Одноранговой сети древо. Одноранговые компьютерные сети

Одноранговая локальная сеть является наиболее распространенным вариантом создания как домашних, так и корпоративных ЛВС.

Это обусловлено тем, что подобные сети позволяют каждому клиенту (пользователю) в сети самостоятельно управлять различными сетевыми устройствами (например, принтерами).

Кроме того, создание одноранговой сети в большинстве случаев значительно проще (и дешевле) настройки централизованной компьютерной сети с подключением серверов.

Какие сети называются одноранговыми?

Одноранговой сетью называется сеть, в которой все функциональные узлы наделены одинаковым правом доступа к любым сетевым ресурсам.

При этом каждый ПК может напрямую связаться с другим подключенным к сети компьютером, а при отсутствии одного или нескольких сетевых устройств информационный обмен между остальными функциональными узлами не нарушается.

Существует два варианта настройки одноранговой локальной сети:

• - путем непосредственного соединения компьютеров;
• - посредством пиринговых приложений.

Несмотря на мнимую схожесть, работают такие сети по-разному:

1. Компьютеры, объединенные между собой посредством одноранговой сети, способны одновременно использовать любые дополнительные ресурсы (в том числе файлы и периферийные устройства). Для этого не требуется наличия каких-либо серверов: по сути, каждый компьютер в сети может выполнять одну из двух ролей (быть клиентом или сервером), в соответствии с которой меняется их функционал.

Роли компьютеров в сети распределяются посредством специальных запросов. Например, одноранговой сетью вполне может быть простая и общего принтера. В данном случае способность обмениваться информацией, использовать периферийные устройства и т.д. зависит от .

2. Другой возможный вариант создания одноранговой структуры подразумевает совместное использование несколькими компьютерами глобальной сети Интернет. В этом случае передача всей возможной информации осуществляется с помощью специальных приложений, зачастую именуемых клиентами.

Одноранговые приложения также позволяют устройству выступать как в роли сервера, так и клиента. При этом все устройства в сети обладают абсолютно равными возможностями. Однако для работы такой одноранговой сети необходимо, чтобы каждый компьютер предоставлял соответствующий графический интерфейс и запускал фоновую службу.

Преимущества и недостатки одноранговой сети

Из достоинств «классической» одноранговой сети также стоит отметить возможность хранения распределенных ресурсов на любом подключенном к сети компьютере. В то время как в вся необходимая информация должна оставаться на каком-то конкретном устройстве.

Но в любой системы есть ряд «слабых мест». И главный недостаток одноранговых сетей заключается в незащищенности такой структуры – они подвержены «нападкам» разного рода вредоносного ПО (которое целенаправленно или по чистой случайности попало на любой подключенный к сети компьютер).

Дело в том, что в подобной ЛВС для соединения между пользовательскими компьютерами очень редко используется какие-либо защищенные методы (разрешения, регистраторы и т.д.). Таким образом, безопасность одноранговой локальной сети всецело «лежит на плечах» ее пользователей: на каждом ПК следует заблаговременно настроить защиту, право доступа к сети, а также пользовательские аккаунты. А «человеческий фактор» и элементарную некомпетентность рядовых пользователей никто не отменял: соответственно защита информации в такой локальной сети остается весьма условной.

Основанная на равноправии участников. Часто в такой сети отсутствуют выделенные серверы , а каждый узел (peer) является как клиентом , так и выполняет функции сервера. В отличие от архитектуры клиент-сервера , такая организация позволяет сохранять работоспособность сети при любом количестве и любом сочетании доступных узлов. Участниками сети являются пиры .

Энциклопедичный YouTube

История

Впервые фраза «peer-to-peer» была использована в 1984 году при разработке архитектуры Advanced Peer to Peer Networking (APPN) фирмы IBM .

Устройство одноранговой сети

В сети присутствует некоторое количество машин, при этом каждая может связаться с любой из других. Каждая из этих машин может посылать запросы другим машинам на предоставление каких-либо ресурсов в пределах этой сети и, таким образом, выступать в роли клиента. Будучи сервером, каждая машина должна быть способной обрабатывать запросы от других машин в сети, отсылать то, что было запрошено. Каждая машина также должна выполнять некоторые вспомогательные и административные функции (например, хранить список других известных машин-«соседей» и поддерживать его актуальность).

Любой член данной сети не гарантирует своего присутствия на постоянной основе. Он может появляться и исчезать в любой момент времени. Но при достижении определённого критического размера сети наступает такой момент, что в сети одновременно существует множество серверов с одинаковыми функциями.

Приватные P2P-сети

Частично децентрализованные сети

Помимо чистых P2P-сетей, существуют так называемые гибридные сети, в которых существуют серверы , используемые для координации работы, поиска или предоставления информации о существующих машинах сети и их статусе (on-line, off-line и т. д.). Гибридные сети сочетают скорость централизованных сетей и надёжность децентрализованных благодаря гибридным схемам с независимыми индексационными серверами, синхронизирующими информацию между собой. При выходе из строя одного или нескольких серверов сеть продолжает функционировать. К частично децентрализованным сетям относятся например eDonkey , BitTorrent , Direct Connect , The Onion Router .

Пиринговая файлообменная сеть

Многие распространяемые в таких сетях файлы, не являющиеся свободными для распространения с юридической точки зрения, распространяются в них без разрешения правообладателей. Видеоиздательские и звукозаписывающие компании утверждают, что это приводит к значительной недополученной ими прибыли. Проблем им добавляет тот факт, что пресечь распространение файла в децентрализованной сети технически невозможно - для этого потребуется физически отключить от сети все устройства, на накопителях которых находится этот файл, а таких устройств (см. выше) может быть очень и очень много - в зависимости от популярности файла их число может достигать нескольких сотен тысяч. В последнее время издатели видеопродукции и звукозаписывающие компании стали подавать в суд на отдельных пользователей таких сетей, обвиняя их в незаконном распространении музыки и видео.

Пиринговые сети распределённых вычислений

Технология пиринговых сетей (не подвергающихся квазисинхронному исчислению) применяется также для распределённых вычислений . Они позволяют в сравнительно короткие сроки выполнять поистине огромный объём вычислений, который даже на суперкомпьютерах потребовал бы, в зависимости от сложности задачи, многих лет и даже столетий работы. Такая производительность достигается благодаря тому, что некоторая глобальная задача разбивается на большое количество блоков, которые одновременно выполняются сотнями тысяч компьютеров, принимающими участие в проекте. Один из примеров такого использования пиринговых сетей продемонстрировала компания

Подобные сети не имеют центрального ПК. Некоторые аппаратные средства (винчестеры, приводы СD-RОМ) и прежде всего дорогие периферийные устройства (сканеры, принтеры и др.), подключенные к отдельным ПК, используются совместно на всех рабочих местах.

Каждый пользователь одноранговой сети является администратором на своем ПК. Механизмом ограничения прав, пользователя является возможность блокировки доступа к приводам или периферийным устройствам, подключенным к какому-либо другому из компьютеров сети.

Достоинства одноранговой сети следующие:

низкая стоимость (используются все компьютеры, подключенные к сети, умеренные цены на программное обеспечение для работы сети);

высокая надежность (при выходе из строя одной рабочей станции доступ прекращается лишь к некоторой части информации).

При этом одноранговая сеть имеет недостатки:

работа сети эффективна только при количестве одновременно работающих станций не более 10;

трудности организации эффективного управления взаимодействием рабочих станций и обеспечение секретности информации;

трудности обновления и изменения ПО рабочих станций.

Организация взаимодействия устройств в сети. Иерархические сети. Достоинства и недостатки.

В иерархических сетях все задачи, связанные с хранением, обработкой данных, их предоставлением пользователям, выполняет центральный компьютер, называемый сервером.

Cepвep (hоst-компьютер) - главный компьютер, управляющий работой сети.

Достоинства иерархических систем следующие:

отработанная технология обеспечения отказоустойчивости, сохранности данных;

надежная система защиты информации и обеспечения секретности.

