В различных сетях существуют различные процедуры обмена данными между рабочими станциями. Стандарты Международного института инженеров по электротехнике и электронике IEEE описывают методы доступа к сетевым каналам данных, среди которых наибольшее распространение получили три конкретных реализации методов доступа: Ethernet, Arcnet и TokenRing.
Метод доступа Ethernet разработан фирмой Xerox в 1975 г. и до сих пор пользуется наибольшей популярностью. Он обеспечивает высокую скорость передачи информации и надежность.
Метод доступа Ethernet является методом множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизии “общая шина”). Если канал свободен, станция начинает передачу. Такое сообщение принимается всеми компьютерами сети, но все компьютеры, кроме адресата, его игнорируют. При одновременной попытке двух станций начать передачу данных аппаратура сети распознает подобные коллизии и задерживает передачу на некоторое время. Время задержки для разных станций различно. Реально коллизии приводят к уменьшению быстродействия сети только в том случае, когда в сети работает порядка 80-100 компьютеров.
Метод доступа Arcnet разработан фирмой Datapoint Corp. Он также получил широкое распространение благодаря тому, что необходимое оборудование является самым дешевым.
Arcnet используется в сетях с топологией “звезда”. Один компьютер создает специальный маркер (служебное сообщение), который последовательно передается от одного компьютера к другому. Для передачи своего сообщения рабочая станция дожидается маркера и добавляет к нему свое сообщение с адресами получателя и отправителя. При получении сообщения станция-адресат “отцепляет” его от маркера.
Метод доступа Token Ringразработан фирмой IBM и рассчитан на кольцевую топологию сети.
Этот метод напоминает Arcnet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. Этот метод требует самого дорогого оборудования, но изначально отличался повышенной надежностью и высокой скоростью передачи информации.
Различают следующие типы архитектуры компьютерных сетей:
- архитектура с выделенным сервером, содержащая 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 дорогого 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;
- 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)
Одноранговая архитектура – концепция 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 децентрализованными сетями. 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.
