Общие принципы построения вычислительных сетей


Департамент образования и молодежной политики

Чукотского автономного округа

Государственное образовательное учреждение среднего

Профессионального образования

Чукотский многопрофильный колледж

Курсовая работа

По дисциплине: Компьютерные сети и телекоммуникации.

На тему : Общие принципы построения вычислительных сетей

Выполнил:

________________________ФИО

Специальности _______________

Проверил преподаватель:

_______________________ФИО

Г. Анадырь, 2010 г.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ.. 3

Глава 1 . 3

Классификация и типы сетей. 3

Топология сети. 3

Шина. 3

Звезда. 3

Кольцо. 3

Комбинированные топологии. 3

Звезда-шина. 3

Звезда-кольцо. 3

Топология. 3

Шина. 3

Кольцо. 3

Звезда. 3

Протоколы. 3

Глава 2 . 3

2.1 Одноранговые сети. 3

2.2 Сети на основе выделенного сервера. 3

2.3 Сравнение видов построения (преимущества и недостатки). 3

Выбор типа сети. 3

Преимущества. 3

Недостатки: 3

Преимущества. 3

Недостатки. 3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 3

ПРИЛОЖЕНИЯ.. 3

ВВЕДЕНИЕ

Попробуем представить себе мир примерно тридцать пять – сорок лет назад. Мир без общедоступных компьютерных сетей. Мир, в котором каждый компьютер должен был иметь собственное хранилище данных и собственный принтер. Мир, в котором не было электронной почты и систем обмена мгновенными сообщениями (например, ICQ ). Как ни странно это звучит сейчас, но до появления компьютерных сетей все это было именно так.

Компьютеры – важная часть сегодняшнего мира, а компьютерные сети серьезно облегчают нашу жизнь, ускоряя работу и делая отдых более интересным. Благодаря этой книге вы узнаете, как устроены и работают компьютерные сети, научитесь проектировать и создавать их, освоите работу с наиболее популярными сетевыми приложениями.

Практически сразу после появления ЭВМ возник вопрос о налаживании взаимодействия компьютеров друг с другом, чтобы более эффективно обрабатывать информацию, использовать программные и аппаратные ресурсы. Появились и первые сети, в то время объединявшие только большие ЭВМ в крупных компьютерных центрах. Однако настоящий “сетевой бум” начался после появления персональных компьютеров, быстро ставших доступными широкому кругу пользователей – сначала на работе, а затем и дома. Компьютеры стали объединять в локальные сети, а локальные сети – соединять друг с другом, подключать к региональным и глобальным сетям. В результате за последние пятнадцать-двадцать лет сотни миллионов компьютеров в мире были объединены в сети, и более миллиарда пользователей получили возможность взаимодействовать друг с другом.

Представьте, что у вас есть несколько отдельных, не связанных в сеть компьютеров. Чтобы в такой автономной среде работать с одними и теми же данными, нужно с одного компьютера скопировать файлы на какой-либо носитель (например, на дискету), после чего перенести эти файлы на другие компьютеры. А для быстрой распечатки документов придется снабдить каждый из компьютеров отдельным принтером. Одновременная же совместная работа нескольких пользователей с одним и тем же документом в такой ситуации просто исключается.

Теперь соединим компьютеры в сеть и настроим общий доступ к требуемым ресурсам. Оказывается, что дискеты больше нам не нужны, да и принтер потребуется только один. И выгодно, и удобно!

Сегодня можно с уверенностью сказать, что компьютерные сети стали неотъемлемой частью нашей жизни, а область их применения охватывает буквально все сферы человеческой деятельности.

Глава 1

Вычислительны сети. Общие понятия.

Сеть ( Network ) – группа компьютеров и/или других устройств, каким-либо способом соединенных для обмена информацией и совместного использования ресурсов(приложение 1).

Ресурсы – программы, файлы данных, а также принтеры и другие совместно используемые периферийные устройства в сети.

Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью – иметь возможность для совместного использования данных. Персональный компьютер – прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом нет возможности быстро поделиться своей информацией с другими.

В настоящее время локальные вычислительные (ЛВС) получили очень широкое распространение. Это вызвано несколькими причинами:

– объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (достаточно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями);

– локальные сети позволяют использовать почтовый ящик для передачи сообщений на другие компьютеры, что позволяет в наиболее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой;

– локальные сети, при наличии специального программного обеспечения (ПО), служат для организации совместного использования файлов (к примеру, бухгалтеры на нескольких машинах могут обрабатывать проводки одной и той же бухгалтерской книги).

