Типовые архитектуры компьютерных сетей

 

Различают следующие типы архитектуры компьютерных сетей:

- архитектура с выделенным сервером, содержащие клиентов и обслуживающие их серверы;

- одноранговая архитектура, в которой нет серверов, и разделяются ресурсы независимых узлов;

- гибридная архитектура – архитектура клиент-сервер с одноранговыми разделяемыми ресурсами.

Сети с выделенным сервером (сети с централизованным управлением )

Существуют два основных принципа управления в сетях: централизация и децентрализация. В сетях с централизованным управлением функции управления обменом данными возложены на файл-серверы.

Преимуществом централизованных сетей является высокая защищенность сетевых ресурсов от несанкционированного доступа, удобство администрирования сети, возможность создания сетей с большим числом узлов. Основной недостаток состоит в уязвимости системы при нарушении работоспособности файл-сервера, а также в предъявлении довольно высоких требований к ресурсам серверов.

В сетях с централизованным управлением (часто их называют сетями с выделенным сервером) один из компьютеров (сервер) реализует процедуры, предназначенные для использования всеми рабочими станциями, управляет взаимодействием рабочих станций и выполняет целый ряд сервисных функций.

В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения тех или иных процедур: чтение файла, поиск информации в базе данных, печать файла и т.д.

Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего использования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.

Системы, в которых сервер выполняет только процедуры организации, хранения и выдачи клиентам нужной информации, носят название систем «файл-сервер»; те же системы, в которых на сервере наряду с хранением выполняется и содержательная обработка информации принято называть системами «клиент-сервер».

Сервер, работающий по технологии «файл-сервер», сам называется файл-сервером, работающий по технологии «клиент-сервер» – сервером приложений.

Достоинства архитектуры с выделенным сервером:

- сильная централизованная защита;

- отсутствует ограничение на число рабочих станций;

- простота управления по сравнению с одноранговыми сетями;

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

- высокое быстродействие;

- возможность совместного использования дорого оборудования;

- оптимизированные выделенные серверы функционируют в режиме разделения ресурсов быстрее, чем одноранговые узлы;

- доступ к разделяемым ресурсам сети обеспечивается по одному паролю;

- освобождение пользователей от задачи управления разделяемыми ресурсами;

Недостатки серверных сетей:

- дорогое специализированное аппаратное обеспечение;

- дорогостоящие серверные операционные системы и клиентские лицензии;

- зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;

- меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью;

- требуется администратор сети.

Одноранговые сети (сети без централизованного управления) – архитектура сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем абонентским системам. Рассматриваемая архитектура характеризуется тем, что в ней абонентские системы равноправны и их обращение к ресурсам друг друга является симметричным.

Для одноранговых сетей характерно отсутствие централизованного управления. В них нет серверов. Поэтому часто такие сети называют децентрализованные сети. При необходимости пользователи могут работать с общими дисками и такими ресурсами, как принтеры и факсы.

Одноранговые сети организуются по рабочим группам. Кроме того, одноранговые сети не оптимизированы для разделения ресурсов. В этих сетях существует лицензионное ограничение, не позволяющее получить доступ к ресурсу сразу большому числу пользователей.

Преимущества одноранговых сетей:

- низкая стоимость;

- просты в инсталляции;

- не требуют специальной должности администратора сети;

- позволяют пользователям управлять разделением ресурсов;

- при работе не вынуждают полагаться на функционирование других компьютеров;

- высокая надежность.

Для одноранговых сетей характерны и определенные недостатки:

- дополнительная нагрузка на компьютеры из-за совместного использования ресурсов;

- неспособность одноранговых узлов обслуживать, подобно серверу, 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 и неудобная система защиты;

- возможность подключения небольшого числа рабочих станций (не более 10);

- отсутствие централизованного управления, осложняющее работу с большими одноранговыми сетями.

Клиент-серверная архитектура состоит в простейшем случае из трех основных компонентов:

- сервер баз данных, управляющий хранением данных, доступом и защитой, резервным копированием, отслеживающий целостность данных в соответствии с бизнес-правилами и, самое главное, выполняющий запросы клиента;

- клиент, предоставляющий интерфейс пользователя, выполняющий логику приложения, проверяющий допустимость данных, посылающий запросы к серверу и получающий ответы от него;

- сеть и коммуникационное программное обеспечение, осуществляющее взаимодействие между клиентом и сервером посредством сетевых протоколов.

Модель клиент-сервер (client/server) - модель вычислений, в которой нагрузка по обработке прикладных программ распределяется между компьютером-клиентом и компьютером-сервером, совместно использующим информацию с помощью сети. Данная модель объединяет преимущества централизованных вычислений и клиентской модели. Обычно клиент - это программное обеспечение конечного пользователя, выполняющееся на РС и способное установить связь с сервером (обычно, сервером баз данных). Производительность при использовании модели "клиент-сервер" выше обычного, так как клиент и сервер делят между собой нагрузку по обработке данных. Модель клиент-сервер лучше всего работает при организации доступа к большим объемам данных.

Ядром архитектура клиент/сервер является сервер баз данных (система, которая получает запросы от программ-клиентов по вычислительной сети и передает в ответ запрашиваемые данные; каждый сервер баз данных состоит из компьютера, операционной системы и программного обеспечения сервера СУБД.), представляющий собой приложение, осуществляющее комплекс действий по управлению данными - выполнение запросов, хранение и резервное копирование данных, отслеживание ссылочной целостности, проверку прав и привилегий пользователей, ведение журнала транзакций. Обычно клиенты по вычислительной сети посылают запросы серверу в форме предложений на языке SQL. Сервер интерпретирует их и пересылает соответствующие данные обратно клиенту.

Архитектура клиент-сервер) может быть представлена нескольким моделям клиент - серверного взаимодействия:

"Толстый" клиент. Наиболее часто встречающийся вариант реализации архитектуры клиент - сервер в уже внедренных и активно используемых системах. Серверная часть, при данном подходе, представляет собой сервер баз данных. К описанной модели часто применяют аббревиатуру RDA - Remote Data Access (удаленный доступ к данным).

"Тонкий" клиент. Модель, начинающая активно использоваться в корпоративной среде в связи с распространением Internet-технологий и, в первую очередь, Web-браузеров. тонкими клиентами (упрощенными компьютерами, предназначенными для работы с серверами). Тонкие клиенты используются для работы с традиционными офисными приложениями. Преимущество информационной системы с «тонкими» клиентами заключается в ее улучшенной управляемости и, как следствие этого, повышенной надежности.

 

Беспроводные сети Wi-Fi

 

WI-FI - это современная беспроводная технология соединения компьютеров в локальную сеть и подключения их к Internet. Именно благодаря этой технологии Internet становится мобильным и дает пользователю свободу перемещения не то что в пределах комнаты, но и по всему миру.

Представьте себе такую картину: вы пользуетесь своим компьютером так же, как сейчас - мобильным телефоном; вам не нужны провода, вы можете взять свой ноутбук в любую точку Москвы и войти в Internet практически отовсюду. Это - ближайшее будущее.

Под аббревиатурой "Wi-Fi" (от английского словосочетания "Wireless Fidelity", которое можно дословно перевести как "высокая точность беспроводной передачи данных") в настоящее время развивается целое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам.

Вместе с тем необходимо помнить об ограничениях беспроводных сетей. Это, как правило, все-таки меньшая скорость, подверженность влиянию помех и более сложная схема обеспечения безопасности передаваемой информации.

Сегмент Wi-Fi сети может использоваться как самостоятельная сеть, либо в составе более сложной сети, содержащей как беспроводные, так и обычные проводные сегменты. Wi-Fi сеть может использоваться:

· для беспроводного подключения пользователей к сети;

· для объединения пространственно разнесенных подсетей в одну общую сеть там, где кабельное соединение подсетей невозможно или нежелательно;

· для подключения к сетям провайдера Internet-услуги вместо использования выделенной проводной линии или обычного модемного соединения.

Для построения беспроводной сети используются Wi-Fi адаптеры и точки доступа.

Точка доступа представляет собой автономный модуль со встроенным микрокомпьютером и приемно-передающим устройством. Через точку доступа осуществляется взаимодействие и обмен информацией между беспроводными адаптерами, а также связь с проводным сегментом сети. Таким образом, точка доступа играет роль коммутатора.

Главное отличие проводных сетей от беспроводных связано с абсолютно неконтролируемой областью между конечными точками сети. В достаточно широком пространстве сетей беспроводная среда никак не контролируется. Современные беспроводные технологии предлагают ограниченный набор средств управления всей областью развертывания сети. Это позволяет атакующим, находящимся в непосредственной близости от беспроводных структур, производить целый ряд нападений, которые были невозможны в проводной сети. Обсудим характерные только для беспроводного окружения угрозы безопасности, оборудование, которое используется при атаках, проблемы, возникающие при роуминге от одной точки доступа к другой, укрытия для беспроводных каналов и криптографическую защиту открытых коммуникаций.