальных машин на обычной бумаге, портативных диктофонов, что повысило качество, количество и скорость обработки документов;
«электронный», или «компьютерный», (с середины 60-х гг. 
• 
XX в. по настоящее время), отличающийся широким использованием электронных средств вычислительной техники.