Conceptul de arhitectură de rețea. „Colegiul Industrial Ory”. Pentru munca de laborator

Astăzi nu este posibil să surprinzi pe cineva cu conceptul conexiuni de retea. Cu toate acestea, când le menționăm, mulți dintre noi nici măcar nu se gândesc prea mult la ce este o astfel de conexiune și la modul în care funcționează serviciile de rețea. Ne vom uita la această problemă în rezumat, deoarece despre rețele și capacitățile lor în lumea modernă poți scrie o monografie lungă.

Arhitectura de rețea: tipuri principale

Rețelele de calculatoare, după cum reiese din interpretarea de bază a termenului în sine, reprezintă un anumit număr de terminale de computer conectate între ele și formând o rețea. Astăzi există două tipuri principale de conexiuni: fără fir și cu fir. Demon conexiune prin cablu folosește o conexiune prin intermediul unui router, cum ar fi Router Wi-Fi. Cu toate acestea, acesta este doar vârful aisbergului. Arhitectura de rețea implică de fapt utilizarea mai multor componente simultan și, prin urmare, poate avea clasificare diferită. Astăzi, se obișnuiește să se distingă trei tipuri de rețele: rețele peer-to-peer, rețele cu servere dedicate, rețele hibride care includ toate tipurile de noduri. În plus, o categorie separată este reprezentată de soiurile de difuzare, locale, globale, private și de altă natură. Ne vom concentra doar pe conceptele de bază.

Descrierea rețelelor pe principalele tipuri

Primul loc de început este cu rețelele bazate pe interacțiune” calculatorul principalîn rețeaua client”. După cum ar trebui să fie deja clar, poziția centrală în acest caz este ocupată de terminalul central, unde sunt gestionate rețeaua și componentele acesteia. Terminalele client pot trimite doar cereri de conectare și informații. Într-o astfel de rețea, terminalul principal nu poate juca rolul unei mașini client. Rețelele peer-to-peer, care sunt adesea numite rețele peer-to-peer, diferă de primul tip prin faptul că în ele resursele sunt distribuite în mod egal între toate terminalele conectate. Cel mai simplu exemplu sunt procesele de descărcare a fișierelor atunci când utilizați torrente. Cu o astfel de organizare dosar final descărcat complet sau parțial poate fi localizat pe diferite terminale de computer. Sistem utilizator, care îl descarcă pe computerul ei, aplică toate cele disponibile pe acest moment resurse de rețea pentru a descărca părți din fișierul pe care îl căutați. Cu cât există mai multe astfel de fișiere, cu atât viteza de descărcare va fi mai mare. În acest caz, adresarea în rețea nu joacă un rol special. Condiția principală este aceea mașină client un special software. Acesta va îndeplini cererile clienților. Arhitectura de rețea client-server este cea mai simplă. Pentru o înțelegere simplificată, legătura dintre terminalele de calculator poate fi gândită ca o bibliotecă în care există rafturi cu cărți (server central), iar vizitatorii pot citi orice material care se află pe rafturi. Există o relație aici: un vizitator vine la bibliotecă, se înregistrează sau furnizează date personale deja înregistrate, iar după aceea caută literatura necesară și o citește. Această comparație este destul de primitivă. Rețele moderne munca mult mai dificila. Cu toate acestea, un astfel de exemplu este imposibil ar fi mai potrivit pentru o înțelegere simplificată.

Problemă de identificare a terminalului

Să vorbim puțin despre cum sunt recunoscute computerele dintr-o rețea de orice tip. Dacă cineva nu știe, atunci când se conectează, oricărui terminal i se atribuie două tipuri de adresă IP sau identificator unic: extern și intern. Este de remarcat faptul că adresa internă nu este unică. Și adresa IP actuală – da. Nu există două mașini în lume cu același IP. Acest lucru vă permite să identificați orice dispozitiv, fie el un dispozitiv mobil sau un terminal de computer. Un protocol special este responsabil pentru acest lucru. Cel mai comun și utilizat protocol în acest moment este IPv4. Practica arată că acest protocol a devenit deja învechit, deoarece nu poate furniza adrese unice din cauza numărului crescut de dispozitive client. Uită-te doar la echipamente mobileÎn ultimii zece ani, numărul de gadgeturi folosite a crescut atât de mult încât aproape fiecare al doilea locuitor al pământului are la dispoziție un telefon mobil.

Protocolul IPv6

Arhitectura rețelei a început să se schimbe treptat. Versiunea de protocol IPv4 a fost înlocuită cu IPv6. Până acum nu a devenit încă deosebit de răspândit, ci viitorul a acestui protocol nu departe. În curând, aproape toți furnizorii de internet care oferă acces la serviciile de comunicații vor trece treptat la acest protocol. Judecați singuri, folosind acest protocol cu ​​o adresă de 128 de biți, puteți rezerva mult mai multe adrese decât atunci când utilizați a patra versiune.

Servere dedicate

Să ne uităm la ce sunt serverele dedicate. În acest caz, denumirea vorbește deja de la sine. Sunt concepute pentru a face ceva sarcini specifice. Acesta este un adevărat server de internet tip virtual, care aparține în totalitate utilizatorului care îl închiriază. Acesta este sensul găzduirii, atunci când proprietarul podcastului resursei principale poate posta orice informații despre spațiul alocat. În acest caz, nu chiriașul este responsabil de securitate, ci cel care închiriază spațiul serverului. Există multe exemple de astfel de servere. Aici tu și pagini personale, și servicii de partajare a fișierelor, și jocuri și e-mail.

Rețele locale

Rețelele locale, sau așa cum sunt adesea numite „rețele locale”, sunt create pentru a combina un număr limitat de terminale într-unul singur. După cum ar trebui să fie deja clar, arhitectura unei rețele locale din punct de vedere al conexiunii poate reprezenta și acces prin tip VPN, și conexiune prin cablu. În ambele cazuri, va trebui să fiți conectat la serverul principal de administrare. În acest caz, serviciile de rețea pot funcționa în mod dual: cu introducerea manuală a parametrilor și identificarea automată, care constă în atribuirea unei adrese fiecărei mașini. În principiu, rețele locale există unul trăsătură distinctivă, care constă doar în faptul că orice terminal necesită înregistrare și un server central. Accesul la informațiile „partajate” poate fi limitat sau complet. În acest caz, totul va depinde de setări. Totuși, dacă nici măcar nu te uiți servicii cloud, atunci în esență ele reprezintă rețea virtuală, în care utilizatorii, după ce sunt supuși unei proceduri de autentificare, primesc drepturi de acces la anumite informații, editarea și descărcarea fișierelor. Uneori, acest lucru permite chiar și modificări simultane ale conținutului fișierului în timp real.

Arhitectura rețelei: context istoric

Să ajungem în sfârșit la retea mareîn lume. Acesta este, desigur, Internetul. ARPANET este considerat a fi prototipul Internetului. Acesta a fost numele de comunicare, care a fost dezvoltat în 1969 în Statele Unite exclusiv în scopuri militare. Cu toate acestea, la acel moment conexiunea a fost testată doar între două noduri. De-a lungul timpului, conexiunea la rețea prin cablu a fost stabilită chiar și cu terminale situate în Marea Britanie. Ulterior, a apărut identificarea bazată pe protocoale TCP/IP și un sistem de atribuire a numelor de domenii. Atunci a apărut ceea ce se numește acum Internet. În general, se crede că nu există un singur server pe Internet pe care să poată fi stocate toate informațiile. Nici măcar nu există astăzi unități de disc o asemenea capacitate. Informațiile sunt distribuite între sute de mii servere separate de diverse tipuri. Cu alte cuvinte, Internetul poate fi clasificat în mod egal ca o rețea peer-to-peer și o rețea hibridă. În același timp, pe o mașină separată vă puteți crea propriul server de Internet, ceea ce face posibil nu numai gestionarea parametrilor rețelei și salvarea informațiilor necesare, ci și oferirea accesului la acesta altor utilizatori. Cel mai exemplu simplu este distribuția Wi-Fi.

Setări și opțiuni de bază

Dacă vorbim despre parametri și setări, atunci totul este destul de simplu. Introducerea manuală a IP-urilor de rețea, a serverelor proxy și a serverelor DNS nu a fost folosită de mult timp. În schimb, furnizorii oferă servicii recunoaștere automată PC sau dispozitiv mobil pe net. În sistemele de operare ale familiei Acces Windows Aceste setări sunt accesate prin proprietățile rețelei cu selectarea parametrilor protocolului IPv4. Setările indică primire automată adrese. Acest lucru salvează utilizatorul de la introducerea manuală a datelor. Cu toate acestea, în unele cazuri, mai ales la configurarea clienților RDP sau la organizarea accesului la unele servicii specifice, Introducere manuală acest lucru este obligatoriu.

Concluzie

După cum puteți vedea singur, înțelegerea ce este arhitectura de rețea nu este deosebit de dificilă. ÎN această recenzie Au fost luate în considerare doar principalele aspecte ale organizării muncii rețelelor. Acest lucru este suficient pentru a explica unui utilizator neinstruit cum funcționează rețeaua pe degete. De fapt, totul este puțin mai complicat. În acest articol, nu am atins conceptele de servere proxy, DNS, WINS, DHCP etc. De asemenea, problemele legate de software nu au fost abordate aici. Chiar și informațiile prezentate vor fi destul de suficiente pentru a înțelege principiile de bază ale funcționării rețelelor de orice tip și structură.

Cele mai comune arhitecturi:

· Ethernet eter– eter) – rețeaua de difuzare. Aceasta înseamnă că toate posturile din rețea pot primi toate mesajele. Topologie – liniară sau în formă de stea. Viteza de transfer de date 10 sau 100 Mbit/s.

· Arcnet ( Resurse atașate Rețeaua de calculatoare– reţea de calculatoare a resurselor conectate) – reţea de difuzare. Topologie fizică- copac. Rata de transfer de date 2,5 Mbit/s.

· Token Ring(releu rețea de apel, token passing network) este o rețea de inel în care principiul transmisiei de date se bazează pe faptul că fiecare nod de inel așteaptă sosirea unei secvențe scurte unice de biți - marker– dintr-un nod anterior adiacent. Sosirea simbolului indică faptul că este posibil să se transmită un mesaj de la acest nod mai departe de-a lungul fluxului. Viteza de transfer de date 4 sau 16 Mbit/s.

FDDI ( Interfață de date distribuite prin fibră) – arhitectură de rețea pentru transmisia de date de mare viteză prin linii de fibră optică. Viteza de transfer - 100 Mbit/sec. Topologie – inel dublu sau mixt (inclusiv subrețele stea sau arbore). Suma maximă Există 1000 de stații în rețea. Costul echipamentului este foarte mare.

bancomat ( Mod de transfer asincron) este o arhitectură promițătoare, costisitoare, care asigură transmiterea de date digitale, informații video și voce pe aceleași linii. Viteza de transfer de până la 2,5 Gbps. Linii optice de comunicare.

Sarcina principală rezolvată la crearea rețelelor de calculatoare este asigurarea compatibilității echipamentelor din punct de vedere electric și caracteristici mecaniceși asigurarea compatibilității suport informativ(programe și date) după sistemul de codare și formatul datelor. Soluția acestei probleme aparține domeniului standardizării și se bazează pe așa-numitul model OSI (Model of Open System Interconnections). Modelul OSI a fost creat pe baza unor propuneri tehnice Institutul Internațional Standarde ISO (International Standards Organization).

