Какие виды сетей выделяют по архитектуре

Архитектура компьютерных сетей

Архитектура компьютерных сетей. Компьютерные сети подразделяют на локальные, региональные и глобальные.

4 comments

Современные технологические системы и разработки требуют построения достаточно серьезной и сложной архитектуры компьютерной сети. Архитектура предполагает определенное построение и принцип взаимодействия входящих в состав компьютера устройств. При этом в случае объединения нескольких компьютеров образуется компьютерная сеть.

Для создания компьютерной сети необходимо наличие сетевого оборудования и соответствующее программное обеспечение. Сама компьютерная сеть представляет собой группу устройств, соединённых между собой кабелем связи при помощи специальной аппаратуры. Важно применять качественные устройства для построения эффективных каналов связи. Так качественный оптический кабель или «витая пара» позволяют производить высокоэффективные компьютерные сети.

Компьютерные сети подразделяют на локальные, региональные и глобальные.

Так локальная компьютерная сеть объединяет находящиеся в пределах одного здания или помещения компьютеры. В области локальной сети, как правило, обеспечивается высокая скорость передачи данных. При этом малое расстояние и соответственно небольшой расход кабеля позволяет использовать для данных целей достаточно дорогостоящие модификации.
Глобальные и региональные сети позволяют соединять компьютеры, находящиеся уже на больших расстояниях. Такие линии связи должны обеспечивать качественное и бесперебойное соединение. На сегодняшний день для прокладки магистральных кабельных трасс уже широко применяются оптические кабели и соответствующие волоконно-оптические технологии.

Вне зависимости от типа компьютерной сети, все они предназначены для быстрого и качественного соединения компьютеров и доступа к тем или иным ресурсам.
Сетевая архитектура в свою очередь представляет собой набор стандартов и протоколов для создания качественной сети. Скоростные характеристики сети и надёжность зависят от выбора её архитектуры. Все элементы компьютерной сети должны быть хорошо совместимы между собой для качественной работы системы.

Обеспечение совместимости компьютеров и их элементов решается в ключе модели взаимодействия открытых систем (OSI), согласно которой архитектура компьютерных сетей рассматривается на различных уровнях. При разделении систем на уровни значительно упрощается совместная работа оборудования и программного обеспечения.

Вопросами построения правильной архитектуры компьютерных систем и сетей занимаются специалисты в данной сфере, чётко представляющие все нюансы работы данной области. В любом случае, для комфортного пользования компьютерами и быстрого и качественного доступа в сеть

Интернет, необходимо использование надежного оборудования и аппаратуры, в т.ч. современного кабеля, способного выдерживать огромные потоки информации. Грамотно сконструированная компьютерная сеть – залог высокой скорости работы, надёжности и качества.

• Технологии, Блог, Силовой кабель, Монтаж
• Кабель, Оптика, Монтаж, Инструкции

Какие виды сетей выделяют по архитектуре

Сетевая архитектура — это комбинация стандартов, топологий и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети. В соответствии со стандартными протоколами физического уровня выделяют три основные сетевые архитектуры: Ethernet (протокол 802,3) и Fast Ethernet (протокол 802,30); ArcNet (протокол 802,4); Token Ring (протокол 802.5). Рассмотрим каждую из сетевых архитектур более подробно.

7.1.Ethernet

Это самая популярная в настоящее время сетевая архитектура. Она использует: -физические топологии «шина», «звезда» или «звезда -шина»; -логическую топологию «шина»; -узкополосную передачу данных со скоростями 10 и 100 Мбит/с; -метод доступа — CSMA/CD. Среда передачи является пассивной, т. е. получает питание от РС. Сеть прекратит работу из-за физического повреждения или неправильного подключеия терминатора. Передает информацию кадрами, формат которых представлен на рис. 7.1. Поле «Тип протокола» используется для идентификации протокола сетевого уровня (IPX и IP) — маршрутизируемый или нет. Спецификация Ethernet выполняет функции физического и канального уровня модели OSI. Различают несколько стандартов сетевых архитектур Ethernet: -10BaseT — на основе витой пары; -10Base2 — на тонком коаксиале; -10Base5 — на толстом коаксиале; -10BaseFL — на оптоволокне; -10BaseX — со скоростью передачи 100 Мбит/с, который включает в себя ряд спецификаций в зависимости от среды передачи. Рассмотрим наиболее распространенные стандарты данной архитектуры, применяемые при построении ЛВС.

7.1.1.Стандарт 10BaseT

Физическая топология представляет собой «звезду» на основе витой пары, соединяющей все узлы сети с концентратором, используя две пары проводов: одну для передачи, другую — для приема (рис. 7.2). Логически (т.е. по системе передачи сигналов) данная архитектура представляет собой «шину» как и все архитектуры Ethernet. Концентратор выступает как многопортовый репитер. Длина сегмента от 2,5 до 100 м. ЛВС стандарта 10BaseT может обслуживать до 1024 компьютеров. Достоинством является возможность использования распределительных стоек и панелей коммутации, что позволяет легко перекоммутировать сеть или добавить новый узел без остановки работы сети. Новейшие концентраторы позволяют расширять топологию сети, соединив отдельные концентраторы между собой магистралью на основе коаксиального или оптоволоконного кабеля и получить топологию «звезда — шина».

7.1.2.Стандарт 10Base2

Сеть такого типа ориентирована на тонкий коаксиальный кабель с максимальной длиной сегмента 185м и возможностью подключения к одному сегменту до 30 ЭВМ (рис. 7.3). Эта сетевая архитектура физически и логически представляет собой «шину». С использованием репитеров может быть увеличена общая протяженность сети введением дополнительных сегментов. Однако при этом необходимо учитывать правило 5-4-3. Сеть на тонком коаксиале может состоять максимум из 5 сегментов кабеля, соединенных 4 репитерами. При этом только к 3 сегментам можно подключать рабочие станции. Два из пяти сегментов являются межрепитерными связями и служат только для увеличения длины сети (рис. 7.4). Максимальное число компьютеров до 1024, а общая длина сети до 925м.

7.1.3.Стандарт 10Base5

Сетевая архитектура на толстом Ethernet логически и физически представляет собой «шину» (рис. 7.5). Магистральный сегмент (т. е. главный кабель, к которому подключаются трансиверы для связи с РС) имеет длину до 500 м и возможность подключения до 100 компьютеров. С использованием репитеров, которые также подключаются к магистральному сегменту через трансиверы, общая длина сети может составить 2500 м. При расширении сети справедливо правило 5-4-3 и возможно комбинирование тонкого и толстого кабеля. В этом случае в качестве магистрали, способной передавать данные не большие расстояния, используется толстый кабель, а в качестве ответвляющих сегментов используют тонкий.

7.1.4.Стандарт 10BaseFL

Данная архитектура строится на оптоволоконном кабеле, доступ к которому со стороны компьютеров и репитеров осуществляется с помощью трансиверов (рис. 7.6). На сегодняшний день в основном используются внешние трансиверы. Особенность этих трансиверов в том, что их передатчики преобразуют электрические сигналы от ЭВМ в световые импульсы, а приемники — световые в электрические. Популярность использования 10BaseFL обусловлена: -высокой помехозащищенностью; -возможностью прокладки кабеля между репитерами на большие расстояния, т. к. длина сегмента до 2 — 4 км; -использование повторителей позволяющих реализовать «каскадные звезды» путем соединения оптических ответвителей. На рынке предлагаются ответвители типа коаксиал-волокно и ответвители типа волокнокоаксиал.

7.1.5.Стандарт 100BaseX Ethernet

Этот стандарт, иногда называемый Fast Ethernet, является расширением существующей сетевой архитектуры Ethernet и соответствует протоколу физического уровня IEEE 802.30. Его особенностью является то, что он сохранил стандартный для Ethernet метод доступа CSMA/CD, от которого отходили разработчики других технологий повышенной скорости передачи в сети. Сохранение метода доступа означает, что имеющиеся в наличие драйверы для Ethernet будут работать без изменений. Преимуществом этой технологии, появившейся в конце 1993 года, является то, что степень ее совместимости с Ethernet-сетями, позволяет интегрировать ее в эти сети с помощью двухскоростных сетевых адаптеров или мостов. Данная сетевая архитектура использует физическую топологию «звезда» или «звезда — шина» (подобно 10BaseT), где все кабели подключаются к концентратору (рис. 7.7). Различают три спецификации среды: -100BaseT4 (UTR категории 3, 4 или 5 с 4-мя парами); -100BaseTX (UTR или STP категории 5 с 2-мя парами); -100BaseFX (двужильный оптоволоконный кабель). Для реализации этой технологии необходимо две пары проводов или двужильный оптокабель, чтобы организовать дуплексную передачу сигналов по традиционной CSMA/CD, используя одну пару для передачи, а другую — для приема. Рис. 7.7 Сеть стандарта 100BaseX Ethernet.

7.1.6.Сегментация сети

Мы уже рассматривали задачу построения сети из нескольких сегментов. В частности, если не хватает длины одного сегмента для соединения всех пользователей сети, то можно через репитер подключить еще один сегмент. Но иногда возникает и другая задача. Пусть имеем сегмент сети с очень интенсивным трафиком, который снижает производительность всей сети. Повысить ее производительность можно, если разделить перегруженный сегмент на два и соединить их с помощью моста или маршрутизатора (рис. 7.8). Тогда трафик в каждом сегменте уменьшится, т.к. меньшее число компьютеров в каждом из сегментов попытается осуществить передачу, и время доступа к кабелю сокращается. Сегментация может помочь и при ограничении доступа к конфиденциальной информации. Рис. 7.8 Сегментация сети.

7.2.Сетевые архитектуры ArcNet и ArcNet Plus

Это простая, гибкая и недорогая сетевая архитектура, поддерживающая протокол физического уровня IEEE 802.4: -физическая топология — «звезда», «шина», «звезда — шина»; -логическая топология — упорядоченное «кольцо»; -широкополосная передача данных 2,5 Мбит/с и 20 Мбит/с (для ArcNet Plus); -метод доступа маркерный; -средой передачи может быть: · коаксиальный кабель (длиной 600 м при «звезде» и 300 м при «шине»); · витая пара (максимальная длина 244 м — при «звезде» и «шине»); Компьютеры могут быть коаксиальным кабелем связаны в шину или в иных случаях подключены к концентраторам, которые могут быть: пассивными; активными; интеллектуальными. Пассивные концентраторы просто осуществляют коммутацию кабельных соединений сети. Активные — восстанавливают и ретранслируют сигнал. Интеллектуальные — обнаруживают изменения в сети и удаленно управляют работой сетевых устройств. Особенность маркерного доступа ArcNet (рис.7.9) состоит в том, что: -все компьютеры имеют свои сетевые адреса; -маркер передается между компьютерами согласно их номерам; -маркер двигается от компьютера с меньшим номером к компьютеру с более высоким номером, хотя тот может находиться на другом конце сети; -приемник, получив маркер, добавляет к нему свой пакет, который, дойдя до адресата, освобождает маркер. Формат пакета ArcNet Plus имеет вид, представленный на рис. 7.10. Общее количество узлов: 255 — ArcNet; 2047 — Arc Net Plus. ArcNet — это одна из самых старых сетевых архитектур, реализованная недавно фирмой DataPoint в более современную ArcNet Plus. Однако на смену этим архитектурам приходят более современные и производительные. Одной из таких архитектур является FDDI, которая будет рассмотрена ниже. А сейчас познакомимся с давно используемой и хорошо зарекомендовавшей себя архитектурой.

7.3.Token Ring (Маркерное кольцо)

Данная сетевая архитектура была разработана и внедрена фирмой IBM еще в 1984 г. как часть предложенного ею способа объединить в сеть весь ряд выпускаемых IBM компьютеров: персональные компьютеры; средние ЭВМ и мейнфреймы. Разрабатывая эту технологию, IBM ставила задачу обеспечить простоту монтажа кабеля — витой пары — соединяющего компьютер с сетью через розетку. Token Ring является реализацией протокола физического уровня IEEE 802.5: -физическая топология — «звезда»; -логическая топология — «кольцо»; -узкополосный тип передачи; -скорость передачи 4 и 16 Мбит/с; -соединение неэкранированной и экранированной витой пары; -метод доступа — маркерное кольцо. Формат кадра имеет вид, представленный на рис. 7.11.

7.3.1.Аппаратные компоненты

Логическое кольцо в этой сетевой архитектуре организуется концентратором, который называется модулем множественного доступа (MSAU — MultyS-tation Access Unit) или интеллектуальным модулем множественного доступа (SMAU — Smart Multystation Access Unit). Кабели (витые пары) соединяют клиентов и серверов с MSAU, который работает по принципу других концентраторов. При соединении компьютеров он включается в кольцо (рис. 7.12). IBM MSAU имеет 10 портов соединения. К нему можно подключить до 8 компьютеров. Каждое кольцо может содержать до 33 концентраторов. Общее число компьютеров — 72 при использовании UTP и 260 при использовании STP. Другие производители выпускают MSAU большей емкости (в зависимости от модели). Расширение логического кольца на базе концентраторов позволяет увеличить общее количество узлов в сети (рис. 7.13). При этом расстояние между концентраторами до 45м (152м), а каждая РС соединяется с MSAU: при UTP — сегментом до 45м; при STR — сегментом до 100м. Расстояние между MSAU можно увеличить до 365, установив репитер. Известны две модели сетевых плат на 4 и 16 Мбит/с. Платы на 16 Мбит/с могут обеспечить передачу более длинных кадров, что сокращает количество передач для одного и того же объема данных.

7.3.2.Мониторинг системы

Компьютер, который первым начал работу, наделяется системой Token Ring особыми функциями. Этот компьютер: -должен наблюдать за работой всей системы; -осуществляет текущий ее контроль; -проверяет корректность отправки и получения кадров; -отслеживает кадры, проходящие по кольцу более одного раза; -гарантирует, что в кольце одновременно находится лишь один маркер. После появления в сети нового компьютера система инициирует его, чтобы он стал частью кольца. Это включает в себя: проверку уникальности адреса; уведомление всех узлов сети о появлении нового узла. В «теоретической» кольцевой топологии вышедший из строя компьютер останавливает движение маркера, что в свою очередь останавливает работу всей сети. В реальных сетевых архитектурах Token Ring используются интеллектуальные концентраторы, которые в состоянии обнаружить отказавшую сетевую плату (РС) и во время отключить ее. Эта процедура позволяет «обойти» отказавший компьютер, поэтому маркер продолжает свое движение. Таким образом, отказавший компьютер не влияет на работу сети.

7.4.FDDI — распределенный волоконно-оптический интерфейспередачи данных

7.4.1.Общие характеристики

Одной из современных сетевых архитектур является архитектура FDDI (Fiber Distributed Data Interface), которая определяет: -двухкольцевую топологию на основе оптоволокна; -с маркерным методом доступа; -со скоростью передачи 100 Мбит/с; -при общей длине колец до 200 км. Эта архитектура обеспечивает совместимость с Token Ring, поскольку у них одинаковые форматы кадров. Однако есть и различия. В сети FDDI компьютер: -захватывает маркер на определенный интервал времени; -за этот интервал передает столько кадров, сколько успеет; -завершает передачу либо по окончании выделенного интервала времени, либо из-за отсутствия передаваемых кадров. Поскольку компьютер, завершив передачу, сразу освобождает маркер, могут остаться несколько кадров, одновременно циркулирующих по кольцу. Этим объясняется более высокая производительность FDDI, чем Token Ring, которая позволяет циркулировать в кольце только одному кадру. FDDI основана на технологии совместного использования сети. Это означает, что передавать данные одновременно могут несколько компьютеров. Хотя FDDI работает со скоростью 100 Мбит/с, технология совместного использования может стать причиной ее перегрузки. Так, если 10 компьютеров начнут передавать данные со скоростью 10 Мбит/с каждый, общий поток будет равен 100 Мбит/с. А при передачи видеоинформации или данных мультимедиа среда передачи окажется потенциально узким местом системы.

7.4.2.Топология и аппаратные компоненты

FDDI использует передачу маркера в двойном кольце. Трафик сети состоит из двух похожих потоков, движущихся в противоположных направлениях по двум кольцам: основному и дополнительному (рис. 7.14). Обычно данные передаются по основному кольцу. Если в основном происходит сбой, сеть автоматически реконфигурируется, и данные начинают передаваться по второму кольцу в другом направлении. Одно из достоинств FDDI — избыточность: одно кольцо является резервным. При отказе кольца или разрыве кабеля сеть автоматически переконфигурируется и передача продолжится. Существуют ограничения: -длина кабеля объединенных колец до 200 км; -общее количество компьютеров до 1000 штук; -через каждые 2 км необходима установка репитера. Так как второе кольцо предназначено для защиты от сбоев, то для высоконадежной передачи эти показатели надо делить на два (500 компьютеров при длине каждого кольца в 100 км). Компьютеры могут подключаться к одному или обоим кольцам (рис. 7.15): станции класса А подключены к обоим кольцам; станции класса В только к основному. Если происходит сбой сети, станции класса А участвуют в переконфигурации, а станции класса В — не участвуют. Физически FDDI имеет топологию «звезда». При этом отдельные компьютеры могут иметь соединение «точка-точка» с концентратором. Такое решение позволяет использовать интеллектуальные концентраторы для сетевого управления и поиска неисправностей.

7.4.3.Мониторинг системы

Все компьютеры в среде FDDI отвечают за мониторинг передачи маркера. Чтобы изолировать серьезные сбои в кольце, используется метод, который называется «испускание маяка» («beaconing») (рис. 7.16). Суть метода заключается в следующем: 1. Компьютер, обнаруживший сбой, посылает в сеть сигнал, который получил название «маяк». 2.Он посылает его до тех пор, пока не примет маяк предшествующего ему компьютера в кольце. 3. Процесс продолжается до тех пор, пока в кольце не останется только один компьютер, испускающий маяк (т.е. тот, который находится за неисправным). 4. Когда компьютер примет свой собственный маяк, он «понимает», что неисправность устранена, восстанавливает маркер кольца и сеть возвращается к нормальной работе. Рассмотрим пример (рис. 7.16) функционирования FDDI при сбое в работе одного из компьютеров сети. Предположим, что произошел сбой в работе компьютера 1. -Компьютер 1 отказал. Компьютер 3 обнаружил сбой, изъял из кольца маркер (обозначен символом «м» на рисунке) и посылает маяк (обозначен символом «с» на рисунке). Он будет посылать маяк до тех пор, пока не примет свой сигнал или маяк от компьютера 2 (рис.7.16а). -Компьютер 2, не получив нормального маркерного сообщения, обнаруживает сбой и посылает новый сигнал — свой маяк — в сеть. Компьютер 3, получив маяк от компьютера 2, прекращает передавать свой маяк (рис.7.16б). -Так как компьютер 1 неисправен, то компьютер 2 продолжает посылать маяк. Этот сигнал указывает на то, что сбой произошел на компьютере 1 (рис.7.16в). -Если компьютер 1 восстановил свою работоспособность или отключен от сети, компьютер 2 принимает свой собственный маяк, что приводить к восстановлению работы сети (рис.7.16г).

7.4.4.Области применения FDDI

1. FDDI обеспечивает высокоскоростную связь между сетями различных типов и может применяться в сетях городского масштаба. 2. Используется для соединения больших или мини-компьютеров в традиционных компьютерных залах, обслуживая очень интенсивную передачу файлов. 3. Выступает в качестве магистральных сетей, к которым подключаются ЛВС малой производительности. Подключать все оборудование фирмы к одной ЛВС — не самое мудрое решение. Это может перегрузить сеть, а сбой какого-либо компонента — остановить работу всей фирмы. 4. Локальные сети, где нужна высокая скорость передачи данных. Это сети, состоящие из инженерных РС и компьютеров, где ведется видеообработка, работают системы автоматизированного проектирования, управления производством. 5. Любое учреждение, нуждающееся в высокоскоростной обработке. Даже в офисах коммерческих фирм производство графики или мультимедиа для презентаций и других документов нередко вызывает перегрузку сети.

Сетевые архитектуры

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.

В данном курсе будет рассмотрено три вида архитектур:

1. архитектура терминал – главный компьютер;

2. одноранговая архитектура;

3. архитектура клиент – сервер.

Архитектура терминал – главный компьютер

Архитектура терминал – главный компьютер (terminal – host computer architecture) – это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров.
Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:

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

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

Главный компьютер через мультиплексоры передачи данных (МПД) взаимодействуют с терминалами. Классический пример архитектуры сети с главными компьютерами – системная сетевая архитектура (System Network Architecture – SNA).

Одноранговая архитектура

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) – это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам. Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.

К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции. В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими. Чтобы ресурс стал общим, его необходимо отдать в общее пользование, используя службы удаленного доступа сетевых одноранговых операционных систем. В зависимости от того, как будет установлена защита данных, другие пользователи смогут пользоваться файлами сразу же после их создания. Одноранговые ЛВС достаточно хороши только для небольших рабочих групп.
Одноранговые ЛВС являются наиболее легким и дешевым типом сетей для установки. Они на компьютере требуют, кроме сетевой карты и сетевого носителя, только операционной системы Windows 95 или Windows for Workgroups. При соединении компьютеров, пользователи могут предоставлять ресурсы и информацию в совместное пользование.

Одноранговые сети имеют следующие преимущества:

• они легки в установке и настройке;
• отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;
• пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;
• малая стоимость и легкая эксплуатация;
• минимум оборудования и программного обеспечения;
• нет необходимости в администраторе;
• хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти.

Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса, которые они предоставляли. Сетевую безопасность одновременно можно применить только к одному ресурсу, и пользователь должен помнить столько паролей, сколько сетевых ресурсов. При получении доступа к разделяемому ресурсу ощущается падение производительности компьютера. Существенным недостатком одноранговых сетей является отсутствие централизованного администрирования.

Использование одноранговой архитектуры не исключает применения в той же сети также архитектуры «терминал – главный компьютер» или архитектуры «клиент – сервер».

Архитектура клиент – сервер

Архитектура клиент – сервер (client-server architecture) – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов. Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер — это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис- это процесс обслуживания клиентов.

Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.

Сервисная функция в архитектуре клиент – сервер описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполняются разнообразные прикладные процессы.
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. Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслуживания, устанавливает сеанс, получает нужные ему результаты и сообщает об окончании работы.

В сетях с выделенным файловым сервером на выделенном автономном ПК устанавливается серверная сетевая операционная система. Этот ПК становится сервером. Программное обеспечение (ПО), установленное на рабочей станции, позволяет ей обмениваться данными с сервером.

Наиболее распространенные сетевые операционная системы:

• NetWare фирмы Novel;
• Windows NT фирмы Microsoft;
• UNIX фирмы AT&T;
• Linux.

Помимо сетевой операционной системы необходимы сетевые прикладные программы, реализующие преимущества, предоставляемые сетью.

Сети на базе серверов имеют лучшие характеристики и повышенную надежность. Сервер владеет главными ресурсами сети, к которым обращаются остальные рабочие станции.

В современной клиент – серверной архитектуре выделяется четыре группы объектов: клиенты, серверы, данные и сетевые службы. Клиенты располагаются в системах на рабочих местах пользователей. Данные в основном хранятся в серверах. Сетевые службы являются совместно используемыми серверами и данными. Кроме того службы управляют процедурами обработки данных.

Сети клиент – серверной архитектуры имеют следующие 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.

Наряду с преимуществами сети клиент – серверной архитектуры имеют и ряд недостатков:

• 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.

Развитие сетевых архитектур и движение моделей

Весь нижеизложенный текст является составной частью более общей теории излагаемой в теоретико-научной статье «Теория строения скрытых систем». Данная статья описывает становление анонимности через её формации посредством развития стадий и выявляет существование абсолютной анонимности, которая будучи расположенной в заведомо замкнутом, прослушиваемом и враждебном окружении способна поддерживать анонимат субъектов информации.

Статья находится полностью в открытом доступе: ссылка на Github. По мере свободного времени и новых знаний статья улучшается, становясь более совершенной в своём проявлении. Поэтому любая (адекватная) критика, дополнения, замечания с радостью приветствуются.

Введение

Децентрализация, как первичная форма Интернет-коммуникаций в целом, появлялась на фоне академических исследований [1, с.70], повлекших за собой глобальное развитие информационных технологий. Первичная система представляла собой не только внешний прогресс, относительно себя, но и имманентную эволюцию, выявляя в своей реализации отрицательные стороны и внутренние противоречия. Фактором её дальнейшего развития и одновременно гибели стала проблема масштабируемости связей. Невозможность в построении широковещательных и широкомасштабных соединений повлекли за собой потребность в промежуточных узлах, основаниях концентрации линий связи, тем самым, зародив ядро централизации, как точку отчёта дальнейшей проблематики.

Централизация, как вторая форма развития Интернет-коммуникаций, появилась на фоне разложения и отмирания первичной, децентрализованной оболочки [2]. Представляя свои плюсы масштабируемости, централизация начала претерпевать внутренние этапы развития, как итерации наложения слоёв абстракций и отрицания децентрализации, противоречиво став для последней фазой её собственной эволюции. При каждой новой итерации своего прогресса, централизованная система всё больше масштабировалась, всё сильнее углублялась корнями, всё чаще репрезентировала себя, образовывая тем самым симулякры [3, с.111] второго порядка. Одновременно с этим, система нейтрализовывала внешние атаки, ранее губительные для её ядра, но ныне безвредные для её функционирования, как пример атаки в обслуживании [1, с.869] (DDoS) или внешние хакерские нападения с учётом изъятия внутренней информации. В следствие такого развития, система начала порождать общество всё более абстрагируемое от её механизма, всё более спящее, и напоминающее больше зрителя, чем инициатора. В итоге система запустила собственную инициализацию своих внутренних интересов, направленных на пользователей, тем самым инвертируя способ взаимодействия с ними. При выстроенном императиве, система начала образовывать множество симулякров третьего порядка, подменяя реальность иллюзорностью происходящего в своём внутреннем слое, за полями созданных абстракций и закрытого исходного кода. Примером ложного представления стал «театр безопасности» [4], направленный на поддержание имеющегося порядка вещей, спокойствия и веру в сохранность личной информации.

Внешние угрозы информационной безопасности хоть и стали полностью безвредными для централизованной системы в ходе её эволюции, но такое утверждение ничего не говорит об отсутствии внутренних угроз. Само масштабирование начало порождать внутренние угрозы, быть противоречием системы, её развитием и конечным отмиранием. Всё большее расширение, продолжительная концентрация связей, неостановимая монополия соединений вызвало аккумулятивную реакцию внутренних интересов её же участников. Внутреннему сотруднику компании теперь становится выгодно продавать информацию об её пользователях при всё большем расширении системы; государству становится выгодно концентрировать линии связи в одном сингулярном пространстве, в следствие возможности массового слежения и контроля общественным мнением; рекламодателю становится выгодно вкладывать свои средства в массовую систему с наиболее релевантным алгоритмом выдачи реклам на базе конфиденциальной информации клиентов, тем самым повышая свою прибыль [5]. И данная проблема информационной безопасности со стороны централизованных систем не может быть решена ей же, потому как она в самом базисе и своём ядре рассчитана на собственную масштабируемость и репрезентацию. Именно поэтому, жизнь централизованной системы прямо пропорционально начала зависеть от количества слоёв абстракций, от количества копий без собственных оригиналов.

Гибридность, как третья форма развития Интернет-коммуникаций, отрицает централизацию, и в то же время, синтезирует её с децентрализацией. Оставляя масштабируемость, но отрицая внутреннее развитие централизации, происходит синтез внешнего развития децентрализации, как способа транспарентного доказательства функционирования без слоёв абстракций и симулякров третьего порядка. Такая система более невосприимчива к внутренним и внешним атакам, более нет внутреннего сотрудника, разглашающего информацию; государству становится не под силу эффективно собирать информацию; рекламодателю становится невыгодно вкладывать свои финансы. Подобный прогресс также несёт за собой и относительный регресс, потому как сама жизнеспособность системы начинает зависеть от её же участников и их энтузиазма. Более нет постоянного финансирования, а централизованные системы (в частности и само государство) являются враждебными к её существованию [6]. Порождённость централизацией и враждебность к ней является ключевым фактом противоречия и главным фактором разложения гибридности, посредством её будущего разделения и расщепления.

Децентрализация, как четвёртая форма развития Интернет-коммуникаций, становится масштабируемой и одновременно безопасной средой пользователей. Более не существует проблем гибридности, потому как ликвидировать систему централизацией более становится невозможным из-за её ризоморфного характера, как отрицания иерархического. Любой пользователь становится в конечном счёте олицетворением самой системы. На данном этапе безопасность информации начинает эволюционировать и переходить на безопасность её субъектов более качественном, тем самым образуя, в своём финальном проявлении, полную анонимность. Система децентрализованная лишается всех своих первичных недостатков начальной формы и становится в конечном счёте снятием итераций отрицания.

Движение моделей

Многоранговые сети разделяются на две модели: централизованные и распределённые. Централизованная или классическая клиент-серверная архитектура является наиболее распространённой моделью из-за своей простоты, где под множество клиентов выделяется один сервер, выход из строя которого приводит к ликвидации всей сети. Распределённая многоранговая система предполагает множество серверов, принадлежащих одному лицу или группе лиц с общими интересами, на множество клиентов, тем самым решая проблему уничтожения сети при выходе из строя одного или нескольких серверов. Сеть на основе многоранговой архитектуры расширяется изнутри, относительно своего ядра, и не допускает расширения извне. Из вышеописанного также следует, что классическая централизованная структура является лишь частным случаем более общей распределённой структуры, или иными словами, сам факт распределённости становится следствием централизации.

В одноранговых (peer-to-peer) системах все пользователи однородны, имеют одинаковые возможности, могут представлять одни и те же услуги маршрутизации [1, с.792]. Сами одноранговые сети могут быть разделены на три модели: централизованные, децентрализованные и распределённые. Централизованные одноранговые сети представляют собой соединения на базе одного или нескольких заранее выделенных серверов-ретрансляторов, исключение которых приводит к блокированию всей сети, тем самым отсутствие прав серверов начинает порождать равноправность их клиентов. Распределённые сети не выделяют какой-либо центр или узел связи, сохраняя факт одновременной и полной коммуникации узла со всеми другими нодами, иными словами, со всей сетью (иногда под распределённой связью подразумевают необходимое N-ое количество соединений, необязательно со всей сетью). В децентрализованных же сетях возможно образование неравномерного распределения соединений и появление «неофициальных» узлов-серверов, часто используемых другими нодами в качестве последующей маршрутизации. Таким образом, децентрализованная модель в своём определении куда сильнее подвержена концентрированию линий связи, чем модель распределённая. Сеть на основе одноранговой архитектуры расширяется извне, не образуя тем самым статичное ядро даже в своей централизованной модели.

Гибридная система объединяет свойства многоранговых и одноранговых архитектур, пытаясь взять и удержать как можно больше положительных и меньше отрицательных качеств (сама гибридность системы может рассматриваться в разных значениях и проявлениях, как пример на уровне топологий: шина+кольцо, кольцо+полносвязная, звезда+ячеистая и т.д., или на уровне прикладного рассмотрения: одноранговая+многоранговая). Плюсом многоранговых архитектур является возможность разделения логики на серверную и клиентскую, а также более быстрая и/или статичная скорость маршрутизации. Плюсом одноранговых архитектур является высокая отказоустойчивость за счёт внешнего расширения сети и возможность построения безопасной «клиент-клиент» связи. Минусом гибридных архитектур является их возможный, осуществимый и более вероятностный переход в многоранговые системы (по сравнению с одноранговыми) за счёт большого уплотнения серверов принадлежащих одному лицу, либо группе лиц с общими интересами.

Становление одноранговой централизованной системы является следствием «переосмысления» многоранговой централизации, её отрицанием. Инвертируя способ взаимодействия между клиентом и сервером, данная модель делает последнего лишь держателем сети, придатком коммуникаций. В такой системе все пользователи становятся однородными и равноправными только за счёт отсутствия прав сервера, главной функцией которого, в конечном счёте, становится перенаправление пакетов между клиентами сети. Вследствие этого, сервера в одноранговой централизации лишаются дополнительных прав многоранговой архитектуры, лишаются быть посредниками между несколькими субъектами, тем самым и лишаясь функций сохранения, обработки и выдачи получаемой информации. Таким образом, централизация одноранговая, как этап развития сетевых коммуникаций, становится лишь упрощением централизации многоранговой.

Становление одноранговой децентрализованной системы не является прямым следствием развития централизованной модели. Централизация одноранговая по историческим причинам способствовала инициализации децентрализованной философии, но не за счёт последовательных этапов улучшения, а за счёт фактора нежизнеспособности в «сожительстве» с многоранговой системой [7]. Последняя в буквальном смысле «поглотила» примитивную одноранговую централизацию, привела к концентрированному методу выстраивания связей и иерархическому способу существования системы. Таким образом, децентрализованная модель должна была стать более качественным выражением и проявлением одноранговой архитектуры, чем централизованная, но не за счёт её эволюции, как постепенного и планомерного развития, а уже за счёт революции, как скачкообразного и моментального прогресса (со стороны централизованной модели). Итогом такого процесса стало объединение клиентской составляющей с серверной частью, породив тем самым узлы связи, как отдельные сетевые единицы коммуникации.

Становление одноранговой распределённой системы является следствием нарастающей концентрации линий связи со стороны децентрализованной модели, претерпевающей этапы «коррозии» централизацией и приводимой к возникновению «узких» мест среди нескольких сетевых множеств. Противоречием децентрализованных моделей является их постоянное движение к сосредоточению соединений, от хаотичности к порядку, от безопасности к устойчивости, — таковыми становятся основные векторы регресса децентрализации основанные на выборе наиболее стабильных узлов. Решением становится иная и более качественная концентрация линий связи, основанная на объединении узлов посредством многочисленных соединений, в противовес единому центру коммуникаций, и как следствие, фактор стабильности возобновляется уже в лице количества узлов, а не их качества.

Становление многоранговой распределённой системы из классической централизованной является важным составляющим фактором эволюции существующих иерархических сетей. Данное «разложение» начинается на этапе разделения функций, приравнивая сервер к определённому действию. В такой начальной фазе, сервера становятся взаимосвязанными общей целью обслуживания, но не скованными выполнением общих задач. Из этого следует, что отказ в обслуживании одного сервера начинает влиять только на частную задачу (текущего сервера) и продолжает влиять на общую цель (группы серверов). Таким образом, затрагивая один сервер, сама система продолжает функционировать, хоть и не выполняя полный спектр запланированных действий. Последующей фазой развития уже становится взаимозаменяемость серверов, выполняющих узкоспециализированную задачу, посредством их дублирования, тем самым решая проблему отказоустойчивости в целом. В данном контексте стоит заметить, что иерархичность структуры продолжает сохраняться, даже при добавлении множества серверов с однородными функциями, не перерастая в одноранговую систему полноценно. Представленное явление проходит в следствие внутреннего алгоритма расширения системы, доступ к которому осуществляется наиболее высшими звеньями уже существующей и выстроенной иерархической цепи. Поэтому, даже если внутри централизованных систем будет существовать N-ое количество одноранговых, сама сеть не перестанет быть многоранговой, до тех самых пор, пока будет существовать механизм восстановления и удержания иерархичности. Во всех последующих упоминаниях под термином «централизация» будет пониматься именно конечная фаза эволюции многоранговой архитектуры.

Становление гибридной архитектуры проходит в следствие синтеза одноранговой централизации и многоранговой распределённости. С одной стороны, одноранговая архитектура избавляет систему частично или полностью от ядра внутренней иерархии, разбавляя систему внешними одноранговыми связями. С другой стороны, многоранговая архитектура преобразовывает примитивные редирект-функции, изменяя их форму дополнительными действиями, и тем самым сохраняет внешнюю иерархию между сервером-клиентом. Внешним противоречием гибридности, на первый взгляд, становится сильная схожесть либо с «классическими» (децентрализованными, распределёнными) моделями одноранговой архитектуры, либо с существующими моделями многоранговой архитектуры. Тем не менее гибридная архитектура представляет собой скорее переходное состояние, то-есть фазу развития систем и их моделей, нежели собственное и статичное положение. И действительно, гибридная архитектура описывается как синтез одноранговой централизации с многоранговой распределённостью, являясь причиной их последующей негации, приводимой уже к определению децентрализованной модели одноранговой архитектуры, как единовременного отрицания одноранговой централизации и многоранговой распределённости, то-есть отрицания гибридности. Именно поэтому, гибридная архитектура на этапе своего становление имеет больше свойств схожих с централизацией в общем. Но в последующем, по мере своего развития, гибридность претерпевает ряд метаморфозов и становится в конечном счёте неотличимой (относительно некоторого множества субъектов) от децентрализованной модели. Это можно наблюдать на примере сетей Tor и Bitcoin, которые являясь одновременно гибридными, представляют разнородный вид гибридности, где в одном случае Tor более приближен к распределённой модели многоранговой архитектуры (централизованной модели гибридности), а Bitcoin к децентрализованной модели одноранговой архитектуры (децентрализованной модели гибридности).

В конце, стоит отметить, что развитие децентрализованной модели не является примитивно однородным, как это может показаться на первый взгляд, потому как таковая система в своём историческом понимании приобретает двойственное значение. С одной стороны, децентрализация становится первичной формой сетевых коммуникаций, инициализацией и точкой отчёта всех последующих архитектурных решений. С другой стороны, децентрализация, посредством этапов отрицаний и снятия, начинает быть более совершенной формой, и в конечном счёте выражением финализации форм движения сетевых архитектур. Таким образом, по исторически-закономерным причинам, первичная децентрализация вырождается только в многоранговую централизацию, а конечная её форма — в одноранговую распределённость. В итоге децентрализация становится замыканием сетевого развития, одновременно являясь его началом и (относительным) финалом.

Список литературы

1. Таненбаум, Э., Уэзеролл, Д. Компьютерные сети / Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл. — СПб.: Питер, 2017. — 960 с.
2. Попова, А. Интернет как сетевая или иерархическая структура: концепция сети в постмодернистской философии и социальных науках конца XX-го и начала XXI-го вв. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/internet-kak-setevaya-ili-ierarhicheskaya-struktura-kontseptsiya-seti-v-postmodernistskoy-filosofii-i-sotsialnyh-naukah-kontsa-xx-go-i (дата обращения: 02.01.2022).
3. Бодрийяр, Ж. Символический обмен и смерть / Ж. Бодрийяр. — М.: «Добросвет» 2000. — 387 с.
4. Шнайер, Б. Beyond Security Theater [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.schneier.com/essays/archives/2009/11/beyond_security_thea.html (дата обращения: 16.03.2022).
5. Меньшиков, Я., Беляев, Д. Утрата анонимности в век развития цифровых технологий [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/utrata-anonimnosti-v-vek-razvitiya-tsifrovyh-tehnologiy (дата обращения: 04.01.2022).
6. Симаков, А. Анонимность в глобальных сетях [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/anonimnost-v-globalnyh-setyah (дата обращения: 04.01.2022).
7. Садаков, Д., Сараджишвили, С. Рекомендательный протокол децентрализованной файлообменной сети [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/rekomendatelnyy-protokol-detsentralizovannoy-fayloobmennoy-seti (дата обращения: 29.03.2022).