Недостатки:

высокая стоимость аппаратного и программного обеспечения;

высокие эксплуатационные расходы.

По организации взаимодействия принято выделять два типа иерархических систем:

сеть с невыделенным сервером - сеть, где функции рабочей станции и сервера совмещены;

сеть с выделенным сервером.

Технология совместного использования сетевых ресурсов

Под ресурсами ПК будет пониматься любой из следующих элементов:

логические диски, включая накопители на СD-ROМ, ZIP, DVD и другие аналогичные устройства;

каталоги (папки) с подкаталогами (вложенными папками) или без них, а также содержащиеся в них файлы;

подключенные к ПК устройства: принтеры, модемы и др.

Ресурс, доступный только с ПК, на котором он находится, называется локальным. Ресурс ПК, доступный для других компьютеров сети, называетсяразделяемым илисетевым (общим, совместно используемым). Локальный ресурс можно сделать разделяемым; и, наоборот, разделяемому ресурсу можно вернуть статус локального, т. е. запретить доступ к нему других пользователей сети.

Создание разделяемых сетевых ресурсов и доступ к ним обеспечиваются специальными сетевыми операционными системами. Базовые сетевые возможности сетевых ОС позволяют копировать файлы с одного ПК сети на другой, с одного компьютера сети обрабатывать данные (вводить, редактировать, удалять, производить поиск), размещенные на другом. Для некоторых сетевых ОС можно также запустить программу, размещенную в памяти одного компьютера, которая будет оперировать данными, хранящимися на другом ПК.

Обычно используются один или несколько мощных ПК (выделенные серверы), которые предоставляют свои ресурсы для совместного использования в сети. Система коллективного доступа работает по принципу разделения времени работы главного компьютера.

В зависимости от используемых сетевых ресурсов в иерархических сетях различают серверы следующих типов.

Файловый сервер. В этом случае на сервере находятся совместно обрабатываемые файлы или (и) совместно используемые программы. В этом случае, на рабочих станциях находится только небольшая (клиентская) часть программ, требующая незначительных ресурсов. Программы, допускающие такой режим работы, называются программами с возможностью инсталляции в сети. Требования к мощности сервера и пропускной способности сети при таком способе использования определяются количеством одновременно работающих рабочих станций и характером используемых программ.

Сервер баз данных. На сервере размещается база данных, которая может пополняться с различных рабочих станций или (и) выдавать информацию по запросам с рабочей станции. Возможны рва принципиально различающихся режима обработки запросов с рабочей станции или редактирования записей в базе данных:

с сервера последовательно пересылаются записи базы данных на рабочую станцию, где производится собственно фильтрация записей и отбор необходимых;

сервер сам отбирает необходимые записи из БД (реализует запрос) и пересылает их на рабочую станцию.

Во втором случае снижаются нагрузка на сеть и требования к рабочим станциям, но резко возрастают требования к вычислительной мощности сервера. Тем не менее именно такой способ обработки запросов является наиболее эффективным. Указанный способ удовлетворения запросов с рабочих станций называется режимом клиент-сервер, его реализуют специальные средства работы с современными сетевыми базами данных. В системахклиент-сервер обработка данных разделена между двумя объектами клиентом и сервером. Клиент - это задача; рабочая станция, пользователь. Он может сформировать запрос для сервера: считать файл, осуществить поиск записи и т.п. Сервер - это устройство или компьютер, выполняющий обработку запроса. Он отвечает за хранение данных, организацию доступа к этим данным и передачу данных клиенту.

Принт-сервер. К компьютеру небольшой мощности подключается достаточно производительный принтер, На котором может быть распечатана информация сразу с нескольких рабочих станций. Программное обеспечение организует очередь заданий на печать, а также идентифицирует отпечатанную информацию специальными страницами (закладками), которые разделяют печатные материалы различных пользователей.

Почтовый сервер. На сервере хранится информация, отправляемая и получаемая как по локальной сети, так и извне (например, по модему). В любое удобное для него время пользователь может просмотреть поступившую на его имя информацию или отправить через почтовый сервер свою.

Топологии. Топология "звезда". Достоинства и недостатки.

Звездообразная топология сети - разновидность сети, где каждый терминал соединен с центральной станцией (рис. 2).

Эта топология взята из области больших электронных вычислительных машин. Здесь файловый сервер находится в центре. Достоинства сети:

повреждение кабеля является проблемой для одного конкретного компьютера и в целом не сказывается на работе сети;

просто выполняется подключение, так как рабочая станция должна соединяться только с сервером;

механизмы защиты против несанкционированного доступа оптимальны;

высокая скорость передачи данных от рабочей станции к серверу, так как оба ПК непосредственно соединены друг с другом.

Недостатки:

в то время как передача данных от рабочей станции к серверу (и обратно) происходит быстро, скорость передачи данных между отдельными рабочими станциями мала;

мощность всей сети зависит от возможностей сервера, если он недостаточно оснащен или плохо сконфигурирован, то будет являться тормозом для всей системы;

не возможна коммуникация между отдельными рабочими станциями без помощи сервера.

Топология с сервером в центре, практически, не реализуется, так как в этом случае сервер должен иметь много сетевых адаптеров, рабочие станции подключаются к концентратору (хабу).

Топологии. Кольцевая топология. Достоинства и недостатки.

Сеть типа кольцо - разновидность сети, в которой каждый терминал подключен к двум другим соседним терминалам кольца.

В этом случае все рабочие станции и сервер соединены друг с другом ПО кольцу, ПО которому посылается информация, снабженная адресом получателя. Рабочие станции получают соответствующие данные, анализируя адрес посланного сообщения (рис. 3).

Достоинство сети типа "кольцо":

Недостатки:

время передачи данных увеличивается пропорционально числу соединенных в кольцо компьютеров;

каждая рабочая станция причастна к передаче данных, выход из строя одной станции может парализовать всю сеть, если не используются специальные переходные соединения;

при подключении новых рабочих станций сеть должна быть кратковременно выключена.

Топологии. Шинная топология. Достоинства и недостатки.

Такая сеть похожа на центральную линию, к которой подключены сервер и отдельные рабочие станции. Шинная топологии имела широкое распространение в прежние годы, что, прежде всего, можно объяснить небольшими потребностями в кабеле (рис. 4).

Достоинства шинной топологии:

небольшие затраты на кабели;

рабочие станции в любой момент времени могут быть установлены или отключены без прерывания работы всей сети;

рабочие станции могут коммутироваться друг с другом без помощи сервера.

Недостатки:

при обрыве кабеля выходит из строя весь участок сети от места разрыва;

возможность несанкционированного подключения к сети, поскольку для увеличения числа рабочих станций нет необходимости в прерывании работы сети.

Топологии. Комбинированная структура ЛВС.

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей: кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей (рис. 5).

Вычислительные сети с комбинированной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций применяют сетевые усилители и (или) коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.

Пассивный концентратор обычно используют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что максимальное возможное расстояние до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.

В одноранговой сети все

компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера.. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети.

Для поддержки одноранговой сети не требуется специального программного обеспечения. В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows for Workgroups и Microsoft Windows 2000, Microsoft Windows XP встроена поддержка одноранговых сетей.

Одноранговая сеть характеризуется рядом стандартных решений:

Компьютеры расположены на рабочих столах пользователей;

Пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации;

Для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.

Одноранговая сеть вполне подходит там, где: -количество пользователей не превышает 10 человек; -пользователи расположены компактно; -вопросы защиты данных не критичны;

В обозримом будущем не ожидается значительного расширения фирмы и, следовательно, сети.

Одноранговые сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей.

Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и более дорогих) компьютеров.

В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером.

Поскольку в одноранговой сети каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер, пользователи должны обладать достаточным уровнем знаний, чтобы работать и как пользователи, и как администраторы своего компьютера.

Одноранговые сети организуются по рабочим группам.

Рабочая группа - это небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях чаще всего не более 10 компьютеров.

Доступом к отдельным ресурсам можно управлять, если потребовать у пользователя ввода пароля при обращении к ним..

Преимущества одноранговых сетей заключаются в том, что одноранговые сети особенно подходят для малых компаний, которые не могут себе позволить больших расходов на дорогое серверное оборудование и программное обеспечение.

Несмотря на то, что одноранговые сети вполне удовлетворяют потребностям небольших фирм, иногда возникают ситуации, когда их использование может оказаться неуместным. Поэтому, выбирая тип сети, надо учитывать следующее:

1. Сетевое администрирование (administration) решает ряд задач, в том числе: управление работой пользователей и защитой данных; обеспечение доступа к ресурсам; поддержка приложений и данных; установка и модернизация прикладного программного обеспечения.

В типичной одноранговой сети системный администратор, контролирующий всю сеть, не выделяется. Каждый пользователь сам администрирует свой компьютер.

В одноранговой сети каждый компьютер должен:

большую часть своих вычислительных ресурсов предоставлять локальному пользователю (сидящему за этим компьютером);

для поддержки доступа к ресурсам удаленного пользователя (обращающегося к серверу по сети) подключать дополнительные вычислительные ресурсы.

Защита подразумевает установку пароля на разделяемый ресурс, например на каталог. Централизованно управлять защитой в одноранговой сети очень сложно, так как каждый пользователь устанавливает ее самостоятельно, да и "общие" ресурсы могут находиться на всех компьютерах, а не только на центральном сервере. Поскольку централизованных полномочий защиты здесь нет, нужно знать пароли для доступа к конкретному ресурсу, что может оказаться весьма неудобным Такая ситуация представляет серьезную угрозу для всей сети, кроме того, некоторые пользователи могут вообще не установить защиту.

1. Поскольку в одноранговой сети каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер, пользователи должны

Одноранговая сеть (рис. 1) является наиболее простой и дешевой в создании. Тем не менее она способна обеспечить своих пользователей всем необходимым для получения доступа к нужной информации, в том числе и к Интернету. Главной особенностью такой сети является то, что каждый участник сети - рабочая станция - имеет одинаковые права и выступает в роли администратора своего компьютера. Это означает, что только он может контролировать доступ к своему компьютеру и только он может создавать общие ресурсы и определять правила доступа к ним. С одной стороны, это делает сеть очень простой в создании, но с другой - администрирование такой сети вызывает достаточно много проблем, особенно если количество участников сети превышает 25-30.

Рис. 1. Пример одноранговой сети

Одноранговые сети находят свое применение в небольших офисах, ресторанах и кафе, залах ожидания, то есть в тех местах, которые позволяют поддерживать работу сети с небольшим количеством подключений. Однако, хотя это и противоречит всем принципам, одноранговые сети также используются в так называемых домашних сетях, количество подключений к которым может быть очень большим, например 1000 и более компьютеров. Главное объяснение этому факту - хаотичный способ создания сети, который к тому же, как правило, не требует больших финансовых вложений.

Одноранговая сеть является крайне неуправляемой с точки зрения системного администратора, и чем больше участников сети, тем более этот факт заметен. Например, чтобы ограничить работу пользователя с теми или иными устройствами, потребуется выполнить определенные настройки операционной системы. Сделать это централизованно невозможно, поэтому требуется личное присутствие администратора возле каждого компьютера либо применение программ удаленного управления компьютером. Это же касается обновления антивирусных баз, установки обновлений операционной системы и офисных программ и т. д.

Учитывая изложенные факты, а также практику работы одноранговых сетей, ее использование можно считать оправданным только в случае, если количество узлов сети достаточно мало и все они расположены на небольшой территории, например в пределах одного или нескольких офисов. Поддержка одноранговых сетей имеется в любой современной операционной системе семейства Microsoft Windows. По этой причине для организации такой сети никакого дополнительного программного обеспечения не требуется.

Внимание!

В одноранговой сети доступ к общему ресурсу одновременно могут получить только 10 участников сети. Если для вас важен этот момент, то вам следует установить серверную операционную систему.

В табл. 1 приведены основные преимущества и недостатки одноранговой сети, на которые обязательно стоит обратить внимание, прежде чем выбрать тип будущей локальной сети.