Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Клиент-серверные сети (сеть с выделенным сервером)



Основные понятия вычислительных сетей. Применение сетей

Компьютерные сети в самом простейшем исполнении появились на заре развития компьютерной техники. Они были недоступны для простых пользователей, применялись лишь в крупнейших научно-исследовательских центрах, в военно-промышленной, космической сферах.

Лишь в 80-е годы использование преимуществ компьютерных сетей ощутили на себе рядовые пользователи ПК-ов.

Количество сервисов, которые предоставляли сети тех дней было минимальным, протоколы межсетевого взаимодействия – простыми, а оборудование – очень дорогим. Современный мир не мыслим без повсеместного применения компьютерных сетей.

Компьютерные сети появились в результате эволюции двух важнейших научно-технических отраслей: компьютерных и телекоммуникационных (ТК) технологий. Вычислительные сети располагаются на стыке двух этих технологий.

С одной стороны сеть можно рассматривать, как распределенную вычислительную систему, в которой группы компьютеров решают набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными между собой.

С другой стороны, компьютерные сети обеспечивают передачу данных на значительное расстояние (десятки тысяч км), что является особенностью ТК технологий и систем.

Компьютерная сеть – группа компьютеров и других устройств, связанных между собой коммуникационной системой, снабженная аппаратно-программным обеспечением и предоставляющая пользователям все ресурсы сети.

Компьютерные сети предоставляют пользователям следующие преимущества:

1) Доступ к распределенным ресурсам сети (под ресурсом понимают любой аппаратно-программный компонент, файл, директорию, который может быть совместно использован клиентами компьютерной сети).

2) Синхронизация действий пользователей, распараллеливание процесса решения задач, использование интеллектуальной мощи нескольких выделенных рабочих станций.

3) Удобство коммуникации между людьми, доступ к громадному количеству всевозможной информации, использование многочисленных сервисов, в т.ч. сервисов Интернет.

В качестве коммуникационной системы применяются активные и пассивные сетевые устройства, кабели, коммутаторы, концентраторы, маршрутизаторы, повторители, шлюзы, мосты, радиочастотные и инфракрасные передатчики и другие беспроводные устройства.

Использование компьютерных сетей имеют не только преимущества, но и определенные недостатки:

1) Материальные затраты на покупку оборудование, обучение персонала, развертывание сети, поддержание ее нормального функционирования.

2) Для поддержания работы крупных сетей обязателен найм профессионального администратора сети.

Администратор– лицо, обеспечивающее надлежащую работу аппаратно-программного обеспечения, имеющего все полномочия по управлению сетью и по распределению ресурсов сети между различными группами пользователей.

3) Ограничение возможности перемещения стационарных компьютеров.

4) Компьютерные сети – это прекрасная среда для быстрого распространения вирусов и другого вредоносного ПО.

5) В компьютерных сетях следует особое внимание следует уделять вопросам конфиденциальности и защиты информации.

Абонент –устройство или компьютер, участвующий в информационном обмене.

Сервер – узел, предоставляющий свои ресурсы другим абонентам (файл-сервер, почтовый сервер, сервер БД, принт-сервер).

Клиент – узел, который использует общие ресурсы сети, а свои ресурсы клиент в общее распоряжение предоставляет очень редко.

 

Классификация сетей

1. Все сети делятся по назначению на вычислительные, информационные и смешанные.

Вычислительные предназначены для распределенного решения вычислительных задач. Это сети научных центров, космических агентств, агентств по планированию климата, прогнозированию развития земли и т.д.

В повседневной жизни чаще пользуемся информационными и смешанными сетями, обеспечивающими обмен необходимой информацией.

2. По способу передачи данных, сети делятся на проводные и беспроводные.

До недавнего времени практически все сет и были проводными и обеспечивали передачу данных по проводным линиям связи. Стандартными проводными средами передачи являются:

1) устаревший коаксиальный кабель;

2) витая пара, оптоволоконный кабель. На заре развития сети Интернет в качестве среды передачи использовались телефонные провода. Примерами проводных интерфейсов, обеспечивающих организацию простейших компьютерных сетей могут служить COM и LPT порты (топология «точка-точка»).

Интерфейс RS-485 топология «общая шина».

В настоящее время активно развиваются и внедряются беспроводные решения при организации компьютерных сетей.

В качестве беспроводных технологий выступает передача данных по радиоканалам и технологии Wi-Fi, Wi-MAX, Bluetooth, 3G, 4G, ZigBee.

В качестве среды передача при беспроводных сетях выступает атмосфера, по которой передаются электромагнитные сигналы радиочастотного или инфракрасного излучения. ИК-порты (IrDA).

3. Все сети делятся на низко (до 100 Мбит/с), средне (100 Мбит/с – 1 Гбит/с), высокоскоростные (свыше 1 Гбит/с).

4. По роли устройств и компьютеров сети делятся на одноранговые и клиент-серверные, из которых формируются более сложные сетевые структуры.

 

 

 

Одоранговые сети

В одноранговой сети все компьютеры равны в правах, они могут и предоставлять свои ресурсы и пользоваться чужими.

Преимуществом одноранговых сетей является:

1) легкость установки и настройки;

2) независимость отдельных компьютеров и их ресурсов друг от друга;

3) низкая стоимость развертывания и поддержки;

4) из сетевого ПО нужна лишь сетевая ОС;

5) в связи с простотой сети не нужен администратор.

Недостатками одноранговых сетей является:

1) отсутствие возможности централизованного управления сетью;

2) необходимость производить резервное копирование данных на каждом компьютере;

3) необходимо для каждого компьютера помнить логины и пароли для входа;

4) результатом вышесказанного является низкая защита данных.

Максимальное количество такой сети будет ограничено числом портов коммутатора.

 

Клиент-серверные сети (сеть с выделенным сервером)

 

 

Сети «клиент-сервер» применяются в более крупных учреждениях, организациях. В них выделяется один или несколько компьютеров, называемых серверами, задача которых состоит в быстрой и эффективной обработке большого количества всевозможных запросов с машин-клиентов. Эти запросы чрезвычайно различны, начиная от запроса сервера на проверку введенного логина, пароля, запросы к таблицам БД, запросы на ввод/вывод данных в сети Интернет.

Обычно в роли сервером выступают более мощные компьютеры, снабженные серверным ПО, чаще всего серверы работают круглосуточно, чтобы предоставить доступ к своим службам в любой момент.

Службапрограмма, работающая на сервере, которая выполняет определенные действия по запросу клиента.

 

Достоинства клиент-серверных сетей:

1) использование мощного серверного оборудования, обеспечивает быстрый доступ к ресурсам и эффективное выполнение запросов клиентов;

2) централизация данных и управления в клиент-серверной сети повышает защищенность работы в ней;

3) резервное копирование необходимо обеспечивать лишь на сервере.

 

К недостаткам сетей следует отнести следующее:

1) в случае выхода сервера из строя, работа всей сети прекращается, и распределенные ресурсы становятся недоступными;

2) клиент-серверная сеть сложна в развертывании и настройке;

3) требует дополнительных материальных затрат на приобретение сервера, а также серверного ПО;

4) необходим специалист, занимающийся администрированием сети.

 

 

5. Компьютерные сети делятся в соответствии с используемыми топологиями

Сетевая топологияспособ описания конфигурации сети, подразумевающий физическое расположение всех устройств, способ объединения их линиями связи, а также правила логического поведения, передаваемых в сети сигналов.

Выделяют несколько типов топологий:

1) физическая топология. Она описывает конкретное размещение сетевых узлов и включает учет ограничений, формируемых используемой сетевой технологией;

2) логическая топология. Она описывает правила доступа к среде передачи, поведение сигналов и данных в той или иной физической топологии, логика управления сетью основана на применяемой технологии;

3) информационная топология. Она отображает потоки данных, передаваемых по сети;

4) топология управления обменом. В соответствии с используемой сетевой технологией определяются различные права по передаче данных в компьютерной сети.

 

Базовыми логическими и физическими топологиями являются:

1) общая шина;

2) кольцо;

3) звезда.

 

Дополнительные топологии:

1) ячеестая;

2) двойное кольцо;

3) дерево;

4) полносвязная топология;

5) решетка;

6) толстое дерево (Fat Tree);

7) комбинация базовых топологий.

 

Общая шина

Для нее характерна общая среда передачи данных, к которой подключаются все абоненты.

 

 

Все абоненты конкурируют за общую среду передачи. Отправленные любым пользователем пакеты по общей шине доставляются до всех других абонентов, подключенных к ней. Все остальные абоненты, за исключением того, чей IP-адрес совпадает с адресом в пакете игнорирует данный пакет.

Топология «общая шина» имеет как достоинства, так и недостатки.

Быстродействие такой топологии недостаточно высоко, потому что для каждой новой передачи необходимо дожидаться освобождения шины от предыдущих обменов. Существуют специальные механизмы, которые обнаруживают вероятность возникновения коллизий (столкновений данных) по общей шине.

Концы общей шины должны быть затерминированы специальными резисторами, номиналом, равным волновому сопротивлению общего кабеля. Данную операцию проводят с целью предотвращения отражения сигналов от концов этой линии

Недостатки:

1) низкая скорость;

2) проверка коллизий

3) терминирование концов;

4) в случае проблемы с общим кабелем, работоспособность всей сети прекращается.

5) с увеличением числа абонентов, подключенных к общей шине, скорость существенно снижается

 

Достоинства данной топологии:

1) простота развертывания;

2) минимальная длина используемого кабеля;

3) добавление новых абонентов в шину не требует ее «перезагрузки»;

4) в случае сбоя любого абонента вся остальная сеть работает корректно.

 

Терминальные резисторы, которые располагаются на обоих концах шины, предназначены для предотвращения отражения сигналов от конца длинной линии, в следствии чего, отраженный сигнал не искажает передающиеся в последствии данные.

Наиболее яркий пример топологии «общая шина» - сеть, построенная на единственном коаксиальном кабеле с максимальной длиной до 185 м.

 

Топология кольцо

В сети с данной топологией все компьютеры объединяются в кольцо, причем последний связывается с первым.

Вся информация циркулирует по кольцу в виде сетевых «маркеров».

Компьютер-отпревитель формирует маркер, добавляет в него информацию и адрес получателя и выдает в кольцо. Маркер последовательно передается следующим компьютерам кольца, и лишь тот компьютер, у которого сетевой адрес совпадает с адресом абонента в маркере, имеет возможность скопировать из него информацию или добавить что-то еще. В сети с такой топологией могут подключаться до нескольких тысяч ПК. Однако, с увеличением числа абонентов пропускная способность (удельная) существенно снижается.

Каждый компьютер имеет две сетевые карты, одна из которых предназначена для приема данных от предыдущего компьютера кольца, а другая – для передачи данных следующему компьютеру кольца. При этом сетевые карты дополнительно выступают в роли повторителей, восстанавливая уровни сигналов. Поэтому общая длина кольца может быть очень большой.

Каждый из компьютеров кольца активно участвует в обмене данными, поэтому к нему предъявляются высокие требования надежности. Если с ним что-то случится, то кольцо разомкнется, и сетевой трафик прекратится.

Данный тип топологии является наиболее стойким к нагрузкам, т.к. в таких сетях не возникают конфликты и коллизии на шине.

 

Достоинства:

 

1) простота монтажа: не нужно дополнительного сетевого оборудования, кроме двух сетевых адаптеров на каждый ПК;

2) коллизии маловероятны;

3) надежная сеть при использовании в хороших современных ПК.

 

Недостатки

 

1) сложно выявить неисправность в кольце;

2) две сетевые карты на каждый ПК;

3) с увеличением числа абонентов, скорость сетевого обмена снижается.

 

Чаще всего в качестве среды передачи данных используются волоконно-оптические линии.

Расширением топологии «кольцо» выступает «двойное кольцо», в котором между отдельными компьютерами не один, а два кабельных сегмента. В текущий момент времени активно одно из колец, а в случае сбоя в нем задействуется резервное второе кольцо.

 

Топология звезда

 

В топологии «звезда» все абоненты подключаются к центральному активному или пассивному коммутационному устройству, которое выступает связующим звеном при любых сетевых обменах.

Наиболее часто в качестве центрального узла выступают коммутаторы (switch), а ранее эту роль брали на себя концентраторы (hub, хаб).

Отдельные физические сегменты могут работать как самостоятельно, так и в составе более сложных сетевых структур.

При этом каскадное подключение центральных узлов друг к другу позволяют значительно масштабировать сеть.

Данная сетевая топология является наиболее современной и часто применяемой.

Данная топология обеспечивает простое подключение компьютеров-абонентов к центральному узлу без перезагрузки сети.

Коллизии в таких сетях вероятны, как в отдельном физическом сегменте, так и на кабельных стыках между сегментами.

Если в качестве центрального узла выступает сервер, то он должен быть высокопроизводительным и надежным, особенно при большом числе абонентов.

Сети с данной топологией требуют значительной суммарной длины используемого кабеля (особенно, если центральный узел расположен не в центре топологии).

 

Звезда может быть активной или пассивной. Если в центре топологии сервер, управляющий всеми обменами, распределяющий временные интервалы для обмена по каждой станции, то это активная звезда. Если же центральным узлом является коммутатор или концентратор, обеспечивающий лишь транзит данных между абонентами, не занимающийся распределением временных прав доступа к сети, то такую звезду считают пассивной.

 

Достоинства топологии

 

1) выход из строя отдельного абонента не повлечет сбой остальной сети;

2) каскадное соединение нескольких физических сегментов путем связи их центральных свитчей или хабов обеспечивает высокую масштабируемость сети;

3) неисправность легко локализуются;

4) производительность и скорость таких сетей достаточно высока.

 

Недостатки

 

1) в случае сбоя центрального узла работа данного физического сегмента невозможна;

2) большая длина используемого кабеля;

3) количество рабочих станций в отдельном сегменте ограничивается числом портов коммутатора или хаба.

 

Наиболее часто средой передачи в таких сетях выступает витая пара 3, 5, 5Е категории.

 

Помимо базовых топологий (шина, звезда, кольцо) встречаются топологии, применяемые более редко, к ним относятся

 

ячеистая топология – каждая рабочая станция имеет отдельные связи с несколькими компьютерами сети. Эти связи образуют, так называемые, ячейки, в которых передача данных может осуществляться по любому из возможных путей. Данная топология в значительной мере избыточна, однако вероятность отказов таких сетей минимальна.

 

Ячеистая топология получается из полносвязной путем удаления нескольких линий связи.

 

Древовидная топология.

При взаимосвязи нескольких физических сегментов с топологией «звезда» образуется топология «дерево».

 

Топология толстое дерево (Fat Tree)

 

Fat Tree является одной из базовых топологий, у которой связываются процессоры в суперкомпьютеры. В отличие от классического дерево, в котором все связи между узлами равноправны и одинаковы с по пропускной способности, в топологии Fat Tree связи при приближении к вышележащим уровням становятся более широкими с большей пропускной способностью.

Вычислительные звенья верхнего уровня решают наиболее производительные задачи, требующие огромного трафика.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.