Характеристики и типы сетей

Характеристики и типы сетей

		
Задачи и инструментарий проектирования

		

		Задачи и инструментарий проектирования:

		минимизировать затраты на разработку сетей и подготовку проектной документации;

		провести эксперименты, результаты которых могут быть использованы для обоснования выбора типа сети, сред передачи, сетевых компонентов оборудования и программно-математического обеспечения;

		значительно сократить затраты, связанные с ошибочными решениями.

		Для этих целей необходимо использовать CASE-средства автоматизированного проектирования, моделирования и анализа компьютерных сетей. 

Факторы, определяющие общие характеристики сети

При создании новой сети для какого-нибудь предприятия желательно учитывать следующие факторы.

1. Требуемый размер сети (в ближайшем будущем и по прогнозу на перспективу).

Требуемую структуру, иерархию и основные части сети (по подразделениям предприятия, а также по комнатам, этажам и зданиям предприятия).

Основные направления и интенсивность информационных потоков (в ближайшем будущем и в дальней перспективе).

Технические характеристики оборудования (компьютеров, адаптеров, кабелей, репитеров, концентраторов, коммутаторов, маршрутизаторов) и его стоимость.

Возможности прокладки кабельной системы в помещениях и между ними, а также меры обеспечения целостности кабеля или применения беспроводных средств связи.

6.	Обеспечение обслуживания сети и контроля безотказности и безопасности хранения и передачи конфиденциальной информации.

	7.	Требования к программным средствам, требования по допустимому размеру сети, скорости передач, гибкости, разграничению прав доступа, стоимости, возможностям контроля обмена информацией и т. д.

	8.	Необходимость подключения к глобальным сетям или к другим локальным сетям.

	Выбор масштаба сети включает как количество компьютеров в сети, так и расстояние между ними. Чем больше компьютеров в сети, тем меньше производительность сети.

Определение расстояния между компьютерами и другими сетевыми устройствами 

Расстояние до самого удаленного клиента является важным фактором для принятия решений о сетевом протоколе, какой тип кабеля нужен. Необходимо так размещать сетевое оборудование, чтобы расстояние до самого удаленного компьютера было минимальным.

Под структурой сети понимается способ разделения сети на части (сегменты), а также способ соединения этих сегментов между собой. Сеть предприятия может включать в себя рабочие группы компьютеров, сети подразделений, опорные сети, средства связи с другими сетями. Для объединения частей сети используются репитеры, репитерные концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы, модемы. Причем в ряде случаев стоимость этого объединительного оборудования может даже превысить совокупную стоимость компьютеров, сетевых адаптеров и кабеля. Поэтому выбор структуры сети исключительно важен.

Рабочие места группы сотрудников, занимающихся одной задачей должны располагаться в одной комнате или в рядом расположенных комнатах. Тогда можно все компьютеры этих сотрудников объединить в один сегмент, в одну рабочую группу и установить вблизи их комнат сервер, с которым они будут работать, а также концентратор или коммутатор, связывающий их компьютеры.

Тип сети Можно выделить два основных типа вычислительных сетей: централизованные и децентрализованные.

В локальных вычислительных сетях компьютеры могут выступать в роли:

клиентов, которые используют сетевые ресурсы, но не предоставляют свои ресурсы другим компьютерам;

одноранговых узлов, работающих с сетевыми ресурсами и разрешающих доступ других машин к своим ресурсам;

серверов, предоставляющих ресурсы сети другим ЭВМ.

В централизованной вычислительной сети есть «главный» узел — сервер (сетевой контроллер или центральная станция). Все передачи должны идти через центральный узел, даже если это просто обмен информацией между двумя периферийными узлами. В децентрализованной сети все узлы имеют одинаковое право на использование сетевых каналов и управляются по одним и тем же правилам.



2. Одноранговая сеть



Такая сеть обеспечивает базовые соединения между компьютерами, но в ней нет центральной машины, выполняющей функцию сервера. Не обеспечиваются также многие из средств защиты, характерных для централизованной сети клиент/сервер.

Если у вас небольшое число пользователей и защита не имеет особого значения, обратите внимание на одноранговую сеть, показанную на рис. 1. Большинство операционных систем, включая Windows for Workgroups, Windows 95, Macintosh, OS/2 Warp и Novell DOS, имеет встроенные одноранговые сетевые средства, и для создания такой сети не обязательно покупать дополнительное программное обеспечение.




Рис. 1. Одноранговая сеть, не имеющая специализированного сервера



Преимущества одноранговых сетей

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

		не влекут дополнительных расходов на серверы или необходимое программное обеспечение;

		просты в инсталляции;

		не требуют специальной должности администратора сети;

		позволяют пользователям управлять разделением ресурсов;

		при работе не вынуждают полагаться на функционирование других компьютеров;

6)	хорошо работают, если в сеть объединено от 2 до 10 пользователей;

		7)	стоимость создания небольших сетей достаточно низка.

		Одноранговые сети хорошо подходят для:

		совместной работы с файлами;

		разделения принтеров, приводов CD-ROM, сканеров и т. п.;

		электронной почты.

Недостатки одноранговых сетей

		Дополнительная нагрузка на компьютеры из-за совместного использования ресурсов,

		Неспособность одноранговых узлов обслуживать, подобно серверам, столь же большое число соединений.

		Отсутствие централизованной организации, что затрудняет поиск данных.

		Нет центрального места хранения файлов, что усложняет

их архивирование.

		Необходимость администрирования пользователями собственных компьютеров.

		Слабая, ненадежная и неудобная система защиты.



3. Сеть с одним сервером (от 10 до 50 пользователей)



Если в организации насчитывается менее 50 сотрудников, работающих в сети, ее сможет обслуживать один сервер. Это позволит централизовать ряд служб и поддерживать во всей сети сильную защиту. Для работы односерверной сети необходимо приобрести сетевую операционную систему (ОС), например Windows NT, NetWare или OS/2 Warp Server (это программное обеспечение функционирует на сервере и превращает его в «обслуживающий узел» сети). Таким образом, именно ОС отличает сервер от клиента в сети.

Преимущества серверных сетей

		Сильная централизованная защита.

		Центральное хранилище файлов, благодаря чему все пользователи могут работать с одним набором данных, а резервное копирование важной информации значительно упрощается.

		Возможность совместного использования серверами доступного аппаратного и программного обеспечения снижает общие затраты.

		Способность совместного использования дорогого оборудования, например, лазерных принтеров, сканеров, графопостроителей и т. п.

		Оптимизированные выделенные серверы функционируют в режиме разделения ресурсов быстрее, чем одноранговые узлы.

		Менее назойливая система защиты — доступ к разделяемым ресурсам всей сети обеспечивается по одному паролю.

		Освобождение пользователей от задачи управления разделяемыми ресурсами.

		Простая управляемость при большом числе пользователей.

		Централизованная организация, предотвращающая потерю данных на компьютерах.

Недостатки серверных сетей

Серверным сетям присущи и некоторые недостатки, которые, в основном, относятся к стоимости серверного оборудования:

дорогое специализированное аппаратное обеспечение;

дорогостоящие серверные ОС и клиентские лицензии;

как правило, требуется высокооплачиваемый специалист — администратор сети.

Односерверные сети не очень подходят для:

		обслуживания приложений;

		организаций с распределенной структурой;

		крупных организаций;

		сетей масштабом более 50 пользователей.



4. Многосерверные сети



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.

Круг задач, которые должны выполнять серверы, многообразен и сложен. Чтобы приспособиться к возрастающим потребностям пользователей, повышению производительности в обслуживании запросов пользователей, серверы в больших сетях должны быть специализированными.

Наиболее распространенные типы серверов:

файловые серверы;

серверы печати;

серверы приложений;

серверы сообщений (почтовые);

серверы баз данных.

Файловые серверы

Файловые серверы предоставляют средства, позволяющие пользователям сети совместно работать с файлами. Файловый сервис реализуется с помощью сетевых приложений с функциями хранения, извлечения и перемещения данных. Вероятно, подобный вид обслуживания является для пользователей наиболее важной причиной вложения средств в компьютерную сеть.

Благодаря сетевым файловым службам пользователи могут обмениваться файлами, считывать, записывать их и управлять общей информацией. Файловые серверы проектируются специально для поддержки файловых служб в сети. В настоящее время существует несколько популярных типов файловых серверов, например Windows NT, NetWare, AppleShare и Banyan Vines.

Можно назвать три основных категории устройств памяти: 

офлайновые (автономные) – магнитная лента, оптические диски; 

онлайновые (неавтономные) – на жестких дисках;

полуавтономные (с автоматически устанавливаемым носителем).

Архивирование файлов – процесс резервного копирования.

Серверы печати: совместная работа с принтером, размещение принтера, увеличить производительность рабочих станций, работа с факсами.

Серверы приложений: доступ к дорогостоящему ПО. ОС Windows NT Server превосходный сервер приложений.

Серверы сообщений: средства обмена сообщениями, почтой, речевыми сообщениями.

Серверы баз данных:

Службы баз данных предоставляют сети мощные средства БД, доступные для использования на относительно маломощных ПК. Большинство систем баз данных реализовано в архитектуре клиент/сервер. Это означает, что приложения БД работают на двух различных компонентах:

—» клиентская часть приложения функционирует на рабочей станции клиента, обеспечивая интерфейс и обработку наименее интенсивно загружающих процессор функций — таких как «запросы к данным*;

—» серверные компоненты приложения управляют операциями с БД, требующими высокой производительности. Они функционируют на сервере БД, обрабатывая базы данных, очереди, запросы клиентов.

Предположим, сеть содержит базу данных объемом в 100 Гбайт. Эта БД может управляться централизованным приложением базы данных, реализованным на основе модели клиент/сервер. Клиент запрашивает информацию с сервера, который обрабатывает запрос и сообщает результаты клиенту. Клиент может обращаться к данным, обрабатывать их и возвращать серверу.

Серверы БД становятся все более мощными и обеспечивают сложные средства, включая защиту, оптимизацию БД и распределение данных. Распределенные базы данных используют системы управления БД (СУБД) и завоевывают все большую популярность.

Распределенные БД максимально увеличивают эффективность сети, позволяя хранить данные ближе к тем узлам, где они необходимы. Для пользователя такая БД выглядит как единое целое, хотя ее данные могут храниться во всей сети, ближе к тем пользователям, которым нужна соответствующая информация. Это увеличивает производительность и помогает выделять для доступа к данным локальные ресурсы (вместо, например, каналов глобальной сети).

Пример двухсерверной сети приведен на рис. 2.

При использовании многосерверной сети нужно предусмотреть возможность появления узких мест, заторов в сетевом трафике и т. д.

Многосерверные сети хорошо подходят для следующих целей:

		централизация файловых служб;

		сетевая печать;

		электронная почта;





Рис. 2. Многосерверная сеть с двумя специализированными серверами

		

		приложения управления документооборотом и системы коллективного пользования;

		защита с помощью регистрации;

		службы приложений;

крупные базы данных;

доступ к Internet/глобальным сетям.

Hub – концентратор, хаб. Устройство, обеспечивающее преобразование передаваемых сигналов таким образом, что сеть м.б. дополнена новыми рабочими станциями. 2 вида:

Активные, усиливающие передаваемые сигналы и позволяющие использовать кабель большой длины.

Пассивные, разделяющие передавать сигналы и позволяющие использовать дополнительные рабочие станции.

В сетях типа звезда активный хаб является центральным устройством управления сетью.

Bridge – устройство, используемое для соединения локальных сетей и обеспечивающее возможность обмена данными между ними. Мост позволяет соединять сети, используя кабели различных типов и различные сетевые технологии, и протоколы. Мост работает на канальном уровне семиуровневой модели OSI.

(Open System Interchange) – модель взаимодействующих систем.

Многосерверная высокоскоростная магистральная сеть

При наличии более 250 клиентов планирование сети превращается в значительно более трудную задачу. Обычно такое число клиентов распределено на большей площади, чем может поддерживать один вычислительный центр. Географический фактор требует создания распределенной сети с большим числом серверов (рис. 3). Обычно коммуникации в сети подобного размера осуществляются через высокоскоростную магистраль, связывающую серверы. Высокопроизводительные магистральные сети, как правило, значительно дороже описанных выше небольших сетей.





Рис. 3. Сети с магистральными каналами для обслуживания крупных организаций