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

2023

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 пособие / 
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, 2023. — 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 информационных 
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 образовательных 
стандартов высшего образования последнего поколения.

Для студентов старших курсов технических специальностей, аспирантов, 
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 директора 
ООО «НИИ НТ», член УМО по образованию в области инфо-
коммуникационных 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 телекоммуни-
кационных технологий. Объединение телекоммуникаций и ин-
формационных технологий в единую отрасль инфокоммуни-
каций — общемировая тенденция, ориентированная на развитие 
телекоммуникационной сети и расширение на ее основе числа 
глобальных информационных сервисов.
Рынок инфокоммуникационных технологий (ИКТ) вклю-
чает 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 сопрово-
ждения 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 кван-
тифицируемыми методами решения задач разработки, эксплуа-
тации, сопровождения и утилизации специального программного 
обеспечения. При этом как бизнес-процессы, так и программное 
обеспечение должны отвечать заданным техническим, экономи-
ческим и социальным требованиям.
Очевидно, что создание высококачественных телекоммуни-
кационных систем — очень трудоемкий процесс. Здесь должны 
быть задействованы необходимые для разработки процессы, ин-
струментарии, 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 пред-
ставленной книги.
Учебное пособие ориентировано на преподавателей, аспи-
рантов и магистрантов, обучающихся по направлениям под-
готовки «Программная инженерия», «Информатика и вычи-
слительная техника», «Инфокоммуникационные технологии 
и системы связи», обеспечивающим инновационное развитие 
и модернизацию перспективной ИКТ-отрасли за счет использо-
вания высокотехнологичного наукоемкого производства, новых 
информационных и телекоммуникационных технологий, интег-
рации процессов проектирования и управления.
В процессе освоения курса обучающиеся должны изучить ба-
зовые 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 физи-
ческие, химические, механические и другие закономерности, 
действующие в технологических процессах. Технологией называ-
ют также сами операции добычи, обработки, транспортировки, 
хранения, контроля, являющиеся частью общего производствен-
ного 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 воздей-
ствия).
Расширяя перечень ресурсов, рассматриваемых в качестве 
объекта воздействия, мы получаем соответствующее расширение 
и состава технологий: если объектом воздействия является энер-
гия, то мы получаем энергетические технологии (передача энер-
гии, преобразование энергии и т. п.); финансовые ресурсы в ка-
честве объекта воздействия обусловливают финансовые техноло-
гии (операции на рынке ценных бумаг, валютные операции, кре-
дитование и т. п.); кадровые (людские) ресурсы в качестве объекта 
воздействия порождают технологии обучения, управления персо-
налом, 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 измене-
ния каких-либо свойств информации».
Это определение несколько отличается от тех, которые до-
вольно широко используются в научно-технической и учебной 
литературе.
«Информационная технология — система методов и способов 
сбора, накопления, хранения, поиска, обработки и выдачи ин-
формации».
«Информационная технология — процесс, использующий со-
вокупность средств и методов сбора, обработки и передачи дан-
ных (первичной информации) для получения информации нового 
качества о состоянии объекта, процесса или явления (информа-
ционного 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 ин-
формации».
«Автоматизированная информационная технология — сис-
темно организованная для решения задач управления совокуп-
ность 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 по-
мощью которых информация предлагается клиентам».
«Информационная технология — совокупность методов, про-
изводственных 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 собс-
твенно информационную технологию, сколько перечисляют раз-
личные варианты технологий (сбор, регистрация, накопление, по-
иск, передача, обработка, выдача), что не всегда позволяет опреде-
лить, как и для чего осуществляется воздействие на информацию.
Кроме того, во многих определениях указывается техническая 
база — средства вычислительной техники, что существенно сужа-
ет круг проблем и их решений в области информационных техно-
логий, лишает их истории и рассмотрения тенденций и соответ-
ствующих перспектив.
Некоторые определения содержат довольно жесткую целевую 
направленность («для решения задач управления», «для получе-
ния информации нового качества об объектах»), что решает про-
блемы определенной предметной области, но не может дать пред-
ставление об общих свойствах и закономерностях информацион-
ных технологий.
Не отрицая определенную ценность и практическую направ-
ленность 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 составля-
ли перо, чернильница и бухгалтерская книга, а коммуни-
кация (связь) осуществлялась путем направления пакетов 
(депеш);
«механический» (с конца XIX до середины XX в.), характе-
• 
ризующийся изобретением и широким использованием пи-
шущей машинки, телефона, диктофона, модернизацией 
системы общественной почты, что послужило базой для 
принципиальных изменений в технологии обработки ин-
формации 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 обыч-
ной бумаге, портативных диктофонов, что повысило качест-
во, количество и скорость обработки документов;
«электронный», или «компьютерный», (с середины 60-х гг. 
• 
XX в. по настоящее время), отличающийся широким исполь-
зованием электронных средств вычислительной техники.