Conform modelului OSI, arhitectura rețelei de calculatoare ar trebui luată în considerare în termeni de diferite niveluri(numărul total de niveluri – până la șapte). Se aplică cel mai înalt nivel. La acest nivel, utilizatorul interacționează sistem de calcul. Cel mai de jos nivel este fizic. Asigură schimbul de semnale între dispozitive. Schimbul de date în sistemele de comunicație are loc prin mutarea acesteia de la nivelul superior în cel inferior, apoi transportarea lui și, în final, redarea lor pe computerul clientului ca urmare a trecerii de la nivelul inferior în cel superior.

Orez. 8. Niveluri de control și protocoale ale modelului OSI

Pentru a asigura compatibilitatea necesară pe fiecare dintre cele șapte niveluri posibile Arhitecturile de rețele de calculatoare au standarde speciale numite protocoale. Ele determină natura interacțiunii hardware a componentelor rețelei (protocoale hardware) și natura interacțiunii dintre programe și date (protocoale software). Din punct de vedere fizic, funcțiile de suport pentru protocol sunt realizate de dispozitive hardware (interfețe) și software (programe de suport pentru protocol). Programele care suportă protocoale se mai numesc și protocoale.

Fiecare nivel al arhitecturii este împărțit în două părți:

· specificarea serviciilor;

· specificarea protocolului.

O specificație de serviciu definește ceea ce face un strat, iar o specificație de protocol definește modul în care o face, iar fiecare strat particular poate avea mai mult de un protocol.

Să ne uităm la funcțiile îndeplinite de fiecare strat de software:

1. Strat fizic realizează conexiuni la un canal fizic, se deconectează de la un canal și controlează canalul. Rata de transfer de date și topologia rețelei sunt determinate.

2. Stratul de legătură de date adaugă informații la matricele transmise simboluri auxiliareși monitorizează corectitudinea datelor transmise. Aici informația transmisă este împărțită în mai multe pachete sau cadre. Fiecare pachet conține adrese sursă și destinație, precum și detectarea erorilor.

3. Stratul de rețea determină ruta de transmitere a informațiilor între rețele, asigură gestionarea erorilor și, de asemenea, gestionează fluxurile de date. Sarcina principală stratul de rețea– rutarea datelor (transferul de date între rețele).

4. Stratul de transport conectează straturile inferioare (fizice, legătură de date, rețea) cu niveluri superioare, care sunt în curs de implementare software. Acest nivel separă mijloacele de generare a datelor în rețea de mijloacele de transmitere a acestora. Aici informațiile sunt împărțite în funcție de o anumită lungime și este specificată adresa de destinație.

5. Stratul de sesiune gestionează sesiunile de comunicare între doi utilizatori care interacționează, determină începutul și sfârșitul unei sesiuni de comunicare, timpul, durata și modul unei sesiuni de comunicare, punctele de sincronizare pentru control intermediar și recuperare în timpul transferului de date; Restabilește conexiunea după erori în timpul unei sesiuni de comunicare fără a pierde date.

6. Reprezentant – controlează prezentarea datelor în forma cerută de programul utilizatorului, efectuează compresia și decompresia datelor. Sarcina acestui nivel este de a converti datele atunci când se transmit informații într-un format care este utilizat în Sistem informatic. La primirea datelor acest nivel reprezentarea datelor realizează transformarea inversă.

7. Strat de aplicație interacționează cu programele de rețea de aplicații care servesc fișiere și, de asemenea, efectuează lucrări de calcul, de recuperare a informațiilor, transformări logice ale informațiilor, transmisie mesaje e-mailși așa mai departe. sarcina principală acest nivel – pentru a asigura interfață ușor de utilizat pentru utilizator.

La diferite niveluri, sunt schimbate diferite unități de informații: biți, cadre, pachete, mesaje de sesiune, mesaje utilizator.

Avantajele lucrului în rețea față de lucrul pe un PC sunt că utilizatorul are oportunități semnificative prin accesul la resursele sale, de exemplu, pentru a obține informații (disponibile utilizatorilor rețelei) situate pe alte PC-uri conectate la rețea. Este posibil să utilizați computere puternice pentru a rula orice programe ( pornire de la distanță programe), faceți schimb de informații cu alți utilizatori ai rețelei. În același timp, puteți economisi niște bani datorită faptului că mai mulți utilizatori vor putea lucra cu un singur dispozitiv comun, cum ar fi o imprimantă.

Deci, pentru un birou, sală de clasă, departament al unei companii, este mult mai bine și mai ieftin să cumperi o imprimantă scumpă, dar bună și rapidă și să o folosești ca imprimantă de rețea, decât să cumperi imprimante ieftine, dar proaste pentru fiecare computer.

Atunci când se organizează comunicarea între două computere, unui computer i se atribuie adesea rolul de furnizor de resurse (programe, date etc.), iar celuilalt i se atribuie rolul de utilizator al acestor resurse. În acest caz, primul computer se numește server, iar al doilea se numește client sau stație de lucru care rulează software special.

Server(Engleză, serve - serve) este un computer performant cu o capacitate mare memorie externa, care oferă servicii altor computere prin gestionarea distribuției de resurse partajate costisitoare (programe, date și periferice).

Client(stație de lucru) - orice computer care are acces la servicii server. De exemplu, serverul ar putea fi computer puternic, care găzduiește baza de date centrală și clientul - computer obișnuit, ale căror programe solicită date de la server după cum este necesar. În unele cazuri, un computer poate fi atât client, cât și server, adică poate furniza resursele și datele stocate altor computere și, în același timp, poate folosi resursele și datele acestora.

Protocol de comunicare - este un set convenit de reguli specifice pentru schimbul de informații între diferite dispozitive transmiterea datelor. Există protocoale pentru viteza de transmisie, formate de date, controlul erorilor etc.

Pentru a lucra cu rețeaua, trebuie să aveți un software de rețea special care să asigure transferul de date în conformitate cu un anumit protocol. Protocoalele de comunicație necesită ca întregul volum de date transmise să fie împărțit în pachete - blocuri de dimensiune fixă. Pachetele sunt numerotate astfel încât să poată fi apoi asamblate în ordinea corectă. La datele conținute în pachet se adaugă Informații suplimentare următorul format (Fig. 4.1).

destinatar

expeditor

suma de control

Orez. 4.1. Format pachet de date

Verificați suma Pachetul de date conține informații necesare pentru verificarea erorilor. Prima dată este calculată de computerul expeditor, a doua oară de către computerul receptor, după ce pachetul este transmis. Dacă valorile nu se potrivesc, pachetele de date au fost corupte în timpul transmiterii. Pachetul este aruncat și se face automat o solicitare de retransmitere a pachetului.

Când comunicarea este stabilită, dispozitivele schimbă semnale pentru a negocia canale de comunicatieși protocoale. Acest proces se numește strângere de mână.

Arhitectura rețelei- structura implementată a rețelei de transmisie a datelor, care determină topologia acesteia, compoziția dispozitivelor și regulile de interacțiune a acestora în rețea. În cadrul arhitecturii rețelei, sunt luate în considerare problemele de codificare a informațiilor, adresarea și transmiterea acesteia, controlul fluxului de mesaje, controlul erorilor și analiza funcționării rețelei în situații de urgență și când performanța se deteriorează.

Cele mai comune arhitecturi sunt:

• Ethernet (engleză, ether - aer) este o rețea de difuzare în care stațiile din rețea pot primi toate mesajele. Topologia rețelei este liniară sau în formă de stea, viteza de transfer de date este de 10 sau 100 Mbit/s;
• Arcnet (Atached Resource Computer Network) este o rețea de difuzare. Topologie fizică - arbore, viteză de transfer de date 2,5 Mbit/s;
• Token Ring (rețea de inel de releu, rețea de trecere a simbolurilor) este o rețea de inel în care principiul transmisiei de date se bazează pe faptul că fiecare nod de inel așteaptă sosirea unei secvențe scurte unice de biți (token) de la un nod anterior adiacent. . Sosirea simbolului indică faptul că este posibil să se transmită un mesaj de la acest nod mai departe de-a lungul fluxului. Viteza de transfer de date 4 sau 16 Mbit/s;
• FDDI (Fiber Distributed Data Interface) este o arhitectură de rețea pentru transmisia de date de mare viteză prin linii de fibră optică. Topologie - inel dublu sau mixt (inclusiv subrețele stea sau arbore), viteza de transmisie 100 Mbit/s. Numărul maxim de stații din rețea este de 1000;
• ATM (Asynchronous Transfer Mode) este o arhitectură promițătoare, costisitoare, care oferă transmisie de date digitale, informații video și voce pe aceleași linii, viteze de transmisie de până la 2,5 Gbit/s. Linii optice de comunicare.

Pentru conectare se folosesc echipamente speciale:

• cabluri de rețea(coaxial, format din doi conductori concentrici izolați unul de celălalt, al căror exterior arată ca un tub; fibră optică; cabluri pe perechi răsucite, format din două fire împletite între ele etc.);
• conectori(conectori) pentru conectarea cablurilor la un computer, conectori pentru conectarea secțiunilor de cablu;
• adaptoare de interfață de rețea pentru primirea și transmiterea datelor. În conformitate cu un protocol specific, accesul la mediul de transmisie a datelor este controlat. Situat în unități de sistem calculatoare conectate la rețea. Se conectează la conectorii adaptorului cablu de rețea;
• transceiver-uri cresc nivelul de calitate al transmisiei de date prin cablu, sunt responsabili cu recepția semnalelor din rețea și detectarea conflictelor;
• hub-uri(hub-uri) și hub-uri de comutare (comutatoare) extind capacitățile topologice, funcționale și de viteză ale rețelelor de calculatoare. Un hub cu un set de diferite tipuri de porturi vă permite să combinați segmente de rețea cu diferite sisteme de cablu. Puteți conecta fie un nod de rețea separat, fie un alt hub sau un segment de cablu la portul hub;
• repetoare(repetoarele) amplifică semnalele transmise pe cabluri lungi.

Tehnologia client-server. Natura interacțiunii computerelor într-o rețea locală este de obicei asociată cu acestea scop functional. Ca si in cazul conexiune directa, în cadrul rețelelor locale se folosesc conceptele „client” și „server”. Tehnologia client-server este o modalitate specială de interacțiune între calculatoare dintr-o rețea locală, în care unul dintre calculatoare (server) își oferă resursele unui alt computer (client). În conformitate cu aceasta, se face o distincție între rețelele peer-to-peer și serverele.

La arhitectură peer-to-peer Nu există servere dedicate în rețea, fiecare stație de lucru poate îndeplini funcțiile de client și de server. În acest caz, stația de lucru îi alocă o parte din resursele sale uz comun toate stațiile de lucru din rețea. De regulă, rețelele peer-to-peer sunt create pe baza computerelor de putere egală. Rețelele peer-to-peer sunt destul de simplu de configurat și de operat. În cazul în care rețeaua este formată dintr-un număr mic de calculatoare și funcția sa principală este schimbul de informații între stațiile de lucru, arhitectura peer-to-peer este soluția cea mai acceptabilă (Tabelul 4.1).

Tabelul 4.1. Rețele LAN peer-to-peer și LAN-uri cu un server de fișiere dedicat

ÎN rețele LAN peer-to-peer toate stațiile de lucru (calculatoarele) au aceleași capacități unele în raport cu altele

ÎN LAN cu server dedicat unuia dintre calculatoare (server) i se atribuie funcții de expediere. Acest computer are de obicei productivitate maximăși gestionează unitățile hard disk-uri(server de fișiere), acceptă colectiv periferice, cum ar fi dispozitive de imprimare (server de imprimare), plotere, streamere, scanere, modemuri etc.)

Pentru LAN sunt utilizate Tipuri variate cabluri, precum și unde radio, canale infraroșu și optice.

Topologia rețelei de calculatoare. Configurația rețelei LAN determină modul în care sunt localizați abonații rețelei și modul în care sunt conectați unul la altul. Există mai multe configurații ale rețelelor locale (Tabelul 4.2).

Tabelul 4.2. Topologii de rețele locale

Sfârșitul mesei. 4.2

In forma de stea LAN-urile au apărut pe bază instituțională retelele telefonice cu PBX.

În centrul rețelei LAN în formă de stea există un comutator central, care interoghează secvenţial abonaţii și le acordă dreptul de a schimba date.

ÎN inel Informațiile LAN sunt transmise pe un canal închis (inel), în majoritatea cazurilor doar într-o singură direcție. Fiecare abonat este conectat direct la doi abonați vecini, dar „ascultă” transmisia oricărui abonat de rețea

Administrare rețea. Retele de calculatoare au aceleași dezavantaje ca și PC-urile în formă sistem autonom. Pornirea și oprirea incorectă a oricărui echipament, depășirea limitelor zonei, utilizarea greșită a informațiilor și (sau) manipularea rețelei pot distruge sistem de lucru. Asigurarea fiabilității rețelei este responsabilitatea administratorului de rețea, care trebuie să fie întotdeauna informat condiție fizicăși performanța rețelei și luați deciziile adecvate în timp util.

Administratorul de rețea gestionează conturile și controlează drepturile de acces la date. Pentru a realiza acest lucru, rețelele folosesc un sistem de denumire și adresare. Fiecare utilizator are propriul său identificator - un nume după care primește acces limitat la resursele rețelei și la timpul petrecut în rețea. De asemenea, utilizatorii pot fi grupați în grupuri cu propriile drepturi și restricții. Un sistem de parole este folosit pentru a preveni accesul neautorizat.

Unul dintre dezavantajele rețelelor peer-to-peer este prezența datelor distribuite și capacitatea de a schimba resursele serverului fiecăruia. stație de lucru- complică protecția informațiilor împotriva accesului neautorizat. Dându-și seama de acest lucru, dezvoltatorii încep să acorde atenție Atentie speciala probleme de securitate a informațiilor în rețelele peer-to-peer. Un alt dezavantaj al rețelelor peer-to-peer este performanța lor slabă. Acest lucru se datorează faptului că resursele de rețea sunt concentrate pe stațiile de lucru, care trebuie să îndeplinească simultan funcțiile de clienți și servere.

ÎN rețele de servere Există o împărțire clară a funcțiilor între computere: unele dintre ele sunt întotdeauna clienți, în timp ce altele sunt servere. Având în vedere varietatea serviciilor oferite de rețelele de calculatoare, există mai multe tipuri de servere și anume: server de rețea, server de fișiere, server de imprimare, server de mail etc.

Server de rețea este un computer specializat axat pe efectuarea cea mai mare parte a muncii de calcul și a funcțiilor de control rețea de calculatoare. Acest server conține nucleul sistemului de operare al rețelei, sub care funcționează întreaga rețea locală. Serverul de rețea are performanțe destul de ridicate și o cantitate mare de memorie. Cu o astfel de organizare a rețelei, funcțiile stațiilor de lucru sunt reduse la intrare/ieșire de informații și schimbul acestora cu un server de rețea.

Termen server de fișiere se referă la un computer a cărui funcție principală este de a stoca, gestiona și transmite fișiere de date. Nu procesează sau modifică fișierele pe care le stochează sau le transmite. Este posibil ca serverul să nu „știe” dacă fișierul este document text, imagine grafică sau foaie de calcul. În general, serverul de fișiere poate să nu aibă nici măcar tastatură sau monitor. Toate modificările la fișierele de date sunt făcute de la stațiile de lucru client. Pentru a face acest lucru, clienții citesc fișierele de date din server de fișiere, faceți modificările necesare datelor și returnați-le serverului de fișiere. Organizare similară cel mai eficient atunci când lucrați cu un număr mare de utilizatori bază comună date. În rețele mari Mai multe servere de fișiere pot fi utilizate simultan.

Server de imprimare(server de imprimare) este un dispozitiv de imprimare care, folosind adaptor de retea se conectează la mediul de transmisie. Serverul de imprimare funcționează independent de alții dispozitive de rețea, servicii de imprimare cereri de la toate serverele și stațiile de lucru. Ca servere de imprimare sunt folosite imprimante speciale de înaltă performanță.

La intensitate mare a schimbului de date cu rețele globaleîn cadrul rețelelor locale sunt alocate servere de mail , Cu cu care sunt procesate mesajele de e-mail.

Aspectul și componentele rețelei. „Server” și „stație de lucru”

O rețea de calculatoare (CN) este un set complex de componente hardware și software interconectate și coordonate. Componentele hardware ale unei rețele locale sunt calculatoarele și diverse echipamente de comunicații (sisteme de cabluri, hub-uri etc.). Componente software VS sunt sisteme de operare (OS) și aplicații de rețea.

Dispunerea rețelei este procesul de aranjare a componentelor hardware pentru a obține rezultatul dorit.

În funcție de modul în care funcțiile sunt distribuite între computerele din rețea, acestea pot acționa în trei roluri diferite:

1. Un computer care se ocupă exclusiv de solicitările de service de la alte calculatoare joacă rolul unui server de rețea dedicat (Fig. 1.4).

