Одноранговые ЛВС и ЛВС с выделенными серверами

Существует два подхода к организации сетевого программного обеспечения. ЛВС подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые) сети и иерархические (многоуровневые).

При работе в сети компьютер может предоставлять свои ресурсы сетевым пользователям (сервер), а может осуществлять доступ к сетевым ресурсам (клиент).

Одноранговые сети

Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров (равные права доступа к ресурсам друг друга). Функции управления сетью передаются по очереди от одной станции к другой. Как правило, рабочие станции имеют доступ к дискам других станций. Целесообразно использовать одноранговые сети, если идет интенсивный обмен данными между станциями.

В одноранговых сетях все компьютеры равны в правах доступа к ресурсам друг друга. Каждый пользователь может по своему желанию объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым, после чего другие пользователи могут его эксплуатировать. В таких сетях на всех компьютерах устанавливается одна и та же ОС, которая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности.

В одноранговых сетях также может возникнуть функциональная несимметричность: одни пользователи не желают разделять свои ресурсы с другими, и в таком случае их компьютеры выполняют роль клиента. За другими компьютерами администратор закрепил только функции по организации совместного использования ресурсов, а, значит, они являются серверами. В третьем случае, когда локальный пользователь не возражает против использования его ресурсов и сам не исключает возможности обращения к другим компьютерам, ОС, устанавливаемая на его компьютере, должна включать и серверную, и клиентскую части. В отличие от сетей с выделенными серверами, в одноранговых сетях отсутствует специализация ОСв зависимости от преобладающей функциональной направленности – клиента или сервера. Все вариации реализуются средствами конфигурирования одного и того же варианта ОС.

Достоинство одноранговой сети – простота обслуживания (это функции системного администратора). Однако эти сети применяются в основном для объединения небольших групп пользователей, не предъявляющих больших требований к объемам хранимой информации, ее защищенности от несанкционированного доступа и к скорости доступа.

Иерархические сети

При повышенных требованиях к этим характеристикам более подходящими являются двухранговые сети (иерархические, с выделенным сервером), где сервер лучше решает задачу обслуживания пользователей своими ресурсами, так как его аппаратура и сетевая операционная система специально спроектированы для этой цели.

Тип сервера определяется множеством задач, для решения которых он предназначен:

· сервер файлов – хранение данных и управление доступом к ним

· сервер печати – управление принтером и доступом к нему

· сервер служб безопасности – обеспечивает функционирование системы защиты ресурсов, хранит информацию об устройствах и пользователях

· сервер приложений – выполняет вычисляющие части клиент-серверных приложений

· почтовый сервер – отвечает за функционирование электронной почты.

Топология ЛВС

Топология (topos – место, logos – учение) – это раздел математики, изучающий способы соединения различных сущностей. Применительно к компьютерным сетям это способы соединения элементов сети.

Топология ЛВС – это конфигурация графа, вершины которого это компьютеры или иное оборудование, дуги – физические связи между ними.

Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями. Она может отличаться от конфигурации логических связей, которые определяются маршрутами передачи данных путем настройки коммуникационного оборудования.

Выбор той или иной топологии влияет на состав оборудования, на методы управления сетью, на возможности расширения сети.

Пассивная топология та, в которой устройства не регенерируют сигнал, переданный источником. Примером являются топологии шина и звезда. В активной топологии устройства регенерируют не предназначенный им сигнал и передают его дальше. Примером активной топологии является кольцо.

а б в

Рис. 1 Базовые топологии

Общая шина

В сети с шинной топологией (рис. 1, а) все устройства объединены единой средой передачи. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Пропускная способность канала связи делится между всеми узлами сети.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

Плюсы: низкая стоимость и простота разводки, не требуется дополнительное оборудование.

Минусы: низкая надежность и производительность. Дефект кабеля или разъема парализует всю сеть.

Звезда

Концепция топологии сети в виде звезды (рис. 1, б) пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети. Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии. При расширении вычислительных сетей к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая, по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального узла. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления может реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Плюсы: более высокая пропускная способность, простота подключения новых узлов, более высокая защищенность от прослушивания.

Минусы: зависимость работоспособности от состояния центра, высокий расход кабеля, более высокая стоимость.

Кольцо

При кольцевой топологии сети (рис. 1, в) рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо. В настоящее время вместо попарного соединения используется центральное устройство, внутри которого реализована топология кольцо. Это устройство может быть активным и регенерировать сигнал, а может быть просто коммутатором.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Минусы: низкая отказоустойчивость, разрыв сети для добавления узлов.

Таблица 2. Характеристики топологий вычислительных сетей

Характеристика	Топология
Шина	Звезда	Кольцо
Стоимость расширения	Средняя	Незначительная	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Пассивное	Активное
Защита от отказов	Высокая	Незначительная	Незначительная
Размеры системы	Ограниченны	Любые	Любые
Защищенность от прослушивания	Незначительная	Хорошая	Хорошая
Поведение системы при высоких нагрузках	Плохое	Хорошее	Удовлетворительное
Возможность работы в реальном режиме времени	Плохая	Очень хорошая	Хорошая
Разводка кабеля	Хорошая	Удовлетворительная	Удовлетворительная

Звездообразные топологии занимают лидирующие позиции в локальных сетях.

На шинной топологии основано соединение большинства системных компонентов во внутренней архитектуре компьютера.