S-сеть

© В.Д. Ильин, 2009

□ S-сеть (англ. Network) —

система, состоящая из s-машин [компьютеров и компьютерных устройств (принт-серверов, серверных веб-камер и др.)], взаимодействующих по единым правилам, определённым сетевыми протоколами. Предназначена для совместного пользования различными s-сервисами (электронной почтой, поисковыми системами и др.), информационными ресурсами, программами (☼ программами серверов приложений ☼) и аппаратными средствами (жёсткими дисками, принтерами и др.) s-машин. Служит конструктивным элементом при построении s-среды. □

См. TSM – комплекс средств формализации гипермедийных описаний s-моделей.

/ Основы построения и функционирования

Для объединения s-машин в s-сеть необходимы сетевые аппаратные средства (сетевые адаптеры, установленные на компьютерах; коммутаторы, маршрутизаторы, кабели и др.) и программные средства, реализующие правила взаимодействия программных и аппаратных компонент s-сети, которые определены сетевыми протоколами. Сетевые протоколы соответствуют действующим в s-сети сетевым технологиям (комплексам программно-аппаратно реализованных методов, определяющих функционирование s-сети).

// По назначению программные и аппаратные составляющие s-сети разделяют на три уровня

На верхнем – прикладные программы [серверы и клиенты электронной почты, веб-серверы и браузеры (см. Веб) и др.]; на среднем – программные средства, реализующие сетевые протоколы; на нижнем – сетевые аппаратные средства.

// Узлы s-сети, сетевая адресация и обмен сообщениями между узлами

S-машины в составе s-сети, имеют уникальные (в её пределах) сетевые адреса (принадлежащие единому сетевому адресному пространству) и называются узлами s-сети.

Формат и интерпретация сетевого адреса определяются применяемым сетевым протоколом [☼если применяется IPпротокол, то узлы получают IP-адреса (см. Интернет)].

Взаимодействие между узлами осуществляется путём обмена сообщениями, автоматически разбитыми на части определённого формата, называемые сетевыми пакетами. Разбивку на пакеты, их сжатие (при необходимости) и др. осуществляют программы, реализующие сетевые протоколы.

Оптические или электрические сигналы, соответствующие значениям битов в составе сетевых пакетов, передаются по медным или оптоволоконным кабелям, а также – с использованием радио или др. видов беспроводной связи.

Проводные и беспроводные среды передачи сигналов s-сети называют сетевой средой передачи. Её свойства определяют скорость прохождения сигналов и допустимые расстояния их эффективной передачи. Наибольшая скорость достигается при передаче по оптоволоконным кабелям, а наименьшая – в беспроводной среде (применяемой для подключения перемещаемых компьютеров, а также когда прокладка кабелей нецелесообразна или невозможна).

// По размеру территории, охватываемой s-сетью, различают:

— локальная s-сетьLAN (Local Area Network); обычно размещается в помещениях здания или группы зданий;

— s-сеть, охватывающая территорию региона, страны или др. WAN (Wide Area NetWorks);

— глобальная s-сетьGAN (Global Area Networks) ☼самой крупной глобальной сетью является Интернет☼.

/ Сетевые протоколы

Эффективность функционирования s-сети во многом определяется применяемыми сетевыми протоколами. S-сети, построенные с использованием аппаратных и программных средств разных производителей, успешно взаимодействуют, если они соответствуют стандарту OSI (англ. Open System Interconnection – взаимодействие открытых систем), разработанному Международной организацией стандартизации (International Standarts Organization – ISO).

Семиуровневая модель OSI
Рис.1. Семиуровневая модель OSI

Концепцию этого стандарта обычно поясняют, пользуясь т.н. семиуровневой моделью OSI взаимодействия открытых систем (рис.1). Модель OSI представляет собой иерархическую систему стандартизованных на международном уровне сетевых протоколов, где множество протоколов разбито по функциональному назначению на семь взаимодействующих подмножеств (т.н. уровней абстракции).

Протоколы каждого уровня решают строго определенный комплекс задач и взаимодействуют только с протоколами смежных уровней (протоколы уровня 1 предоставляют сервисы протоколам уровня 2, те – протоколам уровня 3 и т.д.). Протоколы уровня 7 пользуются сервисами предоставляемыми протоколами уровня 6, но не предоставляют никаких сервисов протоколам других уровней; протоколы уровня 1 не пользуются сервисами других уровней.

