Общие сведения о сетевых взаимодействиях
А.Горячев, А.Нисковский 
Начиная разговор о построении корпоративных сетей, вначале необходимо определиться с базовыми понятиями, которые будут использованы далее.
Первым из них является понятие «сеть» (net, или network). Это слово в русском языке имеет много разных значений и применяется для определения различных взаимодействий. Сеть может быть телефонной или рыболовной, может быть компьютерной или радиотрансляционной. Мы будем говорить о построении корпоративных сетей, объединяющих компьютеры организации, которые чаще всего называются компьютерными, или вычислительными, сетями. Что же такое компьютерная сеть? Наверное, самым простым и общим будет следующее определение: сеть появляется тогда, когда двум или более компьютерам (а на самом деле пользователям этих компьютеров) есть что разделять. Под разделением понимается совместное использование ресурсов. Сам процесс разделения (совместного использования) сетевых ресурсов называется сетевым взаимодействием (networking).
Совместное использование ресурсов может осуществляться разными способами, зависящими от имеющихся в наличии компьютерных средств.
Первый способ взаимодействия предполагает полностью централизованную обработку информации и ее хранение, обеспечивая работу пользователей с терминалов. Часто эту модель взаимодействия называют «терминал-хост» (terminal-host).
Пользователь взаимодействует с ресурсами центрального компьютера, используя для решения своих задач его процессор, оперативную и дисковую память, а также периферийные устройства. При этом очень часто пользователь работает не один, а совместно с другими пользователями, то есть ресурсы центрального компьютера используются в режиме разделения. Центральный компьютер должен работать под управлением операционной системы, поддерживающей такое взаимодействие, которое называется централизованным (centralized computing).
Дальнейшее развитие компьютерной индустрии шло различными путями, увеличивались вычислительные мощности компьютеров, предназначенных для работы по взаимодействию «терминал-хост», появились и начали бурно развиваться персональные компьютеры. Персональные компьютеры полностью управляются пользователем, все ресурсы компьютера используются в монопольном режиме для решения задач пользователя. Несмотря на рост вычислительной мощности процессоров, не весь спектр задач может быть решен одним компьютером. Появилась необходимость создания нового взаимодействия, новой структуры, направленной на распределенную обработку информации (distributed computing). В этой модели взаимодействия каждый из компьютеров может решать свои задачи, появляется специализация компьютера.
Компьютеры объединяются в вычислительную сеть. Задачи распределяются по компьютерам сети, что позволяет расширить функциональные возможности каждого из них путем разделения доступа к другим компьютерам.
В настоящее время актуальной и быстроразвивающейся является задача объединения распределенных компьютерных ресурсов для выполнения (решения) общей задачи. Такая модель взаимодействия называется совместными, или объединенными, вычислениями (collaborative computing). При этом задача распределяется по компьютерам, компьютеры обмениваются между собой общими данными, суммарная вычислительная мощность и доступные ресурсы (оперативная и дисковая память) увеличиваются, повышается отказоустойчивость всей системы в целом с точки зрения решения задачи. Как правило, распределенное выполнение задачи контролируется специальной системой управления, которая при отказе одного из компьютеров переложит выполнение его части работы на оставшиеся компьютеры.
Сравнительно новой моделью сетевых взаимодействий является организация взаимодействий пользователей сети с сетевыми сервисами. С точки зрения пользователя, его взаимоотношения со множеством компьютеров подпадают под определение «клиент-сеть» (client-network). Для пользователя сети в общем-то не существенно, где конкретно в сети располагаются выделенные ему ресурсы, он должен только уметь обратиться к ним, используя принятую в сети систему обращений. При таком подходе существенно упрощается работа всех пользователей сети, а сами сетевые ресурсы и сервисы должны быть доступны пользователю в любой момент времени. Повышение уровня готовности сетевых сервисов требует соответствующих технических решений, например повышения отказоустойчивости или дублирования сервисов.
В компьютерной сети присутствует много различных компонентов. Самыми видимыми пользователям сети являются две. Это сервер сети и клиент. Сервер (server — в дословном переводе с английского означает «тот, кто обслуживает») сети предназначен для обслуживания поступающих от клиента (client) сети запросов. Другими словами, клиент всегда запрашивает обслуживание, а сервер всегда обслуживает клиента. В некоторых случаях клиент может выступать и в роли сервера, обеспечивая обработку запросов от других клиентов и запрашивая обслуживание у других серверов. По способу взаимодействия серверов и клиентов определяют два вида сетей: «клиент/сервер» (client-server) и «равный с равным» (peer-to-peer). Поскольку клиентом сети является пользователь, работающий на компьютере, то сам компьютер пользователя, подключенный к сети, определяется термином «рабочая станция» (workstation). Этот термин употребляется наравне с термином «компьютер».
Часто модели «клиент/сервер» и «равный с равным» могут одновременно существовать в одной сети. Сети, построенные по принципу «равный с равным», называют также одноранговыми сетями, в которых все компьютеры имеют одинаковый статус — ранг.
Классическими сервисами в сетях принято считать следующие: файловый, печати, сообщений, приложений и баз данных. Наиболее важными из них были и остаются файловый сервис и сервис печати.
Файловый сервис обеспечивает выполнение задач по организации удаленного доступа, совместного использования, быстрого переноса и тиражирования, резервного копирования файлов. Этот сервис предусматривает наличие централизованных хранилищ файлов, эффективное использование их дисковых систем.
Сервис печати позволяет пользователям коллективно получать доступ к устройствам печати через ограниченное количество интерфейсов (как правило, устройство печати имеет один, реже два интерфейса), разделять дорогостоящее специализированное оборудование печати, устранять ограничения расстояний между компьютером пользователя и устройством печати, организовывать и обрабатывать очереди запросов на печать.
Сервис сообщений дает возможность организовать обмен сообщениями между пользователями сети, оперируя текстовой, графической, звуковой и видеоинформацией, позволяя не только передавать, но и сохранять все сообщения. В некоторых случаях этот сервис используется компьютерами (серверами сети) для извещения пользователей о наступлении каких-либо событий. Электронная почта является одной из реализаций сервиса сообщений.
Сервис приложений предоставляет пользователям возможность совместно применять не только данные (как в файловом сервисе), но и вычислительную мощность сервера для выполнения задач. При этом задача пользователя выполняется на процессоре сервера. Сервер приложений имеет специализацию, он оптимизирован для выполнения конкретных задач и должен поддерживать возможности дальнейшего наращивания своей вычислительной мощности.
Сервис баз данных предназначен для организации централизованного хранения, поиска и обеспечения защиты данных. Этот сервис реализуется серверами баз данных, программно-аппаратными комплексами, оптимизированными для выполнения перечисленных задач, снижения времени доступа пользователя к информации, управления территориальным местоположением информации в сети.
Общие сведения о сетевых устройствах...
Другими компонентами сети являются средства организации канала передачи данных между клиентами и серверами сети. В общем случае канал передачи данных строится с использованием следующих компонентов: среды передачи данных — проводная (wire) или беспроводная (wireless) — и интерфейсных карт (network interface card, NIC), обеспечивающих взаимодействие компьютера со средой передачи данных. Однако это не единственные средства, используемые для соединения компьютеров и формирования самой вычислительной сети. Объединять компьютеры в сеть и обеспечивать их взаимодействие помогают сетевые аппаратные и аппаратно-программные средства. Эти средства можно разделить на группы по их основному функциональному назначению: соединительные разъемы (connectors), повторители (repeaters), преобразователи (adapters), модемы (modems), мосты (bridges), хабы (hubs), коммутаторы (switches), маршрутизаторы (routers).
Наиболее часто применяемые при построении сетей проводные среды передачи данных создаются с помощью кабельных соединений, в которых используется либо металлический проводник электрических сигналов, либо волоконно-оптический проводник световых сигналов.
Беспроводные среды передачи информации предусматривают организацию взаимодействия между компьютерами посредством передачи световых (инфракрасных) и радиочастотных сигналов.
С помощью сред передачи данных и некоторых аппаратно-программных средств обеспечения межкомпьютерного взаимодействия формируется физическая топология сети, осуществляются физические соединения всех компьютеров и других сетевых средств.
КомпьютерПресс 3'1999
