Что общего в понятиях архитектура компьютера и архитектура сети

Обновлено: 06.07.2024

Архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

В данном курсе будет рассмотрено три вида архитектур:

1. архитектура терминал – главный компьютер;

2. одноранговая архитектура;

3. архитектура клиент – сервер.

Архитектура терминал – главный компьютер

Архитектура терминал – главный компьютер (terminal – host computer architecture) – это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров.
Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:

1. Главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных;

2. Терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнения заданий, ввода данных для выполнения заданий и получения результатов.

Главный компьютер через мультиплексоры передачи данных (МПД) взаимодействуют с терминалами. Классический пример архитектуры сети с главными компьютерами – системная сетевая архитектура (System Network Architecture – SNA).

Одноранговая архитектура

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) – это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам. Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.

К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции. В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими. Чтобы ресурс стал общим, его необходимо отдать в общее пользование, используя службы удаленного доступа сетевых одноранговых операционных систем. В зависимости от того, как будет установлена защита данных, другие пользователи смогут пользоваться файлами сразу же после их создания. Одноранговые ЛВС достаточно хороши только для небольших рабочих групп.
Одноранговые ЛВС являются наиболее легким и дешевым типом сетей для установки. Они на компьютере требуют, кроме сетевой карты и сетевого носителя, только операционной системы Windows 95 или Windows for Workgroups. При соединении компьютеров, пользователи могут предоставлять ресурсы и информацию в совместное пользование.

Одноранговые сети имеют следующие преимущества:

они легки в установке и настройке;
отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;
пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;
малая стоимость и легкая эксплуатация;
минимум оборудования и программного обеспечения;
нет необходимости в администраторе;
хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти.

Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса, которые они предоставляли. Сетевую безопасность одновременно можно применить только к одному ресурсу, и пользователь должен помнить столько паролей, сколько сетевых ресурсов. При получении доступа к разделяемому ресурсу ощущается падение производительности компьютера. Существенным недостатком одноранговых сетей является отсутствие централизованного администрирования.

Использование одноранговой архитектуры не исключает применения в той же сети также архитектуры "терминал – главный компьютер" или архитектуры "клиент – сервер".

Архитектура клиент – сервер

Архитектура клиент – сервер (client-server architecture) – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов. Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер - это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис- это процесс обслуживания клиентов.

Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.

Сервисная функция в архитектуре клиент – сервер описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполняются разнообразные прикладные процессы.
Процесс, который вызывает сервисную функцию с помощью определенных операций, называется клиентом. Им может быть программа или пользователь.

Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя. Интерфейсы пользователя это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью. Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслуживания, устанавливает сеанс, получает нужные ему результаты и сообщает об окончании работы.

В сетях с выделенным файловым сервером на выделенном автономном ПК устанавливается серверная сетевая операционная система. Этот ПК становится сервером. Программное обеспечение (ПО), установленное на рабочей станции, позволяет ей обмениваться данными с сервером.

Наиболее распространенные сетевые операционная системы:

NetWare фирмы Novel;
Windows NT фирмы Microsoft;
UNIX фирмы AT&T;
Linux.

Помимо сетевой операционной системы необходимы сетевые прикладные программы, реализующие преимущества, предоставляемые сетью.

Сети на базе серверов имеют лучшие характеристики и повышенную надежность. Сервер владеет главными ресурсами сети, к которым обращаются остальные рабочие станции.

В современной клиент – серверной архитектуре выделяется четыре группы объектов: клиенты, серверы, данные и сетевые службы. Клиенты располагаются в системах на рабочих местах пользователей. Данные в основном хранятся в серверах. Сетевые службы являются совместно используемыми серверами и данными. Кроме того службы управляют процедурами обработки данных.

Сети клиент – серверной архитектуры имеют следующие преимущества:

позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;
обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;
эффективный доступ к сетевым ресурсам;
пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.

Наряду с преимуществами сети клиент – серверной архитектуры имеют и ряд недостатков:

неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, как минимум потерю сетевых ресурсов;
требуют квалифицированного персонала для администрирования;
имеют более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.

Выбор архитектуры сети

Выбор архитектуры сети зависит от назначения сети, количества рабочих станций и от выполняемых на ней действий.

