Технология «клиент – сервер»

Цель создания сети – коллективное использование ресурсов (ресурсы – диски, файлы, принтеры, модемы, факс-аппараты и т. п.).

Специальные программные модули в режиме ожидания запросов назы- ваются программными серверами (serve – обслуживать).

Специальные программные модули, вырабатывающие запросы, – про- граммные клиенты (client).

 

Это части операционных систем. Пара клиент-сервер, обеспечивая доступ к определенному ресурсу, «образует» определенную службу: файловая служба, служба печати, служба электронной почты, служба удаленного доступа и др. (прикладной уровень ЭМ ВОС).

Термины «клиент», «сервер» используются и для обозначения соответ- ствующих компьютеров.

Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных вычислительных сетях, так и в сети с выделенным сервером.

В одноранговой сети все компьютеры равноправны – имеют один ранг. Поэтому любой компьютер может выступать как в роли сервера, то есть предо- ставлять свои ресурсы (файлы, принтеры) другому компьютеру, так и в роли клиента – использовать предоставленные ему ресурсы других компьютеров – рабочих станций (рис. 1.19).

РС1     РС2         РС n

...

 

Рис. 1.19. Одноранговая сеть

Достоинства одноранговых сетей в их относительной простоте и низкой стоимости. Недостаток – зависимость эффективности работы сети от количе- ства рабочих станций.

В отличие от одноранговой существуют сети со специально выделенными компьютерами – серверами. Все остальные компьютеры сети – клиенты. Сервер предоставляет определенные услуги другим компьютерам. Существуют раз- личные виды серверов (в зависимости от предоставляемых ими услуг): серверы баз данных, файловые серверы, серверы печати (принт-серверы), почтовые сер- веры, web-серверы, и т.д.

В программных средствах сетевых компьютеров выделяют три базовых компонента: компонент представления отвечает за пользовательский интер- фейс; прикладной компонент реализует алгоритм решения конкретной задачи; компонент управления ресурсом обеспечивает доступ к необходимым ресур- сам. В зависимости от того как эти компоненты распределены между клиента- ми и серверами, различают двухзвенные, трехзвенные и многозвенные архитек- туры «клиент/сервер».

В рамках двухзвенной архитектуры (рис. 1.20) выделяют две основные модели: файл-сервер и сервер БД.

В модели файл-сервер представление данных, прикладной компонент и управление ресурсами – на стороне клиента, на стороне сервера – используе- мые файлы данных.

 

 

РС1

(клиент)

РС2

(клиент)

РС n (клиент)

Рис. 1.20. Типовая двухзвенная архитектура «клиент-сервер»

В модели БД – представление данных и прикладной компонент – на сто- роне клиента, управление ресурсами и удаленные данные на стороне сервера.

Модель БД эффективнее, поскольку при запросе удаленных данных в мо- дели файл-сервер считывается и перекачивается клиенту полный файл, а в мо- дели БД – только выделенные запрашиваемые данные.

Третьим звеном в трехзвенной архитектуре становится сервер прило- жений, т.е. компоненты распределяются следующим образом: представление данных – на стороне клиента; прикладной компонент — на выделенном сервере приложений; управление ресурсами – на сервере БД, который и представляет запрашиваемые данные.

Трехзвенная архитектура может быть расширена до многозвенной путем выделения дополнительных серверов, каждый из которых будет представлять собственные сервисы и пользоваться услугами прочих серверов разного уровня для обслуживания требований клиентов.

В свою очередь, возможности клиентов характеризуются понятием «тол- щины».

Понятие «тонкий клиент» определяет такого клиента, у которого вычис- лительных ресурсов достаточно лишь для выполнения представительного ком- понента: на своем рабочем месте пользователь только вводит исходные данные и видит у себя на мониторе отображение результата.

У «толстого клиента» все операции над данными проводятся непосред- ственно на рабочем месте пользователя, а сами данные хранятся на сервере, ку- да и обращается за ними клиентское приложение. Такой клиент может выпол- нять практически все функции и работать с прикладными типами данных.

Технологию «клиент-сервер» также называют облачными вычислениями (cloud computing), когда хотят подчеркнуть прозрачность технологии, то есть когда пользователь не «видит» сложности происходящих процессов, вычисле- ний, расстояний.

Облачные вычисления − это модель обеспечения удобного сетевого до- ступа по требованию к некоторому общему фонду конфигурируемых вычисли-

тельных ресурсов, например к сетям передачи данных, серверам, системам хра- нения данных, приложениям и сервисам − как вместе, так и по отдельности.

 

«Облако» строится на основе центров обработки данных (ЦОД). Струк- тура ЦОД состоит из серверов и систем хранения данных, объединенных ло- кальной сетью (рис. 1.21).

 

К внешним сетям

Рис. 1.21. Структурная модель ЦОД

Серверы объединяются в вычислительные кластеры по назначению, например серверы приложений, систем управления базами данных, терминаль- ные, web-серверы и др. Системы хранения данных предназначены для органи- зации надежного хранения информационных ресурсов и предоставления досту- па к ним серверов. Соединение кластеров между собой и с системами хранения данных внутри ЦОД реализуется коммутаторами. Соединение ЦОД с внешни- ми сетями и удаленными клиентами реализуется маршрутизаторами. Межсете- вые экраны обеспечивают информационную безопасность ЦОД.

 

Сетевые топологии

Сетевая топология – это граф, вершинам которого соответствуют конеч- ные узлы сети (компьютеры, абонентские системы) и коммуникационное обо- рудование (коммутаторы, маршрутизаторы), а ребрам – связи (физические или информационные) между вершинами.

Выделяют типовые топологии сетей: шина, звезда, кольцо, ячеистая, со-

товая.

Шина (рис. 1.22, а). Эту топологию часто называют линейной шиной. Она наиболее простая из всех топологий и весьма распространенная. В ней ис- пользуется один кабель, называемый магистралью или сегментом, к которому подключены все компьютеры (РС).

а)                                  б)                                   в)

Рис. 1.22. Примеры сетевых топологий ЛС

Общая шина является очень распространенной топологией для локальных сетей. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность широковеща- тельного обращения ко всем станциям сети.

Звезда. В сети, построенной по топологии типа «звезда» (рис. 1.22, б), каждая РС подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору. Концентра- тор обеспечивает параллельное соединение РС и, таким образом, все компью- теры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом.

Данные от передающей станции сети передаются через концентратор по всем линиям связи всем РС, но принимаются только теми станциями, которым она предназначается. Поскольку передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной («точка-многоточка»), т. е. сигналы от РС распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

Сеть с такой топологией устойчива к неисправностям отдельных РС и к разрывам соединения отдельных РС. Однако отказ центрального узла (концен- тратора) влияет на работу всей сети.

Кольцо. В сети с топологией типа «кольцо» (рис. 1.20, в) все узлы соеди- нены каналами связи последовательно в неразрывное кольцо (не обязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одной РС соединяется со входом другой РС. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете,

 

попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении.

Принимающая РС распознает и получает только адресованное ей сооб- щение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в опре- деленном порядке. Логическая топология данной сети – логическое кольцо. Данную сеть очень легко создавать и настраивать.

Основной недостаток сетей топологии кольцо заключается в том, что по- вреждение линии связи в одном месте или отказ РС приводит к неработоспо- собности всей сети.

Ячеистая топология. Характеризуется наличием избыточных связей между устройствами. Получается из полносвязной топологии путем удаления некоторых связей (рис. 1.23, а). Полносвязная топология – это такое размеще- ние узлов, при котором каждый узел соединен с каждым. Неоднозначность свя- зей между узлами повышает надежность сетей с ячеистой топологией – обрыв одного соединения не нарушает функционирования сети в целом. Ячеистая то- пология характерна, как правило, для глобальных сетей.

а)                                             б)

 

Рис. 1.23. Сетевые топологические схемы: а – ячеистая; б – сотовая

Сотовая топология. Определяет принципы беспроводной связи для гео- графических областей, разделенных на ячейки (соты). Каждая ячейка представ- ляет собой часть общей области. Внутри таких сот функционируют конкретные соединения, связывающие устройства с базовой станцией (БС) (рис 1.23, б). Ба- зовые станции соединены в виде сетки, что обеспечивает множество альтерна- тивных маршрутов. Это позволяет поддерживать отказоустойчивость сети. Пример таких сетей – Wi-Fi и Wi-Max, сети сотовой связи.

Однако при построении крупных сетей однородная структура превраща- ется из достоинства в недостаток. Поэтому в крупных сетях преобладает сме- шанная топология – топология с произвольными связями между элементами сети. В таких сетях можно выделить отдельные подсети, имеющие типовую то- пологию и не одну, поэтому их и называют сетями со смешанной топологией.