Р ис. 9.3.Логическая структура сети с выделенным сервером

Достоинства системы с выделенным сервером:

- выше скорость обработки данных (быстродействие определяется быстродействием центрального компьютера, и следует учитывать, что на сервер устанавливается специальная сетевая операционная система, рассчитанная на обработку и выполнение запросов, поступивших одновременно от нескольких пользователей);

- обладает надежной системой защиты информации и обеспечения секретности;

- проще в управлении по сравнению с равноправными сетями.

Недостатки:

- требуется отдельный компьютер под сервер сети, поэтому обычно такая сеть дороже;

- быстродействие и надежность сети зависят от компьютера, используемого в качестве сервера сети.

Примеры сетевых операционных систем такого типа:

• LAN Server, IBM Corp.;

• VINES, Banyan System Inc.;

• NetWare, Novell Inc;

• Windows NT, Microsoft Corp.

Достаточно часто можно встретить сети комбинированного типа. Такие сети совмещают достоинства одноранговых сетей и сетей на основе сервера. При этом на рабочих станциях функционируют операционные системы для одноранговых сетей, а сервер работает под управлением ОС для серверных сетей.

Назначение и общая характеристика функциональных групп устройств сети

В информационных системах на базе сетевых технологий приходится решать различные задачи. Это хранение и обработка данных, подключение пользователей, находящихся в другом городе или даже стране, удаленная обработка заданий, наконец, просто обмен данными между различными системами или сетями. Такие задачи решаются или специализированными устройствами, или программами, устанавливаемыми на компьютерах. Рассмотрим некоторые функциональные группы устройств, наиболее часто встречающиеся в информационных системах:

• рабочие станции;

• серверы сети;

• устройства расширения сети;

• устройства межсетевого взаимодействия.

Узел (Node) - любое устройство, подключенное к сети. Это и рабочая станция, и сервер, и повторитель, одним словом все то, что непосредственно подключено к передающей среде сети.

Рабочая Станция (Workstation) - это персональный компьютер, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу. Каждая рабочая станция обрабатывает свои файлы и использует свою операционную систему (DOS, Windows). Пользователю на рабочей станции доступны ресурсы сети.

Удаленная Рабочая Станция (Remote Workstation) - рабочая станция, подключенная к локальной сети через медленную линию связи, отличную от используемой в локальной сети (например, телефонную линию).

Сервер Сети (Server) - компьютер, подключенный к сети и выполняющий для пользователей сети определенные услуги. Например, хранение данных общего пользования, печать заданий, удаленную обработку заданий. По выполняемым функциям можно выделить следующие группы серверов:

Файловый Сервер (File Server) - сервер, хранящий данные пользователей сети и обеспечивающий доступ пользователей к этим данным. Как правило, это компьютер с жесткими дисками большой емкости, со стримером и т.п. На таком компьютере обычно используется специальная операционная система, обеспечивающая одновременный доступ пользователей сети к данным, расположенным на файловом сервере. Файловый сервер выполняет следующие функции:

• хранение данных;

• архивирование данных;

• согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями;

• передача данных.

Для многих задач использование в сети только файлового сервера бывает недостаточно. Типичный пример - обработка баз данных. Рассмотрим, как выполняется обработка баз данных, расположенных на файловом сервере. В таком случае программа СУБД (Система Управления Базами Данных, например MS Access) загружается и выполняется на рабочей станции. Когда в процессе работы возникает необходимость обратиться к базе данных, допустим, найти записи с определенными параметрами, СУБД будет работать с базой данных так, как если бы она находилась на локальном диске, непосредственно подключенном к рабочей станции. Файловый сервер по запросу СУБД считает блок данных и передаст его на рабочую станцию. Полученный блок будет записан в оперативную память рабочей станции, СУБД выполнит поиск записи в этом блоке, а затем сформирует запрос на считывание следующего блока данных и т.д. Конечно, индексные файлы сокращают количество обращений к базе данных, но в общем случае при поиске записей весь файл базы данных будет передан по локальной сети на рабочую станцию. Если для локальной рабочей станции такой порядок работы еще терпим (скорость передачи данных в локальной сети 10-16 Мбит/с), то для удаленной рабочей станции, где скорость передачи данных около 2400 бит/с, такая организация работы не подходит. Решение этой проблемы - удаленная обработка заданий с помощью сервера баз данных или сервера доступа.

Сервер Прикладных Программ (Application Server) - сервер, используемый для решения прикладных программ пользователей.

Сервер Баз Данных (SQL-Server) - сервер, выполняющий функции хранения, обработки и управления файлами баз данных. Сервер баз данных выполняет следующие функции:

• хранение, поиск и обновление записей баз данных;

• обеспечение секретности данных;

• согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями;

• взаимодействие с другими серверами баз данных, расположенными в другом

месте.

При использовании сервера баз данных пользователь на своей рабочей станции формирует запрос к серверу на выполнение какой-либо функции, например, поиск записи с определенными параметрами. Далее этот запрос направляется на сервер баз данных. На сервере выполняется поиск нужной записи и передача только этой записи на рабочую станцию. Далее пользователь редактирует или просматривает эту запись. В соответствии с изменениями, внесенными пользователем в эту запись, сервер баз данных производит изменения во всех файлах, связанных с этой записью. В этом случае по сети передается только запрос от рабочей станции и результат выполнения запроса. Объем передаваемой информации невелик, поэтому становится возможным использование удаленных рабочих станций. При использовании сервера баз данных снижаются требования к производительности рабочей станции, так как основная обработка данных выполняется на сервере.

Коммуникационный Сервер (Communications Server) - сервер, который предоставляет пользователям локальной сети прозрачный доступ к последовательным портам ввода/вывода коммуникационного сервера. С помощью коммуникационного сервера можно создать разделяемый модем, подключив его к одному из портов сервера. Пользователи, подключившись к коммуникационному серверу, могут работать с таким модемом так же, как если бы он был подключен непосредственно к рабочей станции. При этом можно использовать привычные телекоммуникационные программы: "Carbon Copy" (Microcom), "PC/AnyWhere" (Symantec) и т.п. Некоторые коммуникационные серверы позволяют устанавливать соединение по инициативе удаленной рабочей станции, таким образом пользователь на удаленной рабочей станции получает доступ к ресурсам локальной сети.

Сервер Доступа (Access Server) - сервер, позволяющий выполнять удаленную обработку заданий. Это может быть стойка, в которую устанавливаются системные платы с модемами и сетевыми платами по количеству пользователей, работающих в сети на удаленных рабочих станциях, либо компьютер, к которому подключены модемы для связи с удаленными рабочими станциями и на котором выполняется многопользовательская операционная система. Обработка данных выполняется на сервере доступа. От пользователя на удаленной рабочей станции принимаются команды управления с клавиатуры, а возвращаются ему результаты выполнения заданий. Это можно сравнить с тем, что терминал и клавиатура подключены к системному блоку через телефонную линию и модемы.

Сервер Печати (Print Server) - сервер, к которому подключены устройства печати, доступные пользователям сети. В настоящее время может быть реализован с помощью программного обеспечения, устанавливаемого на файловом сервере или рабочей станции, или с помощью сетевого принтера, непосредственно подключенного к локальной сети. Сервер печати выполняет следующие функции:

• позволяет пользователям сети совместно использовать устройства печати;

• обрабатывает одновременные запросы на печать, формируя для этого очере-

ди заданий на печать.

Факс-Сервер (Fax Server) - сервер, выполняющий рассылку и прием факсимильных сообщений для пользователей локальной сети.

Сервер Резервного Копирования Данных (BackUp Server) - сервер, решающий задачи создания, хранения и восстановления копий данных, расположенных на файловых серверах и рабочих станциях. В качестве такого сервера могут использоваться один из файловых серверов сети, рабочая станция либо специализированный модуль, подключаемый непосредственно к локальной сети.

Протяженность сети, расстояние между станциями, в первую очередь определяется физическими характеристиками передающей среды (коаксиального кабеля, витой пары и т.п.). При передаче данных в любой среде происходит затухание сигнала, что и приводит к ограничению расстояния.

Установив специальный усилитель или повторитель сигналов, можно увеличить расстояние между узлами сети. Такие устройства называются устройствами расширения сети.

Повторитель (Repeater) - устройство, позволяющее расширить сеть подключением дополнительных сегментов кабеля. Повторитель, приняв пакет из одного сегмента, передает его во все остальные (рис.16). При этом происходит как бы "усиление" сигнала. Повторитель выполняет свои функции на физическом уровне, поэтому он зависит от типа локальной сети (ARCNET, Ethernet) и полностью прозрачен для протоколов, использующихся в соединяемых сегментах. Устройства, выполняющие функции повторителя, часто называют хабами (Hub) или концентраторами (Concentrator).

Рис.9.4. Использование повторителя для увеличения протяженности сети

М ост (Bridge) - устройство, позволяющее объединить несколько сегментов, так что передача данных между станциями внутри одного сегмента не будет влиять на передачу данных в других сегментах. Это обеспечивается фильтрацией передаваемых данных. Во время работы для каждого сегмента мост составляет список адресов станций, расположенных в сегменте (по полю адреса источника). Получив пакет, мост проверяет (по полю адреса приемника) список адресов станций для сегмента, откуда принят пакет. Если адресат находится в том же сегменте, откуда принят пакет, то пакет не ретранслируется в другие сегменты. Если в списке такого адреса нет, то пакет передается в другие сегменты

Рис.9.5. Пример использования моста для объединения сегментов сети

На рисунке показан пример использования моста для объединения двух сегментов Ethernet. В одном сегменте станции 12, 24, 17, а в другом - 11, 15 и 18. Допустим, станция 12 передает данные станции 24 (12->24). Мост, приняв пакет, проверит поле адреса приемника (24). По списку эта станция расположена в сегменте "А", откуда был принят пакет, поэтому мост не передаст этот пакет в сегмент "В". Если мост определит, что адреса 12 в списке адресов сегмента "А" нет, то он добавит этот адрес в список (+12). При получении мостом пакета от станции 17 (передача 17->15), мост определит, что в поле адреса приемника (15), адрес станции, которой нет в сегменте "А". Поэтому этот пакет будет передан в сегмент "В".

Мультиплексор (Multiplexor или MUX) - устройство, позволяющее объединить сигналы, приходящие одновременно от различных станций или сегментов в один поток и передать его через общую передающую среду (как правило, с большей пропускной способностью), другим станциям, сегментам или мультиплексорам, а так же для обратного преобразования сигнала. Мультиплексоры позволяют более эффективно использовать пропускную способность линий связи.

В случае, когда необходимо объединить несколько сетей, используются устройства межсетевого взаимодействия. К ним относятся маршрутизаторы и шлюзы.

Маршрутизатор (Router) - устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну сетевую операционную систему или протокол обмена данными. Маршрутизатор выполняет свои функции на сетевом уровне, поэтому он зависит от протоколов обмена данными, но не зависит от типа локальной сети.

Шлюз (Gateway) - устройство, позволяющее организовать обмен данными между сетевыми объектами, использующими различные протоколы обмена данными.

В настоящее время повторители, мосты, маршрутизаторы и даже шлюзы часто выпускаются в виде отдельных плат, модулей или блоков. Модули можно установить в шасси или каркас, имеющий блок питания и собственную шину данных. Установив модуль повторителя в такой каркас, получаем повторитель. Если потребуется маршрутизатор, надо приобрести и установить такой модуль в шасси. Такие устройства называют Модульными Концентраторами (Modules Concentrator).

Другой подход - выпуск сетевых устройств в виде отдельных блоков. Каждый из блоков выполняет определенные функции (повторителя, маршрутизатора и т.п.), имеет свой источник питания. Они могут иметь специальный разъем, подключенный к шине данных устройства и позволяющий объединить несколько таких блоков в единое устройство. Такие блочные устройства принято называть Стековые или Наращиваемыехабы (Stackable Hub). Модульная, блочная структура позволяет легко изменять и расширять локальную сеть, для этого нужно просто добавить соответствующий модуль или блок. Однако какого-то единого стандарта на такое оборудование пока нет, поэтому у каждого производителя оборудования своя шина данных, свои модули, свои каркасы. Модули, блоки и шасси от разных компаний, как правило, несовместимы.