С е т ью н а з ы в ае т ся с о во к у пно сть к о м пью те ро в , об ъ е д и н е н н ы х с р е д ст в а ми п е р е д ачи д а н н ы х . С р е д ст в а п е р е д а ч и д а н ны х , в с в о ю о ч е р е д ь , в о б щем с л у чае м о г у т с о с т о ять и з с л е д у ю щ и х эл ем е н т ов : с в я з н ы х к о м пь ю те р о в , к а н а л о в с в я з и (с п у т ни к о вы х , те л е ф о н н ых , ц и ф ро в ых , в о л о к о н н о - оп т и ч ес к и х , р а д и о - и д р у- г и х ), к о мм у т ир у ю щ ей а п п а р ат у ры , р е т р а н с л я т ор о в , р а зли ч н о го ро д а пр е о бр а- з о в ате л ей с и г н а л о в и д р у г и х эл еме н т о в и у ст рой ст в.

А р х и т е к т у р а с е тей ЭВМ о х в а т ы в а ет во п р о с ы п р и нц и п о в по с т р о е ния и ф у н к ц ио н ир о в а ни я а п п а р ат н о г о и про г р ам м н о го о б ес п еч е ни я эл е м е н т о в се т и .

С о вр ем е н н ы е се т и м о ж н о к л ас с и ф и ц и р о в ать п о р а з л и ч н ы м п р и з н а ка м : у д а л е нно с ти к о м п ь ю те ро в , т оп о л о г ии , н а з н а ч е н и ю , п е р е ч н ю пр е д о ста вл я е м ы х у с л у г, п р и н ц и п ам у пр а вл е н ия ( ц е н т р а л и з о в а н н ы е и д е ц е н т р а л и з о в а нн ы е), м е- т о д ам к о м м у та ци и ( б ез к о мм у та ции , т е л еф о н н ая к о мм у та ци я, к о мм у та ц и я ц е- п е й , с о об щ е н ий , п а к ет о в и д е й т аг р амм и т. д . ), в ид ам с р е д ы п е р е д ачи и т. д.

В з а в и с и м о с т и о т у д а л е н н о с т и к о м п ью те р о в с ети у с л о вн о р а зд е л я ю т н а л о к а л ь н ы е и г л об а л ь н ы е .

П р о и зв о ль н а я г л о б а л ь н а я с е т ь м о же т в к лю чать д р у г и е г л об а л ь ны е се т и , л о ка льн ы е с ет и , а т акже о т д е льн о по д к лю чаем ы е к н ей к о м п ью те р ы ( у д а л е н- ны е к о м п ью те р ы ) ил и о т д е ль н о п од к л ю чае м ы е у ст ро й ст в а вв од а - в ы в од а.

В л о к а л ь н ы х выч и сл и т ел ь н ы х с е т я х ( Л ВС) к о м п ью т е р ы р ас п о ло ж е н ы н а р а сс т о я ни и д о н еск о ль к и х к и л о ме т ро в и об ы ч н о с о е д ин е н ы п р и п о м о щ и ск ор о ст ны х л и ни й с в я з и с о с к о р о ст ь ю о б м е н а о т 1 д о 1 0 и б о л ее М би т / с ( н е и с- к лю чается с л у чай с о е д и н е н и я к о м п ью т е р о в и с п о м о щ ь ю ни з к о с к ор о ст ны х т е- л е ф о н н ы х л и н ий ). Л ВС о б ы ч н о р а зв е р т ы в а ю тся в р а мк а х н е к о т ор о й о р га н и з а- ц и и ( к о р по р а ц и и , у ч р е ж д е н и я). П о э т о м у и х ин о г д а н а з ы в а ю т к ор п ор а т и в н ы м и с и с т е м а м и и ли се т я м и . К о м п ью те р ы п р и э т о м, к а к пр а в и л о , н а хо д ят с я в п р е- д е л а х о д н о г о п о ме щ е н и я, з д а н и я и л и с о се д н и х з д ан ий.

Н е з а в и с и м о о т т о г о , в ка к о й се т и р а бо т ает н е к о т о р ы й к о м пью те р , ф у н к ци и у ста но вл е н н о г о н а н ем п ро г р а м м н о г о о б ес п еч е ни я у с л о вн о м о ж н о р а з д е л и ть н а д в е г р у пп ы : у п ра в лен и е р е с у р с а м и с а м о г о к о м п ью т е р а (в т о м ч и с л е и в и н т е- р ес а х р е ш е н и я з а д а ч д л я д р у г и х к о мп ь ю те ро в ) и у п р ав л ен и е о б м е н о м с д р у г и м и к о м п ью те р а ми ( с ет е в ы е ф у н к ц ии ).