2. Un computer care face cereri către resursele unei alte mașini joacă rolul unui nod client (Fig. 1.5).

3. Un computer care combină funcțiile unui client și ale unui server este un nod peer-to-peer (Fig. 1.6).

Orez. 1.4. Computer - server de rețea dedicat

Orez. 1.5. Computer ca nod client

Evident, rețeaua nu poate consta doar din noduri client sau doar server.

Rețeaua poate fi construită conform uneia dintre cele trei scheme:

· reţea peer-to-peer – reţea peer-to-peer;

· retea bazata pe clienti si servere – o retea cu servere dedicate;

· o rețea care include noduri de toate tipurile – o rețea hibridă.

Fiecare dintre aceste scheme are propriile sale avantaje și dezavantaje care le determină domeniile de aplicare.

Orez. 1.6. Computer - egal

În rețelele peer-to-peer, același PC poate fi atât un server, cât și un client, inclusiv un client al clientului său. În rețelele ierarhice, resursele partajate sunt stocate doar pe server, serverul în sine poate fi doar un client al unui alt server la un nivel de ierarhie superior.

În acest caz, fiecare dintre servere poate fi implementat ca calculator separat, iar în rețele LAN mici, să fie combinate pe un computer cu alt server.

Există și rețele combinate care se combină cele mai bune calități rețele peer-to-peer și pe server. Mulți administratori consideră că o astfel de rețea le satisface cel mai bine nevoile.

Arhitectura rețelei definește elementele principale ale rețelei, caracterizează organizarea logică generală a acesteia, hardware-ul, software-ul și descrie metodele de codare. Arhitectura definește, de asemenea, principiile de funcționare și interfața cu utilizatorul.

Arhitectura terminal-gazdă;

Arhitectură peer-to-peer;

Arhitectura client-server.

Arhitectura terminal-gazdă

Arhitectura computerului terminal-gazdă este un concept de rețea de informații în care toată prelucrarea datelor este efectuată de unul sau un grup de computere gazdă.

Arhitectura luată în considerare implică două tipuri de echipamente:

Calculatorul principal în care se realizează gestionarea rețelei, stocarea și prelucrarea datelor;

Terminale concepute pentru a transmite comenzi către computerul gazdă pentru a organiza sesiuni și a efectua sarcini, introduce date pentru a finaliza sarcini și pentru a obține rezultate.

Calculatorul principal interacționează cu terminalele prin MTD, așa cum se arată în Fig. 1.7.

Un exemplu clasic de arhitectură de rețea gazdă este System Network Architecture (SNA).

Orez. 1.7. Arhitectura terminal-gazdă

Arhitectură peer-to-peer

Arhitectura peer-to-peer este conceptul de rețea de informații în care resursele sale sunt dispersate în toate sistemele. Această arhitectură se caracterizează prin faptul că toate sistemele din ea au drepturi egale.

Rețelele peer-to-peer includ rețele mici în care orice stație de lucru poate îndeplini simultan funcțiile unui server de fișiere și a unei stații de lucru. Pe rețele LAN peer-to-peer spatiu pe disc iar fișierele de pe orice computer pot fi partajate. Pentru ca o resursă să devină partajată, aceasta trebuie să fie partajată folosind serviciile de acces la distanță ale sistemelor de operare peer-to-peer în rețea. În funcție de modul în care este configurată protecția datelor, alți utilizatori vor putea folosi fișierele imediat după ce sunt create. Rețelele LAN peer-to-peer sunt suficient de bune doar pentru grupurile de lucru mici.

Rețelele LAN peer-to-peer sunt cel mai ușor și mai ieftin tip de rețea de instalat. Prin conectarea computerelor, utilizatorii pot partaja resurse și informații.

Rețelele peer-to-peer au următoarele avantaje:

Sunt ușor de instalat și configurat;

PC-urile individuale nu depind de un server dedicat;

Utilizatorii își pot controla resursele;

Cost redus și operare ușoară;

Minimum hardware și software;

Nu este nevoie de un administrator;

Potrivit pentru rețele cu cel mult zece utilizatori.

Problema cu arhitectura peer-to-peer este atunci când computerele sunt offline. În aceste cazuri, tipurile de servicii pe care le-au furnizat dispar din rețea. Securitatea rețelei poate fi aplicată doar unei singure resurse la un moment dat, iar utilizatorul trebuie să-și amintească cât mai multe parole resursele rețelei. Când obțineți acces la o resursă partajată, se simte o scădere a performanței computerului. Dezavantaj semnificativ rețelele peer-to-peer este lipsa unei administrări centralizate.

Utilizarea unei arhitecturi peer-to-peer nu exclude utilizarea unei arhitecturi terminal-gazdă sau client-server pe aceeași rețea.

Arhitectura client-server

Arhitectura client-server este un concept de rețea de informații în care cea mai mare parte a resurselor sale este concentrată în servere care își servesc clienții (Fig. 1.8). Arhitectura în cauză definește două tipuri de componente: servere și clienți.

Un server este un obiect care oferă servicii altor obiecte de rețea pe baza solicitărilor acestora. Serviciul este procesul de servire a clienților.

Serverul lucrează la comenzile clienților și gestionează execuția joburilor acestora. După ce fiecare lucrare este finalizată, serverul trimite rezultatele către clientul care a trimis jobul.

Funcția de serviciu în arhitectura client-server este descrisă de un set de programe de aplicație, în conformitate cu care sunt efectuate diferite procese de aplicație.

Orez. 1.8. Arhitectura client-server

Procesul care provoacă functie de service prin anumite operațiuni se numește client. Acesta poate fi un program sau un utilizator. În fig. 1.9 prezintă o listă de servicii în arhitectura client-server.

Clienții sunt stații de lucru care folosesc resurse de server și oferă interfețe de utilizator convenabile. Interfețele utilizator (Fig. 1.9) sunt proceduri pentru interacțiunea utilizatorului cu un sistem sau o rețea.

În rețelele cu un server de fișiere dedicat, un sistem de operare de rețea bazat pe server este instalat pe un computer autonom dedicat. Acest PC devine un server. Software-ul instalat pe stația de lucru îi permite să schimbe date cu serverul. Cele mai comune sisteme de operare în rețea sunt:

NetWare de la Novel;

Windows NT de la Microsoft;

LA UNIX

Pe lângă sistemul de operare în rețea, rețea programe de aplicație, realizând beneficiile oferite de rețea.

Orez. 1.9. Model client-server

Gama de sarcini pe care serverele le efectuează în rețelele ierarhice este diversă și complexă. Pentru a se adapta la nevoile tot mai mari ale utilizatorilor, serverele LAN s-au specializat. De exemplu, în sistemul de operare Windows NT Server există diferite tipuri de servere:

1. Servere de fișiere și servere de imprimare. Acestea controlează accesul utilizatorilor la fișiere și imprimante. Deci, de exemplu, pentru a lucra cu un document text, în primul rând lansați un procesor de text pe computer (PC). Urmează documentul solicitat procesor de cuvinte, stocat pe serverul de fișiere, este încărcat în memoria PC-ului și astfel puteți lucra cu acest document pe PC. Cu alte cuvinte, un server de fișiere este conceput pentru a stoca fișiere și date.

2. Servere de aplicații (inclusiv un server de baze de date (DB), server WEB). Ei rulează părți de aplicație ale clientului aplicații server(programe). Aceste servere sunt fundamental diferite de serverele de fișiere prin aceea că, atunci când se lucrează cu un server de fișiere, întregul fișier sau datele necesare sunt copiate pe PC-ul solicitant, iar atunci când se lucrează cu un server de aplicații, numai rezultatele solicitării sunt trimise către PC. De exemplu, la cerere puteți obține doar o listă cu angajații născuți în septembrie, fără a descărca întreaga bază de date a personalului pe computer.

3. Serverele de e-mail controlează transmisia e-mailuriîntre utilizatorii rețelei.

4. Serverele de fax gestionează fluxul de mesaje fax de intrare și de ieșire prin unul sau mai multe modemuri fax.

5. Serverele de comunicații gestionează fluxul de date și mesaje e-mail între un anumit LAN și alte rețele sau utilizatori la distanță prin modem și linie telefonică. De asemenea, oferă acces la Internet.

6. Serverul de servicii de director este conceput pentru a căuta, stoca și proteja informațiile din rețea. Windows NT Server unește PC-urile în grupuri de domenii logice, al căror sistem de securitate oferă utilizatorilor diferite drepturi de acces la orice resursă de rețea.

Clientul este inițiatorul și folosește e-mail sau alte servicii de server. În acest proces, clientul solicită un serviciu, stabilește o sesiune, obține rezultatele pe care le dorește și raportează finalizarea.

Rețelele bazate pe server au cele mai bune caracteristiciȘi fiabilitate crescută. Serverul deține principalele resurse de rețea care sunt accesate de alte stații de lucru.

În arhitectura modernă client-server, există patru grupuri de obiecte: clienți, servere, date și servicii de rețea. Clienții sunt localizați în sisteme de la stațiile de lucru ale utilizatorilor. Datele sunt stocate în principal pe servere. Servicii de rețea sunt servere și date partajate. În plus, serviciile gestionează procedurile de prelucrare a datelor.

Rețelele cu arhitectură client-server au următoarele avantaje:

Vă permite să organizați rețele cu o cantitate mare posturi de lucru;

Oferă gestionarea centralizată a conturilor de utilizator, securitate și acces, ceea ce simplifică administrarea rețelei;

Acces eficient la resursele rețelei;

Utilizatorul are nevoie de o singură parolă pentru a se conecta în rețea și pentru a obține acces la toate resursele cărora li se aplică drepturile de utilizator.

Alături de beneficiile rețelei arhitectura client-server Au, de asemenea, o serie de dezavantaje:

O defecțiune a serverului poate face rețeaua inoperabilă;

Necesită personal calificat pentru administrare;

Au un cost mai mare pentru rețele și echipamente de rețea.

Selectarea unei arhitecturi de rețea

Alegerea arhitecturii rețelei depinde de scopul rețelei, de numărul de stații de lucru și de activitățile desfășurate pe aceasta.

Ar trebui să alegeți o rețea peer-to-peer dacă:

Numărul de utilizatori nu depășește zece;

Toate mașinile sunt aproape una de alta;

Există mici posibilități financiare;

Nu e nevoie de server specializat, cum ar fi un server de baze de date, un server de fax sau altele;

Nu există nicio posibilitate sau nevoie de administrare centralizată.

Ar trebui să alegeți o rețea client-server dacă:

Numărul de utilizatori depășește zece;

Necesită management centralizat, securitate, management al resurselor sau backup;

Este necesar un server specializat;

Necesită acces la rețeaua globală;

Este necesară partajarea resurselor la nivel de utilizator.

Conceptul de „arhitectură de rețea” include structura generală a rețelei, adică toate componentele care fac rețeaua să funcționeze, inclusiv hardware-ul și software-ul de sistem. Aici vom rezuma informațiile deja obținute despre tipurile de rețele, principiile funcționării acestora, medii și topologii. Arhitectura de rețea este o combinație de standarde, topologii și protocoale necesare pentru a crea o rețea funcțională.

Ethernet

Ethernet este cea mai populară arhitectură astăzi. Utilizează transmisie în bandă îngustă la o viteză de 10 Mbit/s, o topologie „autobuz” și CSMA/CD pentru a regla traficul în segmentul principal de cablu.

Mediul Ethernet (cablu) este pasiv, ceea ce înseamnă că primește energie de la computer. Prin urmare, va înceta să funcționeze din cauza Vătămare corporală sau conectarea incorectă a terminatorului.