В узле-отправителе программы, реализующие протоколы, включаются в работу, начиная с уровня 7, который отвечает за обмен сообщениями между приложениями (☼браузером и веб-сервером☼). На этом уровне находятся протоколы DNS (см. S-домен) системы отображения доменных имен в IP‑адреса, HTTP (см. Веб) транспортировки гипертекстовых (см. Гипертекст) документов и др. В узле‑получателе протоколы реализуются в обратном порядке, начиная с уровня 1, отвечающем за доставку потоков битов, согласование сигналов и др. (на этом уровне действуют протоколы Ethernet, Token Ring и др.).

/ Сетевые архитектуры

Сетевая архитектура определяет функциональное назначение узлов s-сети и методы их взаимодействия. Выбор сетевой архитектуры при создании s-сети определяется требованиями к её быстродействию, надёжности и др. В настоящее время наиболее распространены сетевые архитектуры клиент-сервер (англ. Сlient/Server network) и точка-точка (англ. peer-to-peer, сокр. P2P).

// В s-сети с архитектурой клиент-сервер узлы разделены по функциональному назначению на клиенты и серверы. Клиенты отправляют запросы только серверам и не принимают запросы. Серверы обрабатывают запросы и отправляют клиентам запрошенное (веб-страницу, сообщение электронной почты или др.). Серверы могут отправлять запросы друг другу (☼ при поиске файла ☼).

// В s-сети с архитектурой точка-точка (англ. peer-to-peer, сокр. P2P), называемых также пиринговыми, реализован принцип ролевой эквивалентности узлов, каждый из которых является одновременно и сервером, и клиентом. С ростом числа узлов пиринговой s-сети растут её эффективность и надёжность. Пиринговая s-сеть сохраняет работоспособность даже при небольшом числе функционирующих узлов. ☼ Архитектуру точка-точка имеют, файлообменные сети (для быстрого и надёжного обмена файлами). ☼ Пиринговые сети эффективны также для распределённых вычислений, применяемых при решении сложных задач, решение которых даже на суперкомпьютере выполнялось бы недопустимо долго.

// В гибридных s-сетях, сочетающих быстродействие клиент-серверных и надёжность пиринговых, реализованы элементы обеих архитектур.

/ Топологии s-сетей

Топология определяет конфигурацию связей между узлами s-сети. Различают топологии s-сети: точка-точка (англ. point-to-point), шина (bus),  звезда (star), кольцо (ring) и решётка (mesh).

// В s-сети с топологией точка-точка каждые два узла соединены между собой непосредственно.

// В s-сети, имеющей топологию шина, все узлы имеют общее соединение (при этом каждый узел получает не только сетевые пакеты, адресованные ему, но и – другим узлам).

// В s-сети с топологией звезда все узлы взаимодействуют через один общий узел (центр звезды), который может быть пассивным (не сортирующим проходящие через него пакеты) или активным (направляющим каждому узлу только адресованные ему пакеты).

// В s-сети, имеющей топологию кольцо, узлы соединены в кольцо (при этом через каждый узел проходят пакеты, направляемые из узлов, между которыми он расположен).

// В s-сети с топологией решётка каждый узел способен самостоятельно взаимодействовать с любым другим узлом.

Топологию шина, звезда или кольцо обычно имеют локальные s-сети (LANs).

Другие топологии применяются в s-сетях со значительной территориальной распределённостью (WANs).

/ Проблемы и тенденции развития

На современном этапе развития s-сетей необходимость разработок новых и совершенствования существующих сетевых технологий определена интенсивным ростом разнообразных сетевых сервисов (образовательных, торговых, развлекательных и др.), реализация которых требует значительного увеличения пропускной способности, надёжности и информационной безопасности s-сетей. При этом непрерывно растёт число сетевых узлов, представленных мобильными s-машинами (ноутбуками, коммуникаторами и др.), что требует поиска новых и развития действующих беспроводных сетевых технологий. Неубывающую актуальность сохраняет комплекс проблем информационной безопасности сетевых технологий [включая защиту от несанкционированного доступа к информационным ресурсам, программным и аппаратным средствам, от вредоносных воздействий [компьютерных вирусов (см. Вредоносная программа), спама и др.]. Часть проблем информационной безопасности и эффективности применения сетевых технологий связана с недостаточно квалифицированным администрированием многих s-сетей и неосмотрительным поведением сетевых пользователей [1].

/ Литература

1. В.Д. Ильин, Компьютерная сеть, Большая Российская энциклопедия. Том 14, 2009, с. 711-712

PDF-файл статьи

Эта статья — в сети ResearchGate

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s