С о б ст в е нн ы ми р е с у р са м и к о м п ью те р а т р а д и ц и о нн о у пр а в л я ет О С. Ф у н к ц и и сете в о г о у пр а вл е н и я р еа л и з у ет с е т е в о е П О , к о т о р о е м о ж ет бы ть в ы п о лн е н о как в ви д е о т д е льны х п а кет о в с ете вы х п ро г р а м м, так и в ид е сете во й О С.

П р и р а з р а бо т ке с ет е в о го П О и с по льз у ется и е р а р х и чес к и й п о дх од , п р е дп ол а- га ю щ и й о п р е д е л е н и е с о во к у пно с т и с р а в ни те л ь н о н е з а в и с и м ы х у ро в н ей и и н- те р ф е й с о в ме ж д у ни м и . Э т о п о зв о л я ет л егко м о д и ф и ци р ов ать а л г о р и т м ы п р о- г р амм пр ои з в о ль н о го у ро в н я б ез с у щест в е нн о и з м е н е н и я д р у г и х у ро вн е й . В об щ ем с л у чае д о п у скается у п р о щ е н и е ф у н к ц и й н е к о т о ро г о у ро в н я и л и д а же его п о лн ая л и к в и д а ци я.

Д л я у по р я д о ч е н и я р а зр а б о т к и се т е в о г о П О и о б ес п еч е н и я в о з м о ж н о с т и вз а и м о д е й ст в и я лю б ы х в ы ч и с л и т е ль н ы х с и ст е м, М е ж д у н а р од н ая О р г а н и з а ция п о Ст а н д а р т и з а ц и и ( I n t e r n a ti on a l S t a n d a rt O r g a n i z a t i o n – I S O ) р а з р а б о та л а Э т а- л о нную М о дель вз а и м о дей с т в ия о т к р ы т ы х си с т е м ( O p e n S y st em I nt er c o n- n e c t io n Re f er e n c e m od e l ) .

Э та л о н н ая М о д е л ь о п р е д е л яет с л е д у ю щ и е семь ф у н к ци о н а ль н ы х у ровн е й:

 фи зи чес к и й ;

 у пр а вл е ни я л и н и е й п е р е д ачи и л и к а н а л ь н ы й;

 т р а н с по р т н ы й;

 сеа н с о в ы й ;

 пр е д с т а в и те льны й ;

 п р и к л а д но й и л и у р ов е н ь п ри л о ж е н и й.

Ф и з и ч ес к ий у р о в е н ь об е с п е ч и в ает и н т е р ф е й с м е ж д у Э ВМ сети и с р е д о й п е р е д ачи д и с к р ет ны х с и г н а л о в . Н а ф и зи чес к о м у ро в н е ч е р е з а б о н е н тс к и е к а н а- л ы п е р е д а ю тся п о с л е до в а т е ль н о сти би т. У пр а вл е н и е фи з и чес к и м ка н а л о м св о- ди т с я к в ы д е л е н и ю н ача л а и к о н ц а к а д р а, н ес у щего в се б е п е р е д а в а ем ы е да н- ны е, а т а к ж е к ф о р м и р о в а н и ю и п ри е м у с и г н а л о в оп р е д е л е н н о й ф и з ич е с к о й п р и- р од ы .

Ста н д а р т ы ф и з и ч ес к о г о у ро в н я в к лю ч а ю т р е к о ме н д а ц и и Х. 2 1 л и б о Х . 21 би с, оп р е д е л я ю щ и е ме х а н и ч е ск и е, эл е кт р и че с к и е, ф у н к ц и о н а льн ы е и п р о ц е- д у рны е х а р ак т е р и с т и к и , н е о бх о д и м ы е д л я у ста но вл е н и я (акт и в и з а ц и и ), п о д- д е р ж а н и я и р ас т о р ж е н и я ( д е ак т и в и з а ц и и ) ф и з и ч ес к и х с о е д ин е н и й.

Ф у н к ц и и к а н а л ь н о г о у р о в ня с о с т оя т в у пр а вл е н и и в в о д ом - в ы во д о м и н ф о р- ма ц и и в к а н а л е с в я з и . Д л я п о вы ше н и я до с т о в е р н о с т и п е р е д а ч и пр о ц е д у р ы к а- н а льн о го у ро в н я м о г у т пр е д у смат ри в а т ь вв е д е н и е и з б ы т о ч н ы х к о д о в , п о в т ор- н у ю п е р е д а чу д а н н ы х и д р у г и е ме т о д ы . Фо р м и р у ем ы е э т и м у ро в н е м д а н ны е г р у пп и р у ю тся в так н а з ы в ае м ы е к а д р ы . О б мен д а н н ы м и м е ж д у д в у мя об ъ екта- ми к а н а льн о го у ро в н я м о жет в ес т и сь о д н и м и з т р ех с п о с о бо в : д у п л е к сн ы м ( о д- но в р ем е н н о в о б ои х н а п р а вл е н и я х ), п о л у д у п л е к сн ы м ( п о п е р еме н н о в об о и х н а- пр а вл е н и я х ) и л и с и мп л е к сн ы м (в о д н о м н а п р а вл е н и и ).

С е т е в о й у ро в е н ь о б е с п е ч и в ает п е р е д а чу сете в ы х б л о к о в ( п аке т о в ) ме ж д у у з л ами сет и . З д есь р еша ю т ся з а д а ч и в ы б о р а м а р ш р у та и з ч и с л а в о з м о ж ны х

( пр и и зм е н е н и и н а г р у з к и и л и к он ф и г у р а ци и се т и ) , у пр а вл е ни я в х од я щ и м п о т о- к о м , б у фе ри з а ц и и п аке т о в и т . д . О с но в н а я ф у н к ци я с е т е в о г о п ро т о к о л а – п ро- к л а д к а в к а ж до м фи з и ческ о м ка н а л е с о в о к у пно с т и л о г и чес к и х к а н а л о в ( д о 4 0 9 6 ) , ч т о с у щ ес тв е нн о по в ы ш ае т э ффек т и в но с т ь и с по льз о в а ни я р ес у р с о в ф и з и ческ о г о ка н а л а.

О с но в н о й ф у н к ц и е й т р а н сп о р т н о г о у р о в ня я вл я ет с я до ста в ка с о о б щ е н и й (т р а н с по р т ны х б ло к о в ), к о т о р ы е с о с т о ят и з сете в ы х п а к ет о в . С э т о й ц е л ь ю т р а н с по р т н ы е об ъ е кты с ете в о г о П О о р г а ни з у ю т р а зб о р ку с о об щ е н и й н а п е р е- д а ю щем к о нц е и с б о р ку с оо б ще н и й и з п р и н и ма е м ы х п аке т о в н а п р и е м н о й с т о- р о н е. К р о ме т о г о , т р а н с по р т н ы й у ро в е н ь з а н и мает с я с о г л а с о в а ни ем р а з л и ч ны х сете вы х у ро в н е й с по м о щ ь ю с о о т в е т с т вую щ и х ш л ю зо в (с о г л а с о в а н и е се т е вы х об ъ е к т о в п р и нц и пи а ль н о р а зли ч н ы х с ете й ) и м о с т о в ( с о г л а с о в а н и е с ете вы х об ъ е к т о в о д но т и п н ы х с ете й ).

Д л я к о н т ро л я т о г о , что в се о т п р а вл е н н ы е п аке т ы п р и н я т ы и в н и х н ет о ш и- б о к, п р и м е н яе т ся м ет о д п о с ы л к и к в и т а н ц и й – кв и т и р о ва н ие . К в и та н ц и и , п од- т в е р ж д а ю щ и е п р и е м, м о г у т по с ы л ат ь с я по л у чате л ем п о с л е п р и ема о дн о го и л и н ес к о ль к и х п а к ет о в ( о б ы ч н о д о 8 ). В п о с л е дн ем с л у чае г ов о р ят о так н а з ы в а е- м о м м е х а н и з ме « о к н а » . Пр и м е н е н и е э т о го м е х а ни з м а п р и н е п лох о м кач е ст в е с р е д ств с в я з и п о звол я ет у ме н ь ш и ть з а г р у з к у к о мм у ни к а ц и о н н о й сети п е р е д а- в аем о й с л у же б н о й и н ф ор м а ц и е й .

