Компьютерные 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. 

     Специализация серверов 

     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, интегрируясь 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.

     Преимущества сетей на основе сервера

     - 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 компьютеров пользователей - так как компьютер пользователя не выполняет функций сервера, требования к его характеристикам зависят от потребностей самого пользователя. 

     Введение в стандарт Ethernet. 

     Стандарты Ethernet 

     Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet

     10Base2 - сетевая среда с использованием тонкого коаксиального кабеля, однополосный режим, скорость передачи данных 10 Мбит/с, топология - шина 100BaseTX - сетевая среда с использованием неэкранированной витой пары 5 кат, скорость передачи данных 100 Мбит/с, топология -звезда

        1000Base-SX 850 nm лазерный источник и многомодовое оптоволокно (не более 300 м (волокно 62,5 мкм) и 550 м (волокно 50 мкм)).

     10Base5 - сетевая среда с использованием толстого коаксиального кабеля, однополосный режим, скорость передачи данных 10 Мбит/с, топология - шина  

                 1000Base-LX 1300 nm лазерный источник и одномодовое оптоволокно (не более 3000 м)

     10BaseT - сетевая среда с использованием неэкранированной витой пары 3,4,5 кат., однополосный режим, скорость передачи данных 10 Мбит/с, топология -звезда 100BaseFX - сетевая среда с использованием волоконно-оптического кабеля, скорость передачи данных 100 Мбит/с, топология - звезда 

                 1000Base-CX двухпроводный экранированный кабель STP (Экранированная витая пара), (не более 25 м)

     10BaseFL - сетевая среда с использованием волоконно-оптического кабеля, однополосный режим, скорость передачи данных 10 Мбит/с, топология - звезда   

     Ethernet на тонком кабеле (10Base2) 

     Для Ethernet на тонком кабеле максимальная длина сегмента составляет 185 м. К сегменту должно быть подключено не более 30 компьютеров. При необходимости охватить локальной сетью расстояние большее, чем это позволяет кабельная система, применяются дополнительные устройства - репитеры (Repeater), или повторители. Традиционный репитер имеет 2-портовое исполнение, т.е. он может объединить 2 сегмента по 185 м. Репитер может находиться в любом месте сегмента, не обязательно в конце. В сети может быть не больше 4 репитеров. Это позволяет получить сеть максимальной протяженностью 925 м. При использовании многопортовых репитеров общее их число в сети может быть больше 4, но надо подключить их по такой схеме, чтобы между любыми двумя рабочими станциями не оказалось более 4 репитеров. Из пяти последовательных сегментов компьютеры должны находиться только на трех. Запомните правило 5-4-3: 5 сегментов, 4 репитера, 3 сегмента для подключения рабочих станций. 

     Ethernet на толстом кабеле (10Base5) 

     Длина сегмента для Ethernet на толстом кабеле составляет 500 м, к одному сегменту можно подключить до 100 рабочих станций. Для подключения узла сети к толстому кабелю используется дополнительное устройство, называемое трансивером. Трансивер подсоединяется к главному кабелю сети при помощи специальной иглы ("зуб вампира"). От него к компьютеру идет специальный трансиверный кабель, максимальная длина которого составляет 50 м, Минимальное расстояние между трансиверами 2.5 м. На обоих его концах находятся AUI-разъемы. Правила использования репитеров для Ethernet на толстом кабеле аналогичны правилам для Ethernet на тонком кабеле. 

     Ethernet на витой паре (10BaseT) 

     Основным узлом сети Ethernet на витой паре является концентратор (hub). Каждый PC должен быть подключен к нему с помощью сегмента кабеля. Длина каждого сегмента не должна превышать 100 м., минимальная длина кабеля - 2.5 м. Концентраторы выпускаются на разное количество портов, соответственно, к нему можно подключить такое же количество PC. Концентраторы можно объединять, подключая друг к другу через кроссовер-порт и получая сложную каскадную структуру. При этом надо придерживаться некоторых правил:

     - Не должно быть закольцованных путей;

     - Между любыми двумя станциями должно быть не более 4 концентраторов;

     Некоторые концентраторы имеют дополнительные разъемы для подключения тонкого и/или толстого кабеля Ethernet (BNC- и AUI-разъемы). Это позволяет объединять витую пару с коаксиальными сегментами. На одном концентраторе должен быть задействован только один из двух коаксиальных разъемов (или BNC, или AUI). Активные концентраторы регенерируют и передают сигналы дальше так же, как это делают репитеры. Коммутаторы (switches) направляют пакеты по оптимальному на данный момент маршруту между источником и получателем с целью достижения наиболее эффективного использования имеющейся полосы пропускания. Сети с коммутацией пакетов обладают очень высокой производительностью. 

     Ethernet на витой паре (100BaseTX) 

     Сеть строится также по топологии "звезда", аналогично спецификации 10BaseT, Также основой сети является концентратор, к которому PC подключаются кабелями с максимальной длинной 100м. Однако, при каскадировании концентраторов Fast Ethernet, расстояние между ними должно быть не более 5м (при использовании концентраторов класса II). Таким образом, расстояние между двумя наиболее удаленными компьютерами будет составлять не более 205м. Решить эту проблему можно используя коммутаторы (Switching hub). Коммутирующий концентратор делит сеть на несколько доменов коллизий и таким образом позволяет подключать "uplink" длиной до 100м 

     Gigabit Ethernet 1000Base-Х 

     Дальнейшее свое развитие Ethernet получает в новой спецификации 1000Base-X. Применение таких устройств в локальной сети позволит получить 100 кратное увеличение скорости передачи данных по сравнению с классическим Ethernet. При этом гарантируется совместимость с существующим оборудованием Fast Ethernet и Ethernet, так как новая технология использует тот же формат передачи данных, что и Ethernet. Сегменты Gigabit Ethernet найдут применение там, где необходимо существенно увеличить полосу пропускания с учетом минимизации затрат. Это может быть канал связи с сервером или магистраль сети. Согласно данной спецификации, топология построения сети - "точка-точка". 

     Модель OSI 

     Проблемы совмещения различных элементов ВС привели Международную организацию стандартизации OSI к созданию эталонной модели архитектуры ВС OSI. В модели OSI принят принцип слоистой архитектуры, в которой все функции сети разделены на уровни таким образом, что вышележащие уровни используют услуги по переносу информации, предоставляемые нижележащими уровнями, т. е. взаимодействуют через интерфейс, который должен сохраняться, а сами уровни могут быть заменены в любой момент. Единственной проблемой может служить тот факт, что некоторые фирмы производители к тому времени уже разработали и внедрили свой стандарт, который может вписываться, а может несколько отличаться от модели OSI

     Итак, эта эталонная модель распределяет сетевые функции по семи уровням:

     - Уровень 7. Прикладной

     - Уровень 6. Представления данных

     - Уровень 5. Сеансовый

     - Уровень 4. Транспортный

     - Уровень 3. Сетевой

     - Уровень 2. Канальный

     - Уровень 1. Физический

      При передаче информации в модели OSI используется 3 типа адресов:

     - Физический адрес или MAC-адрес, который записывается изготовителем на сетевой плате и однозначно определяет физическое устройство.

     - Сетевой (логический) адрес, который определяет сегмент сети, к которому присоединено устройство и его логический порядковый номер в сегменте

     - Служебный (логический) адрес, определяющий порт или сокет для служб провайдера или сервера. 

     На физическом уровне определяются характеристики электрических сигналов, напряжения, механические свойства кабелей и разъемов. На этом уровне определяется физическая топология сети, способ кодирования информации и общей синхронизации битов. Данные на этом уровне рассматриваются как прозрачный поток битов.

     Физический уровень определяет, что вся информация в сетях передается виде пакетов, т.е. частей одного сообщения. Между пакетами посылается служебная информация и пакеты других сообщений.

     Канальный уровень определяет правила совместного использования узлами сети физического уровня. Протоколы этого уровня определяют, каким образом биты информации организуются в логические последовательности (кадры, фреймы), и расположение и вид контрольной информации (заголовки и концевики). Этот уровень структурирован по двум подуровням: управлению доступом к среде - MAC (Media Access Control) и управлению логической связью - LLC (Logical Link Control).