Кроме всего прочего, в некоторых сферах деятельности просто невозможно обойтись без ЛВС. К таким сферам относятся: банковское дело, складские операции крупных компаний, электронные архивы библиотек и др. В этих сферах каждая отдельно взятая рабочая станция в принципе не может хранить всей информации (в основном, по причине слишком большого ее объема).

Самая простая сеть состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем, что позволяет им совместно использовать данные. (приложение 1)Все сети (независимо от сложности) основываются именно на этом простом принципе. Хотя идея соединения компьютеров с помощью кабеля не кажется нам особо выдающейся, в свое время она явилась значительным достижением в области коммуникаций.

Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью совместном использовании данных. Персональный компьютер – прекрасный инструмент для создания документов, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но сам по себе он не позволяет Вам быстро поделиться результатами своей работы с коллегами. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем случае – копировать информацию на дискеты. При редактировании копий документа несколькими пользователями было очень трудно собрать все изменения в одном документе. Подобная схема работы называется работой в автономной среде.

Если бы пользователь подключил свой компьютер к другим, он смог бы работать с их данными и их принтерами. Группа соединенных компьютеров и других устройств называется сетью. А концепция соединенных и совместно использующих ресурсы компьютеров носит название сетевого взаимодействия.

Компьютеры, входящие в сеть могут совместно использовать:

-данные;

-сообщения;

-принтеры;

-факсимильные аппараты;

-модемы;

-интернет;

-другие устройства.

Этот список постоянно пополняется, т. к. возникают новые способы совместного использования ресурсов.

Классификация и типы сетей

Архитектура сети ЭВМ определяет способ построения и функционирования сети. Сети ЭВМ можно классифицировать по различным признакам:

По степени удаленности компьютеров в сети:

* Локальные – LAN (Local Area Network) – представляет собой несколько компьютеров, объединенных определенным образом на небольшом расстоянии.

* Городские – MAN (Metropolitan Area Network) – городская вычислительная сеть – охватывает несколько зданий в пределах одного города либо город целиком.

* Глобальные – WAN (Waid Area Network)

По функциональному назначению:

* Информационно-поисковые

* Информационно расчетные

* Локальные вычислительные сети

По типу используемых ЭВМ и сетевого ПО :

* Однородные

* Неоднородные

По способу организации управления :

* Централизованное

* Распределенное

По характеру передачи данных :

* Централизованное

* Распределенное

По характеру физической среды :

* Метадетерменированные

* Случайного доступа

По способу управления :

* Одноранговые сети – все компьютеры в сети равноправны. Удобны при небольшом количестве компьютеров в сети, когда каждый компьютер хранит свою хранит информацию и обладает одинаковыми правами по отношению к другим.

* Сети на основе сервера – эти сети используют для хранения информации и администрирования выделенный мощный компьютер – сервер. Такие сети используются при большом количестве рабочих станций в сети.

Различия между одноранговыми сетями и сетями на основе выделенного сервера принципиальны, поскольку предопределяют разные возможности этих сетей. Выбор типа сети зависит от многих факторов:

-размера предприятия;

-необходимой степени безопасности;

-вида бизнеса;

-доступности административной поддержки;

-объема сетевого трафика

-потребности сетевых пользователей;

-уровня финансирования.

Топология сети.

Термин “топология” или “топология сети”, обозначает физическое расположение компьютеров, кабелей и других сетевых компонентов. Топология – стандартный термин, который используется профессионалами при описании базовой схемы сети.

Чтобы совместно использовать ресурсы или выполнять другие сетевые задачи, компьютеры должны быть подключены друг к другу. Для этой цели в большинстве сетей применяется кабель. Однако просто подключить компьютер к кабелю, соединяющему другие компьютеры недостаточно. Различные типы кабелей в сочетании с различными сетевыми платами, сетевыми операционными системами и различными компонентами требуют и различных методов реализации.

Все сети стоятся на основе трех базовых топологий:

– шина;

– звезда;

– кольцо.

Сами по себе базовые топологии не сложны. Однако на практике часто встречаются довольно сложные комбинации, сочетающие свойства и характеристики нескольких топологий.

Шина.

Топологию “шина” часто называют “линейной шиной”. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом к которому подключены все компьютеры сети. Данная топология является наиболее простой и распространенной реализацией сети(приложение 2).

В сети с топологией “шина” компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов. Данные виды электрических сигналов передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот компьютер, чей адрес соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени вести передачу может только один компьютер.

Т. к. данная сеть передается лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем больше компьютеров, тем большее их число ожидает передачи и тем медленнее сеть.