В н ас т оя щ е е в р е м я с у щест в у ет пя ть к л асс о в с е р в и са, пр е д о ста вл я е м о г о т р а н с по р т н ы м п ро т о к о л о м ( 0 , 1 , . , 4 ). В ыд е л е н н ы е к л а сс ы р а зли ча ю тся в о з- м о ж н о стя м и п р иор и тет но й п е р е д а ч и с о о б щ е н и й , з ащ и т ы о т о ш и б о к, а т а кже з асе к р е ч и в а н и я д а н н ы х с п о м о щ ь ю ш и ф р о в а н и я.

Се а н с о вы й у ро в е нь пр е дн а з н а чен д л я ор г а н и з а ци и сеа н с о в с в я з и ( вз а и м о- д е й ст в и я ) м е ж д у о бъ ектами б о л ее в ы с о к и х у ро в н е й . Пр и у ста н о вл е н и и се а н с о в с в я з и к о н т р о ли р у ется п о лн о м о ч и е об ъ е кта п о д о ст у п у к д р у г о м у об ъ ект у . Да н- н ы й у ро в е н ь , как и т р а н с по р т ны й , п р е д у смат ри в ает н е с к оль ко к л ас с о в у с л у г ( A , B , C и D ).

П р ед с т ав и т е л ь н ы й у р о в ень о п и с ы в а ет мет од ы п р е о б р а з о в а н и я и н ф о рм а- ц и и (ш и ф р о в а ни е, с жат и е, п е р е к од и р о в ка), п е р е д а в ае м о й о б ъ ектам пр и к л а д н о- го у ро в н я : п о льз о в а те л ям и пр о г р амма м .

П р и к л а д н о й у ро в ен ь о т в ечает з а п о д д е р жку п р и к л а д н о г о П О по льз о в ате л я. Н а э т о м у ро в н е р е а л и з у ю тся т р и о с н о в н ы е с л у ж б ы : п е р е д а ч а и у пр а вл е ни е ф а й л а м и , п е р е д ача и о б р а б о тка з а д а ни й , а также с л у ж б а в ир т у а ль но г о те р м и н а-

П р е д л о ж е н н ая се м и у ро в н е в а я м о д е л ь оп и с ы в а е т л и шь об щ и е пр и н ц ип ы об ъ е д и н е н и я р а з д е л е н ны х с р е до й п е р е д ачи д а н н ы х к о м п ь ю те р о в . Д л я о п и с а н и я

вз а и м о д е й ст в и я п р о г р ам м н ы х и а пп а р а т н ы х эл еме н т о в у ро в н е й и с по льз у ю тся п р о т о к о л ы и ин т е р ф е й с ы.

Пр о то к о ло м н а з ы в ается с во д пр а в и л вз а и м о д е й ст в и я об ъ ект о в о д но и м е н- но г о у ро в н я, а т а к ж е ф о р ма т ы п е р е д а в а ем ы х ме ж д у об ъ ек т ами б л о к о в д а нны х (с о об щ е н и й ). П ри м е р а м и п ро т о к о л о в з в е н а д а н н ы х я вл я ю тся п р о т о к о л HD LC ( H i g h er - l e v e l D a t a L i n k C o n t r ol ), пр и н я т ы й IS O , и пр о т о к о л S DL C ( S y n c h r o no us D a t a Li n k C o nt r o l ) ф ир м ы IBM .

И н т ер ф е й сы о п и с ы в а ю т п ро ц е д у р ы вз а и м о д е й ст в и я объ ект о в сме ж н ых у ро в н ей и ф о р ма т ы ин ф о р м а ц и и , п е р е д а в ае м о й ме ж д у э т и ми об ъ е кта м и . П р и- ме р о м о д н о г о и з ин те р ф е й с о в я вл я ет с я ин т е р ф е й с Х.2 5 под к лю че н и я п о льз ов а- те л ей к се т я м п е р е д а ч и д а н н ы х о б щ ег о п о льз о в а ни я. Э т о т ин т е рф е й с о п и с а н в с оо т в е т ст в у ю щ и х р е к о м е н д а ц и я х ( Х.2 5 ), г д е оп р е д е л яется п о р я д о к и п р а ви л а вз а и м о д е й ст в и я о к он е ч н о г о об ор у до в а н и я о б р а б о т к и д а н ны х DT E ( D a t a T e r m in al Eq u i p m e nt ) и о к он е ч н о г о о бор у до в а н и я ц е п е й п е р е д а ч и д а н н ы х D CE ( D a t a C i r c u it - t er m in a t i n g Eq u i p m e nt ). Р о л ь DT E в ыпо л ня ет м о д ем и л и ц и ф р о в ое у ст рой ст в о с о п р я ж е ни я д л я п о д к лю ч е н и я к се т и п е р е д а ч и д а н н ых . В к ачест в е D CE м о жет в ы ст у п ать хо с т -ма ш ин а ( H o s t ), к он т р о лл ер и л и к о н ц е н т р а т ор , о б - с л у ж и в а ю щ и й у д а л е н н ы е т е р м и н а л ы , ин т е р ф е й с н ы й к о м п ью тер д л я п о д к л ю- че н и я к др у г о й с ети и т. д.

