Серверные локальные сети (многоуровневые или иерархические)

В локальных сетях с централизованным управлением сервер обеспечивает взаимодействия между рабочими станциями, выполняет функции хранения данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные и предоставляет результаты обработки пользователю. Необходимо отметить, что обработка данных может осуществляться и на сервере.

Локальные сети с централизованным управлением, в которых сервер предназначен только хранения и выдачи клиентам информации по запросам, называются сетями с выделенным файл-сервером.

Системы, в которых на сервере наряду с хранением осуществляется и обработка информации, называются системами "клиент-сервер".

В серверных локальных сетях клиенту непосредственно доступны только ресурсы серверов. Но рабочие станции, входящие в ЛВС с централизованным управлением, могут одновременно организовать между собой одноранговую локальную сеть со всеми ее возможностями.

Программное обеспечение, управляющее работой ЛВС с централизованным управлением, состоит из двух частей:

сетевой операционной системы, устанавливаемой на сервере;

программного обеспечения на рабочей станции, представляющего набор программ, работающих под управлением операционной системы, которая установлена на рабочей станции. При этом на разных рабочих станциях в одной сети могут быть установлены различные операционные системы.

В больших иерархических локальных сетях в качестве сетевых ОС используются UNIX и LINUX, которые являются более надежными. Для локальных сетей среднего масштаба наиболее популярной сетевой ОС является Windows 2003 Server.

В зависимости от способов использования сервера в иерархических сетях различают серверы следующих типов:

Файловый сервер. В этом случае на сервере находятся совместно обрабатываемые файлы или (и) совместно используемые программы.

Сервер баз данных. На сервере размещается сетевая база данных.

Принт-сервер. К компьютеру подключается достаточно производительный принтер, на котором может быть распечатана информация сразу с нескольких рабочих станций.

Почтовый сервер. На сервере хранится информация, отправляемая и получаемая как по локальной сети.

Достоинства:

выше скорость обработки данных;

обладает надежной системой защиты информации и обеспечения секретности;

проще в управлении по сравнению с одноранговыми сетями.

Недостатки:

сеть дороже из-за выделенного сервера;

менее гибкая по сравнению с равноправной сетью.

Протоколы TCP/IP

TCP/IP - это два основных сетевых пpотокола Internet. Часто это название используют и для обозначения сетей, работающих на их основе.

Пpотокол IP (Internet Protocol - IP v4) обеспечивает маpшpутизацию (доставку по адpесу) сетевых пакетов. Пpотокол TCP (Transfer Control Protocol) обеспечивает установление надежного соединения между двумя машинами и собственно пеpедачу данных, контpолиpуя оптимальный pазмеp пакета пеpедаваемых данных и осуществляя пеpепосылку в случае сбоя. Число одновременно устанавливаемых соединений между абонентами сети не огpаничивается, т. е. любая машина может в некоторый промежуток времени обмениваться данными с любым количеством дpугих машин по одной физической линии.

Дpугое важное пpеимущество сети с протоколами TCP/IP состоит в том, что по нему могут быть объединены машины с pазной аpхитектуpой и разными опеpационными системами, напpимеp Unix, VAX VMS, MacOS, MS-DOS, MS Windows и т.д. Пpичем машины одной системы пpи помощи сетевой файловой системы NFS (Net File System) могут подключать к себе диски с файловой системой совсем дpугой ОС и опеpиpовать "чужими" файлами как своими.

Протоколы TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) являются базовыми транспортным и сетевым протоколами в OS UNIX. В заголовке TCP/IP пакета указывается:

IP-адрес отправителя

IP-адрес получателя

Номер порта (Фактически - номер прикладной программы, которой этот пакет предназначен)

Пакеты TCP/IP имеют уникальную особенность добраться до адресата, пройдя сквозь разнородные в том числе и локальные сети, используя разнообразные физические носители. Маршрутизацию IP-пакета (переброску его в требуемую сеть) осуществляют на добровольных началах компьютеры, входящие в TCP/IP сеть.

Протокол IP - это протокол, описывающий формат пакета данных, передаваемого по сети.

Следующий простой пример может прояснить, каким образом происходит передача данных и передача данных. Когда Вы получаете телеграмму, весь текст в ней (и адрес, и сообщение) написан на ленте подряд, но есть правила, позволяющие понять, где тут адрес, а где сообщение. Аналогично, пакет в компьютерной сети представляет собой поток битов, а протокол IP определяет, где адрес и прочая служебная информация, а где сами передаваемые данные. Таким образом, протокол IP в эталонной модели ISO/OSI является протоколом сетевого (3) уровня.

Протокол TCP - это протокол следующего уровня, предназначенный для контроля передачи и целостности передаваемой информации.

Когда Вы не расслышали, что сказал Вам собеседник в телефонном разговоре, Вы просите его повторить сказанное. Приблизительно этим занимается и протокол TCP применительно к компьютерным сетям. Компьютеры обмениваются пакетами протокола IP, контролируют их передачу по протоколу TCP и, объединяясь в глобальную сеть, образуют Интернет. Протокол TCP является протоколом транспортного (4) уровня

Краткое описание протоколов семейства TCP/IP с расшифровкой аббревиатур

ARP (Address Resolution Protocol, протокол определения адресов): конвертирует 32-разрядные IP-адреса в физические адреса вычислительной сети, например, в 48-разрядные адреса Ethernet.

FTP(File Transfer Protocol, протокол передачи файлов): позволяет передавать файлы с одного компьютера на другой с использованием TCP-соединений. В родственном ему, но менее распространенном протоколе передачи файлов - Trivial File Transfer Protocol (TFTP) - для пересылки файлов применяется UDP, а не TCP.

ICMP (Internet Control Message Protocol, протокол управляющих сообщений Internet): позволяет IP-маршрутизаторам посылать сообщения об ошибках и управляющую информацию другим IP-маршрутизаторам и главным компьютерам сети. ICMP-сообщения "путешествуют" в виде полей данных IP-дейтаграмм и обязательно должны реализовываться во всех вариантах IP.

IGMP (Internet Group Management Protocol, протокол управления группами Internet): позволяет IP-дейтаграммам распространяться в циркулярном режиме (multicast) среди компьютеров, которые принадлежат к соответствующим группам.

IP (Internet Protocol, протокол Internet): низкоуровневый протокол, который направляет пакеты данных по отдельным сетям, связанным вместе с помощью маршрутизаторов для формирования Internet или интрасети. Данные "путешествуют" в форме пакетов, называемых IP-дейтаграммами.

RARP (Reverse Address Resolution Protocol, протокол обратного преобразования адресов): преобразует физические сетевые адреса в IP-адреса.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol, простой протокол обмена электронной почтой): определяет формат сообщений, которые SMTP-клиент, работающий на одном компьютере, может использовать для пересылки электронной почты на SMTP-сервер, запущенный на другом компьютере.

TCP (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей): протокол ориентирован на работу с подключениями и передает данные в виде потоков байтов. Данные пересылаются пакетами - TCP-сегментами, - которые состоят из заголовков TCP и данных. TCP - "надежный" протокол, потому что в нем используются контрольные суммы для проверки целостности данных и отправка подтверждений, чтобы гарантировать, что переданные данные приняты без искажений.

UDP (User Datagram Protocol, протокол пользовательских дейтаграмм): протокол, не зависящий от подключений, который передает данные пакетами, называемыми UDP-дейтаграммами. UDP - "ненадежный" протокол, поскольку отправитель не получает информацию, показывающую, была ли в действительности принята дейтаграмма.

Стек протоколов – это некоторая комбинация протоколов, которые работают в сети одновременно и обеспечивают следующие операции с данными:

- Подготовку

- Передачу

- Прием

Работа различных протоколов должна быть скоординирована так, чтобы исключить конфликты или незаконченные операции – этого можно достичь с помощью разбиения стеков протоколов на уровни.

В компьютерной промышленности в качестве стандартных моделей разработано несколько стеков протоколов. Наиболее известные из них:

- NetWare фирмы

- Novell AppleTalk фирмы Apple

- TCP/IP – стек протоколов Internet

Коммуникационные задачи, которые возложены на сеть, позволяют выделить среди протоколов разных стеков три типа (три уровня) протоколов:

- Прикладные

- Транспортные

- Сетевые

Схема расположения этих протоколов соответствует уровням модели OSI

Стек протоколов TCP/IP

(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

TCP/IP – набор протоколов, которые обеспечивают связь в гетерогенной (неоднородной) среде, т.е. обеспечивает совместимость между компьютерами разных типов. Совместимость – одно из основных преимуществ TCP/IP, поэтому большинство ЛВС поддерживает его. TCP/IP маршрутизируемый протокол – используется в качестве межсетевого протокола. TCP/IP стал стандартом де-факто для межсетевого взаимодействия

Четырехуровневая модель TCP/IP

Протоколы TCP/IP соответствуют четырехуровневой модели, известной как модель DARPA. Каждый уровень этой модели соответствует одному или нескольким уровням модели OSI.

OSI TCP/IP

Единицы передачи данных для протоколов различных уровней

Основные протоколы стека TCP/IP

I. Прикладной уровень – обеспечивает приложениям доступ к сервисам других уровней и определяют протоколы, по которым приложения могут обмениваться данными На этом уровне предусмотрено много протоколов и постоянно разрабатываются новые.

Telnet – протокол эмуляции терминала, используется для регистрации на удаленных компьютерах

- FTP (File Transport Protocol) – протокол для передачи файлов

- HTTP (Hypertext Transfer Protocol) – протокол для работы с гипертекстовыми документами, образующими содержимое Web-страниц в World Wide Web

Следующие протоколы упрощают использование и управление TCP/IP-сетями

- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол для передачи почтовых сообщений

- SNMP (Simple Network Management Protocol) – протокол управления сетью

- RIP (Routing Information Protocol) – протокол маршрутизации

II. Транспортный уровень Предоставляет прикладному уровню сеансовые коммуникационные службы.

- TCP (Transmission Control Protocol) – обеспечивает надежную, требующую логического соединения связь только между двумя компьютерами. Отвечает за установление соединения, упорядочивание посылаемых пакетов и восстановление пакетов, потерянных в процессе передачи.

- UDP (User Datagram Protocol) – обеспечивает ненадежную, не требующую логического соединения связь. Используется, когда объем данных невелик (например, данные могут уместиться в одном пакете), когда издержки установления TCP соединения нежелательны либо когда протоколы верхнего уровня или приложения гарантируют надежную доставку. UDP используется для передачи данных на несколько компьютеров с использованием многоадресной рассылки, например, многоадресная рассылка потокового мультимедиа при проведении видеоконференций в реальном времени.