Одноранговая компьютерная сеть
Компьютерная сеть — это подключение компьютеров и их периферийных устройств в одну систему, что позволит расширить возможности всех устройств системы и совершать обмен данными между узлами сети.
Компьютерные сети бывают двух видов:
Определение одноранговой компьютерной сети
Рисунок 1. Одноранговая компьютерная сеть. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Одноранговыми компьютерными сетями называются те сети, в которых нет привилегированных компьютеров. То есть все компьютеры имеют равные права и уровни доступа.
В такой сети отсутствует сервер, отсутствуют разные уровни и распределенная архитектура. Такие сети являют собой небольшое количество компьютеров, соединенных между собой в одну сеть, без дополнительных настроек и разграничений прав доступа.
Основным преимуществом такой сети является тот факт, что ее работоспособность не зависит от наличия определенных узлов системы.
Скорость обработки команд не зависит от мощности и загруженности сервера, все компьютеры такой системы выполняют некоторые функции, необходимые для поддержания самой системы. Такое распределение функций между участниками системы позволяет гарантировать бесперебойную работу вне зависимости от функционирования отдельных узлов.
В иерархической сети работоспособность и скорость работы во многом зависит исключительно от мощностей узла-сервера данной системы. Если же возникает большая нагрузка, а сервер к этому не готов, то система будет простаивать в ожидании обработки команд. В одноранговой сети такая ситуация невозможна, так как определенную команду может выполнять любой компьютер из сети. Если какой-то из них загружен, за нее возьмется другое устройство, чтобы не позволить системе простаивать.
Такое распределение функций гарантирует более высокую скорость обработки команд и стойкость системы, так как она не зависит от конкретного устройства. Вообще, все устройства сети peer-to-peer подразумевают возможность любого из устройств в любой момент времени отключиться от сети. Это никак не влияет на работоспособность системы, так как все устройства имеют равные права и являются взаимозаменяемыми.
Одноранговые компьютерные сети имеют один небольшой, но порой значимый нюанс. Здесь не идет речь о защите информации. Когда у всех компьютеров равные права доступа, никто не может запретить или ограничить доступ к какому-то ресурсу или компьютеру. Все устройства в одноранговой сети находятся на равных правах. Если для сети важно наладить права доступа для разных пользователей или защитить информацию — нужно использовать другие варианты сетей.
Иерархические компьютерные сети
Иерархическая сеть отличается от одноранговой наличием разных прав доступа у разных узлов системы. Некоторые устройства являются серверами и отвечают за обработку основных команд, отдачу данных, управление подключениями и т.д.
Сервера могут быть разных уровней и иметь разные права доступа в зависимости от иерархии. Обычно присутствует один главный сервер, который отвечает за управление другими устройствами и выполняет основные и самые важные команды. Именно он отвечает за распределение ролей и задач между другими устройствами.
Более низкие по иерархии сервера отвечают за распределение нагрузки между устройствами, снимают нагрузку с основного сервера путем взятия на себя части задач. Если в сети присутствует большая нагрузка, один компьютер может не справляться с ней или выполнять задачи медленно. Именно для этого используются дополнительные сервера с меньшими правами.
Использование иерархических сетей подходит для случаев, когда важна конфиденциальность, защита данных и информации. Такие сети гарантируют распределение прав, ограничение доступа к функциям, ресурсам и данным. Для крупных компьютерных сетей или сетей предприятий такой вариант зачастую является наиболее оптимальным.
Но у него есть и недостатки. Например, использование иерархических сетей требует выделение отдельного компьютера с хорошими системными характеристиками на роль сервера. Для серверной части обязательно нужен мощный компьютер, на него возлагается большая ответственность и даже минимальные зависания могут привести к простою или даже падению всей сети.
Такие сети сложнее настраивать и ими не так просто управлять. Именно поэтому для небольших систем актуальным остается простая в установке и поддержке одноранговая сеть.
Гибридная компьютерная сеть
Помимо чистых P2P-сетей существуют также специальные гибридные сети. В таких сетях существуют серверы, которые используются для координации работы. Они занимаются также поиском, предоставлением информации об узлах системы (статус, готовность и др.).
Такие сети сочетают в себе быстродействие централизованных одноранговых сетей и надежность централизованных иерархических. Это достигается благодаря гибридным схемам с независимыми индексационными серверами, которые обмениваются информацией друг с другом.
Выход из строя любого из серверов никак не влияет на функционирование компьютерной сети. Она все равно продолжит нормальное функционирование, как и в случае с одноранговой.
Такие сети подходят для организаций, предприятий и корпораций. Они уступают по безопасности для иерархических систем, в которых за все отвечают отдельные серверы. Но это допустимо, так как дает преимущества в других направлениях, например, в скорости работы.
Применение одноранговых сетей
Хорошим примером применения технологии одноранговых сетей является сеть для обмена файлами или файлообменник. Пользователи используют специальные настройки и выбирают папку для предоставления общего доступа. Содержимое данной папки будет доступно для скачивания другими пользователями.
Когда пользователь сети отправляет запрос на поиск файла, программа ищет у клиентов сети файлы, подходящие для данного запроса и предоставляет результат. В случае успешного поиска предоставляется возможность скачивания файлов у найденных источников.
Для достижения лучшего результата по скорости и производительности системы в современных сетях используется метод загрузки информации из разных источников. Это намного быстрее чем загружать данные из одного источника сервера, даже если он имеет большую вычислительную мощность.
Такое распределение нагрузки гарантирует бесперебойность получения данных, сохраняя их целостность благодаря проверкам контрольной суммы.
Остановить раздачу файла в децентрализованной компьютерной сети практически невозможно. До тех пор, пока хотя бы один компьютер в сети будет содержать данный файл, он и дальше будет распространяться по запросу клиентов в данной сети. Единственный действенный способ остановить раздачу файла в одноранговой децентрализованной сети — полностью отключить (физически) все содержащие его компьютеры, находящиеся в этой сети.
Децентрализованная сеть решает проблему слежки и ограничений доступа в компьютерных сетях. Это создает ряд определенных проблем с точки зрения конфиденциальности и защиты информации.
Гибридные сети
Полная децентрализация в одноранговых сетях, насчитывающих сотни и тысячи компьютеров, приводит к сложностям в управлении ими. Эта проблема отчасти решается добавлением координационного сервера в структуру сети (рис. 3). На сервер возлагаются задачи контроля за состоянием сети, представления списка доступных ресурсов и общего управления. Например, клиенты могут обращаться к такому серверу для авторизации, после чего способны взаимодействовать друг с другом непосредственно.
Рис. 3. Комбинированная (гибридная) сеть
Комбинированные, или гибридные сети — получили наибольшее распространение, поскольку сочетают преимущества одноранговых и клиент-серверных сетей и, во-многом, лишены их недостатков. Однако, для правильной реализации гибридных сетей и поддержания их в работоспособном состоянии от системных администраторов требуются глубокие знания и навыки планирования.
Контрольные вопросы
Компоненты сетевого приложения. Клиент-серверное взаимодействие и роли серверов.
Как правило компьютеры и программы, входящие в состав информационной системы, не являются равноправными. Некоторые из них владеют ресурсами (файловая система, процессор, принтер, база данных и т.д.), другие имеют возможность обращаться к этим ресурсам. Компьютер (или программу), управляющий ресурсом, называют сервером этого ресурса (файл-сервер, сервер базы данных, вычислительный сервер. ). Клиент и сервер какого-либо ресурса могут находится как на одном компьютере, так и на различных компьютерах, связанных сетью. В рамках многоуровневого представления вычислительных систем можно выделить три группы функций, ориентированных на решение различных подзадач:
- функции ввода и отображения данных (обеспечивают взаимодействие с пользователем);
- прикладные функции, характерные для данной предметной области;
- функции управления ресурсами (файловой системой, базой даных и т.д.)
Рис.1. Компоненты сетевого приложения Выполнение этих функций в основном обеспечивается программными средствами, которые можно представить в виде взаимосвязанных компонентов (рис. 1), где:
- компонент представления отвечает за пользовательский интерфейс;
- прикладной компонент реализует алгоритм решения конкретной задачи;
- компонент управления ресурсом обеспечивает доступ к необходимым ресурсам.
Автономная система (компьютер, не подключенный к сети) представляет все эти компоненты как на различных уровнях (ОС, служебное ПО и утилиты, прикладное ПО), так и на уровне приложений (не характерно для современных программ). Так же и сеть — она представляет все эти компоненты, но, в общем случае, распределенные между узлами. Задача сводится к обеспечению сетевого взаимодействия между этими компонентами. Архитектура «клиент-сервер» определяет общие принципы организации взаимодействия в сети, где имеются серверы, узлы-поставщики некоторых специфичных функций (сервисов) и клиенты, потребители этих функций. Практические реализации такой архитектуры называются клиент-серверными технологиями. Каждая технология определяет собственные или использует имеющиеся правила взаимодейстия между клиентом и сервером, которые называются протоколом обмена (протоколом взаимодействия).