Характеристика «компьютерного» этапа в целом аналогична 
описанию периодов развития, представленному, но без указания 
четких временных границ, с развернутой характеристикой резуль-
татов разработки автоматизированных систем управления и оцен-
кой перспектив систем поддержки принятия решений и эксперт-
ных систем.
В учебнике «Информатика» предложено несколько принципов 
периодизации процесса развития информационных технологий.
С точки зрения видов решаемых задач и используемых про-
цессов обработки информации выделены следующие этапы:
60—70-е гг. XX в. — обработка данных в вычислительных цен-
• 
трах в режиме коллективного пользования. Основным на-
правлением развития информационной технологии являлась 
автоматизация операционных рутинных действий человека;
с 80-х гг. XX в. — создание информационных технологий, 
• 
направленных на решение стратегических задач.
С точки зрения содержания проблем информатизации выделены 
следующие этапы:
до конца 60-х гг. XX в. — проблема обработки больших объ-
• 
емов данных в условиях ограниченных возможностей аппаратных 
средств;
до конца 70-х гг. XX в. — отставание программного обеспе-
• 
чения от уровня развития аппаратных средств (распространение 
ЭВМ серии /IBM/360);
с начала 80-х гг. XX в. — максимальное удовлетворение пот-
• 
ребностей пользователя и создание соответствующего интерфейса 
работы в компьютерной среде (компьютер становится 
инструментом непрофессионального пользователя, 
а информационные системы — средством поддержки принятия 
его решений);
с начала 90-х гг. XX в. — создание современной технологии 
• 
межорганизационных связей и информационных систем. 
Проблемы этого этапа весьма многочисленны:
— выработка соглашений и установление стандартов, 
 
протоколов для компьютерной связи;
— организация доступа к стратегической информации;
 
— организация защиты и безопасности информации.
 
С точки зрения используемого инструментария этапы процесса 
развития информационных технологий практически совпадают 
с уже рассмотренными этапами, с той лишь разницей, что «электронный» 
и «компьютерный» являются отдельными этапами, при-

чем последний характеризуется широким использованием персональных 
компьютеров.
Все рассмотренные варианты периодизации в основном касаются 
компьютерных информационных технологий и не учитывают 
значительный исторический интервал до XIX в. Изложим еще 
одну точку зрения на эволюцию информационных технологий.
«В основе любой информационной технологии лежит письменность, 
появление которой инициировало первую информационную 
революцию. Доступ к информации был ограничен, уровень 
технологии обработки данных был ручной, знания не могли существенно 
влиять на производство. Изобретение печатного станка 
и распространение книгопечатания привели ко второй информационной 
революции. Знания стали тиражироваться и оказывать 
влияние на производство. Появление персональных компьютеров 
произвело третью информационную революцию. Информация 
становится ресурсом наравне с материалами, энергией и капиталом, 
что способствует формированию новой экономической категории — 
национальных информационных ресурсов. Знание превращается 
в непосредственную производительную силу».
С учетом вышесказанного изложим еще одну точку зрения на 
эволюцию информационных технологий.

1.1.1. Этап иероглифической символики

Изначально носителем информации была речь. Развитие речи, 
языка — объективный процесс в развитии общества. К самым 
ранним знаковым системам относятся: приметы, гадания, знаме-
нья, язык, изобразительное искусство, музыка, графика, пласти-
ка, танец, пантомима, архитектурные сооружения, костюм, на-
родные ремесла, обряды. Впервые информационная символика 
появилась в каменном веке в виде пиктографического письма (ри-
сунков) на камне. Далее возникла клинописная запись счета (Ва-
вилон III тыс. до н. э.), затем различные способы записи счета — 
вавилонская, критская, арабская, латинская и др. Вавилонская 
система счета позволяет вести запись чисел в пределах 1 млн и вы-
полнять действия с простыми дробными числами.

1.1.2. Этап абстрактной символики

Иероглифическое письмо, сохранилось до наших дней в ряде 
регионов (Китай, Япония, Корея). Его сохранению способствова-