Комп'ютерна мережа

Проблемою однорангової архітектури є ситуація, коли комп'ютери  відключаються від мережі. У цих  випадках з мережі зникають види сервісу, які вони надавали. Мережеву безпеку одночасно можна застосувати тільки до одного ресурсу, і користувач повинен пам'ятати стільки паролів, скільки мережевих ресурсів. При діставанні доступу до ресурсу, що розділяється, відчувається падіння продуктивності комп'ютера. Істотним недоліком однорангових мереж є відсутність централізованого адміністрування.

Використання однорангової архітектури не виключає застосування в тій же мережі також архітектура "термінал - головний комп'ютер" або архітектура "клієнт - сервер".

Архітектура клієнт - сервер (client - server architecture) - це концепція інформаційної  мережі, в якій основна частина  її ресурсів зосереджена в серверах, обслуговуючих своїх клієнтів (мал. 1.5). Дана архітектура визначає два типи компонентів : сервери і клієнти.

Сервер - це об'єкт, що надає сервіс іншим об'єктам мережі по їх запитах. Сервіс - це процес обслуговування клієнтів.

Мал.3 Архітектура клієнт - сервер

Сервер працює по завданнях  клієнтів і управляє виконанням їх завдань. Після виконання кожного завдання сервер посилає отримані результати клієнтові, що послав це завдання.

Сервісна функція в  архітектурі клієнт - сервер описується комплексом прикладних програм, відповідно до якого виконуються різноманітні прикладні процеси.

Процес, який викликає сервісну функцію за допомогою певних операцій, називається клієнтом. Їм може бути програма або користувач. На мал.4 приведений перелік сервісів, які можуть бути присутніми в архітектурі клієнт - сервер. Клієнтами можуть виступати робочі станції, які використовують ресурси сервера і надають зручні інтерфейси користувача. Інтерфейси користувача це процедури взаємодії користувача з системою або мережею.

Клієнт є ініціатором  і використовує електронну пошту  або інші сервіси сервера. У цьому процесі клієнт запрошує вид обслуговування, встановлює сеанс, отримує потрібні йому результати і повідомляє про закінчення роботи.

 

 

Мал.4 Модель клієнт-сервер

У мережах з виділеним  файловим сервером на виділеному комп'ютері  встановлюється серверна мережева операційна система. Цей ПК стає сервером. Програмне забезпечення (ПО), встановлене на робочій станції, дозволяє їй обмінюватися даними з сервером. Приклад мережевих операційних систем : операційні системи сімейства Windows Server.

Окрім мережевої операційної системи потрібні мережеві прикладні програми, що реалізовують переваги, що надаються мережею.

Мережі на базі серверів мають кращі  характеристики і підвищену надійність. Сервер володіє головними ресурсами  мережі, до яких звертаються інші робочі станції.

У сучасній клієнт - серверній архітектурі  виділяється чотири групи об'єктів : клієнти, сервери, ці і мережеві служби. Клієнти розташовуються в системах на робочих місцях користувачів. Дані в основному зберігаються в серверах. Мережеві служби є спільно використовуваними серверами і даними. Крім того служби управляють процедурами обробки даних.

У міру ускладнення функцій, що покладаються на сервери, і збільшення числа обслуговуваних ними клієнтів відбувається все більша

спеціалізація серверів. Існує безліч типів серверів.

• Первинний контролер домена, сервер, на якому зберігається база бюджетів користувачів і підтримується політика захисту.
• Вторинний контролер домена, сервер, на якому зберігається резервна копія бази бюджетів користувачів і політики захисту.
• Універсальний сервер, призначений для виконання нескладного набору різних завдань обробки даних в локальній мережі.
• Сервер бази даних, що виконує обробку запитів, що направляються базі даних.
• Proxy сервер, що підключає локальну мережу до мережі Internet.
• Web -сервер, призначений для роботи з web -информацией.
• Файловий сервер, що забезпечує функціонування розподілених ресурсів, включаючи файли, програмне забезпечення.
• Сервер застосувань, призначений для виконання прикладних процесів. З одного боку, взаємодіє з клієнтами, отримуючи завдання, а з іншого боку, працює з базами даних, підбираючи дані, необхідні для обробки.
• Сервер видаленого доступу, що забезпечує співробітникам, торговельним агентам, що працюють удома, службовцям філій, особам, що знаходяться у відрядженнях, можливість роботи з даними мережі.
• Телефонний сервер, призначений для організації в локальній мережі служби телефонії. Цей сервер виконує функції мовної пошти, автоматичного розподілу викликів, облік вартості телефонних розмов, інтерфейсу із зовнішньою телефонною мережею. Разом з телефонією сервер може також передавати зображення і повідомлення факсимільного зв'язку.

Поштовий сервер, що надає  сервіс у відповідь на запити, прислані по електронній пошті.

Сервер доступу, що дає  можливість колективного використання ресурсів, користувачами, що опинилися поза своїми ятерами (наприклад, користувачами, які знаходяться у відрядженнях і хочуть працювати зі своїми ятерами). Для цього користувачі через комунікаційні мережі з'єднуються з сервером доступу і останній надає потрібні ресурси, наявні в мережі.

• Термінальний сервер, що об'єднує групу терміналів, спрощує перемикання при їх переміщенні.
• Комунікаційний сервер, що виконує функції термінального сервера, але що здійснює також маршрутизацію даних.
• Відеосервер, який найбільшою мірою пристосований до обробки зображень, забезпечує користувачів відеоматеріалами, повчальними програмами, відеоіграми, забезпечує електронний маркетинг. Має високу продуктивність і велику пам'ять.
• Факс-сервер, що забезпечує передачу і прийом повідомлень в стандартах факсимільного зв'язку.
• Сервер захисту даних, оснащений широким набором засобів забезпечення безпеки даних і, в першу чергу, ідентифікації паролів.
• Мережі клієнт - серверної архітектури мають наступні переваги:
• дозволяють організовувати мережі з великою кількістю робочих станцій;
• забезпечують централізоване управління обліковими записами користувачів, безпекою і доступом, що спрощує мережеве адміністрування;
• ефективний доступ до мережевих ресурсів;
• користувачеві потрібний один пароль для входу в мережу і для діставання доступу до усіх ресурсів, на які поширюються права користувача.
• Разом з перевагами мережі клієнт - серверної архітектури мають і ряд недоліків :
• несправність сервера може зробити мережу непрацездатною, як мінімум втрату мережевих ресурсів;
• вимагають кваліфікованого персоналу для адміністрування;
• мають вищу вартість мереж і мережевого устаткування.
• Вибір архітектури мережі залежить від призначення мережі, кількості робочих станцій і від виконуваних на ній дій.
• Слід вибрати однорангову мережу, якщо:
• кількість користувачів не перевищує десяти;
• усі машини знаходяться близько один від одного;
• мають місце невеликі фінансові можливості;
• немає необхідності в спеціалізованому сервері, такому як сервер БД, факс-сервер або який-небудь інший;
• немає можливості або необхідності в централізованому адмініструванні.
• Слід вибрати клієнт серверну мережу, якщо:
• кількість користувачів перевищує десяти;
• вимагається централізоване управління, безпека, управління ресурсами або резервне копіювання;
• потрібний спеціалізований сервер;
• потрібний доступ до глобальної мережі;
• вимагається розділяти ресурси на рівні користувачів.

2.3. Класифікація за типом мережевої топології.

Під топологією мережі розуміється  опис її фізичного розташування, тобто те, як комп'ютери сполучені в мережі один з одним і за допомогою яких пристроїв входять у фізичну топологію.

Існує чотири основні  топології:

- Bus (шина);

- Ring (кільце);

- Star (зірка);

- Mesh (осередок).

 

Шина.

Фізична топологія шина, що іменується також лінійною шиною, складається з єдиного кабелю, до якого приєднані усі комп'ютери сегменту (мал.5).

Повідомлення посилаються  по лінії усім підключеним станціям незалежно від того, хто є одержувачем. Кожен комп'ютер перевіряє кожен  пакет в дроті, щоб визначити одержувача пакету. Якщо пакет призначений для іншої станції, то комп'ютер відкидає його. Якщо пакет призначений цьому комп'ютеру, то він отримає і обробить його.

 

 

Малюнок 5 - Топологія "шина"

Головний кабель шини, відомий як магістраль, має на обох кінцях заглушки (терминаторы) для запобігання віддзеркаленню сигналу.

Недоліки:

- важко ізолювати неполадки станції або іншого мережевого компонента;

- неполадки в магістральному кабелі можуть привести до виходу з ладу усієї мережі.

Кільце.

У фізичній топології "кільце" лінії передачі даних фактично утворюють  логічне кільце, до якого підключені усі комп'ютери мережі (мал. 6).

 

 

Малюнок 6 - Топологія "кільце"

Доступ до носія в  кільці здійснюється за допомогою маркерів (token), які пускаються по кругу від станції до станції, даючи їм можливість переслати пакет, якщо це треба. Комп'ютер може посилати дані

тільки тоді, коли володіє  маркером.

Оскільки кожен комп'ютер при цій топології є частиною кільця, він має можливість пересилати будь-які отримані ним пакети даних, адресовані іншій станції.

Недоліки:

- неполадки на одній станції можуть привести до відмови усієї мережі;

- при переконфігурації будь-якої частини мережі необхідно тимчасово відключати усю мережу.

Зірка.

У топології Star (зірка) усі  комп'ютери в мережі сполучені  один з одним за допомогою центрального концентратора (мал. 7).

Усі дані, які посилає  станція, прямують прямо на концентратор, який пересилає пакет у напрямі  одержувача.

У цій топології тільки один комп'ютер може посилати дані в  конкретний момент часу. При одночасній спробі двох і більше комп'ютерів переслати  дані, усі вони дістануть відмову  і будуть вимушені чекати випадковий

інтервал часу, щоб  спробувати ще раз.

Ці мережі краще масштабуються, чим інші мережі. Неполадки на одній станції не виводять з ладу усю мережу. Наявність центрального концентратора полегшує додавання нового комп'ютера.

Недоліки:

- вимагає більше кабелю, чим інші топології;

- вихід з ладу концентратора виведе з ладу увесь сегмент мережі.

 

 

 

Малюнок 7 - Топологія "зірка"

 

 

Комірка.

Топологія Mesh (комірка) сполучає усі комп'ютери попарно (мал. 8).

 

Малюнок 8 - Топологія "комірка"

Мережі Mesh використовують значно більшу кількість кабелю, чим інші топології. Ці мережі значно важче встановлювати. Але ці мережі стійкі до збоїв (здатні працювати за наявності ушкоджень).

Змішані топології.

На практиці існує  безліч комбінацій головних мережевих  топологий. Розглянемо основні з них.

Змішана топологія Star Bus (зірка на шині) об'єднує топології  Шина і Зірка (мал. 9).

 

 

Малюнок 9 - Топологія "зірка  на шині"

Топологія Star Ring (зірка на кільці) відома також під назвою Star - wired Ring, оскільки сам концентратор виконаний як кільце.

Ця мережа ідентична  топології "зірка", але насправді  концентратор сполучений дротами як логічне кільце.

Також як і у фізичному  кільці, в цій мережі посилаються  маркери для визначення порядку  передачі даних комп'ютерами.

Топологія Hybrid Mesh (гібридний осередок). Оскільки реалізація справжньої топології Mesh у великих мережах може бути дорогою, мережа топології Hybrid Mesh може надати деякі з істотних переваг справжньої мережі Mesh.

В основному застосовується для з'єднання серверів, що зберігають критично важливі дані (мал. 10).

 

 

Малюнок 10 - Топологія "гібридна комірка"

 

Питання:

1. Чим відрізняється комунікаційна мережа від інформаційної мережі?
2. Як розділяються мережі за територіальною ознакою?
3. Що таке інформаційна система?
4. Що таке канали зв'язку? 
5. Дати визначення фізичного каналу зв'язку.
6. Дати визначення логічного каналу зв'язку.
7. Як називається сукупність правил обміну інформацією між двома або декількома пристроями?
8. Яким параметром характеризується завантаження мережі?
9. Що таке метод доступу?
10. Що таке сукупність правил, що встановлюють процедури і формат обміну інформацією?
11. Які елементи  входять до складу мережі?
12. Як називається опис фізичних з'єднань в мережі?
13. Що таке архітектура мережі?
14. Чим відрізняється однорангова архітектура від клієнт серверної архітектури?
15. У якому випадку використовується однорангова архітектура?
16. Які переваги великомасштабної мережі з виділеним сервером?
17. Що таке сервер? Що таке клієнт?
18. Які сервіси надає клієнт серверна архітектура?
19. Перерахуєте види мережевих топологий.