Orez. NetEthernettopologie „bus” cu terminatoare la ambele capete ale cablului

O rețea Ethernet are următoarele caracteristici:

topologie tradițională bus liniar;

alte topologii star-bus;

tip de transmisie banda ingusta;

metoda de acces CSMA/CD;

viteza de transfer de date 10 și 100 Mbit/s;

sistem de cabluri  coaxiale groase și subțiri.

Format cadru

Ethernet descompune datele în pachete (cadre) care sunt într-un format diferit de formatul de pachet utilizat în alte rețele. Cadrele sunt blocuri de informații transmise ca o singură unitate. Un cadru Ethernet poate avea o lungime de la 64 la 1518 octeți, dar structura cadrului Ethernet în sine folosește cel puțin 18 octeți, astfel încât dimensiunea blocului de date Ethernet este de la 46 la 1500 de octeți. Fiecare cadru conține informații de control și are o organizare comună cu alte cadre.

De exemplu, un cadru Ethernet II transmis printr-o rețea este utilizat pentru protocolul TCP/IP. Cadrul este format din părți care sunt enumerate în tabel.

Ethernet funcționează cu cele mai populare sisteme de operare, inclusiv:

Microsoft Windows 95;

Statie de lucru Microsoft Windows NT;

Microsoft Windows NT Server;

JetonInel

Ceea ce distinge Token Ring de alte rețele nu este doar sistemul de cablu, ci și utilizarea accesului prin token-passing.

Orez. Steaua fizică, inelul logic

Rețeaua Token Ring are următoarele caracteristici:

Arhitectură

Topologie rețea tipică Token Ring„ring”. Cu toate acestea, în versiunea IBM este o topologie în stea: calculatoarele din rețea sunt conectate la un hub central, token-ul este transmis de-a lungul unui inel logic. Inelul fizic este implementat în hub. Utilizatorii fac parte din inel, dar se conectează la acesta printr-un hub.

Format cadru

Formatul de bază al cadrului Token Ring este prezentat în figura de mai jos și descris în tabelul următor. Datele formează cea mai mare parte a cadrului.

Orez. Cadrul de date Token Ring

Operațiune

Când primul computer începe să funcționeze în rețeaua Token Ring, rețeaua generează un token. Tokenul trece de-a lungul inelului de la computer la computer până când unul dintre ei raportează că este pregătit să transmită date și preia controlul asupra jetonului. Un token este o secvență predefinită de biți (flux de date) care permite trimiterea datelor printr-un cablu. Odată ce un token este capturat de un computer, alte computere nu pot transmite date.

După ce a capturat jetonul, computerul trimite un cadru de date în rețea (așa cum se arată în figura de mai jos). Cadrul se deplasează în jurul inelului până când ajunge la un nod cu o adresă care se potrivește cu adresa de destinație din cadru. Calculatorul de recepție copiază cadrul în memoria tampon de recepție și notează în câmpul de stare a cadrului despre primirea informațiilor.

Cadrul continuă să fie transmis în jurul inelului până ajunge la computerul care l-a trimis, care certifică că transmisia a avut succes. După aceasta, computerul scoate cadrul din inel și returnează markerul acolo.

Orez. Markerul ocolește inelul logic în sensul acelor de ceasornic

Un singur token poate fi transmis în rețea la un moment dat și doar într-o direcție.

Transmiterea jetoanelor este un proces determinist, ceea ce înseamnă că computerul nu poate începe să lucreze în mod independent în rețea (ca, de exemplu, în mediul CSMA/CD). Va transmite date numai după primirea jetonului. Fiecare computer acționează ca un repetor unidirecțional, regenerează jetonul și îl trimite mai departe.

Monitorizarea sistemului

Calculatorul care a început să funcționeze primul este dotat cu funcții speciale de către sistemul Token Ring: trebuie să exercite un control continuu asupra funcționării întregii rețele. Acesta verifică dacă cadrele sunt trimise și primite corect prin urmărirea cadrelor care traversează bucla de mai multe ori. În plus, se asigură că în ring se află un singur marker la un moment dat.

Recunoașterea computerului

Odată ce un computer nou apare în rețea, sistemul Token Ring îl inițializează astfel încât să devină parte a inelului. Acest proces include:

verificarea unicității adresei;

Notificarea tuturor din rețea despre apariția unui nou nod.

Componente hardware

Hub

În rețeaua TokenRing, hub-ul în care este organizat inelul propriu-zis are mai multe nume, de exemplu:

MAU ;

MSAU (MultiStation Access Unit);

SMAU.

Cablurile conectează clienții și serverele la MSAU, care funcționează similar cu alte hub-uri pasive. Când conectați un computer, acesta este inclus în inel (vezi figura de mai jos).

Orez. Formarea unui inel în concentrator (este indicată direcția de mișcare a markerului)

Capacitate

IBMMSAU are 10 porturi de conectare. Puteți conecta până la opt computere la acesta. Cu toate acestea, rețeaua TokenRing nu este limitată la un singur inel (hub). Fiecare inel poate avea până la 33 de butuci.

O rețea bazată pe MSAU poate suporta până la 72 de computere când folosesc cabluri cu perechi răsucite neecranate și până la 260 de computere când folosesc cabluri cu perechi răsucite ecranate.

Alți producători oferă hub-uri capacitate mai mare(in functie de model).

Când inelul este plin, de ex. Un computer este conectat la fiecare port MSAU; rețeaua poate fi extinsă prin adăugarea unui alt inel (MSAU).

Singura regulă de urmat este că fiecare MSAU trebuie conectat astfel încât să devină parte a inelului.

Prizele de „intrare” și „ieșire” de pe MSAU vă permit să conectați până la 12 MSAU-uri stivuite într-un singur inel folosind un cablu.

Orez. Hub-urile adăugate nu rupe inelul logic