Сетевые технологии

Ethernet - самая популярная технология построения локальных сетей. Основанная на стандарте IEEE 802.3, Ethernet передает данные со скоростью 10 Мбит/с. В сети Ethernet устройства проверяют наличие сигнала в сетевом канале ("прослушивают" его). Если канал не использует никакое другое устройство, то устройство Ethernet передает данные. Каждая рабочая станция в этом сегменте локальной сети анализирует данные и определяет, предназначены ли они ей.

Технология Клиент-сервер. Характер взаимодействия компьютеров в локальной сети принято связывать с их функциональным назначением. Как и в случае прямого соединения, в рамках локальных сетей используется понятие клиент и сервер. Технология клиент-сервер— это особый способ взаимодействия компьютеров в локальной сети, при котором один из компьютеров (сервер) предоставляет свои ресурсы другому компьютеру (клиенту). В соответствии с этим различают одноранговые сети и серверные сети.

При одноранговой архитектуре в сети отсутствуют выделенные серверы, каждая рабочая станция может выполнять функции клиента и сервера. В этом случае рабочая станция выделяет часть своих ресурсов в общее пользование всем рабочим станциям сети. Как правило,одноранговые сети создаются на базе одинаковых по мощности компьютеров.

Наличие распределенных данных и возможность изменения своих серверных ресурсов каждой рабочей станцией усложняет защиту информации от несанкционированного доступа, что является одним из недостатков одноранговых сетей. Другим недостатком одноранговыхсетей является их более низкая производительность. Это объясняется тем, что сетевые ресурсы сосредоточены на рабочих станциях, которым приходится одновременно выполнять функции клиентов и серверов.

В серверных сетях осуществляется четкое разделение функций между компьютерами: одни их них постоянно являются клиентами, а другие — серверами. Учитывая многообразие услуг, предоставляемых компьютерными сетями, существует несколько типов серверов, а именно: сетевой сервер, файловый сервер, сервер печати, почтовый сервер и др.

Сетевой сервер представляет собой специализированный компьютер, ориентированный на выполнение основного объема вычислительных работ и функций по управлению компьютерной сетью.

2. Архитектура компьютерных сетей.

В самом общем смысле разделение сетей можно проводить по технологии передачи данных, которых всего две:широковещательные сети и сети с передачей от узла к узлу. Давайте представим строй солдат, стоящий на плацу перед строевой подготовкой. Старшина, проводящий занятие перед его началом должен проверить наличие личного состава подразделения. Для этого он выкрикивает фамилию, например, «Иванов!» и получает ответ «Я». Сообщение от старшины получили все солдаты, но отреагировал на него только Иванов. Это основной принцип работы широковещательных сетей. Все передаваемые сообщения (пакеты) имеют адресное поле, в котором указан адрес ЭВМ получателя, поэтому обрабатывает пакет только та ЭВМ, для которой он предназначен. В адресном поле можно указать, что пакеты адресованы всем ЭВМ сети – это широковещательная передача. Теперь давайте вспомним старую игру «испорченный телефон». Суть игры состоит в том, чтобы передавать «на ушко» какое-нибудь слово или фразу. Успешный исход игры фиксируется если исходное слово и слово, озвученное последним в цепочке игроком совпадают. Это пример передачи в сети от узла у узлу. Здесь, для того чтобы добраться до места назначения пакету требуется преодолеть ряд промежуточных ЭВМ. Путь, пройденный пакетом (а их может быть несколько), играет очень важную роль, т.к. определяет скорость передачи информации. Поэтому применяемые алгоритмы оптимизации этого пути очень важны. Напоминает «задачу коммивояжера», на которой обычно поясняют суть работы генетического алгоритма. Еще одним важным классификационным признаком является размер ИВС. Принято выделять четыре вида сетей. Рис. 5.1. Региональная сеть на базе кабельного телевидения Персональные сети предназначены для одного пользователя (расстояние до 1 м). Примером такой сети может служить беспроводная сеть, объединяющая системный блок, клавиатуру, мышь и принтер. Локальные сети (Local Area Network, LAN) располагаются внутри одной комнаты, здания (расстояние от 10 м до нескольких км). К ним также относят сети кампусов. Обычно такие сети располагаются на территории одной организации (фирмы, банка, предприятия). Их также называют корпоративными сетями или сетями Интранет (Intranet). Региональные сети (Metropolitan Area Network, MAN) объединяют абонентов в пределах города (расстояние 10-100 км). Самым распространенным примером MAN является сеть кабельного телевидения. Сегодня по этим сетям мы получаем еще и доступ к Интернет³ (рис. 5.1 [12]). Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) охватывают страны и континенты (расстояние составляет тысячи км). ЭВМ подключенные к этой сети называются хост-компьютерами или просто хостами. Хосты соединяются между собой коммуникационными подсетями. Владельцами подсетей являются телефонные компании (исторически первые поставщики услуг Интернет, для которых это не основной бизнес) и поставщики услуг Интернета (для них это главное направление работы). Подсети состоят из кабельных линий связи⁴, называемых магистралями и переключающих элементов или попростумаршрутизаторов. По топологии (геометрии построения) сети разделяют на шинные, кольцевые, звездообразные, ячеистая, древовидные и ряд других. Сначала рассмотрим топологии широковещательных сетей. Шинная (bus), дерево (tree) и звезда с пассивным центром (star) имеет место широковещательный режим, когда на передачу работает только одна ЭВМ, а остальные настроены на прием (рис. 5.2).   а) шина; б) дерево; в) звезда с пассивным центром. Рис. 5.2. Топологии с широковещательным режимом передачи Основные преимущества шинной топологии – простота расширения путем подключения новых рабочих станций, простота управления, малый расход кабеля и крепежных материалов. Дерево – развитие шинной топологии, образующееся путем подключения нескольких сетей с шинной топологией активными повторителями или пассивными размножителями (хабами), а каждая ветвь дерева представляет собой сегмент сети [2]. Сети с ячеистой, кольцевой и звездообразной (с интеллектуальным центром) топологиями относятся к сетям с последовательной передачей (рис. 5.3). В топологии типа «звезда» в центре находится пассивный соединитель или активный повторитель (пассивный центр и интеллектуальный центр).     а) ячеистая; б) кольцевая; в) звезда с интеллектуальным центром. Рис. 5.3. Топологии с последовательным режимом передачи В сетях с кольцевой топологией сообщения передаются от одной машины к другой по кругу (обычно против часовой стрелки). При прохождении по кольцу каждая ЭВМ анализирует адресное поле сообщения и в случае совпадения с собственным адресом принимает его и передает дальше. Сообщение проходит последовательно все ЭВМ и возвращается к отправителю, что служит для него сигналом, что сообщение адресатом получено. Бывают сети с централизованным управлением, когда выделен центр управления сетью (как правило, высокопроизводительная ЭВМ) и децентрализованным управлением, когда узел управления отсутствует. Сети бывают однородными, т.е. содержащими программно-совместимые ЭВМ и неоднородными, ЭВМ которых программно не совместимы.

3. Протоколы компьютерной сети