► Определение. Сервером называется абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы других абонентов, т. е. служит только сети.
Серверов в сети может быть несколько, и совсем не обязательно сервер - это самый мощный компьютер. Выделенный сервер - это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может заниматься помимо обслуживания сети и другими задачами. Специфический тип сервера - это сетевой принтер.
► Определение. Клиентом называется абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, т. е. сеть его обслуживает.
Компьютер-клиент также часто называют рабочей станцией. В принципе каждый компьютер может быть одновременно как клиентом, так и сервером. Под сервером и клиентом часто понимают также не сами компьютеры, а работающие на них программные приложения. В этом случае приложение, которое только отдает ресурс в сеть, является сервером, а приложение, которое только пользуется сетевыми ресурсами, является клиентом.
Можно выделить следующие классы локальных вычислительных сетей. По способу организации взаимодействия компьютеров:
■ равноправные (одноранговые) ЛВС , т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Например, если на вашем компьютере установлен принтер, то с его помощью смогут распечатывать свои документы все остальные пользователи сети, а вы, в свою очередь, сможете работать с Интернетом, подключение к которому осуществляется через соседний компьютер.
■ ЛВС с выделенными файловыми серверами (централизованные или иерархические).
Главное достоинство, одноранговых сетей - это простота установки и эксплуатации. Главный недостаток состоит в том, что в условиях одноранговых сетей затруднено решение вопросов защиты информации. Поэтому такой способ организации сети используется для сетей с небольшим количеством компьютеров и там, где вопрос защиты данных не является принципиальным.
В иерархической сети при установке сети заранее выделяются один или несколько серверов - компьютеров, управляющих обменом данных по сети и распределением ресурсов. Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера, называют клиентом сети или рабочей станцией. Иерархическая модель сети является наиболее предпочтительной, так как позволяет создать наиболее устойчивую структуру сети и более рационально распределить ресурсы. Также достоинством иерархической сети является более высокий уровень защиты данных.
По технологии использования сервера различают сети с архитектурой «файл-сервер» и сети с архитектурой «клиент-сервер». В первой модели используется файловый сервер, на котором хранится большинство программ и данных. По требованию пользователя ему пересылаются необходимая программа и данные. Обработка информации выполняется на рабочей станции.
В системах с клиент-серверной архитектурой обмен данными осуществляется между приложением-клиентом и приложением-сервером. Хранение данных и их обработка производятся на мощном сервере, который выполняет также контроль доступа к ресурсам и данным. Рабочая станция получает только результаты запроса.
При организации компьютернорй сети исключительно важным является выбор топологии.
Под топологией компьютерной сети обычно понимают физическое расположение компьютеров сети относительно друг друга и способ соединения их линиями.
Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, методы управления обменом, надежность работы, возможность расширения сети.
Важно отметить, что понятие топологии относится прежде всего к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по своему собственному пути. Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, возможные и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети.
Существует три основных вида топологии сети: шина, звезда , кольцо и смешанная.
Шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи, и информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам. Согласно этой топологии создается одноранговая сеть. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, так как линия связи единственная.
Достоинства:
ü простота добавления новых узлов в сеть (это возможно даже во время работы сети);
ü сеть продолжает функционировать, даже если отдельные компьютеры вышли из строя;
ü недорогое сетевое оборудование за счет широкого распространения такой топологии.
Недостатки:
ü сложность сетевого оборудования;
ü поскольку шина используется совместно, в каждый момент времени передачу может вести только один из компьютеров. Если передачу одновременно начинают два или больше компьютеров возникает искажение сигнала, приводящее к повреждению всех кадров.
ü сложность диагностики неисправности сетевого оборудования из-за того, что все адаптеры включены параллельно;
ü обрыв кабеля влечет за собой выход из строя всей сети;
ü ограничение на максимальную длину линий связи из-за того, что сигналы при передаче ослабляются и никак не восстанавливаются.
Проблемы, характерные для топология «шина» привели к тому, что эти сети, сейчас уже практически не используются.
Звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи. Звезда - это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который ложится очень большая нагрузка, поэтому он предназначен только для обслуживания сети.
Звезда (star) — бывает двух основных видов:
1) Активная звезда — к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального — одному или нескольким периферийным.
2) Пассивная звезда. В настоящее время она распространена гораздо более широко, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в наиболее популярной сегодня сети Ethernet (о которой будет сказано далее). В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное устройство — коммутатор или, как его еще называют, свитч (switch), который восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их непосредственно получателю.
Достоинства:
ü выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети;
ü простота используемого сетевого оборудования;
ü все точки подключения собраны в одном месте, что позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности сети путем отключения от центра тех или иных периферийных устройств;
ü не происходит затухания сигналов.
Недостатки:
ü выход из строя центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной;
ü жесткое ограничение количества периферийных компьютеров;
ü значительный расход кабеля.
Кольцо (ring), при котором каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута. Кольцо - это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает.
Достоинства:
ü легко подключить новые узлы, хотя для этого нужно приостановить работу сети;
ü большое количество узлов, которое можно подключить к сети (более 1000);
ü высокая устойчивость к перегрузкам.
Недостатки:
ü выход из строя хотя бы одного компьютера нарушает работу сети;
ü обрыв кабеля хотя бы в одном месте нарушает работу сети.
На практике нередко используют и комбинации базовых топологий, но большинство сетей ориентировано именно на эти три. Рассмотрим теперь кратко особенности перечисленных сетевых топологий. В отдельных случаях при конструировании сети используют комбинированную топологию. Например, дерево (tree) - комбинация нескольких звезд. Как и в случае звезды, дерево может быть активным, или истинным, и пассивным. При активном дереве в центрах объединения нескольких линий связи находятся центральные компьютеры, а при пассивном - концентраторы (хабы).
Основание дерева вычислительной сети (корень) располагается в точке, в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева). Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и/или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.
Топология сети определяет не только физическое расположение компьютеров, но и, что гораздо важнее, характер связей между ними, особенности распространения сигналов по сети. Именно характер связей определяет степень отказоустойчивости сети, требуемую сложность сетевой аппаратуры, наиболее подходящий метод управления обменом, возможные типы сред передачи (каналов связи), допустимый размер сети (длина линий связи и количество абонентов), необходимость электрического согласования и многое другое. Более того, физическое расположение компьютеров, соединяемых сетью, вообще довольно слабо влияет на выбор топологии. Любые компьютеры, как бы они ни были расположены, всегда можно соединить с помощью любой заранее выбранной топологии
2. Аппаратные компоненты сети (сетевые адаптеры, концентраторы, маршрутизаторы).
Так уж получилось, что сетевое оборудование всегда держалось особняком. Другие комплектующие (из числа тех, что не входят в обязательный набор системного блока) можно покупать по отдельности, без каких-то можно легко обойтись. Но с сетевыми устройствами – картина совершенно иная, необходимо приобретать все в совокупности.Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер NIC (англ. network interface controller) — периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.
В настоящее время выпускается большое количество разнообразных сетевых карт. По конструктивной реализации сетевые платы делятся на:- внутренние — отдельные платы, вставляющиеся в PCI, ISA или PCI-E слот;- внешние, подключающиеся через USB или PCMCIA интерфейс, преимущественно использовавшиеся в ноутбуках;- встроенные в материнскую плату.На 10-мегабитных сетевых платах для подключения к локальной сети используются 3 типа разъёмов:- 8P8C для витой пары;- BNC-коннектор для тонкого коаксиального кабеля;- 15-контактный разъём трансивера для толстого коаксиального кабеля.Эти разъёмы могут присутствовать в разных комбинациях, иногда даже все три сразу, но в любой данный момент работает только один из них.На 100-мегабитных платах устанавливают только разъём для витой пары.Рядом с разъёмом для витой пары устанавливают один или несколько информационных светодиодов, сообщающих о наличии подключения и передаче информации.Кабель . Очевидно, чтобы соединять различные устройства в проводной сети, необходимы кабели. Естественно, не каждый кабель можно использовать для соединения сетевых устройств. Поэтому во всех сетевых стандартах определены необходимые условия и характеристики используемого кабеля, такие как полоса пропускания, волновое сопротивление (импеданс), удельное затухание сигнала, помехозащищенность и другие. Существуют два принципиально разных вида сетевых кабелей: медные и оптоволоконные. Кабели на основе медных проводов, в свою очередь, делятся на коаксиальные и некоаксиальные. Обычно используемая витая пара (RG-45) формально не относится к коаксиальным проводам, но многие характеристики присущие коаксиальным проводам, применимы и к ней. Коаксиальный кабель представляет собой центральный проводник, окруженный слоем диэлектрика (изолятора) и экраном из металлической оплетки, выполняющим также роль второго контакта в кабеле. Для повышения помехоустойчивости иногда поверх металлической оплетки помещают тонкий слой алюминиевой фольги. В лучших коаксиальных кабелях используют для изготовления серебро и даже золото. В локальных сетях применяются кабели с сопротивлением 50 Ом (RG-11, RG-58) и 93 Ом (RG-62). Главный недостаток коаксиальных кабелей — их пропускная способность, которая не превышает 10 Мбит/с, что в современных сетях считается недостаточным.
Витая пара представляет собой несколько (обычно 8) пар скрученных проводников. Скручивание применяется для уменьшения помех как самой пары, так и внешних, влияющих на нее. У скрученной определенным образом пары появляется такая характеристика, как волновое сопротивление. Витая пара бывает нескольких типов: неэкранированная витая пара — UTP (Unscreened Twisted Pair), фольгированная — FTP (foiled), фольгированная экранированная — FBTP (foiled braided) и защищенная — STP (shielded). Защищенная пара отличается от остальных наличием индивидуального экрана для каждой пары. Витые пары делятся на категории по частотным свойствам. В зависимости от того, где прокладывается провод и каково его дальнейшее использование, следует выбирать одножильную или многожильную витую пару. Одножильная пара дешевле, но она наиболее хрупкая.
Основной недостаток витой пары - плохая помехозащищённость и низкая скорость передачи информации.
Оптоволоконный кабель является перспективной технологией, используемой в сетях. Носителем информации является световой луч, который модулируется сетью и принимает форму сигнала.
Такая система устойчива к внешним электрическим помехам, и таким образом возможна очень быстрая, секретная и безошибочная передача данных со скоростью до 2 Гбит/с. Количество каналов в таких кабелях огромно.
Радиоволны в микроволновом диапазоне используются в качестве передающей среды в беспроводных локальных сетях либо между мостами или шлюзами для связи между локальными сетями. В первом случае максимальное расстояние между станциями составляет 200-300 м, во втором - это расстояние прямой видимости. Скорость передачи данных - до 2 Мбит/с.
Беспроводные локальные сети считаются перспективным направлением развития ЛС. Их преимущество - простота и мобильность. Также исчезают проблемы, связанные с прокладкой и монтажом кабельных соединений, - достаточно установить интерфейсные платы на рабочие станции, и сеть готова к работе.
Хаб . Сеть Fast Ethernet, построенная по технологии "звезда", подразумевает не непосредственное подключение нескольких компьютеров друг к другу по "общей шине", как это было в "коаксиальных" сетях, а их подключение к общему распределительному устройству – концентратору.Эти устройства бывают нескольких видов. Самые простые из них – хабы(hubs), которые способны только соединять в "пучок" компьютеры одного из сетевых сегментов, усиливая сигналы каждого из них и передавая их на все остальные подключенные к хабу станции. Хаб подходит для устройства небольших сетей, состоящих из нескольких компьютеров – или сегментов больших сетей.
Главная характеристика хаба – вид и количество портов. Самые дешевые модели снабжены 5 или 8 портами – и именно такие устройства стоит выбирать для создания небольшой сети в пределах одного этажа. Более мощные устройства поддерживают уже 16 и более портов, однако стоят они значительно дороже.Большинство современных хабов выпускается для работы с сетью на витой паре. Помимо хабов существуют более сложные и интеллектуальные устройства свитчи ( switch ), или коммутаторы. В отличие от хабов, свитч способен не просто отправлять входящий сигнал на все порты сразу, но и самостоятельно сортировать сетевую информацию. В локальной сети Switch – это почтовое отделение: он определяет, какому именно компьютеру адресован тот или иной пакет и доставляет его точно по назначению.Коммутатор (свич) имеет встроенную память, в которой хранится информация о том, к какому порту подключен какой компьютер. Поэтому во время передачи пакета он отправляется на определенный порт. Кроме того, Switch позволяет использовать в сети контроллеры с разной скоростью передачи, при этом общая пропускная способность не будет опускаться до уровня контроллера с минимальной скоростью. 
Маршрутизатор (роутер ) — сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определённых правил принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня между различными сегментами сети. Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается. 3. Организация работы пользователей в локальных сетях.
Для того чтобы все компьютеры в сети могли обмениваться информацией, разработаны единые правила передачи данных, называемые сетевыми протоколами.
Сетевой протокол – набор правил и соглашений, используемый при передаче данных между компьютерами в сети.
Для борьбы с ошибками, возникающими при передаче файлов, в большинстве современных протоколов имеются средства исправления ошибок. Конкретные методы в каждом протоколе свои, но принципиальная схема исправления ошибок одна и та же. Она заключается в том, что передаваемый файл разбивается на небольшие блоки - пакеты, а затем каждый принятый пакет сравнивается с посланным, чтобы удостовериться в их адекватности. Каждый пакет содержит дополнительный контрольный байт. Если принимающий компьютер после некоторых логических действий получит иное значение этого байта, он сделает вывод, что при пересылке пакета произошла ошибка, и запросит повторение передачи этого пакета. Несмотря на то что такая процедура уменьшает объем полезной информации, передаваемой в единицу времени, проверка на наличие ошибок и их исправление обеспечивают надежность передачи файла.
Наиболее совершенным и распространенным протоколом из всех доступных на сегодняшний день является TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Он обеспечивает сетевое взаимодействие компьютеров, работающих под управлением сетевой операционной системы, и возможность подключения к ним различных сетевых устройств. Все современные операционные системы поддерживают протокол TCP/IP, и почти все крупные сети используют его для обеспечения большей части своего трафика. Также протокол TCP/IP является стандартным для Интернета.