Сети на основе выделенного сервера

Если к одноранговой сети подключить более 15 компьюте­ров, она может не справиться с объёмом поставленных задач, по­этому большинство сетей работают на основе (выделенного) сер­вера. Выделенным называют такой сервер, который функциони­рует только как сервер и не используется в качестве рабочей станции. Он оптимизирован для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для повышения защищённости файлов и ка­талогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандар­том.

Чтобы сети отвечали современным требованиям пользова­телей, в больших сетях серверы делают специализированными. Например, в сетях Windows могут работать следующие виды сер­веров:

- Серверы файлов и печати, соответственно управляют досту­пом пользователей к файлам и принтерам. Серверы файлов пред­назначены для хранения данных.

- Серверы приложений. На них выполняются прикладные части клиент серверных приложений.

- Почтовые серверы. Они управляют передачей сообщений электронной почты между пользователями сети.

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

- Серверы связи (коммуникационные серверы) управляют про­ходящим через модем и телефонную линию потоком данных между своей сетью и другими сетями, мейнфреймами и отдель­ными пользователями.

- Серверы служб каталогов содержат информацию по струк­туре сети, позволяя пользователю находить, сохранять и защи­щать информацию. В сетях Windows компьютеры объединяются в логические группы - домены, система защиты которых обеспе­чивает различным пользователям неодинаковые права доступа к сетевым ресурсам.

Существуют комбинированные типы сетей, сочетающие лучшие качества одноранговых и двухранговых сетей, т.е. в домен могут входить не только компьютеры, но и рабочие группы.

Сетевые модели

В процессе передачи данных от одного компьютера к дру­гому можно выделить следующие задачи:

1. Распознать данные;

2. Разбить данные на управляемые блоки;

3. Добавить информацию к каждому блоку, чтобы указать ме­стонахождение данных и получателя;

4. Добавить информацию синхронизации и проверки ошибок;

5. Поместить данные в сеть и отправить по адресу.

Сетевая операционная система (ОС) при выполнении всех этих задач следует строгому набору процедур (протоколов). Они рег­ламентируют каждую сетевую операцию. Взаимодействие ком­пьютеров в сети описывается моделью OSI и её модификацией Project 802.

Модель OSI. В 1978 году организация ISO выпустила ряд спецификаций, описывающих архитектуру сети с неоднород­ными свойствами. Исходный документ относится к открытым системам, чтобы все они могли использовать одинаковые прото­колы и стандарты для обмена информацией. В 1984г. ISO выпус­тила новую версию своей модели: «эталонная модель взаимодей­ствия открытых систем» - Open System Interconnection (OSI). Она стала международным стандартом, и её спецификации ис­пользуют производители при разработке сетевых продуктов. Яв­ляясь многоуровневой системой, она отражает взаимодействие аппаратного и программного обеспечения при осуществлении се­анса связи. В модели OSI все функции распределены по семи уров­ням:

Отправитель Виртуальная.связь Получатель

Рис.1.3. Семиуровневая эталонная модель OSI

Нижние уровни (1,2) определяют физическую связь пере­дачи данных и соответствующие задачи. Верхние уровни опреде­ляют, каким образом осуществляется доступ приложений к услу­гам связи. Уровни отделяются границами - интерфейсами. Каж­дый уровень при выполнении функций пользуется услугами ни­жележащего уровня. Каждый уровень на компьютере отправи­теля работает так, как будто он напрямую связан с таким же уровнем на компьютере получателя. Связь существует виртуально между смежными уровнями компьютера-отправителя и компьютера-получателя, т.е. про­граммное обеспечение каждого уровня реализует определённые сетевые функции в соответствии с набором протоколов.

Перед передачей в сеть данные разбиваются на пакеты. Па­кет - единица информации, передаваемая между устройствами сети как единое целое. Пакеты проходят последовательно через все уровни программного обеспечения. На каждом уровне к па­кету добавляется некоторая информация - формирующая или ад­ресная, которая необходима для успешной передачи данных по сети. На принимающей стороне пакет проходит все уровни в об­ратном порядке. Программное обеспечение читает информацию пакета, затем удаляет информацию, добавленную пакету на этом же уровне отправителя, и передаёт информацию следующему уровню. Когда пакет дойдёт до прикладного уровня, вся адрес­ная информация будет удалена, и данные примут первоначаль­ный вид. За исключением нижнего уровня сетевой модели ника­кой другой уровень не может послать информацию соответст­вующему уровню приёмника.

Прикладной уровень представляет собой интерфейс для дос­тупа прикладных процессов к сетевым услугам и поддерживает напрямую приложения пользователей, например, доступ к базам данных, передачу файлов, электронную почту. Прикладной уро­вень управляет общим доступом сети, потоком данных и восста­новлением данных после сбоев связи.

Представительский уровень определяет формат, исполь­зуемый для обмена данными между сетевыми компьютерами (уровень-переводчик). На компьютере-отправителе данные, по­ступающие от прикладного уровня, переводятся в общепонятный промежуточный формат. На этом же уровне компьютера-получа­теля производится обратный перевод из промежуточного фор­мата в тот, который используется прикладным уровнем данного компьютера. Представительский уровень отвечает за преобразо­вание протоколов, трансляцию данных, их шифрование, преобра­зование применяемого набора символов (кодировку) и обработку расширений графических команд. Он так же отвечает за сжатие данных для уменьшения объёма трафика. На этом уровне рабо­тает утилита, называемая редиректором. Её назначение - перена­правлять локальные операции ввода/вывода на сетевой сервер.

Сеансовый уровень позволяет двум приложениям, установ­ленным на разных компьютерах, начинать, использовать, завер­шать соединения, называемые сеансом. На данном уровне вы­полняется распознавание имён и защита, необходимые для связи двух приложений. Сеансовый уровень обеспечивает синхрониза­цию между пользовательским задачами посредством расстановки в потоке данных контрольных точек. В случае ошибки потребу­ется заново передать только данные, следующие за последней контрольной точкой. Этот уровень управляет диалогом между взаимодействующими процессами, т.е. регулирует, какая из сто­рон, когда и как долго должна осуществлять передачу.

Транспортный уровень гарантирует доставку пакетов без ошибок в той же последовательности без потерь и дублирования. На этом уровне компьютера-отправителя данные переупаковываются: длинные разбиваются на несколько пакетов, а короткие объеди­няются в один. Это повышает эффективность передачи пакетов по сети. На транспортном уровне получателя сообщение распако­вывается и обычно посылается сигнал подтверждения приёма.

Сетевой уровень отвечает за адресацию сообщений и пере­вод логических адресов и имён в физические адреса. Здесь опре­деляется маршрут от компьютера-отправителя к компьютеру-по­лучателю; решаются задачи, связанные с сетевым трафиком, та­кие, как коммутация пакетов, маршрутизация и перегрузки. Если сетевой адаптер маршрутизатора не может передавать большие блоки данных, посланных отправителем на сетевом уровне, эти блоки разбиваются на меньшие. Сетевой уровень получателя со­бирает эти данные в исходное состояние.

Канальный уровень осуществляет передачу кадров данных от сетевого уровня к физическому. Кадр - логически организован­ная структура, в которую можно помещать данные (рис.1.4).

Рис.1.4. Структура кадра данных

На рисунке 1.4 цифрами обозначены: 1- идентификатор по­лучателя; 2- идентификатор отправителя; 3-управляющая ин­формация: используется для маршрутизации и указывает на тип пакета и сегментацию; 4- данные; 5- контрольный байт - это сведения, которые помогают выявить ошибку при передаче.

Канальный уровень компьютера-получателя упаковывает «сырой» поток битов, поступающих от физического уровня в кадры данных. Он обеспечивает точность передачи данных ме­жду двумя компьютерами через физический уровень.

Физический уровень осуществляет передачу неструктуриро­ванного («сырого») потока битов по физической среде. Здесь реа­лизуется электрический, оптический, механический и функцио­нальный интерфейсы с кабелем. Физический уровень формирует служебные сигналы, которые переносят данные, поступившие от вышележащего уровня. Содержание самих битов на данном уровне значения не имеет. Этот уровень отвечает за кодирование данных и синхронизацию битов, гарантируя, что переданная еди­ница будет воспринята как единица, а не как ноль. Этот уровень устанавливает длительность каждого бита и способ его перевода в соответствующие электрические или оптические импульсы.

Модель Project 802.Проект Project 802 выпущен в феврале 1980 года, был разработан в Институте инженеров по электротехнике и электронике - IEEE (англ. Institute of Electrical and Electronics Engineers).

Project 802 устанавливает стандарты для физических компо­нентов сети, интерфейсных плат и кабельных систем, с которыми связаны физические и канальные уровни OSI. Стандарты, назы­ваемые 802-спецификациями, распространяются на платы сете­вых адаптеров, компоненты глобальных вычислительных сетей и компоненты сетей, использующих кабели. Например, 802.3 - ло­кальная вычислительная сеть архитектуры Ethernet; 802.4 - ЛВС топологии шина с передачей маркера; 802.10 - безопасность се­тей.

Project 802, подробно описывая канальный уровень, разде­лил его на два подуровня:

- управление логической связью (LLC), т.е. установление и раз­рыв соединения, управление потоком данных, упорядочивание и подтверждение приёма кадров.

- управление доступом к среде (МАС): определение границ кад­ров, контроль ошибок, распознавание адресов кадров.

Подуровень МАС связан с платой сетевого адаптера и отве­чает за безошибочную передачу данных между двумя компьюте­рами.

Протоколы

Протокол- это набор правил и процедур, регулирующий по­рядок осуществления некоторой связи.

Сетевые протоколы - правила и технические процедуры, позволяющие нескольким компьютерам при объединении в сеть общаться друг с другом.

Основные особенности:

1. Каждый протокол имеет свои цели, выполняет конкретные задачи, обладает своими преимуществами и ограничениями.

2. Протоколы работают на разных уровнях OSI. Функции прото­колов определяются уровнем, на которых он работает.

3. Несколько протоколов могут работать совместно. В этом слу­чае они образуют стек или набор протоколов.

Данные, передаваемые из одной локальной сети в другую по одному из возможных маршрутов, называются маршрутизиро­ванными. Протоколы, поддерживающие передачу данных между сетями по нескольким маршрутам, называются маршрутизируе­мыми.

Каждый уровень стека протоколов определяет различные протоколы для управления функциями связи. Процесс, называе­мый привязкой, позволяет гибко настраивать сеть и сочетать про­токолы и платы сетевых адаптеров. Если на компьютере установ­лено более одной платы сетевого адаптера, стек протоколов мо­жет быть привязан как к одной, так и к нескольким платам. Если с одной платой сетевого адаптера связано несколько протоколов, то порядок привязки определяет очерёдность, с которой будут использоваться протоколы при попытках установить соединение. Привязку выполняют при установлении операционной системы или протокола. Если попытка связи по первому протоколу не­удачна, компьютер попытается установить соединение, используя следующий по порядку протокол в списке привязки.

Стандартные стеки.В качестве стандартных моделей про­токолов разработано несколько моделей стеков: OSI, Novell Net­ware; набор протоколов Интернета TCP/IP, протоколы фирмы IBM: SNA и др. Протоколы этих стеков выполняют специфическую для своего уровня работу. Коммуникационные задачи, которые возложены на сеть, позволяют выделить среди протоколов три типа: прикладные, транспортные и сетевые.

Прикладные протоколы работают на трех верхних уровнях модели OSI, обеспечивают взаимодействие приложений и обмен данными между ними. Наиболее популярные прикладные прото­колы:

- SMTP- протокол Интернета для обмена электронной почтой;

- FTP- протокол Интернета для передачи файлов;

- SNMP- протокол Интернета для мониторинга сети и сетевых ПК.

- Telnet- протокол Интернета для регистрации удалённых хос­тов и обработки данных на них.

- Х 400- протокол для международного обмена электронной почтой.

- Х 500- протокол службы файлов и каталогов.

Транспортные протоколы- поддерживают сеанс связи ме­жду ПК и гарантируют надёжный обмен данными:

- TCP- прокол гарантированной доставки данных, разбитых на пакеты.

- SPX- протокол фирмы Novell.

- NWLine- реализации фирмой Microsoft протокола фирмы No­vell

- Сетевые протоколы - обеспечивают услуги связи, имеют дело с адресной и маршрутной информацией.

- IP – сетевой протокол стека TCP/IP.

- IPX - маршрутизированный протокол фирмы Novell.

Набор протоколов OSI.Полный стек протоколов, где каж­дый протокол соответствует конкретному уровню модели OSI. Они обеспечивают полную функциональность сети, включая дос­туп к файлам, печать и эмуляцию терминала (настройка и т.д.).

Установка и удаление протоколов выполняется, так же как и установка и удаление драйверов. Основные протоколы автомати­чески подключаются при первоначальной установке самой сис­темы. В ОС Windows протоколом по умолчанию является TCP/IP.

Стек протоколов Internet образует сегодня наиболее распро­странённый набор, поскольку может быть использован для обмена данными между любыми связанными сетями и оди­наково подходит для локальных и глобальных сетей.

Топология сети

Термин компоновка или топология сети обозначает физи­ческое расположение компьютеров, кабелей и других сетевых компонентов. От топологии зависит характеристика сети. Выбор топологии влияет на состав и возможности сетевого оборудова­ния, возможности расширения сети и на способ управления се­тью. Для соединения компьютеров в большинстве случаев ис­пользуется кабель.

Базовые топологии

Все сети строятся на основе трёх базовых топологий: шина (bus), звезда (star) и кольцо (ring).

В топологии шина используется один кабель, называемый магистралью или сегментом, к которому подключены все компь­ютерные сети. Это самая простая и поначалу была самая распро­странённая реализация сети.

Рис.2.7. Сеть с топологией шина

Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети. Информацию получает тот компьютер, чей адрес закодирован в этих сигналах. Производительность этой сети зависит от количества компьютеров, подключённых к шине. Чем больше компьютеров, тем большее их число ожидает пере­дачи, тем медленнее сеть. Передачу может вести только один компьютер. Однако вывести прямую зависимость между произ­водительностью и числом компьютеров нельзя, т.к. на произво­дительность влияют и другие факторы, например: тип аппарат­ного обеспечения компьютеров; тип работающих приложений; тип сетевого кабеля; расстояние между компьютерами в сети.

Шина – это пассивная топология. Это значит, что компью­теры только слушают передаваемые данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Если один из компьютеров вый­дет из строя, это не скажется на работе всей сети. Электрические сигналы распространяются от одного конца кабеля к другому. Сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и создавать по­мехи полезному сигналу. Чтобы предотвратить отражение сиг­нала на каждом свободном конце кабеля устанавливаются согла­сователи, (по американской терминологии – терминаторы), ко­торые поглощают отраженные сигналы, заземляя их через рези­стор.

Расширение сети с топологией шина производят двумя спо­собами:

1. Используют коаксиальный разъём (barrel connector). Сигнал при этом ослабевает.

2. Используют повторитель. В отличие от разъёма он усиливает сигнал перед передачей его в последующий сегмент. Его исполь­зование предпочтительнее.

Повторителиработают на физическом уровне модели OSI, восстанавливая сигнал и передавая его через другие сегменты. Чтобы данные поступали в другой сегмент, каждый из сегментов должен использовать одинаковые пакеты и протоколы. Это значит, что повторитель не может передавать данные из Ethernet в Token Ring. Повторители не имеют функции преобразования и фильтрации, но повторитель может передавать пакеты из одного типа физического носителя в другой. Повторители – это самый дешёвый способ расширить сеть. Их применение целесообразно, когда необходимо увеличить длину сегмента или количество узлов и при этом нет ограничения на трафик. Повторители передают пакеты, даже если данные имеют искажённую информацию или не предназначены для данного сегмента. Кроме того, повторители передают все широковещательные пакеты, распространяя их по всех сети.

При топологии звезда все компьютеры с помощью сегмен­тов кабеля подключаются к центральному компоненту – концен­тратору (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.

Рис.2.8. Сеть с топологией звезда

Недостатки этой топологии:

- Для больших сетей значительно увеличивается расход ка­беля.

- Если концентратор выйдет из строя, остановится вся сеть.

При топологии кольцо все компоненты подключаются к ка­белю, замкнутому в кольцо.

Рис. 2.9. Сеть с топологией кольцо

Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и про­ходят через каждый компьютер. Каждый компьютер выступает в роли повторителя, усиливая сигналы (это активная топология, как и звезда). Недостаток: если выходит из строя один компью­тер, прекращает работу вся сеть.

Один из способов передачи данных по кольцевой сети назы­вается передачей маркера. Маркер(token) последовательно от од­ного компьютера к другому передаётся до тех пор, пока его не получит тот компьютер, который хочет передавать данные. Пере­дающий компьютер видоизменяет маркер, добавляет к нему дан­ные, адресную информацию и отправляет дальше по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя. После этого принимающий компьютер посылает передающему сообщение, подтверждающее приём. Получив подтверждение, передающий компьютер генерирует новый маркер и возвращает его в сеть.

Концентраторы.Одним из стандартных компонентов сетей являются концентраторы. Концентраторы бывают активные и пассивные. Активные концентраторы регенерируют и передают сигналы так же как повторители (отсюда другое название - мно­гопортовые повторители). Обычно они имеют от 8 до 24 портов подключения к компьютеру. Активные концентраторы надо обя­зательно подключать к электросети. Пассивные концентраторы пропускают через себя сигналы как узлы коммутации, не усили­вая их. Эти концентраторы не надо подключать к электросети.

Гибридными называются концентраторы, к которым можно подключать кабели различных типов.

Концентраторы дают преимущества:

1. Упрощается изменение конфигурации сети и её расширение;

2. Можно использовать различные порты для подключения кабе­лей разного типа;

3. Есть возможность централизованного контроля за работой сети и сетевым трафиком. Многие активные коммутаторы имеют воз­можность диагностики и выявления неработоспособных соеди­нений.

Поиск по сайту: