Одноранговые сущности. Одноранговые компьютерные сети. Гибридная компьютерная сеть

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного сервера (рис.38). Как правило, любой компьютер может быть и сервером, и клиентом одновременно. Иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети. Одноранговые сети называют также рабочими группами. Рабочая группа – это небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях чаще всего не более 30 компьютеров. Эти сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей. Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и более дорогих) компьютеров. В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения,как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Для установки одноранговой сети дополнительного программного обеспечения не требуется, т.к. во все версии операционной системы MicrosoftWindows встроена поддержка одноранговых сетей.

Рис.38 Одноранговая ЛВС

Достоинствами одноранговых сетей являются:

· Простота установки и эксплуатации (для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система);

· Пользователи располагаются компактно;

· Любая операционная система позволяет построить одноранговую сеть;

· Экономия денег на покупке файлового сервера.

Недостатками одноранговых сетей является:

· Затруднено решение вопросов защиты информации;

· Небольшое число компьютеров (<30), где вопрос защиты не является принципиальным;

· Увеличение времени решения прикладных задач, что связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей.

ЛВС с выделенным сервером (иерархические)

Если сеть включает более 30 компьютеров, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной,поэтому большинство сетей используют выделенные серверы (рис. 39).

Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Один или несколько компьютеров выделены исключительно для работы с файлами (файловый сервер), архивного хранения данных (сервер резервного копирования), управления печатью на сетевом принтере (сервер печати) или организации доступа в ЛВС по телефонным линиям (модемный пул).

Пользователи за сервером не работают, за исключением редких случаев его настройки администратором сети, поэтому он может вообще не иметь монитора или иметь дешевый монохромный монитор. Для того, чтобы файл пользователя стал доступен другим пользователям в сети, он должен скопировать его на файловый сервер, в каталог, доступный другим пользователям.

Серверы специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Что касается безопасности в таких сетях, во-первых, файл-сервер позволяет установить на нем профессиональную сетевую операционную систему с четкой моделью разграничения доступа, протоколированием доступа, надежными алгоритмами аутентификации (подтверждение личности пользователя) и шифрования. Во-вторых, сервер можно физически установить в хорошо защищенном и охраняемом помещении, а в качестве компьютеров пользователя использовать бездисковые рабочиестанции , т.е. компьютеры, у которых отсутствуют винчестер и дисковод, так что после выключения на них не сохраняется никакой информации.

С увеличением размеров сети и объема сетевого трафика количество серверов увеличивают (Трафик – это поток сообщений канала). Сервер должен быть высоконадежным, поскольку выход его из строя приведет к остановке всей сети. На сервере, как правило, устанавливается сетевая операционная система (WindowsNTServer). На рабочих станциях устанавливается обычная операционная система.

Рис.39 ЛВС с выделенным сервером

Круг задач, которые должны выполнять серверы, многообразен и сложен. Чтобы приспособиться к возрастающим потребностям пользователей, серверы в больших сетях стали специализированными:

· файл-серверы управляют доступом пользователей к файлам. Например, для работы с текстовым редактором нужно запустить его на рабочей станции, а затем загрузить документ, хранящийся на файлом сервере. Таким образом, файловый сервер предназначен для хранения файлов и данных.

· Принт-сервер (рис.40) или сервер печати– это устройство, которое позволяет подключить принтер, не имеющий собственного сетевого порта к сети. Проще говоря: принт-сервер – это коробка, к которой с одной стороны подключается принтер, а с другой стороны - сетевой провод. При этом принтер становится доступным в любое время, поскольку не привязан к какому-либо компьютеру сети. Существуют принт-серверы с разными портами: USB и LPT; так же встречаются и комбинированные варианты.

Рис. 40 Принт-сервер

· Сервер приложений . На нем выполняются прикладные части клиент-серверных приложений, а также находятся данные, доступные клиентам. Например, чтобы упростить извлечение данных, серверы хранят большие объемы информации в структурированном виде. Эти серверы отличаются от файл- серверов, тем, что в последних файл или данные целиком копируются на запрашивающий компьютер,а в сервере приложений на запрашивающий компьютер пересылаются только результаты запроса.

· Почтовые серверы управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети. На сервере хранится информация, отправляемая и получаемая как по локальной сети, так и извне по модему. Пользователь может просматривать поступившую на его имя информацию или отправлять через почтовый сервер свою.

· Факс-серверы управляют потоком входящих и исходящих факсимильных сообщений через один или несколько факс-модемов.

· Коммуникационные серверы управляют потоком данных и почтовых сообщений между этой сетью и другими сетями, мэйнфреймами или удаленными пользователями через модем и телефонную линию.

Достоинствами сетей с выделенным сервером являются:

· Высокий уровень безопасности данных;

· Рациональное распределение ресурсов;

· В такую сеть можно объединить до 1000 компьютеров;

· Выход из строя рабочих станций никак не сказывается на работоспособности сети в целом;

· администрирование сети осуществляется централизованно - с сервера.

Недостатками сетей на основе сервера является:

· Высокая стоимость из-за приобретения специализированного сервера;

· Неисправность или сбой единственного сервера может парализовать всю сеть.

Примечание.

По-настоящему иерархической сеть становится тогда, когда в ней задействуются службыActive Directory и создаетсядомен Windows . Дело в том, что на локальном компьютере – изолированном, или входящем в одноранговую сеть, все учетные записи пользователей и настройки доступа хранятся на самом компьютере. Конкретнее, учетные записи и параметры безопасности хранятся в реестре, а права доступа к файлам – в файловой системе NTFS.А в иерархической сети один из компьютеров назначается сервером –контроллером домена . На этом компьютере может работать только серверная ОС. Именно этот сервер хранит все учетные записи пользователей и групп и параметры безопасности. Все остальные компьютеры присоединяются к домену . После присоединения изменяется сам принцип входа пользователей в систему. Теперь при входе пользователей в систему каждый компьютер должен запросить и получить разрешение у контроллера домена. Сеть становитсядоменом Windows . Ее можно присоединить к домену старшего уровня, и так далее – образуется иерархическая древовидная структура.

Таким образом, в одноранговой сети вполне могут работать разные серверы – например, файловый сервер; прокси-сервер, через который осуществляется общий доступ к интернету; сервер печати и т.д. Иерархической сеть делает лишь развертывание в ней домена Windows и служб активного каталога (Active Directory).

С точки зрения системного администрирования, сеть с выделенным сервером хотя и более сложная в создании и обслуживании, но в то же время наиболее управляемая и контролируемая.

Рабочая группа – это группа пользователей в локальной сети, имеющих равные права доступа к ее ресурсам.

Для удобства управления локальной компьютерной сетью, несколько пользователей, имеющих равные права доступа, можно объединить в рабочие группы. В этом случае администратору достаточно создать группу и описать ее права, а затем записать данного пользователя в эту группу.

Сетевой администратор - человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит:

· установка, конфигурирование и поддержание в рабочем состоянии сетевого оборудования;

· мониторинг сети и своевременное обнаружение и устранение «узких мест»;

· определение и назначение сетевых адресов компьютерам и устройствам сети;

· выбор и конфигурирование сетевых протоколов;

· настройка таблиц маршрутизации;

· управление доступом к разделяемым ресурсам.

Иногда к этим обязанностям добавляется установка и поддержка сетевых сервисов, таких как файловый сервер, шлюз VPN.

Одноранговые сети преимущественно распространены в домашних сетях или небольших офисах. В самом простом случае для организации такой сети нужно всего лишь пара компьютеров, снабженных сетевыми платами, и коаксиальный кабель (нужна еще пара терминаторов (заглушек), но пока сильно углубляться в детали не будем).

Когда сеть создана физически (компьютеры связаны с помощью коаксиального кабеля), нужно настроить сеть программно. Для этого необходимо, чтобы на компьютерах были установлены сетевые операционные системы (Linux, FreeBSD, Windows NT, Windows 98) или сетевые системы с поддержкой сетевых функций (Windows 95, Windows for Workgroups).

Компьютеры в одноранговой сети объединяются в рабочие группы. Каждая рабочая группа имеет свой идентификатор -- имя рабочей группы. Даже несмотря на то, что компьютеры входят в один сегмент сети (физически подключены к одному кабелю), компьютеры А и В не будут «видеть» компьютер С, а компьютер С не будет видеть компьютеры А и В. Если выполнить команду поиска компьютера в Windows 9x (Пуск -» Поиск --> Найти компьютер), компьютер «увидит» компьютеры А и В, но будет сообщено, что они находятся в другой рабочей группе -- WG1.

Единственное ограничение доступа, которое возможно в одноранговой сети это использование пароля для доступа к какому-нибудь ресурсу. Для того, чтобы получить доступ к этому ресурсу, например, принтеру, нужно знать пароль. Это называется управлением доступом на уровне ресурсов. В сети клиент/сервер используется другой способ управления доступом -- на уровне пользователей. В этом случае можно разрешить доступ к ресурсу только определенным пользователям. Например, ваш компьютер А через сеть могут использовать два пользователя: Иванов и Петров. К этому компьютеру подключен принтер, который можно использовать по сети Но вы не хотите, чтобы кто угодно печатал на вашем принтере, и установили пароль для доступа к этому ресурсу. Если у вас одноранговая сеть, то любой, кто узнает этот пароль, сможет использовать ваш принтер. В случае с сетью клиент/сервер вы можете разрешить использовать ваш принтер только Иванову или только Петрову (можно и обоим).

Одноранговая ЛВС предоставляет возможность такой организации работы компьютерной сети, при которой каждая рабочая станция одновременно может быть и сервером. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что разделяемыми ресурсами могут являться ресурсы всех компьютеров в сети и нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе, любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Пороговое значение числа рабочих станций, по оценкам фирмы Novell, составляет 25. Поэтому одноранговые ЛВС используются только для небольших рабочих групп.

Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме. Существует еще несколько важных проблем, возникающих в процессе работы одноранговых сетей: возможность потери сетевых данных при перезагрузке рабочей станции и сложность организации резервного копирования. В одноранговой сети все компьютеры равны. Нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера. Обычно каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Нет отдельного компьютера, ответственного за всю сеть. Пользователи сами решают, какие данные и ресурсы на своем компьютере сделать доступными по сети. Одноранговые сети чаще всего объединяют не более 10 компьютеров. Отсюда их другое название - рабочая группа (workgroup).

Одноранговые сети относительно просты и дешевы, так как нет необходимости в использовании мощного сервера. Требования к производительности и защищенности сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем те же требования к программному обеспечению выделенных серверов. В операционные системы семейства MS Windows поддержка одноранговых сетей встроена, поэтому для организации одноранговой, сети дополнительного программного обеспечения не требуется.

Основной принцип администрирования - пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации и предоставляют сетевой доступ к ресурсам компьютеров. Общие ресурсы могут находиться на всех компьютерах, а не только на центральном сервере. Централизованное управление защитой в одноранговой сети не предусматривается.

Поскольку в одноранговой сети каждый компьютер работает и как клиент, и как сервер, пользователи должны обладать достаточным уровнем знаний, чтобы успешно выполнять обязанности не только пользователя, но и администратора своего компьютера.

В одноранговых сетях (peer-top-peer) отсутствует централизованное управление. В таких сетях отсутствуют серверы. При необходимости пользователи работают с общими дисками и такими ресурсами, как принтеры и факсы.

Пользователи работают с общими ресурсами, такими как диски, каталоги, принтеры и т.д. Одноранговые сети организуются по рабочим группам. Рабочие группы не обеспечивают сильного контроля защиты. При регистрации на одном узле пользователь получает доступ к любым ресурсам в сети, не защищенным специальным паролем.

Доступом к отдельным ресурсам можно управлять, если потребовать пользователя ввода пароля при обращения к ним. Поскольку централизованных полномочий защиты здесь нет, нужно знать пароли для доступа к конкретному ресурсу, что может оказаться весьма неудобным.

Кроме того, одноранговые сети не оптимизированы для разделения ресурсов. В общем случае, обращение многих пользователей к разделяемому ресурсу на одноранговом компьютере заметно снижает его производительность.

Преимущества одноранговых сетей

Одноранговые сети имеют целый ряд преимуществ и особенно подходят для малых компаний, которые не могут себе позволить больших расходов на дорогое серверное оборудование и программное обеспечение.

Одноранговые сети:

• · Не требуют дополнительных расходов на серверы и необходимое ПО;
• · просты в инсталляции;
• · Не требуют специальной должности администратора сети;
• · Позволяют пользователям управлять разделением ресурсов;
• · При работе не вынуждают полагаться на функционирование других компьютеров;
• · Стоимость создания небольших сетей достаточно низка;

Недостатки одноранговых сетей;

Для однородных сетей характерны следующие недостатки:

• · Дополнительная нагрузка на компьютеры из-за совместного использования ресурсов;
• · Неспособность одноранговых узлов обслуживать большое число соединений;
• · Отсутствие централизованной организации, что затрудняет поиск данных;
• · Нет центрального места хранения файлов, что осложняет их архивирование;
• · Необходимость администрирования пользователями собственных компьютеров;
• · Слабая и неудобная система защиты;
• · Отсутствие централизованного управления, осложняющее работу с большими одноранговыми сетями;

Рис 1 Пример одноранговой сети

Виды сетей: одноранговые и на основе сервера. Преимущества и недостатки.

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.

Одноранговые сети называют также рабочими группами. Рабочая группа - это небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях чаще всего не более 30 компьютеров. Одноранговые сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей. Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и более дорогих) компьютеров.В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Выделенные серверы функционируют исключительно в качестве серверов, но не клиентов или рабочих станций (workstation). Об этом мы поговорим чуть ниже. В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows 9Х, Microsoft Windows 2000/XP, встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, дополнительного программного обеспечения не требуется.

Реализация

Одноранговая есть характеризуется рядом стандартных решений:

• компьютеры расположены на рабочих столах пользователей;
• пользователи сами выступают в роли админисфаторов и
• обеспечивают защиту информации;
• для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.

Одноранговая сеть вполне подходит там, где:

• количество пользователей не превышает 30 человек;
• пользователи расположены компактно;
• вопросы зашиты данных не критичны;
• в обозримом будущем не ожидается значительного расширения фирмы и следовательно, сети.

Если эти условия выполняются, то скорее всего, выбор одноранговой сети будет правильным. Поскольку в одноранговой сети каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер, пользователи должны обладать достаточным уровнем знаний, чтобы работать и как пользователи, и как администраторы своего компьютера.
Сети на основе сервера

Если к сети подключено более 30 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли и клиентов, и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы. Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом, и именно они будут приводиться обычно в качестве примеров.

С увеличением размеров сети и объема сетевого трафика необходимо увеличивать количество серверов. Распределение задач среди нескольких серверов гарантирует, что каждая задача будет выполняться самым эффективным способом из всех возможных.

Специализированные серверы

Круг задач, которые должны выполнять серверы, многообразен и сложен. Чтобы приспособиться к возрастающим потребностям пользователей, серверы в больших сетях стали специализированными (specialized). Например, в сети Windows 2003 Server существуют различные типы серверов.

• Файл-серверы и принт-серверы.
  Файл-серверы и принт-серверы управляют доступом пользователей соответственно к файлам и принтерам. Например, чтобы работать с текстовым процессором, Вы прежде всего должны запустить его на своем компьютере. Документ текстового процессора, хранящийся на файл-сервере, загружается в память Вашего компьютера, и, таким образом, Вы можете работать с этим документом на своем компьютере. Другими словами, файл-сервер предназначен для хранения файлов и данных.
• Серверы приложений.
  На серверах приложений выполняются прикладные части клиент-серверных приложений, а также находятся данные, доступные клиентам. Например, чтобы упростить извлечение данных, серверы хранят большие объемы информации в структурированном виде. Эти серверы отличаются от файл- и принт-серверов. В последних файл или данные целиком копируются на запрашивающий компьютер. А в сервере приложений на запрашивающий компьютер пересылаются только результаты запроса. Приложение-клиент на удаленном компьютере получает доступ к данным, хранимым на сервере приложений. Однако вместо всей базы данных на Ваш компьютер с сервера загружаются только результаты запроса.
• Почтовые серверы.
  Почтовые серверы управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети.
• Факс-серверы. Факс-серверы управляют потоком входящих и исходящих факсимильных сообщений через один или несколько факс-модемов.
• Коммуникационные серверы.
  Коммуникационные серверы управляют потоком данных и почтовых сообщений между этой сетью и другими сетями, мэйнфреймами или удаленными пользователями через модем и телефонную линию.

