Локальные сети с выделенным сервером

В сетях с выделенным сервером именно ресурсы сервера, чаще всего дисковая память, доступны всем пользователям. Серверы, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, назы­ваются файл-серверами (файловыми серверами). Файл-сервер обыч­но используется администратором сети и не предназначен для решения прикладных задач. Поэтому он оснащается недорогим монохромным дисплеем. Файловые серверы содержат несколько быстродействующих дисковых накопителей. Сервер должен быть высоконадежным, поскольку выход его из строя приведет к оста­новке работы всей сети.

Сетевое программное обеспечение, управляющее ресурсами файлового сервера и предоставляющее к нему доступ всех абонен­тов сети, — это сетевая операционная система (например, WINDOWS-NT SERVER). Как правило, основная часть этой си­стемы находится в файловом сервере, а ее небольшая часть разме­щается в компьютерах пользователей, получивших название ра­бочих станций. На рабочих станциях может использоваться любая операционная система, и должна быть запущена программа — драйвер, обеспечивающий доступ к локальной сети.

При выборе компьютера на роль файлового сервера необходи­мо учитывать следующие факторы:

• быстродействие процессора;

• скорость доступа к файлам, размещенным на жестком диске;

• емкость жесткого диска;

• объем оперативной памяти;

• уровень надежности сервера.

Требуемое высокое быстродействие процессора файлового сер­вера обусловлено тем, что во время работы большой ЛВС он обра­батывает огромное количество запросов на обслуживание фай­лов, а на это затрачивается значительное процессорное время. Для того чтобы ускорить обслуживание запросов и создать у пользова­теля впечатление, что именно он является единственным клиен­том сети, необходим быстродействующий процессор.

Наиболее важным компонентом файлового сервера является дисковый накопитель. На нем хранятся все файлы пользователей сети. Быстрота доступа, емкость и надежность накопителя во мно­гом определяют, насколько эффективным будет использование сети.

Значительного повышения производительности сервера мож­но добиться, увеличивая его оперативную память. Для работы в сети с выделенным файл-сервером желательна память объемом более 256 Мбайт. Если сервер снабжен оперативной памятью дос­таточного объема, то он имеет возможность именно в оператив­ной памяти хранить те области дискового пространства, к кото­рым пользователи обращаются наиболее часто. Такой метод хоро­шо известен, часто применяется на обычных ПК и называется кэшированием жесткого диска. Если поступает обращение к фай­лу, данные которого находятся в кэше, сервер может передать информацию, не обращаясь к диску. В результате достигается значительный временной выигрыш.

Сетевой контроллер, установленный на сервере, — это устрой­ство, через которое проходят практически все данные, циркули­рующие в локальной сети, поэтому к быстродействию этого кон­троллера предъявляются повышенные требования. Пути удовлет­ворения этих требований — в повышении разрядности сетевого контроллера и увеличении объема его оперативного запоминаю­щего устройства.

Важной функцией файлового сервера является управление се­тевым принтером. Сетевой принтер подключается к файловому серверу, но пользоваться им можно с любой рабочей станции. Каждый пользователь может отправить на сетевой принтер мате­риалы, предназначенные для печати. Регулировать очередность доступа к файловому принтеру будет файловый сервер.

На рабочих станциях устанавливается обычная операционная система, например Windows. Рабочая станция — это индивидуальное рабочее место пользователя. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции является пользователь. В то же время ресурсы файлового сервера разделяются между всеми пользовате­лями. В качестве рабочей станции может использоваться ПК, конфигурация которого определяется теми приложениями, которые используются на этом компьютере.

Одноранговые локальные сети

В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равно­правны, и пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера сделать общедоступными в сети. При этом любой компьютер может быть и файловым сервером, и рабочей станци­ей одновременно. Такие сети называются одноранговыми. Преиму­щество одноранговых сетей заключается в том, что нет необходи­мости копировать используемые сразу несколькими пользовате­лями файлы на сервер. В принципе любой пользователь одноранго­вой сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним.

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.

Затраты на организацию одноранговых ЛВС относительно не­велики. Однако при увеличении числа рабочих станций эффек­тивность их использования резко уменьшается. По оценке фирмы Novell пороговое значение числа рабочих станций составляет 25 ...30, поэтому одноранговые сети используются только для не­больших рабочих групп.

Для работы в такой сети обычно используются операционные системы Windows-9X или Windows-NT Workstation.

Во внутрифирменной практике вычислительные сети играют очень большую роль. С их помощью в систему объединяются ком­пьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.

СЕТЕВОЙ КОНТРОЛЛЕР

Остановимся подробнее на принципах работы сетевого контрол­ера. Связь между компьютерами локальной сети физически осу­ществляется по одной из двух схем: обнаружения коллизий и передачи маркера. Метод обнаружения коллизий используется стан­дартами Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, а передачи мар­кера — стандартом Token Ring.

