Основные сведения о сетях
Вычислительные сети подразделяются на два основных вида: локальные сети (Local Area Networks, LAN) соединяют компьютеры, расположенные в одном помещении или здании, а глобальные сети (Wide Area Networks, WAN) связывают компьютеры, находящиеся на значительном расстоянии друг от друга. Наиболее популярный тип локальных сетей называется Ethernet.
Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) - система связи двух или более компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило - различные виды электрических сигналов или электромагнитного излучения.
Основные понятия и принципы организации компьютерных сетей.
Компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров, а так же различных электронных систем и устройств, подключаемых к компьютерам, обеспечивающую управление и обмен информацией между компьютерами в сети без каких - либо промежуточных носителей информацией. Из этого следует, что главное назначение компьютерных вычислительных сетей в том чтобы упростить и ускорить процесс взаимодействия между конечными пользователями, т.е. клиентами сети, а так же организация доступа пользователей к общим сетевым ресурсам.
Компьютерные сети бывают различных видов: например по их масштабу и территории они подразделяются на локальные(LAN) и глобальные(WAN), по уровню организации: одноранговые и на основе сервера, по скорости передачи информации на низко-, средне- и высокоскоростные, по типу соединения: на коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалу и в инфракрасном диапазоне, по топологии сети т.е. структуре связей между ее основными функциональными элементами: звездная, шинная, кольцевая.
Функции компьютеров, входящих в сеть можно разделить на три вида:
- Организация доступа к сети,
- Управление передачей информации,
- Предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети.
Любая компьютерная сеть характеризуется: топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами, используемыми в этой сети:
- Сетевые технические средства представляют собой различные электронные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в вычислительную сеть (кабеля, коммутаторы, концентраторы(Hab), серверы, маршрутизаторы);
- Протокол это набор определенных правил взаимодействия и обмена информации между компьютерами и другими функциональными элементами данной сети;
- Сетевые программные средства обеспечивают корректную работу сети, осуществляют программное управление работой сети и интерфейс с конечным пользователем (сетевая операционная система, программное обеспечение управления сетью);
- Интерфейс - это средства сопряжения функциональных элементов сети. Интерфейсы разделяются на аппаратные и программные.
При этом многообразии характеристик и устройств различных сетей необходимы правила, по которым все составляющие сети будут взаимодействовать друг с другом и с другими сетями эти правила представляют собой протокол взаимодействия в сети. Управление взаимодействием процессов в вычислительных сетях как раз и осуществляется по средствам сетевых протоколов и программного обеспечения управления сетью. Остановимся подробнее на понятие сетевых протоколов.
Типы компьютерных сетей
Несмотря на стремительную эволюцию вычислительной техники, новых типов компьютерных сетей не появилось, и сегодня, как и много лет назад, существует только два их вида: одноранговые сети и сети на основе сервера. Одноранговые сети более просты с точки зрения их организации, но имеют существенные ограничения в сравнении с сетями на основе сервера. Применение сети того или иного типа обусловлено рядом факторов, главные из которых: необходимый уровень защиты информации, удобство администрирования и количество подключенных к сети рабочих компьютеров.
Рассмотрим, чем отличаются сети разных типов, какие преимущества и недостатки для них характерны.
Одноранговая сеть
Одноранговая сеть - это несколько компьютеров, имеющих сопоставимую производительность и объединенных с помощью каких-либо средств связи. Управление отдельным компьютером осуществляется самим пользователем. В сетях такого типа нет компьютеров, на которые возложены специальные функции, необходимые для работы всей сети в целом (сервера). Это наиболее простая схема организации сети, не требующая для своего создания значительных затрат. В то же время рабочие компьютеры должны быть достаточно производительны и функциональны, чтобы обеспечить комфортную работу пользователя, выполнять не только основные задачи, но и ряд дополнительных: антивирусная защита, администрирование, доступ к сетевым устройствам (принтеры, факс-модемы и т.д.). Особых требований к возможностям операционной системы, установленной на отдельном компьютере, входящем в сеть, не предъявляется. Подойдет любая ОС, начиная с MS Windows 95, в которой уже предусмотрена поддержка одноранговой сети.