Служба каталогов в Windows 2000/2003 (Active Directory)позволяет организовывать центральное управление всеми объектами сети, объединяя домены компьютеров, интергируясь с DNS, обеспечивая полнофункциональную систему защиты.

В расширенной сети использование серверов разных типов приобретает особую актуальность. Необходимо поэтому учитывать все возможные нюансы, которые могут проявиться при разрастании сети, с тем чтобы изменение роли определенного сервера в дальнейшем не отразилось на работе всей сети.

Сетевой сервер Без операционной системы даже самый мощный сервер представляет собой лишь груду железа. А операционная система позволяет реализовать потенциал аппаратных ресурсов сервера. Некоторые системы, например Microsoft Windows 2003 Server, были созданы специально для того, чтобы использовать преимущества наиболее передовых серверных технологий.

Разделение ресурсов

Сервер спроектирован так, чтобы предоставлять доступ к множеству файлов и принтеров, обеспечивая при этом высокую производительность и защиту. Администрирование и управление доступом к данным осуществляется централизованно. Ресурсы, как правило, расположены также централизованно, что облегчает их поиск и поддержку.

Резервное копирование данных

Поскольку жизненно важная информация расположена централизованно, т.е. сосредоточена на одном или нескольких серверах, нетрудно обеспечить ее регулярное резервное копирование (backup).

Избыточность

Благодаря избыточным системам данные на любом сервере могут дублироваться в реальном времени, поэтому в случае повреждения основной области хранения данных информация не будет потеряна - легко воспользоваться резервной копией.

Количество пользователей

Сети на основе сервера способны поддерживать тысячи пользователей. Сетями такого размера, будь они одноранговыми, было бы невозможно управлять.

Аппаратное обеспечение

Так как компьютер пользователя не выполняет функций сервера, требования к его характеристикам зависят от потребностей самого пользователя.

Комбинированные сети

Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера. Многие администраторы считают, что такая сеть наиболее полно удовлетворяет их запросы, так как в ней могут функционировать оба типа операционных систем.

Операционные системы для сетей на основе сервера, например Microsoft Windows NT/2000/2003 Server или Novell® NetWare®, в этом случае отвечают за совместное использование основных приложений и данных. На компьютерах-клиентах могут выполняться любые операционные системы Microsoft Windows, которые будут управлять доступом к ресурсам выделенного сервера и в то же время предоставлять в совместное использование свои жесткие диски, а по мере необходимости разрешать доступ и к своим данным. Комбинированные сети - наиболее распространенный тип сетей, но для их правильной реализации и надежной защиты необходимы определенные знания и навыки планирования.

Резюме

Широко распространены 2 типа сетей: одноранговые и сети на основе сервера. В одноранговых сетях каждый компьютер функционирует как клиент и как сервер. Для небольшой группы пользователей подобные сети легко обеспечивают разделение данных и периферийных устройств. Вместе с тем, поскольку администрирование в одноранговых сетях нецентрализированное, обеспечить развитую защиту данных трудно.

Сети на основе сервера наиболее эффективны в том случае, когда совместно используется большое количество ресурсов и данных. Администратор может управлять защитой данных, наблюдая за функционированием сети. В таких сетях может быть один или нескольно серверов, в зависимости от объема сетевого трафика, количества периферийных устройств и т.п. Существуют также и комбинированные сети, объединяющие свойства обоих типов сетей. Такие сети довольно популярны, хотя для эффективной работы они требуют более тщательного планирования, в связи с этим и подготовка пользователей должна быть выше.

Характеристики 2 основных типов сетей приведены ниже.

В одноранговой сети каждый компьютер может соединиться с любым другим компьютером, к которому он подключен (рис. 2). Фактически каждый компьютер может работать и как клиент, и как сервер; если компьютер предоставляет доступ к принтерам, папкам, дискам и прочим ресурсам другим компьютерам, то в одноранговой сети он является сервером. Именно поэтому в контексте одноранговых сетей упоминаются серверные и клиентские процессы. К такой сети может подключаться от двух компьютеров до нескольких сотен. Хотя не существует теоретического ограничения количества систем, формирующих одноранговую сеть, в сетях, охватывающих более 10 компьютеров, существенно снижается производительность и возникают проблемы безопасности данных.

Кроме того, согласно рекомендации Microsoft, одноранговая сеть ограничена 10 компьютерами, работающими под управлением ОСWindows 2000 Professional или XP Professional и разделяющими ресурсы с другими системами. Следовательно, для формирования сети более чем с 10 компьютерами рекомендуется применять концепцию клиент/сервер.

Одноранговая сеть устанавливается, как правило, в небольших офисах или отделах больших организаций. Преимуществом сети этого типа является то, что нет необходимости назначать какой-нибудь из компьютеров файл-сервером. Большинство одноранговых сетей позволяют разделять любое устройство, подключенное к любому компьютеру сети.

Ðèñ. 2. Логическая архитектура типичной одноранговой сети

К недостаткам можно отнести низкую безопасность передаваемой информации и слабый контроль за сетью, в то время как сеть клиент/сервер позволяет осуществлять централизированное администрирование.

Сравнение одноранговой сети и сети клиент/сервер

В сети клиент/сервер обеспечивается надлежащий уровень безопасности, более высокая производительность, резервное копирование данных и возможность использования дополнительных источников питания, а также дисковых массивов RAID. Однако стоимость создания и поддержки сети достаточно высока. В табл. 1 приведены сравнительные характеристики одноранговой сети и сети клиент/сервер.

Таблица 1. Сравнение одноранговой сети и сети клиент/сервер

 Windows 9õ /Me и Windows NT/2000/XP встроена поддержка одноранговой сети  необходимо лишь подключить кабель к сетевому адаптеру, установить несколько параметров и разрешить совместное использование ресурсов. Поскольку начиная с Windows 95 во всех операционных системах Microsoft используется технология Pulg and Play, установка сетевой интерфейсной платы не составляет особого труда. После этого остается лишь подобрать нужный кабель и смело формировать одноранговую сеть.

Одноранговая сеть – это сеть равноправных компьютеров (рабочих станций), каждый из которых имеет уникальное имя и пароль для входа в компьютер. Одноранговая сеть не имеют центрального ПК.

Рис. 2.2 Схема одноранговой сети

В одноранговой сети каждая рабочая станция может разделить все ее ресурсов с другими рабочими станциями сети. Рабочая станция может разделить часть ресурсов, а может вообще не предоставлять никаких ресурсов другим станциям. Например, некоторые аппаратные средства (сканеры, принтеры винчестеры, приводы CD-ROM, и др.), подключенные к отдельным ПК, используются совместно на всех рабочих местах.

Каждый пользователь одноранговой сети является администратором на своем ПК. Одноранговые сети применяются для объединения в сеть небольшого числа компьютеров – не более 10-15. Одноранговые сети могут быть организованы, например, с помощью операционной системы Windows Windows XP, Windows 8, 10 и другими ОС.

Для доступа к ресурсам рабочих станций в одноранговой сети необходимо войти в папку «сетевое окружение» или «сеть», дважды щелкнув на пиктограмме Сетевое окружение и выбрать команду Отобразить компьютеры рабочей группы. После этого на экране будут отображены компьютеры, которые входят в одноранговую сеть, щелкая мышью на пиктограммах компьютеров можно открыть логические диски и папки с общесетевыми ресурсами.

Иерархические (многоуровневые) локальные сети

Иерархические локальные сети – локальные сети, в которых имеется один или несколько специальных компьютеров – серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями. Иерархические локальные сети – это, как правило, ЛВС с выделенным сервером, но существуют сети и с невыделенным сервером. В сетях с невыделенным сервером функции рабочей станции и сервера совмещены. Рабочие станции, входящие в иерархическую сеть , могут одновременно организовать между собой одноранговую локальную сеть .

Рис. 2.3 Схема сети с выделенным сервером

Выделенные серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, с винчестерами большой емкости. На сервере устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все внешние устройства (принтеры, сканеры, жесткие диски, модемы и т.д.). Предоставление ресурсов сервера в иерархической сети производится на уровне пользователей.

Каждый пользователь должен быть зарегистрирован администратором сети под уникальным именем (логином) и пользователи должны назначить себе пароль, под которым будут входить в ПК и сеть. Кроме того, при регистрации пользователей администратор сети выделяет им необходимые ресурсы на сервере и права доступа к ним.

Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются рабочими станциями, или клиентами. На них устанавливается автономная операционная система и клиентская часть сетевой операционной системы. В локальные операционные системы Windows 2000, Windows XP, Windows 7, Windows 8 включена клиентская часть таких сетевых операционных систем как: Windows NT Server, Windows 2003 Server и т.д.

Базовые сетевые топологии

Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией . В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры.

Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология - это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных.

В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии:

· физическая "шина" (bus);

· физическая “звезда” (star);

· физическое “кольцо” (ring);

· физическая "звезда" и логическое "кольцо" (Token Ring).

Шинная топология

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т-разъема (Т - коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы предотвращают отражение сигналов, т.е. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается. В топологии логическая шина среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т.е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то .

Рис. 2.4 Схема сети с шинной топологией

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно).

Преимущества сетей шинной топологии:

· отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;

· сеть легко настраивать и конфигурировать;

· сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

Недостатки сетей шинной топологии:

· разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

· ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

· трудно определить дефекты соединений

Топология типа “звезда”

В сети, построенной по физической топологии типа “звезда”, каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору (хабу - hub ) или коммутатору (свичу - switch ) . Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.

Рис. 2.5 Схема сети с топологией типа “звезда”

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, т.е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной .

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet (Twisted Pair Ethernet - Витая пара Ethernet).

Преимущества сетей топологии звезда:

· легко подключить новый ПК;

· имеется возможность централизованного управления;

· сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

Недостатки сетей топологии звезда:

· отказ хаба влияет на работу всей сети;

· большой расход кабеля;

Топология “кольцо”

В сети с топологией кольцо все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении.

Рис. 2.6 Схема сети с топологией “кольцо”

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети - логическое кольцо.

Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.

Как правило, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

Топология Token Ring

Эта топология основана на топологии "физическое кольцо с подключением типа звезда". В данной топологии все рабочие станции подключаются к центральному концентратору (Token Ring) как в топологии физическая звезда. Центральный концентратор - это интеллектуальное устройство, которое с помощью перемычек обеспечивает последовательное соединение выхода одной станции со входом другой станции.

Другими словами с помощью концентратора каждая станция соединяется только с двумя другими станциями (предыдущей и последующей станциями). Таким образом, рабочие станции связаны петлей кабеля, по которой пакеты данных передаются от одной станции к другой и каждая станция ретранслирует эти посланные пакеты. В каждой рабочей станции имеется для этого приемо-передающее устройство, которое позволяет управлять прохождением данных в сети. Физически такая сеть построена по типу топологии “звезда” .

Концентратор создаёт первичное (основное) и резервное кольца. Если в основном кольце произойдёт обрыв, то его можно обойти, воспользовавшись резервным кольцом, так как используется четырёхжильный кабель. Отказ станции или обрыв линии связи рабочей станции не влечет за собой отказ сети как в топологии кольцо, потому что концентратор отключает неисправную станцию и замкнет кольцо передачи данных.

Рис. 2.7 Схема сети с топологией " физическая "звезда" и логическое "кольцо" (Token Ring)"

В архитектуре Token Ring маркер передаётся от узла к узлу по логическому кольцу , созданному центральным концентратором. Такая маркерная передача осуществляется в фиксированном направлении (направление движения маркера и пакетов данных представлено на рисунке стрелками синего цвета). Станция, обладающая маркером, может отправить данные другой станции.

Для передачи данных рабочие станции должны сначала дождаться прихода свободного маркера. В маркере содержится адрес станции, пославшей этот маркер, а также адрес той станции, которой он предназначается. После этого отправитель передает маркер следующей в сети станции для того, чтобы и та могла отправить свои данные.

Один из узлов сети (обычно для этого используется файл-сервер ) создаёт маркер, который отправляется в кольцо сети. Такой узел выступает в качестве активного монитора , который следит за тем, чтобы маркер не был утерян или разрушен.

Преимущества сетей топологии Token Ring:

· топология обеспечивает равный доступ ко всем рабочим станциям;

· высокая надежность, так как сеть устойчива к неисправностям отдельных станций и к разрывам соединения отдельных станций.

Недостатки сетей топологии Token Ring: большой расход кабеля и соответственно дорогостоящая разводка линий связи.