Ра з р а бо т ка с и л а ми ISO м но ж ест в а р е к о м е нд а ц и й п о о р г а ни з а ц и и сете в о г о об м е н а ме ж д у к о м п ью те р а м и вн ес л а с у щест в е нн ы й в к л а д в те о ри ю с о з д а ни я как г ло б а льн ых , т а к и л о ка льн ы х с ете й . О дн а к о с л е д у ет з амет и т ь , что п р и н я т и е меж д у н а р о д ны х ст а нд а р т о в н е у ст р а нил о п о лн о ст ь ю р а зно о б р а з и я а р хи т е кт у р р еа льн ы х с у щест в ую щ и х се т е й .

О т л и ч и я сет е й д р у г о т д р у га в ы зв а н ы о с об е н но с т я ми и с п о льз у ем о го а п п а- р ат н о г о и п ро г р а м м н о го о б ес п еч е н и я, р а зл и ч н о й ин т е рп р ет а ци е й р е к о м е н д а- ц и й ф и р ма м и - р а з р а бо т ч и кам и , р а з л и ч и ем т р е б о в а ни й к с и стеме со с т о рон ы р еша е м ы х з а д ач ( т р е бо в а н и я з ащ и щ е н н о с т и и н ф ор м а ци и , ск ор о с т и об м е н а, б е зо ш и б о ч н о с т и п е р е д а ч и д а н н ы х и т. д . ) и д р у г и ми пр и ч и н а м и . В сете в о м П О л о ка льн ы х с етей ч а сто н а б люд ается с о к р а щ е н и е ч и с л а р е а л и з у ем ы х у ро в н е й .

В Л ВС, п о с у щес т ву , ор г а ни з о в а н о у пр а вл е н и е а пп а р а т н о - пр о г р ам м ны ми р ес у р са м и в с е х вхо д я щ и х в с еть к о м п ь ю те ро в . Реа л и з у ет э ти ф у н к ц и и с ете во е ПО . В г ло б а льн о й с ети о с но в н ы м видо м вз а и м о д е й ст в и я м еж д у н е з а в и с и м ы м и к о м п ью те р а ми я вл я ется о б м е н с о о б щ е н ия м и.

В н ас т о ящем р а з д е л е р ассма т р и в а ю тся в оп р о с ы о р г а ни з а ц и и р ас п р е д е л е н- н ы х в ы ч и с л е н и й в с р е д е Л ВС. В о п р о с ы п ос т р о е н и я и ф у н к ци о н и р о в а н и я г л о-

В данном курсе будет рассмотрено три вида архитектур:

1. архитектура терминал – главный компьютер;

2. одноранговая архитектура;

3. архитектура клиент – сервер.

Архитектура терминал – главный компьютер

1. Главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных;

Одноранговая архитектура

Одноранговые сети имеют следующие преимущества:

они легки в установке и настройке;
отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;
пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;
малая стоимость и легкая эксплуатация;
минимум оборудования и программного обеспечения;
нет необходимости в администраторе;
хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти.

Архитектура клиент – сервер

Наиболее распространенные сетевые операционная системы:

NetWare фирмы Novel;
Windows NT фирмы Microsoft;
UNIX фирмы AT&T;
Linux.

Сети клиент – серверной архитектуры имеют следующие преимущества:

позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;
обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;
эффективный доступ к сетевым ресурсам;
пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.

Наряду с преимуществами сети клиент – серверной архитектуры имеют и ряд недостатков:

неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, как минимум потерю сетевых ресурсов;
требуют квалифицированного персонала для администрирования;
имеют более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.

Выбор архитектуры сети

Сегодня понятием сетевых подключений уже никого не удивишь. Однако многие из нас при упоминании о них даже особо не задумываются о том, что представляет собой такое подключение и как работают сетевые службы. Попробуем рассмотреть данный вопрос в самом кратком изложении, поскольку о сетях и их возможностях в современном мире можно было бы написать целую монографию.

Архитектура сети: основные типы

Итак, как следует из основной трактовки самого термина, компьютерные сети представляют собой определенное количество терминалов (компьютеров, ноутбуков, мобильных девайсов), соединенных между собой, что, собственно, и образует сеть.

На сегодняшний день выделяют два основных типа подключений: проводное и беспроводное, использующее соединение посредством маршрутизатора вроде Wi-Fi-роутера. Но это только вершина айсберга. На самом деле архитектура сети предполагает использование нескольких компонентов, а посему может иметь разную классификацию. Принято считать, что на данный момент существует три типа сетей:

одноранговые сети;
сети с выделенными серверами;
гибридные сети, включающие в себя все типы узлов.

Кроме того, отдельную категорию составляют широковещательные, глобальные, локальные, муниципальные, частные сети и другие разновидности. Остановимся на основных понятиях.

Описание сетей по типам

Начнем, пожалуй, с сетей на основе взаимодействия «главный компьютер в сети-клиент». Как уже понятно, здесь главенствующее положение занимает центральный терминал, на котором осуществляется управление сетью и всеми ее компонентами. Клиентские терминалы могут только лишь посылать запросы на предоставление соединения и в дальнейшем – на получение информации. Главный терминал в такой сети не может играть роль клиентской машины.

Одноранговые сети, часто называемые пиринговыми, отличаются от первого типа тем, что ресурсы в них в равной степени распределены между всеми подключенными терминалами. Самым простым примером можно считать процессы загрузки файлов с использованием торрентов. Конечный файл в полном или частично загруженном виде может находиться на разных терминалах. Пользовательская система, его загружающая на свой компьютер, использует все доступные на данный момент ресурсы в сети, чтобы скачать части искомого файла. Чем их больше, тем выше скорость закачки. При этом сетевая адресация особой роли не играет. Главное условие состоит в том, чтобы на клиентской машине было установлено соответствующее программное обеспечение. Оно-то и будет производить клиентские запросы.

Архитектура сети типа «клиент-сервер» является самой простой. Соединение между компьютерными терминалами (не важно, каким способом оно производится) для упрощенного понимания можно представить в виде библиотечного зала, в котором имеется хранилище или полки с книгами (центральный сервер) и столы, где посетители могут почитать материал, взятый с полок.

Естественно, сравнение это самое примитивное, ведь современные сети работают намного сложнее. Тем не менее для упрощенного понимания структуры такой пример подойдет как нельзя лучше.

Вопросы идентификации терминалов

Теперь несколько слов о том, как производится распознавание компьютеров сети любого типа. Если кто не знает, любому терминалу при подключении присваивается два типа IP-адреса, или, проще говоря, уникального идентификатора: внутренний и внешний. Внутренний адрес уникальным не является. А вот внешний IP – да. В миру нет двух машин с одинаковым IP. Именно это и позволяет идентифицировать любой гаджет, будь то компьютерный терминал или мобильное устройство, на все сто.

За все это отвечает соответствующий протокол. На данный момент самым распространенным и наиболее широко применяемым является IPv4. Однако, как показывает практика, он себя уже изжил, поскольку стал неспособен предоставлять уникальные адреса в связи с возросшим количеством клиентских устройств. Посмотрите только на мобильную технику, ведь за последнее десятилетие используемых гаджетов стало столько, что чуть ли не каждый второй житель Земли имеет в своем распоряжении тот же мобильный телефон.

Протокол IPv6

Таким образом, и архитектура сети, в частности Интернета, начала изменяться. И на смену четвертой версии пришла шестая (IPv6). Пока она еще особо широкого применения не получила, тем не менее, как утверждается, будущее не за горами, и вскоре практически все провайдеры, предоставляющие услуги связи, перейдут именно на этот протокол (при условии наличия активного сервера DHCP шестой версии).

