Нешвеев В В Вычислительные системы сети и телекоммуникации

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети План 1. Серверы 1. 1. Определение сервера 1. 2. Назначение серверов 1. 3. Основные отличия сервера от обыкновенного компьютера 1. 4. Обеспечение требований к серверу 1. 5. Классификация серверов 2. Повторители, мосты, маршрутизаторы и шлюзы. 2. 1. Сетевые повторители (repeater). 2. 2. Концентратор (распределитель) (hub) 2. 3. Сетевые мосты или переключатели (bridges). 2. 4. Маршрутизаторы (routers) 2. 5. Комбинированные (гибридные ) маршрутизаторы (brouter ) 2. 6. Шлюзы (gateway) 1

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети 1. СЕРВЕРЫ 1. 1. Определение сервера В общем смысле сервер это не обязательно компьютер. Сервером называется любое обслуживающее устройство, обеспечивающее доступ к общему ресурсу или же распределяющее общий ресурс. Поскольку мы работаем в области информационных технологий, то мы будем говорить о серверах, осуществляющих распределение и доступ к информационным ресурсам. 1. 2. Назначение серверов • Для обеспечения работы любого коллектива всегда есть необходимость в использовании общих файлов с информацией • В процессе работы возникает также необходимость использовать и править общие базы данных, обеспечивать всему коллективу выход в Интернет и подключение к электронной почте. • Третья, весьма веская причина — это информационная безопасность 2

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети 1. 3. Основные отличия сервера от обыкновенного компьютера • Во первых, это устройство должно обладать большим, по сравнению с обыкновенным компьютером, ресурсом, т. к. работать ему приходится гораздо более продолжительное время, чем обычной рабочей станции. • Во вторых, сервер должен быть гораздо надёжнее, чем обыкновенный компьютер, поскольку его остановка приводит к отказу в доступе к общему ресурсу и, как следствие, — к невозможности продолжения основной деятельности фирмы. • В третьих, сервер обладает большей пропускной способностью. Он должен обеспечивать обработку запросов пользователей быстрее, чем обыкновенный компьютер. • В четвёртых, желательно, чтобы сервер был дистанционно управляемым. 3

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети 1. 4. Обеспечение требований к серверу Для удовлетворения требований по повышенному ресурсу и надёжности сервер отличается: • Использованием более дорогих, но обладающих большим ресурсом и надёжностью комплектующих. • Продуманной внутренней компоновкой, обеспечивающей меньшее воздействие составных частей друг на друга. • Использованием больших по размеру корпусов для обеспечения лучшего доступа воздуха и, как следствие, — лучшего охлаждения греющихся частей. • Использованием дополнительных систем охлаждения, как всего объёма, так и отдельных тепловыделяющих элементов. • Использованием качественных корпусов, не деформирующихся в процессе эксплуатации при изменении внешних факторов. • Использованием механической или электронной защиты от случайного отключения. • Обязательным использованием блоков питания с гарантированными параметрами мощности и стабильности напряжения. • Применением в процессе сборки только высококачественных конструкционных и крепёжных материалов. • Индивидуальной (не поточной) сборкой каждого сервера с многоступенчатым пооперационным контролем сборочного процесса. • Обязательным и тщательным входным контролем всех комплектующих и полными приёмосдаточными испытаниями каждого готового изделия с суточным прогоном. 4

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети Для удовлетворения требований по пропускной способности в серверах: • Применяются материнские платы со специальным серверным чипсетом, реализующим оптимальное распределение потока обрабатываемой и запрашиваемой информации. • Используются специальные сетевые карты, обеспечивающие быструю обработку сетевых запросов. • Применяются жёсткие диски с высокой плотностью записи, большим количеством оборотов шпинделя и высокоскоростным интерфейсом. • Устанавливаются модули памяти типа Registered, обеспечивающие меньшее время доступа к оперативной памяти. Для удовлетворения требованиям управляемости в серверах используются специальные серверные материнские платы, способные дистанционно контролироваться и управляться с помощью специальных программных пакетов, например Intel Server Control. 5

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети 1. 6. Классификация серверов По количеству обслуживаемых клиентов. В соответствии с данным подходом различаютсерверы масштаба • рабочей группы (workgroup); • отдела (department); • средних организаций (midrange); • предприятия (enterprise). Серверы рабочей группы обычно используются для поддержания деятельности от 3 до 9 пользователей. Серверы отдела обычно используются для поддержания деятельности от 6 до 18 пользователей. Серверы средних организаций (подразделения) используются для поддержания деятельности от 12 до 36 пользователей. Серверы предприятия обычно используются для поддержания деятельности от 24 и более. 6

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети По типу исполнения. По этому признаку серверы делят на: • сверхтонкие (blade), • классические напольные (tower), • предназначенные для установки в стойки (rack) • с высокой степенью масштабируемости (super scalable). Сверхтонкие компьютеры позволяют не только экономить место, отводимое под каждый сервер, но и уменьшать энергопотребление. Напольные серверы обеспечивают высокую гибкость при размещении компонентов в корпусе и легко наращиваемы. Серверы для установки в стойку предназначены для консолидации серверных систем в центрах обработки данных и использования с внешними подсистемами памяти. Они могут эффективно применяться для кла стерных решений, когда сами серверы, внешняя память и дополнительные устройства разме щаются в одних и тех же стойках. Серверы с высокой степенью масштабируемости обычно предназначены для крупных предприятий и способны обеспечить решение практически любых задач корпорации. 7

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети По классу решаемых задач Наиболее распространенными типами серверов, классифицируемых по классу решаемых задач являются • Файл-серверы Файл сервер делает именно то, о чем говорит его название: хранит файлы, обеспечивает взаимодействие между сетевыми станциями и дает пользователям доступ к файлам, которые необходимы им для работы. Кроме того, файл сервер обычно ограничивает несанкционированный доступ к данным. • Серверы приложений Для сервера приложений характерны расширенные возможности обработки информации, а взаимодействие с клиентом становится подобным работе приложения. Для некоторых организаций такой комплексный подход к построению сервера приложений облегчает разработку благодаря унификации разрабатываемых моделей и централизации поддержки. • Серверы баз данных используются для обработки бизнес транзакций и пользовательских запросов. По мере расширения электронного бизнеса используемые базы данных усложняются и увеличиваются в объеме. Ключевая характеристика сервера баз данных — его способность быстро извлекать и форматировать данные. Решающую роль в этом играют вычислительная мощность и масштабируемость системы. Прокси-серверы Две основные функции этого компьютера заключаются в следующем. Во первых, он действует как посредник, помогая пользователям получить информацию из Интернета и при этом обеспечивая защиту сети. Во вторых, прокси сервер может сохранять часто запрашиваемую информацию в кэш памяти на локальном диске, быстро доставляя ее 8 пользователям без повторного обращения к Интернету.

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети Почтовые серверы Подобно прокси серверу, почтовый сервер (иногда называемый сервером сообщений) должен заниматься как входящими, так и исходящими запросами. Одна из задач почтового сервера — чтение адресов входящих сообщений и доставка корреспонденции в соответствующие почтовые ящики в пределах интрасети. В зависимости от развитости почтового сервера он может предоставлять администратору большую или меньшую степень контроля над локальными почтовыми ящиками, типами и размерами сообщений, которые они в состоянии получать, ав томатическими ответами, которые можно составлять, и т. п. Принт-серверы Такие серверы позволяют всем подключенным к сети компьютерам распечатывать до кументы на одном или нескольких общих принтерах. В этом случае отпадает необходимость комплектовать каждый компьютер собственным печатающим устройством. Кроме того, прини мая на себя все заботы о выводе документов на печать, принт сервер освобождает компьютеры для другой работы. Например, принт сервер хранит посланные на печать документы на своем жестком диске, выстраивает их в очередь и выводит на принтер в порядке очередности. Серверы удаленного доступа Эти системы позволяют связываться с офисной сетью по телефонным линиям. Находясь с ноутбуком где нибудь вдали от офиса, всегда можно получить нужный файл, проверить, не пришла ли электронная почта, словом, получить любую необходимую информацию. При нали чии хороших каналов связи разница между работой в офисе и вне его в этом случае практиче ски незаметна. 9

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети Факс-серверы Во многих отношениях факс сервер подобен упоминавшемуся ранее почтовому серверу. Оба эти типа серверов представляют собой мосты между исходящими и входящими сообщениями, оба должны направлять входящие сообщения по указанному адресу. В случае почтовых серверов — это всегда почтовый ящик конкретного пользователя. В случае факс серверов для небольшой однопользовательской среды часто подразумевается, что принимаю щий сообщение компьютер и является местом назначения, поэтому модель почтового ящика здесь не работает. С другой стороны, факс серверы, предназначенные для корпоративного ис пользования, имеют некоторые параллели с моделью сервера электронной почты, обеспечивая доставку входящих факсов по конкретным адресам, присвоенным пользователям. Web-серверы Web сервер похож на роботизированный буфет. Клиент запрашивает у него нечто — в нашем случае файл, — а Web сервер получает этот файл и пересылает его клиенту. В большин стве случаев оригинальный. Web сервер ничего с этим файлом не делает, просто отпасовывая его клиенту. Современные Web серверы одновременно обрабатывают большое число запросов и быстро выдают ответы на них; кроме того, они способны обрабатывать запросы более слож ными способами, чем простая пересылка документа. 10

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети «Беспроводной» сервер В своей простейшей интерпретации такой компьютер может представлять собой типичный Web сервер или сервер приложений, который просто знает, как передавать документы, составленные на стандартном для беспроводных устройств языке. Часто в качестве такого языка выступает Wireless Markup Language (WML). Адаптация Web сервера для работы в качестве беспроводного сервера, способного обрабатывать документы WML типа, обычно сводится просто к тому, чтобы обучить сервер распознаванию этих документов. Web серверу требуется только сообщить клиенту, что документ составлен в формате для беспроводных устройств, и на этом его работа заканчивается. Брандмауэры Прокси серверы можно сконфигурировать так, что они будут принимать или отвергать определенные типы сетевых запросов, поступающие как из локальной сети, так и из Интернета. В такой конфигурации прокси сервер становится межсетевым экраном — брандмауэром. Брандмауэр, как и подразумевает его «боевое» имя, представляет собой средство обеспечения безопасности, задачи которого во многом схожи с работой пограничников: осматривать каждый фрагмент данных, который пытается пересечь границу сети. 11

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети Серверы DHCP В настоящее время во многих локальных сетях (интрасетях) также используется прото кол TCP/IP, но иногда применяются и оригинальные протоколы обмена, такие, как Net. BEUI или Apple. Talk. IP адрес компьютерам можно присваивать вручную, или же на одной из машин за пускается так называемый сервер. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), который автома тически присваивает. IP адрес каждой локальной машине. Основное преимущество сервера DHCP — свобода изменения конфигурации локальной сети при ее расширении, добавлении или удалении машин (например, портативных ПК) Серверы FTP Подобные серверы, работающие на основе протокола File Transfer Protocol, уже много десятилетий назад стали стандартом де факто при перемещении файлов в Интернете. РТР серверы поддерживают работу простых файловых менеджеров — клиентов. Сложные РТР серверы обеспечивают администратору большие возможности управления в том, что касается прав на подключение и совместного использования файлов, типов разделяемых файлов и их размещения. Конфигурируемые ресурсы, выделяемые ряду соединений с сервером, ограниче ния на количество передаваемых данных и минимальную скорость передачи и т. п. , становятся все более популярными средствами, помогающими повысить безопасность РТР серверов. 12

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети 2. Повторители, мосты, маршрутизаторы и шлюзы 2. 1. Сетевые повторители (repeater) За счет дисперсии, частичного отражения от точек подключения и поглощения в среде импульсы в пакете "расплываются" и искажаются (ухудшается отношение сигнал/шум), это является одной из причин ограничения длин кабельных сегментов. Для преодоления этих ограничений вводятся сетевые повторители (repeater). Т. е. повторители используются для увеличения максимальной длины трассы ЛВС. Повторитель воспринимает входные импульсы, удаляет шумовые сигналы и передает вновь сформированные пакеты в следующий кабельный сегмент или сегменты. Никакого редактирования или анализа поступающих данных не производится. Задержка сигнала повторителем не должна превышать 7, 5 тактов (750 нсек для обычного Ethernet). 2. 2. Концентратор (распределитель) (hub) Концентратор многопортовый повторитель сети с автосегментацией. Все порты концентратора равноправны. Получив сигнал от одной из подключенных к нему станций, концентратор транслирует его на все свои активные порты. При этом, если на каком либо из портов обнаружена неисправность, то этот порт автоматически отключается (сегментируется), а после ее устранения снова делается активным. Обработка коллизий и текущий контроль за состоянием каналов связи обычно осуществляется самим концентратором. 13

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети Назначение концентраторов объединение отдельных рабочих мест в рабочую группу в составе локальной сети. Концентраторы работают на физическом уровне (Уровень 1 базовой эталонной модели OSI). Поэтому они не чувствительны к протоколам верхних уровней. Результатом этого является возможность совместного использования различных операционных систем (Novell Net. Ware, SCO UNIX, Ether. Talk, LAN Manager и пр. , совместимые с сетями Ethernet или IEEE 802. 3). Различают следующие типы концентраторов: Концентраторы начального уровня 8 ми, 5 ти, реже 12. . . 16 ти портовые концентраторы. Являются простым и дешевым решением для организации рабочей группы небольшого размера. Концентраторы среднего класса 12 ми, 16 ти, 24 х портовые концентраторы. Этот тип концентраторов позиционируют для построения сетей в диапазоне от малых до средних, которые в дальнейшем будут развиваться и потребуют введения программного управления. SNMP-управляемые концентраторы 12 ми, 16 ти, 24 х и 48 ми портовые концентраторы. Эти типы концентраторов целесообразно применять для построения LAN сетей в диапазоне от средних и выше, которые безусловно будут развиваться. BNC-концентраторы многопортовые повторители для тонких коаксиальных кабелей, используемых в сетях стандартов 10 Base 2. 10/100 Hub-ы появились в последнее время. Hub не умеет буферизировать пакеты, а посему не умеет согласовывать разные скорости. Поэтому, если к такому hub у подключена хотя бы одна станция стандарта 10 Base T, то все порты будут работать на скорости 10. 14

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети 2. 3. Сетевые мосты или переключатели (bridges). Мосты оперируют данными на высоком уровне и предназначены для соединения сетевых сегментов, имеющих различные физические среды (оптоволоконный кабель и коаксиальный кабель). При инициализации мост изучает списки адресов устройств, подсоединенных к каждому из сегментов. В дальнейшем он записывает в свою память эти списки и пропускает из сегмента в сегмент лишь транзитные пакеты. Существуют мосты, которые оперируют с физическими и с IP адресами (cм. Стандарт IEEE 802. 1 d). Мосты, как правило, обладают свойством быть прозрачными для протоколов высокого уровня. Т. е. мосты позволяют устройствам и сегментам, использующим один и тот же протокол (TCP/IP или Net. Bios ) обмениваться данными независимо от физических уровней этих сетей. Мосты анализируют, фильтруют, направляют сообщения, стремясь понизить трафик сегментов, к которым они подключены. Мост, имеющий более двух портов, называется переключателем. Иногда переключатели называются маршрутизаторами, тем более что некоторые из них поддерживают внутренние протоколы маршрутизации (например, RIP). 15

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети 2. 4. Маршрутизаторы (routers) Маршрутизаторы не обладают такой способностью к анализу, как мосты, но зато могут принимать решение о выборе оптимального пути для данных между двумя сетевыми сегментами. Мосты принимают решение по поводу адресации каждого из поступивших пакетов данных, переправить его через мост или нет в зависимости от адреса назначения. Маршрутизаторы выбирают из таблицы маршрутов наилучший для данного пакета. Обычно маршрутизатор связывает ЛВС или сегменты сети с одинаковыми протоколами высокого уровня, т. е. тип топологии или протокола уровня доступа к сети не имеет значения, так как маршрутизаторы работают на уровень выше, чем мосты (сетевой уровень модели OSI. Наиболее распространенным транспортным протоколом, который используют маршрутизаторы, является IPX фирмы Novell. Маршрутизаторы подразделяются на два основных типа. Статические. Они требуют, чтобы администратор вручную создал и сконфигурировал таблицу маршрутизации, а также указал каждый маршрут. Динамические. Они автоматически определяют маршруты и поэтому требуют минимальной настройки и конфигурирования. Они сложнее статических, так как анализируют информацию от других маршрутизаторов и для каждого пакета принимают отдельное решение о маршруте передачи через сеть. На сегодняшний день самыми "продвинутыми" маршрутизаторами можно считать серию оборудования Smart. Switch. Router фирмы Cabletron Systems. 16

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети 2. 5. Комбинированные (гибридные ) маршрутизаторы (brouter ) В последнее время заметное распространение получил гибрид маршрутизатора и моста – brouter. Некоторые протоколы (например, Net. BIOS) не допускают маршрутизации. Когда необходимо использовать такие протоколы совместно с TCP/IP, необходим brouter. Широко используются такие приборы в сетях Token Ring. Для одних пакетов он работает как мост, а для других как маршрутизатор. 2. 6. Шлюзы (gateway) Шлюзом обычно называется компьютерная система и ее программное обеспечение, позволяющее связаться двум сетям с различными протоколами. Чаще всего шлюзы связывают ЛВС с большой ЭВМ или открытыми сетевыми системами. В общем случае шлюзы используют для передачи информации из одной сети в другую в тех случаях, когда сети совершенно различны и требуется полностью преобразовать весь поток данных между сетями (Fidonet Relcom ) Они переупаковывают и преобразуют данные, передаваемые из одной среды в другую, чтобы каждая среда могла понимать данные других сред. . 17

Нешвеев В. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации Тема 15. Построение сети Декабрь 2012 г. Белгород, БУКЭП Нешвеев Виталий Владимирович – проректор по информационным технологиям БУКЭП тел. +7(4722) 26 -43 -49 E-mail nvv@bukep. ru pror-it@bukep. ru 18