Шина – пассивная топология. Это значит, что компьютеры только “слушают” передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если какой-либо компьютер выйдет из строя, это не скажется на работе сети. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их дальше по сети.

Звезда.

При топологии “звезда” все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту – концентратору. Сигнал от передающего компьютера поступает через концентратор ко всем остальным(приложение 3).

В сетях с топологией “звезда” подключение компьютеров к сети выполняется централизованно. Но есть и недостаток: т. к. все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому же, если центральный компонент выйдет из строя – остановится вся сеть. А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры по сети этот сбой не повлияет.

Кольцо.

При топологии “кольцо” компьютеры подключаются к кабелю. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии “шина” здесь каждый компьютер выступает в роли повторителя, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть (приложение 4).

Один из способов передачи данных по кольцевой сети называется передачей маркера. Суть его такова. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот компьютер, который “хочет” послать данные. Передающий компьютер видоизменяет маркер, добавляет к нему данные и адрес получателя и отправляет его дальше по кольцу.

Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажется у того, чей адрес совпадает с адресом получателя. После этого принимающий компьютер посылает передающему сообщение, где подтверждает факт приема данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.

Комбинированные топологии.

В настоящее время при компоновке сети все чаще используется комбинированная топология, которая сочетает отдельные свойства шин, звезды и кольца.

Звезда-шина.

Звезда-шина – это комбинация топологий шина и звезда, обычно схема выглядит так: несколько сетей с топологией звезда объединяются при помощи магистральной линейной шины. В этом случае выход из строя одного компьютера не скажется на работе всей сети – остальные компьютеры по-прежнему взаимодействуют друг с другом. А выход из строя концентратора повлечет за собой отсоединение от сети только подключенных к нему компьютеров и концентраторов.

Звезда-кольцо.

Звезда-кольцо несколько похожа на звезда-шина. И в той и в другой топологии компьютеры подключаются концентратором. Отличие в том, что концентраторы в звезде-шине соединены магистральной шиной, а в звезде-кольце все концентраторы подключены к главному концентратору, образуя звезду. Кольцо же реализуется внутри главного концентратора.

Выбор топологии. Преимущества и недостатки.

Топология :

Шина

Экономный расход кабеля. Сравнительно недорогая и несложная в использовании среда передачи. Простота, надежность. Легко расширяется.

При значительных объемах трафика уменьшается пропускная способность сети. Трудно локализовать проблемы. Выход из строя кабеля останавливает работу многих пользователей.

Кольцо

Все компьютеры имеют равный доступ. Количество пользователей не оказывает сколько-нибудь значительного влияния на производительность.

Выход из строя одного компьютера может вывести из строя всю сеть. Трудно локализовать проблему. Изменение конфигурации сети требует остановки всей сети.

Звезда

Легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры. Централизованный контроль и управление. Выход из строя одного компьютера не влияет на работоспособность сети.

Выход из строя центрального узла парализует всю сеть.

Протоколы.

Протоколы – это набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления некоторой связи. Протоколы – это правила и технические процедуры, позволяющие нескольким компьютерам при объединении в сеть общаться друг с другом.

Компьютер-отправитель в соответствии с протоколом выполняет следующие действия:

-разбивает данные на небольшие блоки, называемые пакетами с которыми может работать протокол;

-добавляет к пакетам адресную информацию, чтобы компьютер-получатель мог определить, что эти данные предназначены именно ему;

-подготавливает данные к передаче через плату сетевого адаптера и далее – по сетевому кабелю;

Компьютер-получатель в соответствии с протоколом выполняет те же действия, но только в обратном порядке:

-принимает пакеты данных из сетевого кабеля;

-через плату сетевого адаптера передает пакеты в компьютер;

-удаляет из пакета всю служебную информацию, добавленную компьютером-отправителем;

-копирует данные из пакета в буфер – для их объединения в исходный блок данных;

-передает приложению блок данных (собранный из пакетов) в том формате, который оно использует.

И компьютеру-отправителю, и компьютеру-получателю необходимо выполнять каждое действие одинаковым способом, с тем, чтобы поступившие по сети данные совпадали с исходными.

Если, например, два протокола будут по-разному разбивать данные на пакеты и добавлять несовпадающую информацию, тогда пакеты, которые используют один из этих протоколов, не сможет успешно связаться с компьютером, на котором работает другой протокол.

Среди множества протоколов наиболее популярны следующие:

– TCP/IP;

– NetBEUI;

– IPX/SPX и NWLink;

– AppleTalk;

– X.25;

– Xerox Network System (XNSTM);

– APPC;

– Набор протоколов OSI;

– DECnet.

Глава 2

2.1 Одноранговые сети.

Одноранговая вычислительная сеть (одноранговая ЛВС, децентрализованная ЛВС, пиринговая сеть; peer – to – peer LAN, peer LAN, P 2 P ) – “безсерверная” организация построения сети, которая допускает включение в нее как компьютеров различной мощности, так и терминалов ввода-вывода. – рабочих станций, каждый из которых имеет уникальное имя – имя компьютера и пароль для входа в компьютер в момент загрузки операционной системы. Имя и пароль входа назначаются владельцем ПК средствами ОС и BIOS. В такой сети могут быть организованы “подсети” – так называемые группы, каждая из которых имеет имя, например ” COOLTEA “(приложение 5).

Термин “одноранговая сеть” означает, что все терминалы сети имеют в ней одинаковые права – нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного сервера. Каждый пользователь одноранговой сети может определить состав файлов, которые он предоставляет для общего использования (так называемые public files ). Пользователи одноранговой сети могут работать как со всеми своими файлами, так и с файлами, предоставляемыми другими ее пользователями. Подключение отдельных ЭВМ в одноранговую сеть производится преимущественно высокочастотными коаксиальными кабельными линиями связи.

Создание одноранговой сети обеспечивает наряду с взаимообменом данными между включенными в нее ЭВМ совместное использование части дискового пространства (через public files ), а также совместную эксплуатацию периферийных устройств (например, принтеров, факсов). Одна из ЭВМ может временно брать на себя функции “сервера”, а другие работать в режиме “клиентов”. Эти возможности используется в обучающих системах. Поиск в развитой децентрализованной сети выполняется сначала у соседей ( neighbours ), с которыми соединение производится напрямую, затем – у соседей соседей.. Обычно каждый компьютер функционирует и как клиент и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за всю сеть. Пользователи сами решают, какие данные на своем компьютере сделать доступными по сети.

Одноранговые сети, чаще всего, объединяют не более 10 компьютеров (приложение 5). Отсюда их другое название – рабочая группа, т. е. небольшой коллектив пользователей. Они относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом и сервером нет необходимости устанавливать мощный центральный сервер или другие компоненты обязательные для сложных сетей. Этим обычно и объясняется меньшая стоимость одноранговых сетей по сравнению со стоимостью сетей на основе серверов.

В одноранговой сети требование к производительности и защищенности сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем те же требования к программному обеспечению выделенных серверов. Выделенные серверы всегда функционируют только как серверы, но не клиенты или рабочие станции.

Программное обеспечение сетевого обмена в одноранговой сети не требует того же стандарта производительности и безопасности, какой требует сетевое программное обеспечение для системы с выделенным сервером ( dedicated server system ). На самом деле возможность создания одноранговой сети предусмотрена во многих популярных операционных системах ( Windows 98/МЕ, MacOS и UNIX / Linux ). Это означает, что построить одноранговую сеть можно без применения какой-либо дополнительной сетевой операционной системы.

Очевидным слабым местом одноранговых сетей является их безопасность. В целом, безопасность (т. е. защита компьютеров и хранящихся в них данных от ущерба или несанкционированного доступа) одноранговой сети обеспечивается установкой пароля на какой-либо совместно используемый ресурс (например, каталог). Все пользователи одноранговой сети сами регулируют уровень своей безопасности, и ресурсы общего применения могут находиться на любом компьютере, поэтому в такой сети очень сложно осуществлять централизованный контроль. Это оказывает огромное влияние на уровень безопасности сети, т. к. некоторые пользователи могут вообще не выполнять никаких правил безопасности. Таким образом, одноранговая сеть лучше всего подходит в следующих случаях:

□ когда число пользователей невелико. Разработчики обычно устанавливают этот предел в десять пользователей, хотя, конечно, их может быть и больше;

□ когда пользователи совместно используют ресурсы (например, файлы и принтеры), но для этого не применяются специальные серверы;

□ вопросы защиты данных не критичны;

□ когда предполагается, что организация (а значит, и компьютерная сеть) будет расти только в ограниченных пределах.

□ пользователи расположены компактно;

□ ограничены финансовые возможности.

Также достоинствами одноранговых ЛВС являются:

– относительная простота их установки и эксплуатации,

– умеренная стоимость,

-возможность развития (например, по числу включенных терминалов),

– независимость выполняемых вычислительных и других процессов для каждой включенной в сеть ЭВМ

В то же время одноранговой сети присущи некоторые недостатки:

* Отсутствие сетевого администрирования;

* Выделение части вычислительной мощи сетевым пользователям для поддержки доступа к своим ресурсам;

* Отсутствие централизованного управления для обеспечения нормальной защиты сети;

* Каждый пользователь в одноранговой сети должен обладать достаточным уровнем знаний, чтобы успешно выполнять обязанности не только пользователя, но и администратора своего компьютера(самостоятельное администрирование).

* Отсутствие централизованного управления, не позволяющее работать в больших сетях;

* Отсутствие центрального хранилища файлов, что затрудняет их архивацию и резервное копирование;

* Возможность потери сетевых данных при перезагрузке рабочей станции

Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме.

2.2 Сети на основе выделенного сервера.

Если к одноранговой сети, где компьютер выступает в роли и клиентов и серверов подключить более 10 пользователей, она может не справиться с объемом возложенных на нее задач. Поэтому большинство сетей имеют другую конфигурацию – они работают на основе выделенного сервера. Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер и не используется в качестве клиента или рабочей станции. Он оптимизирован для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для повышения защищенности файлов или каталогов. Сети на основе серверов стали промышленным стандартом(приложение 6).

При увеличении размеров сети и объема сетевого трафика необходимо увеличивать количество серверов. Распределение задач среди нескольких серверов гарантирует, что каждая задача будет выполняться наиболее эффективно.

Круг задач, который должны выполнять серверы, многообразен и сложен. Чтобы серверы отвечали современным требованиям пользователей, в больших сетях их делают специализированными. Например, в сети Windows NT могут работать различные типы серверов.

Серверы файлов и печати.

Серверы файлов и печати управляют доступом пользователей к файлам и принтерам. Так, чтобы работать с текстовым процессором, прежде всего Вы должны запустить его на своем компьютере. Документ текстового процессора, хранящийся на сервере файлов, загружается в память Вашего компьютера, и теперь Вы можете работать с этим документом на своем компьютере. Другими словами, сервер файлов предназначен для хранения данных.

Серверы приложений.

На серверах приложений выполняются прикладные задачи клиент серверных приложений, а так же находятся данные доступные клиентам. Например, чтобы ускорить поиск данных серверы хранят большие объемы информации в структурированном виде. Эти серверы отличаются от серверов файлов и печати. В последних файл или данные целиком копируются на запрашивающий компьютер. А в сервере приложений на клиентский компьютер пересылаются только результаты запроса.

Приложение-клиент на удаленном компьютере получает доступ к данным, сохраняемым на сервере приложений. Однако, вместо всей базы данных на Ваш компьютер с сервера загружается только результаты запроса.

Почтовые серверы.

Почтовые серверы управляют сообщениями электронной почты между серверами сети.

Серверы факсов.

Серверы факсов управляют потоком входящих и исходящих факсимильных сообщений через один или несколько факс-модемов.

Коммуникационные серверы.

Коммуникационные серверы (серверы связи) управляют проходящим через модем и телефонную линию потоком данных и почтовых сообщений между своей сетью и другими сетями, мэйнфреймами или удаленными пользователями.

Серверы служб каталога.

Каталог содержит данные о серверах, позволяя пользователям находить, сохранять и защищать информацию в сети. Windows NT Server объединяет компьютеры в логические группы – домены, система защиты которых обеспечивает различным пользователям неодинаковые права доступа к сетевым ресурсам.

Симметричная многопроцессорная обработка и параллельная обработка

Поскольку процессоры являются ключевыми элементами производительности и расширяемости сервера, имеет смысл рассмотреть несколько подробнее мультиобработку. Машина с симметричной мультиобработкой (Symmetric multiprocessing, SMP) представляет собой компьютер, в котором применяются два или более процессоров. Эти процессоры совместно используют общую память и работают под управлением одной операционной системы. SMP-машины могут быть расширены добавлением новых процессоров по мере роста потребностей предприятия и увеличения количества приложений. Читать дальше…

Расширяемость серверов

Компьютерные пользователи прошлых времен при покупке базового блока системы часто выбирали его размером в два раза больше, чем было необходимо, – с учетом будущего расширения, машину выбирали “на вырост”. Сегодня можно сразу выбрать компьютер, подходящий под нужную задачу, а потом добавлять оборудование по мере необходимости. Это называется расширяемостью (scalability). Расширяемый персональный компьютер может быть увеличен по размерам (объема) и скорости. Некоторые машины имеют конструктивные ограничения для расширения, тогда как другие могут быть расширены до любого нужного размера.

Высокий уровень доступности серверов

Сервер должен быть постоянно “в строю” и находиться в готовности к непосредственному применению, чтобы пользователи могли в реальном времени получать доступ к необходимым ресурсам. Короче, речь идет о высоком уровне доступности (high availability). С другой стороны,- высокий уровень доступности означает для сервера возможность быстро восстанавливаться после системных сбоев (например, возможность “горячего переключения” на RAID-диск для восстановления данных, хранившихся на отказавшем дисковом накопителе).

Надежность серверов

Надежность в основном связана с понятиями устойчивости и безотказности работы и означает вероятность того, что какой-то компонент или система будут выполнять свою задачу в течение какого-то конкретного периода времени, – это может быть отнесено, в том числе, и к серверу, и к сети. Надежность часто измеряют как функцию времени, проходящего между сбоями, и обозначают термином “среднее время безотказной работы” (Mean Time Between Failure, MTBF). Целостность данных и возможность предупреждения об ожидаемых аппаратных сбоях являются двумя другими аспектами надежности.

Программное обеспечение серверов

Главное отличие серверов от одноранговых компьютеров заключается в их программном обеспечении. Независимо от того, насколько мощным может быть сервер, для него нужна операционная система (типа Windows NT/2000 Server, Novell NetWare или UNIX/Linux), которая позволит задействовать его ресурсы. Для серверов также необходимы специальные приложения, позволяющие им взаимодействовать с компьютерной сетью. Например, на Web-сервере могут использоваться Windows NT и Microsoft IIS.

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.

Telnet – и WAIS-серверы

Telnet-серверы позволяют пользователям подключаться к главному компьютеру и работать с ним так, как будто все задачи выполняются на самом удаленном компьютере. Пользователи могут подключаться к главной системе посредством Telnet-сервера из любой точки мира при помощи клиентского приложения Telnet. До появления всемирной сети серверы глобальной информационной системы WAIS (Wide Area Information Server) были единственным средством, позволяющим пользователям осуществлять поиск в содержании файлов по ключевым словам. Хотя сегодня система WAIS уже не так популярна, разработчики компьютерных сетей, которые хотят расширить набор интернет-служб, могут включить поддержку таких служб, как Telnet и WAIS.

Web-серверы

Web-серверы позволяют предоставлять информацию через Интернет посредством языка гипертекстовой разметки (HyperText Markup Language, HTML). При помощи такого программного обеспечения, как, например, Microsoft IIS (Internet Information Server – информационный сервер Интернет) или Apache, Web-сервер принимает запросы от браузеров (например, Netscape или Internet Explorer) и затем отправляет соответствующий(-ие) НТМЕ-документ(-ы) обратно на тот компьютер, с которого поступил запрос. Читать дальше…

Брандмауэры и прокси-серверы

Говоря простыми словами, брандмауэр (firewall) – это механизм, который предназначен для защиты от несанкционированного доступа из или в частную компьютерную сеть (например, локальную сеть какой-либо корпорации) и обычно используется в качестве первой линии обороны при защите частной информации. Брандмауэры могут быть реализованы как аппаратно, так и программно (а чаще и тем, и другим образом). При грамотном использовании эти средства позволяют предотвратить попытки неавторизованных пользователей получить доступ к соединенной с Интернетом частной сети – в особенности внутренней сети. Читать дальше…

Серверы межсетевого обмена (шлюзы)

Шлюз ( gateway ) – это транслятор, который дает возможность разным сетям взаимодействовать между собой. Один из распространенных вариантов применения шлюзов заключается в том, чтобы использовать их в качестве трансляторов между персональными компьютерами и мини-компьютерами или большими ЭВМ. Например, шлюз электронной почты может служить для трансляции информации между GroupWise и SMTP – системами ( Simple Mail Transfer Protocol – простой протоколэлектронной почты, протокол SMTP ). Читать дальше…

FTP – серверы

Значительная доля интернет-трафика состоит из передачи файлов для самых различных целей – от получения нового программного обеспечения и до пересылки корпоративных документов. Серверы, использующие протокол передачи файлов ( File Transfer Protocol, FTP ), позволяют перемещать один или более файлов между компьютерами через Интернет с соответствующим уровнем безопасности и контролем целостности данных (с использованием таких инструментов, как, например, ZBServer Pro ). Читать дальше…

Факс-серверы и коммуникационные серверы

Компьютерные сети редко существуют в вакууме, и, как правило, существует несколько путей доступа в компьютерную сеть извне. Факсы и коммутируемые телефонные соединения ( dial – up ) являются двумя распространенными способами внешнего соединения с компьютерной сетью. Факс-сервер (например, FaxMaker ) управляет исходящим и входящим факсимильным трафиком при помощи одной или нескольких факс-модемных карт, позволяя пользователям компьютерной сети отправлять и получать факсимильные сообщения без использования собственных факсимильных устройств. Читать дальше…

Почтовые серверы

Электронная почта является важной частью современных коммуникаций. Почтовые серверы (такие, например, как Microsoft Exchange Server и Sendmail ) управляют потоком электронных сообщений, пересылаемых между пользователями компьютерных сетей. В большинстве случаев почтовые серверы похожи на серверы приложений, т. к. электронное письмо, как правило, сохраняется на сервере. Когда вы проверяете свою электронную почту, вы видите только те сообщения, которые относятся к вашему регистрационному имени. Читать дальше…

Серверы приложений

Если серверы доступа к файлам и принтерам пересылают какой-то файл на ту клиентскую машину, которая сделала этот запрос, то серверы приложений отправляют только результаты обработки запроса. Например, вам нужно найти в базе данных по персоналу всех работников, у кого день рождения в ноябре. Вместо пересылки на ваш компьютер всей базы данных для того, чтобы вы могли выполнить поиск, этот поиск проводится на самом сервере приложений, а потом на ваш компьютер отправляется только результат сделанного вами запроса. Это небольшое, но значительное различие делает серверы приложений (такие, например, как Lotus Domino ) идеальными инструментами для обслуживания огромных объемов данных и для предоставления этих данных клиентам.

Серверы базы данных

В большинстве случаев, сервер базы данных представляет собой сервер, на котором установлена система управления базой данных (СУБД, Database management system, DBMS ) на основе языка SQL ( Structured Query Language – язык структурированных запросов). Клиентский компьютер посылает свой SQL – запрос на сервер базы данных, который, в свою очередь, обращается в имеющуюся базу данных для обработки этого запроса, а затем возвращает результаты обработки на клиентский компьютер. В обозначении “сервер базы данных” термин “сервер” может относиться как к самому компьютеру, используемому в качестве этого сервера, так и к программному обеспечению СУБД, как, например, пакет Microsoft SQL Server.

Это далеко не полный список применяемых на практике типов серверов. Кроме перечисленных выше можно назвать и такие специализированные типы серверов как коммуникационные серверы, принт-сервер и т. д.

После появления в 1999 году в Интернете специализированного сервиса по обмену музыкальными файлами (файлообменная система Napster ) стали популярными приринговые сети, которые предназначены для обмена файлами между их пользователями и работают по технологии P 2 P. Общий принцип работы распределенных пиринговых сетей следующий: клиентская программа передает в сеть списки файлов, которые она может предоставить для скачивания и которые она хочет получить. При этом, если поиск подходящих партнеров осуществляется с помощью сервера, а сами данные качаются напрямую, то такая модель называется централизованной. Если любые компьютеры сети могут одновременно выполнять функции и клиентов и серверов, то такая модель называется децентрализованной. Сеть, поддерживающая оба режима работы, называется гибридной.

При разработке сетевых служб приходится решать задачи, свойственные любым распределенным приложениям: определение протокола взаимодействия между клиентской и серверной частями, распределение функций между ними, выбор схемы адресации приложений и т. д.

Одним из главных показателей качества сетевой службы является ее удобство. Для одного и того же ресурса может быть разработано несколько служб, по-разному решающих в общем-то одну и ту же задачу. Отличия могут заключаться в производительности или в уровне удобства предоставляемых услуг. Например, файловая служба может быть основана на использовании команды передачи файла из одного компьютера в другой по имени файла, а это требует от пользователя знания имени нужного файла. Та же файловая служба может быть реализована и так, что пользователь монтирует удаленную файловую систему к локальному каталогу, а далее обращается к удаленным файлам как к своим собственным, что гораздо удобнее. Качество сетевой службы зависит и от качества пользовательского интерфейса – интуитивной понятности, наглядности, рациональности.

При определении степени удобства разделяемого ресурса часто употребляют термин “прозрачность”. Прозрачный доступ – это такой доступ, при котором пользователь не замечает, где расположен нужный ему ресурс – на его компьютере или на удаленном. После того как он смонтировал удаленную файловую систему в свое дерево каталогов, доступ к удаленным файлам становится для него совершенно прозрачным. Сама операция монтирования также может иметь разную степень прозрачности – в сетях с меньшей прозрачностью пользователь должен знать и задавать в команде имя компьютера, на котором хранится удаленная файловая система, в сетях с большей степенью прозрачности соответствующий программный компонент сети производит поиск разделяемых томов файлов независимо от мест их хранения, а затем предоставляет их пользователю в удобном для него виде, например в виде списка или набора пиктограмм.

Для обеспечения прозрачности важен способ адресации (именования) разделяемых сетевых ресурсов. Имена разделяемых сетевых ресурсов не должны зависеть от их физического расположения на том или ином компьютере. В идеале пользователь не должен ничего менять в своей работе, если администратор сети переместил том или каталог с одного компьютера на другой. Сам администратор и сетевая операционная система имеют информацию о расположении файловых систем, но от пользователя она скрыта. Такая степень прозрачности пока редко встречается в сетях, – обычно для получения доступа к ресурсам определенного компьютера сначала приходится устанавливать с ним логическое соединение. Такой подход применяется, например, в сетях Windows NT.

2.3 Сравнение видов построения (преимущества и недостатки).

Выбор типа сети

При принятии решения о выборе типа сети основной вопрос состоит в том, можете ли вы позволить себе файловый сервер, сетевую ОС и администратора сети. Если да, то можно использовать гибридную сетевую среду, получив преимущества обоих моделей. Если нет, то следует остановится на одноранговой сети. Можно организовать одноранговую сеть аналогично серверной, используя для хранения файлов и обслуживания разделяемых ресурсов (например, принтеров) один мощный одноранговый ПК. Это позволит централизованно администрировать ресурсы и выполнять резервное копирование на одной машине. Такой ПК будет испытывать большую нагрузку, поэтому с ним должно работать ограниченное количество ПК. Такие ПК называются невыделенными серверами.

Тип сети:

Одноранговая сеть

Преимущества :

1. Нет дополнительных расходов на серверы и ПО.

2. Просты в инсталляции.

3. Не требуют должности администратора сети.

4. Позволяют пользователям управлять разделением ресурсов.

5. При работе не надо полагаться на другие ПК.

6. Низкая стоимость небольшой сети

Недостатки:

1. Дополнительная нагрузка на ПК из-за совместного использования ресурсов

2. Одноранговые узлы не могут обслуживать как серверы большое кол-о соединений

3.Отсутствие централизации, что затрудняет поиск данных

4.Нет центрального хранилища файлов, что затрудняет их архивацию.

5.Необходимость самостоятельного администрирования

6.Плохая защита информации.

7.Отсутствие централизованного управления, не позволяющее работать в больших сетях

Сеть на основе выделенного сервера:

Преимущества

1.Сильная централизованная защита

2.Центральное хранилище файлов. Простота резервного копирования

3.Возможность совместного использования серверами аппаратного и программного обеспечения снижает затраты

4.Способность совместного использования дорого оборудования, например лазерного принтера

5.Оптимизированные выделенные серверы функционируют в режиме разделения ресурсов быстрее, чем одноранговые узлы

6.Простая система защиты – доступ к сети по одному паролю

7.Освобождение пользователей от задачи управления разделенными ресурсами

8.Простая управляемость при большом числе пользователей

9.Централизованная организация, предотвращающая потерю данных

Недостатки

1.Дорогое специализированное апппаратное обеспечение. Дорогие ОС и клиентское обеспечение.

2.Наличие специального администратора сети.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вхождение России в мировое информационное пространство влечет за собой широчайшее использование новейших информационных технологий, и в первую очередь, компьютерных сетей. При этом резко возрастают и качественно видоизменяются возможности пользователя как в деле оказания услуг своим клиентам, так и при решении собственных организационно-экономических задач.

Уместно отметить, что современные компьютерные сети являются системой, возможности и характеристики которой в целом существенно превышают соответствующие показатели простой суммы составляющих элементов сети персональных компьютеров при отсутствии взаимодействия между ними.

Достоинства компьютерных сетей обусловили их широкое распространение в информационных системах кредитно-финансовой сферы, органов государственного управления и местного самоуправления, предприятий и организаций.

Компьютерная сеть – объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач.

Компьютерные сети и сетевые технологии обработки информации стали основой для построения современных информационных систем. Компьютер ныне следует рассматривать не как отдельное устройство обработки, а как “окно” в компьютерные сети, средство коммуникаций с сетевыми ресурсами и другими пользователями сетей.

За последние годы глобальная сеть Интернет превратилась в явление мирового масштаба. Сеть, которая до недавнего времени использовалась ограниченным кругом ученых, государственных служащих и работников образовательных учреждений в их профессиональной деятельности, стала доступной для больших и малых корпораций и даже для индивидуальных пользователей.

Целью данной курсовой работы является знакомство с основами построения и функционирования компьютерных сетей, изучение организации работы компьютерных сетей. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

– знакомство с компьютерными сетями, выделение их особенностей и отличий;

– характеристика основных способов построения сетей (топология сетей);

– изучение научно-методическую литературу по данному вопросу.

Список литературы:

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6



Зараз ви читаєте: Общие принципы построения вычислительных сетей