В сетях Ethernet контроллеры сети непрерывно находятся в со­стоянии прослушивания сети. Для передачи данных сервер или Рабочая станция должны дождаться освобождения локальной сети и только после этого приступить к передаче. Однако не исключено что передача может быть начата несколькими узлами сети

одновременно, что приведет к коллизии. В случае возникновения коллизии узлы должны повторить свои сообщения.

Повторная передача осуществляется сетевым контроллером без участия процессора компьютера. Время, затрачиваемое на преодоле­ние коллизии, обычно не превышает одной микросекунды. Пере­дача сообщений в сетях Ethernet производится пакетами со скоро­стью 10, 100, 1000 Мбит/с. Реальная загрузка сети меньше, по­скольку требуется время на подготовку пакетов. Все узлы сети прини­мают сообщение, передаваемое узлом сети, однако лишь тот узел которому оно адресовано, посылает подтверждение о приеме.

В локальных сетях с передачей маркера сообщения передаются от одного узла к другому последовательно вне зависимости от того, какую архитектуру имеет сеть: кольцевую или звездообразную. Каждый узел получает пакет данных от соседнего. Если данный узел не является адресатом, то он передает тот же самый пакет другому узлу. Передаваемый пакет может содержать либо данные, передаваемые от одного узла другому, либо маркер.

Маркер — это короткое сообщение, являющееся признаком незанятости сети. В том случае, когда рабочей станции необходи­мо передать сообщение, ее сетевой контроллер дожидается по­ступления маркера, а затем формирует пакет с данными и пере­дает его в сеть. Пакет распространяется по сети от одного сетевого контроллера к другому, пока не дойдет до компьютера-адресата, который произведет в нем стандартные изменения. Эти измене­ния и являются подтверждением того, что данные достигли адреса­та. Затем пакет продолжит движение по сети, пока не возвратится в узел, который его сформировал.

Узел-источник убеждается в правильности передачи пакета и возвращает в сеть маркер. Функционирование сети с передачей маркера организовано так, что коллизии возникнуть не могут. Пропускная способность сетей Token Ring составляет 16 Мбит/с.

ЭТАЛОННАЯ МОДЕЛЬ OSI

Взаимодействие устройств в вычислительной сети является сложным процессом, реализация которого требует решения мно­гих взаимосвязанных задач и проблем.

Для согласования работы двух разных устройств необходимо иметь соглашение, требованиям которого будет удовлетворять ра­бота каждого устройства. Соглашение, как правило, оформляется в виде стандарта.

В начале 80-х гг. Международная организация по стандартизации ISO при поддержке других организаций по стандартизации разработала модель взаимодействия открытых систем — модель OSI (Open System Interconnection).

Модель OSI очень быстро стала одной из основных моделей, описывающих процесс передачи данных между компьютерами. Она разделяет средства взаимодействия на семь уровней: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представительс­кий, прикладной.

Каждый уровень описывает строго определенные функции вза­имодействия сетевых устройств. Все уровни образуют иерархичес­кую систему, в которой запрос, вырабатываемый на каком-либо уровне, передается на исполнение нижележащему уровню, а ре­зультаты обработки запроса передаются на вышележащий уровень.

Физический уровень организует передачу бит по физическим каналам.

К этому уровню имеют отношение характеристики физичес­ких сред передачи данных, такие, как полоса пропускания, по­мехозащищенность, волновое сопротивление и др. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, такие, как требования к фронтам импульсов, уровням напряже­ния или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизуются типы разъ­емов и назначение каждого контакта.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физичес­кого уровня выполняются сетевыми контроллерами различного типа.

Канальный уровень. Задача канального уровня — проверка до­ступности среды передачи, реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты груп­пируются в наборы, называемые пакетами. Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого пакета, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого пакета, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сум­му, суммируя все биты пакета определенным способом и добав­ляя контрольную сумму к пакету. Когда пакет приходит, получа­тель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из пакета. Если они совпадают, пакет считается правильным и принимается. Если же Контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

Для того чтобы передать сообщение от отправителя, находя­щегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, Нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет.

Сетевой уровень. Протокол канального уровня обеспечивает доставку данных между любыми узлами только в сети с соответ­ствующей типовой топологией. Это очень жесткое ограничение которое не позволяет строить сети с развитой структурой, напри­мер сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточ­ные связи между узлами. Для того чтобы с одной стороны сохра­нить простоту процедур передачи данных для типовых топологий, а с другой стороны допустить использование произвольных топо­логий, вводится дополнительный сетевой уровень. На этом уров­не вводится более узкое понятие «сеть». В данном случае под сетью понимается совокупность компьютеров, соединенных между со­бой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использующих для передачи данных один из протоколов каналь­ного уровня, определенный для данной топологии.

Транспортный уровень. На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням OSI (прикладному и сеансовому) передачу дан­ных с той степенью надежности, которая им требуется.

Если качество каналов передачи связи очень высокое и вероят­ность возникновения ошибок, не обнаруженных протоколами более низких уровней, невелика, то разумно воспользоваться одним из облегченных сервисов транспортного уровня, не обремененных многочисленными проверками и другими приемами повышения надежности. Если же транспортные средства изначально очень ненадежны, то целесообразно обратиться к наиболее развитому сервису транспортного уровня, который работает, используя мак­симум средств для обнаружения и устранения ошибок. Начиная с транспортного уровня, все вышележащие протоколы реализуют­ся программными средствами, обычно включаемыми в состав се­тевой операционной системы.

Сеансовый уровень. Сеансовый уровень обеспечивает управле­ние диалогом, чтобы фиксировать, какая из сторон является ак­тивной в настоящий момент, а также предоставляет средства син­хронизации. Средства синхронизации позволяют вставлять конт­рольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке для про­должения сеанса. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется.

Представительский уровень. Этот уровень гарантирует то, что информация, передаваемая прикладным уровнем, будет понятна прикладному уровню в другой системе. При необходимости уровень представления выполняет преобразование форматов данных в некоторый общий формат представления. Таким образом прикладные уровни могут преодолеть, например, синтаксически различия в представлении данных. На этом уровне могут выпол­няться шифрование и дешифрование данных. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями.

Прикладной уровень. Прикладной уровень — это в действи­тельности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ре­сурсам, таким, как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, напри­мер с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (Message).

Правила, определяющие последовательность и формат обмена данными между сетевыми компонентами, называются протоколами.

Три верхних уровня — сеансовый, представительский и при­кладной — ориентированы на приложения и мало зависят от тех­нических особенностей построения сети. На протоколы этих уров­ней не влияют никакие изменения в топологии сети, замена обо­рудования или переход на другую сетевую технологию. Так, пере­ход от Ethernet на высокоскоростную технологию 100VG-AnyLAN не потребует никаких изменений в программных средствах, реа­лизующих функции прикладного, представительского и сеансо­вого уровней.

Средний — транспортный уровень — является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних уровней. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств, непосредственно занимающихся транспортировкой сообщений.

Три нижних уровня — физический, канальный и сетевой — являются сетезависимыми, т.е. протоколы этих уровней тесно свя­заны с технической реализацией сети, с используемым коммуни­кационным оборудованием.

Компьютер с установленной на нем сетевой ОС взаимодействует с другим компьютером с помощью протоколов всех семи уровней.

Компьютеры осуществляют взаимодействие опосредовано через различные коммуникационные устройства: концентраторы, моде­мы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. В зави­симости от типа коммуникационное устройство может работать либо только на физическом уровне (повторитель), либо на физическом и канальном (мост), либо на физическом, канальном и сетевом, иногда захватывая и транспортный уровень (маршрутизатор).

Модель OSI представляет хотя и очень важную, но только одну из многих моделей коммуникаций. Эти модели и связанные с ними протоколы могут отличаться количеством уровней, их функциями, форматами сообщений, сервисами, предоставляемыми на верхних уровнях, и прочими параметрами.

Протокол ARP. ARP (Address Resolution Protocol) — адресный протокол. Основой этого протокола передачи данных служит ARР таблица для преобразования адресов.

Преобразование адресов выполняется путем поиска в таблице. Эта таблица хранится в памяти и содержит строки для каждого узла сети. В двух столбцах содержатся IP- и Ethernet-адреса. Если требуется преобразовать IP-адрес в Ethernet-адрес, то ищется за­пись с соответствующим IP-адресом.

Принято все байты 4-байтного IP-адреса записывать десятич­ными числами, разделенными точками. При записи 6-байтного Ethernet-адреса каждый байт указывается в 16-ричной системе и отделяется двоеточием.

ARP-таблица необходима потому, что IP- и Ethernet-адреса выбираются независимо, и нет какого-либо алгоритма для преоб­разования одного в другой. IP-адрес выбирает менеджер сети с учетом положения машины в сети Интернет. Если машину пере­мещают в другую часть сети, то ее IP-адрес должен быть изменен. Ethernet-адрес выбирает производитель сетевого интерфейсного оборудования из выделенного для него по лицензии адресного пространства. Когда у машины заменяется плата сетевого адапте­ра, то меняется и ее Ethernet-адрес.

Межсетевой протокол IP. Модуль IP является базовым эле­ментом технологии, а центральной частью IP является его таб­лица маршрутов. Протокол IP использует эту таблицу при при­нятии всех решений о маршрутизации IP-пакетов. Содержание таблицы маршрутов определяется администратором сети. Ошибки при установке маршрутов могут заблокировать передачи данных.

Протокол TCP. Протокол TCP предоставляет транспортные услуги и используется в тех случаях, когда требуется надежная доставка сообщений. Наиболее типичными прикладными процесса­ми, использующими TCP, являются FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи файлов) и TELNET. Реализация протокола TCP требует большой производительности процессора и большой про­пускной способности сети.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: