Архитектура сети: одноранговая и клиент/сервер

Архитектура сети: одноранговая и клиент/сервер

 

Существуют две основные архитектуры сети: одноранговая (peer-to-peer) и клиент/сервер (client/ server), причем вторая практически вытеснила первую.

В одноранговой сети все компьютеры равноправны — имеют один ранг. Поэтому любой компьютер может выступать, как в роли сервера, то есть предоставлять свои ресурсы (файлы, принтеры) другому компьютеру, так и в роли клиента — использовать предоставленные ему ресурсы.

В отличие от одноранговой сети, в сети клиент/сервер существует один или несколько главных компьютеров — серверов. Все остальные компьютеры сети называются клиентами или рабочими станциями.

Сервер — это специальный компьютер и/или программа, предоставляющие определенные услуги другим компьютерам.

 

Существуют различные виды серверов (в зависимости от предоставляемых ими услуг): серверы баз данных, файловые серверы, серверы печати (принт-серверы), почтовые серверы, Web -серверы и т.д.

Одноранговые сети

Компьютеры в одноранговой сети объединяются в рабочие группы. Каждая рабочая группа имеет свой идентификатор — имя рабочей группы.

Единственное ограничение доступа, которое возможно в одноранговой сети, это использование пароля для доступа к какому-нибудь ресурсу. Для того чтобы получить доступ к этому ресурсу, например принтеру, нужно знать пароль. Это называется управлением доступом на уровне ресурсов.

В сети клиент/сервер используется другой способ управления доступом — на уровне пользователей. В этом случае можно разрешить доступ к ресурсу только определенным пользователям.

Сети клиент/сервер

Для получения доступа к ресурсу в сети клиент/сервер пользователь должен ввести свой уникальный идентификатор — имя пользователя (login — логин) и пароль (password). Логин пользователя является общедоступной информацией и это правильно: возможно, если кто-нибудь захочет отправить пользователю сообщение по электронной почте, то для этого ему достаточно знать его логин (естественно, и имя сервера электронной почты, который «знает» этого пользователя).

Проверка имени пользователя называется идентификацией.Подтверждение (проверка подлинности) имени пользователя паролем — аутентификация.

Идентификация + аутентификация = авторизация.

Иногда понятие аутентификация просто воспринимается как проверка подлинности в широком смысле этого слова.

Для экономии средств, как правило, один сервер сочетает в себе функции нескольких серверов, например, почтовый сервер может быть также и Web -сервером. Услуги, которые может предоставлять сервер, ограничиваются только его физическими возможностями — чем мощнее сервер, тем больше услуг и с большим качеством он может предоставлять, поэтому в качестве сервера выбирается довольно мощный компьютер. Хотя эта формула (чем мощнее, тем лучше) не всегда оправдана, например, если ваш сервер используется для предоставления доступа к Интернет небольшой сети, то в этом случае с поставленной задачей прекрасно справится старенький 486 DX /66 — 32 Мб ОЗУ. Однако, если вы являетесь Интернет-провайдером, то есть предоставляете коммерческий доступ к сети Интернет, такой конфигурации будет явно недостаточно.

 

Понятие «протокол» и «интерфейс». Протоколы Интернет

 

Сетевое взаимодействие

Любая сеть связи работает с использованием определенного метода коммутации абонентов. Наиболее распространены три метода коммутации:

♦ коммутация каналов;

♦ коммутация пакетов.

Для использования метода коммутации каналов нужен физический канал для прямой передачи данных между узлами. Физический канал состоит из последовательно соединенных канальных участков. Каналы соединяются между собой коммутаторами, которые устанавливаются между конечными узлами сети.

Коммутация каналов удобна для телефонных сетей. Для передачи компьютерного трафика был разработан метод коммутации пакетов. Для передачи компьютерных данных сети с коммутацией каналов совершенно не годятся из-за слишком большого коэффициента пульсации трафика.

Рассмотрим следующую ситуацию: вы заходите на почтовый сервер и запрашиваете список сообщений. Сервер, в ответ на ваш запрос, порождает относительно небольшой трафик — ведь список содержит небольшой объем информации — кто отправил, дата, тема, размер сообщения.

Просмотрев список сообщений, вы загружаете на свой компьютер сообщение, отправленное вашим другом. Он написал о летнем отдыхе и прислал десяток качественных фотографий общим размером в 10 Мб. Получение этого сообщения порождает интенсивный обмен данных. Просмотрев фотографии, вы, в свою очередь, отправляете ему свои фото, что также создает большую нагрузку на канал связи. Если сеть, в которой вы работаете, использует метод коммутации каналов, то канал между вами и сервером большую часть времени будет простаивать, занимая и без того ограниченные ресурсы коммутатора.

При коммутации пакетов ваши данные будут разбиты на части — пакеты. Вы можете передавать данные без ограничения на их размер — хоть 100 Гб, но размер пакетов ограничен — от 46 до 1500 байт. Пакеты передаются как независимые блоки. На другом компьютере переданные вами данные будет «собраны» воедино. Пакетная передача позволяет сбалансировать нагрузку на канал связи и обеспечить наиболее эффективное его использование.

Пакет состоит из заголовка и поля данных. Заголовок содержит служебную информацию — адрес отправителя, адрес получателя, порт назначения и другая информация. Поле данных содержит передаваемые вами данные. Любая сеть накладывает свои ограничения на длину пакетов, например, для сети Ethernet минимальный размер пакета равен 72 байтам, а максимальный — 1526. Пакет не может быть меньше 72 байтов: если мы не укажем служебную информацию, мы не сможем отправить даже пустой пакет.

 

Классы IP -сетей

В общем случае IP-сети делятся на классы: А, В, С, D и Е.

Сети класса А — это огромные сети. Маска сети класса А: 255.0.0.0. В каждой сети такого класса может находиться 16777216 адресов. Адреса таких сетей лежат в промежутке 1.0.0.0... 126.0.0.0, а адреса хостов (компьютеров) имеют вид 125.*.*.*

Сети класса В — это средние сети. Маска такой сети — 255.255.0.0. Эта сеть содержит 65536 адресов. Диапазон адресов таких сетей 128.0.0.0...191.255.0.0. Адреса хостов имеют вид 136.12.*.*

Сеть класса С — маленькие сети. Содержат 256 адресов (на самом деле всего 254 хоста, так как номера 0 и 255 зарезервированы). Маска сети класса С - 255.255.255.0. Интервал адресов: 192.0.1.0...223.255.255.0. Адреса хостов имеют вид: 195.136.12.*

Класс сети определить очень легко. Для этого нужно перевести десятичное представление адреса сети в двоичное. Например, адрес сети 128.11.1.0 в двоичном представлении будет выглядеть так:

10000000 00001011 00000001 00000000 А 192.168.1.0:

11000000 10101000 00000001 00000000

Если адрес начинается с последовательности битов 10, то данная сеть относится к классу В, а если с последовательности ПО, то к классу С.

Если адрес начинается с последовательности 1110, то сеть является сетью класса D, а сам адрес является особым — групповым (multicast). Если в пакете указан адрес сети класса D, то этот пакет должны получить все хосты, которым присвоен данный адрес.

Адреса класса Е зарезервированы для будущего применения. В табл. 1.1 приведены сравнительные характеристики сетей классов А, В, С, D и Е.

Если весь IP -адрес состоит из нулей (0.0.0.0), то значит, что он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет.

Адрес 255.255.255.255 — это широковещательный адрес. Пакет с таким адресом будет рассылаться всем узлам, которые находятся в той же сети, что и источник пакета. Это явление называется ограниченным широковещанием. Существует также другая рассылка, которая называется широковещательным сообщением. В этом случае вместо номера узла стоят все единицы в двоичном представлении (255). Например, 192.168.2.255. Это означает, что данный пакет будет рассылаться всем узлам сети 192.168.2.0.

Особое значение имеет IP-адрес 127.0.0.1 — это адрес локального компьютера. Он используется для тестирования сетевых программ и взаимодействия сетевых процессов. При попытке отправить пакет по этому адресу данные не передаются по сети, а возвращаются протоколам верхних уровней, как только что принятые. При этом образуется как бы «петля». Этот адрес называется loopback. В IP-сети запрещается использовать IP-адреса, которые начинаются со 127. Любой адрес подсети 127.0.0.0 относится к локальному компьютеру, например: 127.0.0.1, 127.0.0.5, 127.77.0.6. Существует также специальные адреса, которые зарезервированы для несвязанных локальных сетей — это сети, которые используют протокол IP, но не подключены к Интернет. Вот эти адреса:

1. 10.0.0.0 (сеть класса А, маска сети 255.0.0.0).

2. 172.16.0.0 — 172.31.0.0 (16 сетей класса В, маска каждой сети 255.255.0.0).

3. 192.168.0.0 — 192.168.255.0 (256 сетей класса С, маска каждой сети 255.255.255.0).

 

Система доменных имен — DNS

Для преобразования IP-адреса в символьное имя и обратно используется служба доменных имен — DNS (Domain Name System). Обычно на любом сервере устанавливается своя служба DNS, даже если этот сервер не поддерживает домена. В отличие от одноранговой сети, в IP-сети компьютеры объединяются в домены, а не в рабочие группы.

Вся структура службы DNS является иерархической. Существуют домены первого, второго, третьего, n-го уровней.

 

Архитектура сети: одноранговая и клиент/сервер

 

Существуют две основные архитектуры сети: одноранговая (peer-to-peer) и клиент/сервер (client/ server), причем вторая практически вытеснила первую.

В одноранговой сети все компьютеры равноправны — имеют один ранг. Поэтому любой компьютер может выступать, как в роли сервера, то есть предоставлять свои ресурсы (файлы, принтеры) другому компьютеру, так и в роли клиента — использовать предоставленные ему ресурсы.

В отличие от одноранговой сети, в сети клиент/сервер существует один или несколько главных компьютеров — серверов. Все остальные компьютеры сети называются клиентами или рабочими станциями.