Понятие архитектуры вычислительной сети

12.3.Архитектура сети.

Определение. Системное описание вычислительной сети, определяющее функциональное назначение сетевых узлов при взаимодействии их друг с другом с целью обмена данными и организации управления общесетевыми ресурсами, называется логической архитектурой сети.

В отличие от топологии сети, характеризующей физические особенности ее реализации, логическая архитектура отражает целостную технологию функционирования вычислительной сети.

Рис.12.5.Сеть с централизованной архитектурой.

В настоящее время различают следующие разновидности логической архитектуры вычислительной сети: Централизованная архитектура, Одно-ранговая архитектура, Классическая архитектура «клиент-сервер», Архитектура «клиент-сервер», основанная на Web-технологии.

• Рис.12.6.Сеть с одноранговой архитектурой. Централизованная архитектура. Данная архитектура предполагает, что все компьютеры объединены в сеть и в сети выделяется одна мощная машина — центральная ЭВМ (рис. 12.5). Каждый из абонентских узлов является простейшим компьютером, выполняющим функции удаленного терминала (монитор, клавиатура, мышь, сетевой адаптер и небольшой модуль памяти для организации временного хранения данных ввода/вывода). В такой системе обработка данных целиком сосредоточена на центральной ЭВМ, которая полностью предоставляет свои ресурсы в общесетевое пользование и работает в многопользовательском многотерминальном режиме, обрабатывая поочередно данные от абонентских узлов и отправляя результаты обработки на те же узлы, которые выставили данные на обработку. Централизованные сетевые системы хорошо приспособлены для обеспечения надежности хранения данных, контроля за доступом, администрирования системы защиты информации. Однако, такие системы в силу отсутствия гибкости лишены возможностей переналадки абонентских станций на другие пользовательские задачи.

• Рис.12.7.Сеть с классической архитектурой «клиент-сервер».Одноранговая архитектура. Компьютерная сеть состоит из множества абонентских узлов одного ранга (рис. 12.6), когда отсутствуют компьютеры, полностью предоставляющие свои ресурсы в общее пользование. Каждый узел часть своих ресурсов выставляет для общесетевого пользования и может в любой момент воспользоваться общесетевыми ресурсами других узлов сети. Таким образом, одноранговая сеть представляет собой объединение обычных ПК в сетевую инфраструктуру для ускорения обмена данными, получения доступа к приложениям на удаленных узлах. Однако, такая сеть имеет низкий уровень информационной безопасности, невысокую производительность и сложность администрирования, так как общесетевым доступом к ресурсам каждого узла необходимо управлять индивидуально.
• Классическая архитектура «клиент-сервер». Данная архитектура (рис.12.7), по-существу, является гибридом первых двух архитектурных концепций. Абонентские станции или клиенты здесь представляют собой стандартные ПК, которые в принципе способны работать самостоятельно в локальном режиме. Одновременно в сети выделяется некоторая мощная центральная ЭВМ — сервер, на который возлагаются ряд общесетевых функций, а именно:

• централизованное хранение данных и мощных прикладных приложений общесетевого назначения;
• администрирование общесетевыми ресурсами в плане управления режимами клиентского доступа, контроля сеансов общения клиентов с сервером, ведения журнала безопасности и т.п.;
• удаленное управление клиентскими узлами с целью настройки их режимов работы, пользовательских профилей, режимов общения клиентов друг с другом и т.д.;
• общий контроль за работой сети, управление системными сетевыми ресурсами, организация взаимодействия клиентских узлов при выполнении распределенной обработки данных и прочее.

Такая архитектура при сохранении ряда достоинств централизованной обработки данных имеет высокий уровень гибкости клиентских узлов в плане возможностей их быстрой переналадки на решение других пользовательских задач как локального, так и общесетевого назначения. Вместе с тем необходимость проведения «тонкой» настройки клиентских узлов для визуализации данных при их получении от общесетевых ресурсов, недостаточная масштабируемость (ограниченность количества компьютеров, которые могут быть обслужены сервером одновременно) приводят к ограничению применения этой архитектуры только в рамках локальных и корпоративных сетей среднего масштаба.

• Рис.12.8.Сеть с Web-архитектурой. Архитектура «клиент-сервер», основанная на Web-технологии. Дальнейшим развитием архитектуры «клиент-сервер» явилась так называемая Web-архитектура (рис. 12.8), называемая зачастую Intranet-архитектурой или архитектурой «клиент-сервер», основанной на Web-технологии. В соответствии с этой технологией на сервере размещаются так называемые Web-документы, которые визуализируются и интерпретируются программой навигации, функционирующей на клиентском узле.

Логически Web-документы представляют собой гипермедийные документы, каждый из которых может содержать гиперссылки на другие мультимедиа-объекты.

Поясним назначение и функции наиболее важных компонентов сети:

• аппаратные сетевые средства, среди которых основными являются:

• Хост-компьютер или информационный сервер. Это основное хранилище информационных ресурсов общесетевого назначения. В качестве хост-компьютера обычно используется мощная высокоскоростная ЭВМ с хорошей процессорной системой, большой (по объемам) внутренней и внешней памятью, развитой многоканальной системой внешнего доступа, мощными средствами обслуживания большого потока клиентских запросов к информационным ресурсам сервера.
• Сетевой адаптер. Он предназначены для сопряжения компьютера со средой передачи данных (кабелями, радиоканалом, оптоволокном и прочее) с учетом принятых в данной сетевой технологии правил обмена информацией.
• Трансивер (transceiver) или приемопередатчик, который обеспечивает двунаправленную передачу сигналов, несущих передаваемые данные, между адаптером и сетевой кабельной системой или физической средой передачи сигналов, либо между двумя сегментами (отрезками) коммуникационной системы. Основной функцией трансиверов является усиление сигналов, преобразование их в другую форму, с другими уровнями и характеристиками и даже с другой физической природой.
• Повторитель (repeater) — выполняет более простые функции, чем трансивер: он обеспечивает восстановление формы сигналов, искаженных при их прохождении по длинной линии связи между сетевыми узлами.
• Концентратор (Hub) — предназначен для подключения нескольких абонентов сети и, по-существу, выполняет функции нескольких собранных в одном месте повторителей (либо трансиверов). Никой обработки информации они при этом не производят.
• Коммутатор (Switch), обеспечивающий, кроме выполнения функции объединения кабельной системы сети в едином центре, контроль за передачей сообщений по сети с целью отправки сообщения только в тот сетевой сегмент, где располагается адресат. Для этого коммутатор в реальном времени распознает адрес информационного блока и отправляет его только в соответствующий сегмент. Такой режим позволяет в одной и той же сети одновременно организовать несколько пар взаимодействующих узлов, что при использование концентратора невозможно.
• Мост(Bridge) — это сетевое устройства, с помощью которого обеспечивается обмен пакетами данных между сетевыми сегментами, реализованными по разным базовым сетевым технологиям с разными стандартами обмена информацией. Мосты также применяются при объединении нескольких однородных сетевых сегментов в единую сеть для оптимизации загрузки сегментов.
• Маршрутизатор (Router) — одно из самых сложных сетевых устройств и он используется в корпоративных, региональных и глобальных сетях, имеющих однородную смешанную разветвленную топологию с возможностью организации передачи данных между взаимодействующими узлами несколькими альтернативными трассами. Функции маршрутизатора состоят в том, чтобы выбрать оптимальный путь (маршрут) для каждого сообщения передаваемого по такой разветвленной сети. Это делается для избежания чрезмерной нагрузки на отдельные сетевые сегменты, а также для обхода поврежденных участков.
• Шлюз (Gateway) или межпротокольный шлюз — сетевое устройство, служащее для сопряжения между собой подсетей, сетевых фрагментов, региональных сетей, реализованных на основе принципиально разных по организации и правилам взаимодействия сетевых технологиях, абсолютно несовместимых друг с другом. В этом случае приходится полностью преобразовывать весь поток информации, включая коды, форматы, методы управления и т.д.

• Программное обеспечение, к которому относится:

• Клиентское ПО, основным назначением которого является организация взаимодействия клиентского узла с соответствующими информационными ресурсами серверного узла и интерпретация полученных с сервера данных стандартным образом. Клиентский компьютер в этом случае может обращаться к огромному количеству информационных серверов во всем мире, причем сервером может быть любой подключенный к сети компьютер, на котором запущены соответствующие серверные программы, предоставляющие удаленным пользователям (клиентам) сервисные информационные сетевые услуги в соответствии с установленными спецификациями.
• Серверное ПО — это программная система, установленная на серверном узле, основным назначением которой является предоставление определенного информационного сервиса удаленным клиентским компьютерам по их запросам при условии практически одновременного обслуживания множества клиентов, запрашивающих к тому данные, располагаемые в различных частях информационного сервера.
• Сетевые протоколы, определяющие правила и методы взаимодействия объектов вычислительной сети при установлении межабонентского (межузлового, межсетевого, межсерверного) соединения, выполнении процедур обмена данными и завершении сеанса связи.

Сетевая работа и сервисы Internet

Компьютерная сеть (ЛВС — локальная вычислительная сеть) — совокупность соединенных компьютеров.

Способы соподчинения компьютеров в локальной сети — одноранговая или иерархическая сеть.

Одноранговая сеть — сеть равноправных компьютеров — рабочих станций, каждый из которых имеет уникальное имя.

Иерархическая сеть- сеть с выделенным сервером,- компьютером, управляющим ресурсами сети.

Управление ресурсами сети заключается в оптимизации доступа к данным, поддержке их согласованного состояния (репликации), создании пользовательских учетных записей, контроле доступа к папкам и файлам и многом другом.

Операционные системы, используемые для управления сетью с выделенным севером — это Novell Netware, Windows NT, Unix.

Административные функции в ОС Windows NT выполняются с помощью специальных утилит —Диспетчера пользователей и Мастеров администрирования.

Для работы в сети на компьютере должны быть установлены сетевая плата и драйвер, управляющий работой сетевого адаптера.

Программа, реализующая общие функции управления взаимодействия рабочей станции с другими компьютерами в сети, называется службой.

Управление передачей информации в сети происходит по набору правил —протоколу.

Обработка данных в сети чаще всего производится по технологии «Файл — сервер» и «Клиент — сервер».

Файл-серверная технология предполагает централизованное хранение данных в одном месте (на сервере) и пересылку их по запросу для обработки на любой компьютер сети. При больших объемах данных эта технология ведет к перегрузкам сети.

Клиент — серверная обработка предполагает централизованное хранение и обработку данных (на сервере), а остальные компьютеры (клиенты) только формируют запросы и интерпретируют результаты, получаемые с сервера. Эта технология особенно эффективна при работе с большими базами данных.

Сервисы Internet включают такие возможности, как пересылка файлов (ftp), электронная почта (e-mail), работа с гипертекстовыми документами (http).

В качестве почтового клиента наиболее часто используется программа Outlook Express. Для работы с новостями используются программы Outlook Express, MS Outlook.

При поиске гипертекстовой информации используются «машины» поиска в Интернет — англоязычные (Infoseek, Alta Vista) и русскоязычные (Rambler, Yandex).

Источник