Основы сетей передачи данных

Способы доступа к сетевым ресурсам

В качестве ресурсов могут выступать клиенты, серверы или любые устройства, фай­лы и т.д., принадлежащие клиенту или серверу. К этим ресурсам можно обращаться од­ним из двух способов: через одноранговую сеть или через архитектуру клиент/сервер.

Одноранговые сети

Одноранговая сеть (peer-to-peer network) предоставляет неструктурированный доступ к сетевым ресурсам. Каждое устройство в одноранговой сети может быть и клиентом, и сервером одновременно. Все устройства могут напрямую обращаться к данным, про­граммному обеспечению и другим сетевым ресурсам. Другими словами, каждый сетевой компьютер имеет равные права (находится в одном ранге) со всеми остальными сетевы­ми компьютерами — какая-либо иерархия в данном случае отсутствует.

Преимущества

Четыре основных преимущества одноранговой сети:

•Одноранговые сети относительно легко развернуть. Тем не менее, такая сеть пред­ставляет собой немного больше, чем множество клиентских компьютеров с сете­вой операционной системой, допускающей одноранговые совместное использова­ние ресурсов. Развертывание одноранговой сети требует только приобретения и инсталляции концентратора или концентраторов, компьютеров с сетевыми адап­терами, кабелей и операционной системы, которая поддерживает такой доступ к ресурсам.

• Одноранговые сети, кроме того, недорогие в эксплуатации. В них отсутствуют до­рогостоящие и сложные выделенные серверы, которые требуют специального ад­министрирования и создания особых климатических условий. Отсутствие выделен­ных серверов снижает расходы на их обслуживание и обучение персонала, а также дополнительные расходы на создание специально для серверов комнаты с управ­ляемым климатом. Каждый компьютер расположен, по крайней мере, теоретичес­ки, на рабочем месте и обслуживается его основным пользователем.

• Отсутствие иерархической зависимости делает одноранговую сеть более отказоус­тойчивой, чем сеть на основе сервера. Теоретически в сети архитектуры клиент/ сервер самым уязвимым компонентом является сервер. Это означает, что сбой на сервере может повлиять на работоспособность всей сети. В одноранговой сети сбой любого компьютера приводит к недоступности лишь некоторого подмноже­ства сетевых ресурсов.

Ограничения

Одноранговая организация сети не лишена недостатков. Наиболее серьезные ограни­чения касаются области безопасности, производительности и администрирования.

Для одноранговой сети характерны следующие недостатки, связанные с безопаснос­тью:

• Пользователи вынуждены запоминать множество паролей, обычно по одному для каждого компьютера, к которому необходим доступ.

• Отсутствие централизованного хранилища ресурсов общего пользования усложняет поиск необходимой информации. Эту проблему можно решить, заставив всех чле­нов рабочей группы соблюдать определенные соглашения и процедуры. Пользова­тели имеют привычку придумывать очень "творческие" способы копирования с избытком паролей. Большинство из этих способов ставит под угрозу безопасность каждого компьютера в одноранговой сети.

• Как и устройства, подключенные к сети, безопасность равномерно распределяет­ся по всей одноранговой сети. Меры безопасности в такой сети обычно сводятся к аутентификации пользователей с помощью идентификаторов и паролей, а так­же к выделению определенных прав доступа к конкретным ресурсам. "Админист­ратор" каждого сетевого компьютера самостоятельно назначает эти права для всех остальных пользователей сети.

Хотя каждого пользователя одноранговой сети можно считать администратором своего компьютера, рядовые пользователи редко обладают знаниями и умени­ями, необходимыми для профессионального выполнения административных задач. Зачастую даже в отдельных рабочих группах нет ни одного квалифицированно­го администратора. Это один из недостатков одноранговых сетей.

• К сожалению, обычно не все пользователи обладают одинаковой (и достаточной) технической квалификацией. Следовательно, безопасность всей сети зависит от умений и способностей ее наименее технически образованного члена! Эту ситуа­цию можно сравнить с метафорой цепи. Цепь настолько прочна, насколько проч­но ее самое слабое звено. Безопасность в одноранговой сети настолько сильна, насколько силен ее самый слабый компонент.

Хотя необходимость администрирования в одноранговой сети меньше, чем в сети кли­ент/сервер, это администрирование распределяется между всеми пользователями. В ре­зультате возникает несколько логических вопросов. Два наиболее актуальных из них:

• Не скоординированное и, возможно, нерегулярное резервирование данных и про­граммного обеспечения. Каждый пользователь отвечает только за свой собствен­ный компьютер и в большинстве случаев выполняет резервирование только тогда, когда у него появляется свободное время.

• Отсутствие ответственности за соблюдение соглашений об именовании и располо­жении файлов. Учитывая отсутствие центрального хранилища информации и ка­кой-либо логики в организации ресурсов локальной сети, становится довольно сложно отследить расположение определенной информации. Как и все остальные аспекты одноранговой сети, эффективность в целом напрямую зависит от методов и процедур, которых придерживаются все участники.

И, наконец, производительность также страдает. В одноранговой сети каждый ком­пьютер является многопользовательским. Типичный компьютер лучше справляется с за­дачами однопользовательского клиента, чем с многопользовательской поддержкой. Сле­довательно, производительность любого компьютера заметно снижается (с точки зрения его основного пользователя) в тот момент, когда какой-либо удаленный пользователь подключается к нему и начинает использовать его ресурсы.

Файлы и другие ресурсы компьютера одноранговой сети настолько доступны, на­сколько доступен сам этот компьютер. Другими словами, если основной пользователь компьютера вышел из офиса и выключил свой компьютер, его ресурсы становятся недо­ступными для остальных компьютеров сети. Такую ситуацию можно обойти, если посто­янно оставлять включенными все компьютеры, но тогда страдает безопасность.

Еще одним, более тонким аспектом производительности является возможность расши­рения. Одноранговая методология по своей сути нерасширяемая. Чем больше компьюте­ров одновременно работает в одноранговой сети, тем менее управляемой становится эта сеть.

Область применения

Одноранговые сети имеют два основных применения. Во-первых, они идеально под­ходят для маленьких организаций с ограниченным бюджетом и ограниченными потреб­ностями в совместном использовании информации. Кроме того, рабочие группы внутри больших организаций также могут использовать эту методологию для более тесного со­трудничества внутри группы.

Сети архитектуры клиент/сервер

В сетях с выделенными серверами появляется иерархия, призванная упростить управ­ление различными функциями сети по мере увеличения ее размера. Часто подобные сети называются сетями архитектуры клиент/сервер (см. рис. 1.).

В подобных сетях основная часть совместно используемых ресурсов сосредоточена на отдельных компьютерах, называемых серверами. На серверах обычно нет основных пользователей. Вместо этого они являются многопользовательскими компьютерами, пре­доставляющими возможность совместного использования своих ресурсов клиентам сети. В результате клиенты освобождаются от нагрузки, связанной с функционированием в ка­честве серверов для других клиентов.

Клиент Клиент Клиент Клиент

Рис. 1.Сеть архитектуры клиент/сервер.

Преимущества

Серверному подходу присуще множество преимуществ, связанных с доступом к се­тевым ресурсам. Эти преимущества прямо соответствуют ограничениям одноранговых сетей и затрагивают области безопасности, производительности и администрирования.

В сетях клиент/серверной архитектуры можно поддерживать более строгую безопас­ность, чем в одноранговых сетях. Этому способствует несколько факторов. Во-первых, безопасность контролируется централизованно. Сетевые ресурсы больше не зависят от теории "наиболее слабого звена", которая была свойственна одноранговой сети.

Вместо этого учетные записи всех пользователей (называемые также идентификато­рами или бюджетами) и пароли централизованно управляются и сверяются перед тем, как пользователь получает доступ к запрашиваемому ресурсу. Такой подход одновременно упрощает жизнь пользователям, освобождая их от необходимости запоминать множество паролей.

Еще одним преимуществом централизации ресурсов является упрощение регулярно­го и надежного выполнения административных задач, таких как резервирование.

Сети клиент/сервер несколькими способами способствуют увеличению производитель­ности сетевых компьютеров. Во-первых, каждый клиент освобождается от нагрузки, свя­занной с обработкой запросов от других клиентов. Каждый клиент в такой сети заботит­ся только о выполнении запросов, сгенерированных его основным (и единственным!) пользователем.

Что более важно, обработка запросов перепоручается серверу, конфигурация кото­рого специально оптимизирована для выполнения соответствующих задач. Обычно на сер­вере устанавливаются более мощные процессоры, больше памяти и более объемные и быстрые дисковые накопители, чем на клиентских компьютерах. Это приводит к повы­шению производительности клиентских компьютеров и повышению оперативности вы­полнения запросов к ресурсам, централизованным на сервере.

Кроме того, пользователям не нужно запоминать, где располагаются определенные ресурсы, как это было в одноранговых сетях. В сетях архитектуры клиент/сервер коли­чество возможных мест хранения ресурсов сокращено до количества серверов в сети. В

серверной среде Microsoft Windows NT на ресурсы сервера можно ссылаться как на ло­гические диски. После подключения сетевого диска пользователь может так же легко об­ращаться к удаленным ресурсам, как к локальным ресурсам собственного компьютера.

Помимо этого сети серверной архитектуры очень легко расширяются. Независимо от количества клиентов, подключенных к сети, ресурсы всегда хранятся централизованно. Управление и контроль безопасности этих ресурсов также всегда осуществляются цен­трализованно. Следовательно, производительность всей сети не страдает при увеличении ее размера.

Ограничения

Сеть на основе сервера имеет одно ограничение: ее развертывание и эксплуатация обходится намного дороже одноранговой сети. Эта существенная разница в стоимости состоит из множества аспектов.

Во-первых, расходы на аппаратное и программное обеспечение существенно увели­чиваются из-за необходимости установки отдельного сетевого компьютера, обслуживаю­щего клиентов. Серверы могут быть довольно изощренными и, следовательно, дорогими компьютерами.

Во-вторых, стоимость эксплуатации сети клиент/сервер также намного выше. Это свя­зано с необходимостью приема на работу квалифицированного специалиста, админист­рирующего сеть и ее серверы. В одноранговой сети каждый пользователь сам отвечает за обслуживание своего компьютера, т.е. для выполнения этих функций можно не назна­чать отдельного человека.

В третьих, следует учитывать стоимость возможного простоя. В одноранговой сети выход из строя одного компьютера означает недоступность лишь небольшого количества ресурсов. В сети клиент/сервер выход из строя сервера может затронуть практически всех пользователей. Это увеличивает потенциальный риск для бизнеса при использовании сети с выделенными серверами. Для уменьшения этого риска используется множество подходов, включая кластеризацию серверов с целью достижения приемлемого уровня из­быточности. К сожалению, каждый из этих подходов еще больше увеличивает стоимость сети.

Область применения

Сети с серверами очень эффективны в больших организациях. Такие сети также мо­гут быть полезными в любых обстоятельствах, требующих соблюдения более строгой бе­зопасности или более четкого управления ресурсами. Однако небольшие организации не могут позволить себе развернуть сети архитектуры клиент/сервер из-за их высокой сто­имости.

Комбинированные сети

Отличие между одноранговой сетью и сетью с выделенными серверами не такое уж и четкое, как может показаться после прочтения предыдущих разделов. В учебных целях они преднамеренно были представлены как различные типы сетей. В действительности отличия между ними стираются благодаря возможностям многих операционных систем, таких как Microsoft Windows for Workgroups, Windows 95 и Windows NT.

Сегодня широко используются комбинации однорангового и серверного доступа к ресурсам одной сети. Примером может служить сеть с сервером, на котором централизованы ресурсы для универсального использования. Локальные рабочие группы такой сети могут предоставлять одноранговый доступ к своим ресурсам.

Топологии сети

Tопология сети — это схема соединения компьютеров и других сетевых устройств с помощью кабеля или другой сетевой среды. Сетевая топология непос­редственно связана с используемым типом кабеля. Нельзя выбрать кабель определенного типа и использовать его в сети с произвольной топологией. Однако Вы вольны создать несколько ЛВС с разными кабелями и топологиями и соединить их с помощью мостов, комму­таторов и маршрутизаторов. При выборе кабеля и других сетевых ком­понентов топология всегда будет одним из важнейших критериев.

Основные сетевые топологии — «шина», «звезда» и «кольцо». Но Вам понадобятся также знания о таких дополнительных топологиях, как «иерархическая звезда* (hierarchical star), ячеистая (mesh) и бес­проводная (wireless).

Топология «шина»

В сети с топологией «шина» (bus) компьютеры расположены на одной линии, при этом каждая система последовательно соединена кабелем со следующей системой (рис. 2.) Раньше в системах Ethernet топо­логия «шина» использовалась с коаксиальным кабелем, но теперь сети такого типа встречаются нечасто. В зависимости от типа кабеля различают «толстый» (thick) и «тонкий» (thin) Ethernet. В сетях типа «толстый» Ethernet компьютеры подключаются к общему коаксиальному кабелю с помощью кабелей меньшего размера, называемых ка­белями AUI (Attachment Unit Interface) или трансиверами. В сети типа «тонкий» Ethernet компьютеры свя­заны друг с другом отдельными отрезками коаксиального кабеля меньшей толщины.