Основы построения вычислительных сетей

Специфика компьютерных сетей заключается в том, что в компьютерных сетях все данные передаются по одному кабелю, замена которого требуется только при выходе из строя или исчерпании пропускной способности. Разворачивание новых приложений и получение новых услуг не требуют его смены, более того, нет необходимости в смене оборудования оператора сети. Новые приложения могут разворачиваться в сетях, спроектированных и созданных до того, как они были придуманы.

Например, клиентская программа работы с электронной почтой будет работать вне зависимости от того, соединяется ли абонент с оператором связи с помощью модема по телефонной линии, по локальной сети или посредством беспроводного (радио-) соединения. Изменение типа соединения не требует замены или модификации прикладных программ, таких как почтовый клиент или Web-браузер.

Эти принципы позволили развернуть интернет-сети в большом масштабе. Сам термин «Интернет» появился в 1984 г., когда началось массовое расширение сети ARPANET, развернутой одним из исследовательских институтов Министерства обороны США. В 1980-х гг. основной движущей силой роста Интернет были публично финансируемые работы по объединению сетей научно-исследовательских и образовательных учреждений. В 1990-х гг. основной рост приходился на платные подключения коммерческих и некоммерческих организаций, а также индивидуальных абонентов.

Следует отметить, что интернет-сети не являлись единственным вариантом. В 1980—90-х гг. получили распространение коммерческие сети, такие как America On-Line или Compuserve в Северной Америке, основанные на других протоколах сетевого и прикладного уровня, а также сети типа MINITEL во Франции, требующие специального оконечного оборудования (отличного от массово выпускаемых универсальных компьютеров, включая персональные). К настоящему времени большинство операторов связи и сетей перешло на интернет-протоколы.

Топологии сетей

«Топологией» называют форму, в которую объединяются отдельные устройства в компьютерной сети. В более широком смысле топологическая задача — это задача оптимального распределения в системе (сети) таких ресурсов, как вычислительная мощность, объем накопителей и пропускная способность собственно сетевых соединений.

Топологии ВС можно разделить на следующие категории:

1. Совокупность автономных автоматизированных рабочих мест (далее — АРМ, англ. standalone workstations) или персональных компьютеров — ПК).

Каждое АРМ содержит копию операционной системы (далее — ОС) и необходимых прикладных программ, а пользовательские данные хранятся на локальном диске. Эта топология исключает или снижает затраты на разворачивание и поддержание локальной сети (которая может использоваться только для обмена данными, сохраняющимися на АРМ).

Администрирование АРМ (совокупности автономных персональных компьютеров) дорого: даже такая простая операция, как обновление одной и той же программы, требует «врачебного обхода» всех машин, которых может быть и десяток, и сотня. Для решения проблем пользователя также требуется выдвижение на рабочее место специалиста технической службы. Кроме того, на обычно недостаточно подготовленных операторов ложится забота о воспроизведении своих данных в следующем сеансе работы так же, как и о сохранности данных. Обычное для АРМ-топологии жесткое закрепление рабочих мест за пользователями ведет к непроизводительному расходованию аппаратных ресурсов.

Сильной стороной этой топологии является высокая «живучесть»: выход из строя любого устройства означает в худшем случае утрату работоспособности одного рабочего места. Также топология автономных ПК обладает определенной универсальностью: например, большая часть типовых офисных задач, проводимых на одном ПК, может быть решена практически на любом ПК, в том числе в другом офисе.

2. Система АРМ без данных (англ. dataless workstations). АРМ без данных также содержит локальную копию ОС и прикладных пакетов, однако рабочие каталоги с данными пользователей хранятся на файл-сервере локальной сети, объединяющей несколько АРМ. В топологии «АРМ без данных» выше издержки за счет расходов на сеть и рисков выхода из строя сервера (что может повлечь за собой недоступность данных для пользователей сети). Та же сеть может использоваться и для централизованного администрирования АРМ (встроенные административные средства открытых систем делают выполнение типовых процедур достаточно эффективным).

3. Система бездисковых АРМ (англ. diskless workstations). Бездисковые АРМ подобны рабочим станциям без данных с тем дополнением, что не только данные, но и программы хранятся на файл-сервере. Сеть бездисковых АРМ предъявляет более высокие требования к производительности сервера и сети, чем сеть станций без данных, но сами АРМ несколько дешевле, и администрировать такую систему проще, чем систему АРМ без данных.

4. Система терминалов (англ. thin clients, «тонких клиентов») и сервера приложений (англ. application server). В отличие от сети АРМ («толстых клиентов»), концепция «тонких клиентов» предполагает, что на рабочем месте исполняются только терминальные функции, а сами программы (и системные, и прикладные) запускаются на выделенном «сервере». Клиентская часть системы также исполняется на «сервере», а на «клиенте» работает особая программа — сервер графической системы. Терминальная топология предъявляет самые высокие требования к производительности и надежности сервера и сети, зато сами терминалы могут быть очень дешевыми и при этом надежными (нагрузка на процессор в терминале невысока, он может работать без принудительного охлаждения, диска в терминале нет по определению).

5. Смешанные топологии. В одной и той же сети могут сосуществовать терминалы с АРМ. Кроме того, машины с невысокой производительностью могут использоваться в качестве АРМ при запуске «легких» (нетребовательных к ресурсам) программ и как терминалы — при исполнении «тяжелых» (ресурсоемких).

На выгоды того или иного топологического решения оказывает влияние характер функций, выполняющихся на рабочих местах. Если они разнородны, топология, как правило, носит смешанный характер.

При этом на бездисковые и терминальные топологии относительно легко «сбрасываются» рутинные работы, такие как делопроизводство и бухгалтерия, прикладное программирование. Примером работ, которые лучше оставлять на автономных рабочих местах, является работа со сложной графикой (художника, дизайнера) или верстка текстов. Бездисковые рабочие места и терминалы в общем случае обеспечивают большую потенциальную информационную безопасность, чем автономные АРМ или АРМ без данных. Также следует учитывать, что с ростом веса «серверной» части повышаются требования к квалификации обслуживающего технического персонала, что компенсируется меньшим требуемым количеством сотрудников для обслуживания того же числа пользователей.

Поиск по сайту: