051-5к 24-03-2020 КС Дополнительный материал: презентация "Архитектура сетей"

Архитектура сетей

СОДЕРЖАНИЕ

Архитектура сети. Определение. Типы.

Архитектура «терминал – главный компьютер»

Одноранговая архитектура

Архитектура «клиент – сервер»

Выбор архитектуры сети

Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная сеть – это группа компьютеров, соединённых линиями связи:

• электрические кабели телефонная линия оптоволоконный кабель (оптическое волокно) радиосвязь (беспроводные сети, WiFi)
• электрические кабели
• телефонная линия
• оптоволоконный кабель (оптическое волокно)
• радиосвязь (беспроводные сети, WiFi)

Что приобрели?

• совместное использование ресурсов (данные, программы, внешние устройства) электронная почта быстрый обмен информацией между компьютерами
• совместное использование ресурсов (данные, программы, внешние устройства)
• электронная почта
• быстрый обмен информацией между компьютерами

Что потеряли?

• финансовые затраты (техника, программное обеспечение) снижение безопасности (вирусы, шпионаж) нужен специалист по обслуживанию ( системный администратор )
• финансовые затраты (техника, программное обеспечение)
• снижение безопасности (вирусы, шпионаж)
• нужен специалист по обслуживанию ( системный администратор )

Обязанности системного администратора

• разграничение прав доступа пользователей к ресурсам сети
• обеспечение защиты информации
• предотвращение потери данных в случае сбоя электропитания (рекомендуется использовать источники бесперебойного питания)
• периодическое копирование и архивирование данных – для этого используют дополнительные винчестеры ( зеркальные , RAID-массивы), стримеры, DVD
• замена оборудования в случае выхода из строя сервера или рабочей станции

Типы сетей

Локальные ( LAN = Local Area Network ) – соединяют компьютеры в одном или нескольких соседних зданиях.

Корпоративные – соединяют компьютеры одной фирмы, возможно в разных городах.

Муниципальные (общегородские) – сети органов управления (милиция, паспортный стол, и т.д.).

Глобальные (общемировые), например, Интернет.

Архитектура сети

Архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

Рассмотрим три вида архитектур:

• архитектура «терминал – главный компьютер»;

• одноранговая архитектура;

• архитектура «клиент – сервер».

Архитектура «терминал – главный компьютер»

Архитектура «терминал

– главный компьютер» –

это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров .

Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:

• Главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных;

• Терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнения заданий, ввода данных для выполнения заданий и получения результатов.

Одноранговая архитектура

Одноранговая архитектура – это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам.

Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны. Каждая рабочая станция может выступать как сервер, так и как клиент.

Одноранговая архитектура

Преимущества:

• они легки в установке и настройке;

• малая стоимость и легкая эксплуатация;

• отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;

• пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;

• минимум оборудования и программного обеспечения;

• нет необходимости в администраторе;

Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса , которые они предоставляли.

Архитектура «клиент – сервер»

Архитектура «клиент – сервер» – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов .

Сервер

Сервис

-

–

это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам

это процесс обслуживания клиентов

Технология «клиент-сервер»

сервер

Клиент

• посылает запрос с заданием выводит на экран ответ, полученный от сервера
• посылает запрос с заданием
• выводит на экран ответ, полученный от сервера

Сервер

• принимает запросы от клиентов и ставит их в очередь выполняет задание посылает ответ с результатами
• принимает запросы от клиентов и ставит их в очередь
• выполняет задание
• посылает ответ с результатами

рабочая станция

запрос

ответ

• вся обработка данных – на сервере, РС могу быть маломощными
• дешевле модернизация
• меньше нагрузка на сеть (передаются только нужные данные)
• защита устанавливается на сервере (в одном месте)

• финансовые затраты (техника, программное обеспечение)
• сложная настройка сервера

Архитектура «клиент – сервер»

Процесс, который вызывает сервисную функцию с помощью определенных операций, называется клиентом . Им может быть программа или пользователь.

Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя. Интерфейсы пользователя это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью.

Виды сервисов:

• файловый сервер (File Serwer - FS);

• доступ к удаленным данным (Remote Data Access - RDA);

• сервер баз данных (Date Base Serwer - DBS);

• сервер приложений (Application Serwer - AS).

Файловый сервер

(File Serwer - FS)

Запросы

Сервер

Клиент

Компонент доступа к ресурсам

Прикладной компонент

Компонент

представления

Файлы

Рис. Технология файлового сервера

( Протокол обмена при такой схеме представляет собой набор вызовов,

обеспечивающих приложению доступ к файловой системе на файл-сервер. )

Один из компьютеров в сети назначается файловым сервером и представляется другим компьютерам услуги по обработке файлов.

Файловый сервер работает под управлением сетевой операционной системы и играет роль компонента доступа к информационным ресурсам (т.е. к файлам).

Недостатки :

• низкий сетевой трафик (передача множество файлов, необходимых приложению);
• небольшое количество операций манипуляции с данными (файлами);
• отсутствие адекватных средств безопасности доступа к данным (защита только на уровне файловой системы).

Доступ к удаленным данным (Remote Data Access - RDA)

Сервер

SQL Запросы

Клиент

Компонент доступа к ресурсам

Прикладной компонент

Компонент

представления

Файлы

Рис. Модель доступа к удаленным данным

Программы компоненты представления и прикладного компонента совмещены и выполняются на компьютере - клиенты. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается операторами специального языка или вызовами функций специальной библиотеки.

Запросы к информационным ресурсам направляется по сети удаленному компьютеру, который обрабатывает и выполняет их, возвращая клиенту блоки данных.

Достоинство RDA

• унификация интерфейса « клиент - сервер » в виде языка запросов;
• широком выборе средств разработки приложений.

Недостатки RDA

• загрузка сети при взаимодействии клиента и сервера посредством запросов;
• невозможностью администрирования приложений в RDA, так как в одной программе совмещаются различные по своей природе функции (представления и прикладные).

Сервер баз данных

(Date Base Serwer - DBS)

Клиент

Сервер

Вызов

Компонент доступа к ресурсам

Прикладной компонент SQL

Компонент представления

Рис. Технология сервера баз данных

Сервер баз данных ( DBS )- технология реализована в некоторых реляционных (табличных) СУБД.

Механизм хранимых процедур – средство программирования SQL-сервера. Процедуры хранятся в словаре баз данных, разделяются между несколькими клиентами и выполняются на том же компьютере, где функционируют SQ сервер. В сервере баз данных компонент представления выполняется на компьютере-клиенте, в то время как прикладной компонент оформлен как набор хранимых процедур и функционирует на компьютере -сервере БД. Там же выполняется компонент доступа к данным, т.е. ядро СУБД.

Понятие информационного ресурса в данной технологии практически равнозначно понятию баз данных, поскольку механизм хранимых процедур – отличительная характеристика DBS-модели - имеется пока только в СУБД.

Достоинства DBS :

• возможность централизованного администратирования прикладных функций;
• снижение трафика(вместоSQL-запросов по сети направляются вызовы хранимых процедур);
• возможность разделения процедуры между несколькими приложениями;
• экономия ресурсов компьютера за счет использования единожды созданного плана выполнения процедуры.

Недостатки DBS:

ограниченность средств написания хранимых процедур, сфера их использования ограничена конкретной СУБД из-за отсутствия возможности отладки и тестирования разнообразных хранимых процедур.

Сервер приложений

(Application Serwer - AS)

Клиент

Сервер

Сервер

Компонент представления

Прикладной компонент

Компонент доступа к ресурсам

API

SQL

Рис. Технология сервера приложений

Сервер приложений (A)представляет собой процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, отвечающий за интерфейс с пользователем(т.е.реализует функции первой группы).

Прикладной компонент реализован как группа процессов, выполняющих прикладные функции, и называется сервером приложения.

Из прикладных компонентов доступны такие ресурсы, как базы данных, очереди, почтовые службы и др. AS, размещенная на компьютере, где функционирует менеджер ресурсов, избавляет от необходимости направления SQL-запросов по сети, что повышает производительность системы.

Технологии RDA и DBS опираются на двухзвенную схему рахзделения функций;

• В RDA прикладные функции отданы программе-клиенту (прикладной компонент комбинируется с компонентом представления);
• В DBS ответственность за их выполнение берет на себя ядро СУБД (прикладной компонент интегрируется в компонент доступа к информационным ресурсам).
• В AS реализована трехзвенная схема разделения функций. Здесь прикладной компонент выделен как важнейший изолированный элемент приложения. Сравнивая модели, можно заключить, что AS обладает найбольшей гибкостью и имеет универсальный характер.

Архитектура «клиент – сервер»

Преимущества:

• позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;
• обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;
• эффективный доступ к сетевым ресурсам;
• пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.

Недостатки:

• неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, как минимум потерю сетевых ресурсов;
• требуют квалифицированного персонала для администрирования;
• имеют более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.

Выбор архитектуры сети

Выбор архитектуры сети зависит от назначения сети, количества рабочих станций и от выполняемых на ней действий.

Следует выбрать одноранговую сеть , если:

• количество пользователей не превышает десяти;
• все машины находятся близко друг от друга;
• имеют место небольшие финансовые возможности;
• нет необходимости в специализированном сервере, таком как сервер БД, факс-сервер или какой-либо другой;
• нет возможности или необходимости в централизованном администрировании.

Следует выбрать клиент серверную сеть , если:

• количество пользователей превышает десяти;
• требуется централизованное управление, безопасность, управление ресурсами или резервное копирование;
• необходим специализированный сервер;
• нужен доступ к глобальной сети;
• требуется разделять ресурсы на уровне пользователей.