В том, что управление компьютером, входящим в одноранговую сеть, осуществляется самим пользователем и кроется главный недостаток этого типа сетей. Ведь далеко не каждый пользователь обладает достаточным уровнем знаний, чтобы производить администрирование своего рабочего компьютера, организовывать доступ к сетевым устройствам и ресурсам, справляться с внештатными ситуациями и решать ряд других вопросов, связанных с использованием компьютера. В конечном счете, некомпетентность одного пользователя может привести к нарушению работы всей сети.
Жесткого ограничения по количеству компьютеров, подключенных к одноранговой сети нет. Но, исходя из тех соображений, что с увеличением их числа стабильность работы сети снижается и затрудняется устранение различных неполадок, не рекомендуется объединять в сеть более десяти компьютеров.
Применение одноранговых сетей целесообразно в том случае, если нет необходимости в строгом соблюдении конфиденциальности и защищенности информации, а также, если количество рабочих компьютеров невелико и не планируется увеличение их числа в ближайшее время. Примером удачного использования может служить небольшая фирма, компьютерный класс в учебном заведении и прочее.
Полноценную защиту информации, гибкость управления и высокую стабильность работы сети может обеспечить только сеть на основе сервера.
Сеть на основе сервера
Сеть на основе сервера отличается от одноранговой тем, что специализированный компьютер (иногда несколько компьютеров) осуществляет управление всеми рабочими местами (или определенной группой), выполняя наиболее важные задачи, позволяющие сети функционировать как единое целое. Если в одноранговой сети функции сервера может выполнять любая клиентская машина, то здесь это невозможно. Различие в производительности между сервером и рабочим компьютером, как правило, очень велико. Рабочий компьютер может иметь ограниченную и, поэтому недорогую, комплектацию, сервер же, наоборот, оснащается специализированными высокопроизводительными комплектующими, которые практически не используются в обычных офисных или домашних компьютерах. Являясь «ядром сети», сервер оптимизируется под непрерывную обработку клиентских запросов. Управление сервером осуществляется специальными операционными системами, обеспечивающими надежную защиту информации, централизованный контроль и управление сетевыми ресурсами.
Обслуживание сервера требует от пользователя владения специальными знаниями и навыками. На нем лежит ответственность за работоспособность сети, сохранность информации, антивирусную безопасность и тому подобное. В зависимости от объема компьютерной сети эти функции выполняет один или несколько специалистов - системных администраторов.
Универсальные серверные решения встречаются не часто. Обычно сервер имеет определенную специализацию. В зависимости от
выполняемых им задач можно выделить следующие типы серверов.
Сервер базы данных. Он должен обеспечивать быструю обработку клиентских запросов: чтение, запись и поиск информации в единой базе данных. Чтобы обеспечить комфортность работы всех пользователей, серверы данного типа обладают, как правило, наиболее высокой производительностью.
Сервер приложений представляет собой промежуточный сервер, устанавливаемый между пользователями и сервером базы данных. Основная его задача - увеличение производительности процесса обработки клиентских запросов за счет выполнения промежуточных операций, которые не требуют непосредственного обращения к базе данных. Достигается это за счет кэширования наиболее часто запрашиваемых данных, выполнения определенных программных модулей и ряда других технологий.
Файл-сервер служит для хранения разнообразных данных: документов, файлов мультимедиа и т.д. На сервере могут быть размещены как папки общего доступа, так и личные папки пользователей, доступ к которым устанавливается либо самим пользователем, либо системным администратором.
Принт-сервер обеспечивает доступ к сетевым принтерам при их использовании и обслуживании. В связи с тем, что нагрузки на принт-серверы, как правило, не велики, их размещают на базе файл-серверов.
Это далеко не полный список применяемых на практике типов серверов. Кроме перечисленных выше можно назвать и такие специализированные типы серверов как почтовые, коммуникационные серверы, серверы-шлюзы и т. д.
Неоспоримым преимуществом основанных на сервере сетей является то, что количество клиентских машин практически не ограничено. По мере увеличения сети можно добавлять новые серверы, равномерно распределяя между ними возрастающую нагрузку, или увеличивать производительность уже имеющихся серверных машин. При этом стабильность работы сети не страдает, как в случае одноранговых сетей.
В целом, использование сетей, основанных на серверах, дает возможность широко применять прогрессивные технологии, повышающие производительность и функциональность сети, степень защищенности информации до такого уровня, который недостижим в простых одноранговых сетях.
В заключение отметим, что, несмотря на существенные различия между сетями разного типа, переход от простой одноранговой сети к более сложной сети на основе сервера может быть легко осуществлен на практике, так как они имеют общие принципы функционирования