Выделенные серверы

Теперь рассмотрим выделенные серверы. Обозначение говорит само за себя: они предназначены для каких-то конкретных задач. Грубо говоря, это самый настоящий интернет-сервер виртуального типа, полностью принадлежащий пользователю, который берет его в аренду. В этом и заключается смысл хостинга, когда владелец подкасты главного ресурса может размещать на выделенном пространстве любую информацию.

Кроме того, за безопасность отвечает не арендатор, а именно тот, кто сдает серверное пространство в аренду. Примеров таких серверов можно привести достаточно много. Тут вам и почта, и игры, и файлообменники, и личные страницы (не путать с аккаунтами в социальных сетях и службах такого типа), и многое другое.

Локальные сети

Локальная сеть, или, как ее часто называют, «локалка», организуется для объединения в одно целое ограниченного числа терминалов. Архитектура локальной сети в смысле подключения, как уже понятно, может представлять собой и проводное соединение, и доступ по типу VPN. И в том и в другом случае требуется наличие подключения к главному администраторскому серверу. Сетевые службы в этом случае могут работать в двойном режиме: с автоматической идентификацией (присвоением адреса каждой машине) или с ручным вводом параметров.

Локальные сети, в принципе, имеют отличительную особенность, состоящую только в том, что любому терминалу нужны регистрация (что не требуется, например, в пиринговых сетях) и центральный сервер (плюс админ). Кроме того, доступ к «расшаренной» информации может быть либо полным, либо ограниченным. Тут все зависит от настроек. Однако если посмотреть даже на так называемые облачные сервисы, они-то, по сути, тоже представляют собой виртуальную сеть, где юзеры, проходя аутентификацию, и получают права на доступ к определенной информации, скачиванию или редактированию файлов и т. д. При всем этом иногда предусмотрено даже одновременное изменение содержимого файла в режиме реального времени.

Архитектура сети Интернет: немного истории

Наконец, переходим к сети, которая сегодня является самой большой в мире. Конечно же, это Интернет, или World Wide Web. Прототипом Всемирной паутины принято считать ARPANET – коммуникацию, разработанную для военных целей в США еще в 1969 году. Тогда, правда, было протестировано соединение всего лишь между двумя узлами, но со временем подключение к сети с помощью кабеля было установлено даже с терминалами, находящимися в Великобритании.

Только много позже, когда появилась идентификация на основе протоколов TCP/IP и система присвоения доменных имен, и возникло то, что сегодня мы и называем Интернетом.

Вообще, как считается, в сети Интернет не существует единого центрального сервера, где могла бы храниться вся информация. Да на сегодняшний день и дисковых накопителей такой емкости не существует. Вся информация распределена между сотнями тысяч отдельных серверов разного типа. Иными словами, Интернет в равной степени можно отнести и к одноранговой, и к гибридной сети. При всем этом на отдельно взятой машине можно создать собственный интернет-сервер, который позволит не только управлять параметрами сети или сохранить нужную информацию, но и обеспечить к ней доступ другим пользователям. Раздача Wi-Fi – чем не самый простой пример?

Основные параметры и настройки

Что же касается параметров и настроек, тут все просто. Как правило, ручной ввод сетевых IP, DNS- или прокси-серверов давно не используется. Вместо этого любой провайдер предоставляет услуги автоматического распознавания компьютера или мобильного девайса в сети.

В Windows-системах доступ к этим настройкам производится через свойства сети с выбором параметров протокола IPv4 (или, если работает, IPv6). Как правило, в самих настройках указывается автоматическое получение адресов, что избавляет пользователя от ввода данных вручную. Правда, в некоторых случаях, особенно при настройке RDP-клиентов (удаленный доступ) или при организации доступа к некоторым специфичным службам, ручной ввод данных является обязательным.

Заключение

Как видим, понимание того, что собой представляет архитектура сети, в общем-то, особо сложным не является. В принципе, здесь рассматривались только основные аспекты организации работы сетей, чтобы пояснить любому, даже самому неподготовленному юзеру, этот вопрос, так сказать на пальцах. На самом же деле, конечно, все намного сложнее, ведь мы не затрагивали понятия серверов DNS, прокси, DHCP, WINS и т. д., а также вопросы, связанные с программным обеспечением. Думается, даже этой минимальной информации хватит для понимания структуры и основных принципов функционирования сетей любого типа.

Читайте также: