Как устроена локальная сеть с выделенным сервером кратко

Обновлено: 04.07.2024

Вычислительные или компьютерные сети стали логичным этапом развития информационных технологий. Но с тем, как они устроены, всё ещё знакомы далеко не все пользователи. Когда-то на информатике вы, возможно, изучали теоретическую часть о локальных компьютерных сетях — давайте расширим имеющиеся знания и научимся применять их на практике.

Кратко о компьютерных сетях

Компьютерная (или же вычислительная) сеть позволяет соединить несколько различных устройств в одну систему, внутри которой может происходить обмен данными. Главными элементами таких сетей являются компьютеры, но в них также могут участвовать и принтеры, сетевое оборудование, серверы, хранилища, телевизоры, телефоны и другие устройства. Все эти устройства называются оконечными узлами. Но в сети также присутствуют и промежуточные элементы — это различные маршрутизаторы, роутеры, модемы, точки беспроводного доступа, коммутаторы. Всё это соединяется между собой с помощью так называемой сетевой среды. Сетевая среда — это оптоволоконные кабели, радиоволны Wi-Fi, витые пары, с помощью которых все устройства подключаются к сети и взаимодействуют между собой.

Из этих трёх типов элементов состоит любая компьютерная сеть

Компьютерные сети бывают локальными (LAN) и глобальными (WAN). В чём между ними ключевая разница? Первые располагаются на ограниченной территории (обычно не выходя за пределы одного здания), а вторые могут распространяться на куда большую площадь — расстояние между узлами может составлять сотни и тысячи километров. Нас как пользователей сейчас больше интересуют локальные компьютерные сети — именно их мы разворачиваем дома, ими пользуемся на работе или на учёбе.

Стоит отметить, что различия между локальными и глобальными компьютерными сетями потихоньку стираются. Это связано с улучшением и тех, и других. Возможно, в ближайшем будущем между ними уже не будет значительной разницы.

Дополнительно можно выделить городские компьютерные сети — MAN (Metropolitan Area Network). Они отличаются от WAN, прежде всего, площадью покрытия и занимают, как нетрудно догадаться, один город. MAN предоставляет услуги кабельного телевещания, телефонии, а также является точкой опоры для провайдеров.

Локальные компьютерные сети

Локальные компьютерные сети (LAN — Local Area Network) сейчас распространены повсеместно. Ими пользуются дома, на работе, в магазинах, в офисных и торговых центрах. Даже если вы далеки от IT, вам стоит иметь представление о том, что это такое и как это можно настроить.

Основные характеристики локальных сетей

Локальная сеть подходит для использования на ограниченной территории — например, в квартире, офисе или целом здании, но не более. Она обеспечивает быструю (до 100 Мбит/с) передачу данных между узлами сети. Это позволяет пользователю локалки, например, использовать удалённый диск со скоростью, сравнимой с использованием HDD на своём компьютере.

В локальных сетях используются высококачественные линии связи. Наиболее распространены сейчас медные витые пары и оптоволоконные кабели. Это даёт возможность отказаться от подтверждения получения пакета, модуляции и некоторых других методов, которые снижают скорость передачи и усложняют использование сети.

Локальная сеть предполагает совместное использование каналов. Это означает, что одним и тем же каналом связи могут пользоваться разные узлы сети. Более подробно на последовательности передачи данных мы остановимся в разделе, посвящённом топологии сети.

Вообще каналы передачи данных предполагают наличие как минимум двух каналов связи — один работает на приём, другой — на отправку. Раньше это осуществлялось подключением двух физических проводов. Но с приходом витых медных пар и оптоволокна, которые способны как отдавать, так и принимать сигнал, такой подход стал менее популярен.

Всё вышеперечисленное даёт локальной сети ряд преимуществ:

быструю передачу данных;
относительную простоту настройки;
низкая сложность методов передачи;
возможность использования дорогой сетевой среды.

Но у локальной сети есть и минус — слабая масштабируемость. Вместе с увеличением количества узлов и протяжённости линий резко снижается скорость передачи данных.

Таблица: отличия локальных сетей от глобальных

модуляция,
асинхронные методы,
сложные методы контрольного суммирования,
квитирование,
повторные передачи искажённых кадров.

Виды локальных сетей

Локальные сети обычно делят на две большие категории — одноранговые и иерархические (то есть созданные на базе серверов).

Иерархическая локальная сеть обязательно имеет в своей структуре сервер, который занимается:

администрированием сети;
подключением периферийных устройств (например, сетевых принтеров);
хранением основной информации сети;
разработкой маршрутов передачи данных внутри сети.

Топология локальных сетей

Топология — это то, как и в каком порядке устройства сети связываются между собой и передают данные. Рассмотрим возможные виды физической топологии, указав плюсы и минусы каждого:

До сих пор широко известна шутка про уборщицу, которая одной шваброй может положить всю сеть — это именно про шинную локалку

Обычно компьютеры в кольцевой сети соединяли сразу двумя кабелями — один был основным, а другой — резервным

Такой тип сети настраивается проще всего, а потому часто используется в качестве домашней локалки

Полносвязная сеть — самая надёжная, но и самая дорогая

Смешанная топология использует уже рассмотренные методы соединения

Элементы локальной сети

Теперь рассмотрим наиболее распространённые элементы, которые можно подключить к локальной сети:

Все рассмотренные выше элементы — оконечные. Не будем забывать и о промежуточных узлах. Ими могут быть:

Сетевую среду же образуют кабели и беспроводное соединение (радиоволны). Первые обычно представлены медными витыми парами. Они позволяют добиться неплохой скорости, и к тому же недороги. Нередко можно встретить и оптоволокно — оно позволяет добиться максимальной скорости соединения благодаря световым импульсам.

Медная витая пара — самый популярный способ проводного соединения

Создаём локальную сеть

Для создания небольшой локальной сети вам потребуются:

два и более устройств, которые вы хотите соединить между собой;
кабель (витая пара);
роутер (если вы хотите соединить более двух устройств).

Если у вас более двух устройств, то подключать лучше через роутер (то есть по звёздной топологии). Соедините каждый компьютер с маршрутизатором любым удобным способом — можно с помощью кабеля, а можно через Wi-Fi. Теперь любой компьютер сети будет видеть остальные подключённые элементы.

Видео: как сделать небольшую локальную сеть

С помощью локальной сети можно настроить удобное использование устройств в доме или офисе. Ознакомившись с базовыми понятиями, терминами и принципом работы, вы сможете настроить собственную небольшую локалку под свои нужды.

Компьютерные сети

Удобство использования общих ресурсов локальной вычислительной сети (ЛВС), безопасность и масштабируемость во многом зависят от ее организации. Для небольшого числа узлов (компьютеров) вполне подойдет одноранговая сеть. Сети предприятий с большим числом компьютеров, значительными объемами общих ресурсов лучше строить по иерархическому принципу. Сеть с выделенным сервером — это вариант такой иерархической организации.

Определение

Сеть с выделенным сервером — ЛВС, в которой часть основных задач выполняют отдельные узлы. Их роль играют выделенные компьютеры или машины пользователей с установленным специальным программным обеспечением. Такие компьютеры и программы называют серверами, остальные узлы – клиентами или рабочими станциями, а сами сети – иерархическими или клиент-серверными.

Как устроена локальная сеть с выделенным сервером

Сеть с выделенным сервером отличается от одноранговой на уровне логической организации взаимодействия.

Простейшая одноранговая локальная вычислительная сеть состоит из равноправных узлов (компьютеров). Каждый из них:

определяет часть собственных ресурсов (файлы, папки, принтеры, приложения и пр.) как общие для ЛВС;
предоставляет другим доступ к ним;
управляет правами пользователей/узлов сети на использование этих ресурсов;
получает доступ к общим ресурсам сети, размещенным на других узлах.

Фактически при такой организации все компьютеры сети остаются независимыми (не считая объединения по проводным или беспроводным каналам связи). Для обращения к ресурсам конкретного узла другим пользователям обязательно пройти авторизацию, с созданной на нем учетной записью.

Такая реализация может быть удобной, пока ЛВС объединят несколько (до 10) узлов. С увеличением их количества:

пользователям придется запоминать огромное количество логинов/паролей для локальных учетных записей;
обеспечить безопасность становится практически невозможно;
существенно усложняется резервное копирование децентрализованной общей информации.

Сеть с выделенным сервером эффективно решает эти и другие проблемы.

общие ресурсы размещены на отдельном узле – сервере;
обмен данными идет не между клиентскими компьютерами, а в паре клиент-сервер;
для пользователя/узла создается серверная учетная запись, определяющая права доступа. Соответственно, воспользоваться ими может любой пользователь с каждой клиентской машины после успешной авторизации.

Реализация выделенного сервера не требует какой-либо определенной сетевой архитектуры. Они одинаково эффективно работают в топологиях кольцо, общая шина, звезда, гибридных системах. Не имеют значения и используемые для сетевого обмена протоколы.

В практике гораздо чаще встречаются варианты совмещения, когда основные задачи решают выделенные серверы, а некоторая часть общих ресурсов распределяется по локальным узлам.

Назначение сервера

Назначение выделенного сервера – администрирование доступа пользователей и клиентских машин к общим ресурсам сети. Соответственно, он решает несколько важнейших задач, обеспечивая:

Централизованное хранение информации или управление аппаратными средствами (например, когда разделяемым ресурсом выступает принтер).
Безопасность. К этому кругу задач относятся создание и изменение учетных записей клиентов/пользователей, объединение их в группы, применение правил групповых политик, проверка данных при авторизации.
Надежность. Включает резервное копирование и восстановление данных, различные варианты аппаратной избыточности и резервирования носителей и каналов связи, балансировку нагрузки на них.

В зависимости от типа общих ресурсов, управление которыми отдано выделенному серверу, различают их виды.

Сетевой

Этот вид выделенных серверов предназначен для управления ЛВС и подключениями клиентов. Реализуется в виде сервера подключений, рабочих групп или контроллера домена. Отвечает за:

распределение сетевых адресов из локального пула;
авторизацию пользователей;
создание и изменение учетных записей клиентов;
определение и применение политик безопасности, в том числе, групповых.

Полностью находится в ведении группы с административными правами, возможности администрирования рядовым пользователям не предоставляются.

Файловый

Предназначен для хранения файлов и папок, доступ к которым предоставляется всем пользователям сети. Клиенты, как правило, могут скачивать файлы и папки на локальные машины, создавать и добавлять новые. Удаление, архивирование, установку атрибутов и другие ответственные операции выполняет администратор.

Приложений

Эти серверы отвечают за выполнение программ, результаты работы которых доступны пользователям сети. Исполняемый на них программный код называют серверной частью приложения. Программы, запущенные на рабочих станциях, отправляющие запросы к серверу и получающие данные называют клиентской частью.

Как правило, для таких нужд выделяют самые производительные компьютеры с максимальным объемом памяти и емкостью носителей, достаточной для хранения массива рабочих данных всей ЛВС.

Примером служат системы управления базами данных (СУБД), хранящие структурированную информацию и выполняющие запросы на выборку. Клиентский компьютер отправляет такой запрос на серверную часть. Получает он только часть информации из базы данных, соответствующую параметрам запроса.

Используют несколько вариантов разграничения прав доступа, например, с использованием действующих в ЛВС групповых политик или собственного набора учетных записей.

Коммуникационные

Доступа к аппаратным ресурсам

К этому виду выделенных относят принт- и факс-серверы, обеспечивающие доступ клиентам к аппаратным средствам – принтерам, факсам, сканнерам и др. Зачастую сегодня для них не выделяют специальных компьютеров — сетевые узлы реализуют на аппаратном уровне. Они получают собственный адрес и легко настраиваются удаленно.

Преимущества и недостатки

По сравнению с одноранговыми, сеть с выделенным сервером имеет преимущества:

Имеет схема с выделенным сервером и некоторые недостатки:

Появление критических точек уязвимости. Выход из строя выделенного сервера парализует работу всей сети.
Необходимость высокой квалификации для членов группы администраторов.
Удорожание сети, поскольку производительные серверы и оборудование для них дороги.

Операционные системы в сетях

В сетях с выделенными серверами используют серверное и клиентское программное обеспечение. Это относится как к прикладным программам, так и к операционным системам.

В качестве клиентских функционируют все современные ОС:

Windows;
клоны Unix и Linux;
macOS;
iOS и Android для мобильных терминалов.

Серверные операционные системы должны обеспечивать:

адресацию узлов и передачу информацию между ними и парами клиент-север;
поддержание работы сетевых служб и северных прикладных приложений;
безопасность информации и трафика;
управление учетными записями, локальными машинами и узами сети.

Соответственно, к ним предъявляются и жесткие требования по:

масштабируемости – расширение инфраструктуры не должно требовать перехода с одной версии ОС на другую;
переносимости – при изменении аппаратной платформы ОС на сервере должна сохранять работоспособность;
совместимости – используемые в ЛВС прикладные программы должны запускаться даже при переводе выделенного сервера на новую ОС;
безопасности, надежности, устойчивости к отказам и внешним атакам;
производительности, достаточной для обработки запросов клиентов даже при значительном расширении сети.

Этим критериям соответствуют все операционные системы, используемые сегодня для сетей с выделенными серверами:

Windows Server (все версии);
клоны Linux – Ubuntu, Debian, RadHat, CentOS, KaliLinux и др.;
Unix системы, такие как FreeBSD, PosIX, NeXTSTEP, Solaris.;
продукты – Novell Netware, Open Enterprise Server.

Какое требуется оборудование

Для создания сети с выделенным сервером потребуются:

Клиентские рабочие станции/терминалы — ПК и/или мобильные устройства, периферийное оборудование с сетевым доступом – принтеры, сканеры, факсы.
Сервер (-ы) – отдельные компьютеры или машины аналогичные рабочим станциям с запущенными серверными приложениями, или аппаратные специализированные девайсы (например, принт-серверы). В большинстве случаев серверы сетевые, коммуникационные, приложений реализуются на высокопроизводительных платформах, включающих многоядерные процессоры. Распространенные варианты – использование многопроцессорных плат, объединение в один сервер нескольких компьютеров. Для надежного хранения данных нужен массив накопителей (например, RAID).
Оборудование для монтажа и бесперебойной работы серверов. Как правило, сервер монтируется в отдельном шкафу (19-дюймовой стойке), оснащается источником бесперебойного питания, системой принудительного охлаждения, коммуникационной аппаратурой.
Оборудование для организации ЛВС – коммутаторы (хабы), маршрутизаторы, точки доступа для беспроводной сети, сетевые платы, проводные каналы связи и т.д.

Характеристики сетевого и периферийного оборудования

Для клиент-серверных сетей особые требования действуют для самих выделенных серверов и оборудования, обеспечивающего их работоспособность и коммуникации.

Основная характеристика для сервера – производительность. Поэтому серверы оснащают специализированными процессорами, устанавливают многопроцессорные платы и конфигурируют из нескольких компьютеров.

Кроме того, значение имеют:

объем оперативной памяти, особенно для серверов приложений;
объем накопителей для хранения данных, скорость доступа к ним, варианты организации массива;
время непрерывной работы оборудования при пропадании электропитания (характеристики ИБП);
пропускные способности каналов связи, Здесь важны как собственные сетевые интерфейсы (желательна установка Ethernet портов 1 Гбит), так и производительность коммутаторов, диапазоны и количество обслуживаемых подключений точек доступа, характеристики установленных в сети роутеров и т.д.;
эксплуатационные характеристики периферийных устройств – разрешающие способности дисплеев и сканеров, скорость печати и разрешение принтеров.

Обязательно учитываются приводимые производителями регламенты сервисного обслуживания аппаратуры.

В целом, локальная сеть с выделенным сервером считается сегодня стандартом ЛВС. Она обеспечивает производительность, масштабируемость и безопасность. При построении такой сети требуется развертывание серверной части на базе высокопроизводительной аппаратуры, обеспечение пропускной способности каналов связи, установка сетевых операционных систем, отвечающих требованиям конкретной реализации, администрирование квалифицированными сотрудниками.

В локальных сетях с выделенным сервером, сервер обеспечивает взаимодействия между рабочими станциями, выполняет функции хранения данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.

Локальная сеть с выделенным сервером отличается от простой (одноранговой) тем, что для ее создания необходим дополнительный компьютер, координирующий информационный обмен между остальными членами сети.

Кроме того, выделенный сервер решает определенные сетевые задачи (уникальные для каждого конкретного компьютера), соответственно, данные функции выполняются более эффективно и качественно (в сравнении с простой одноранговой сетью).

Другое преимущество сети с выделенным сервером заключается в неограниченном доступе пользователей к сетевой информации: хранящиеся на сервере.

Для организации такой локальной сети:

– при небольшом количестве функциональных узлов применяются простейшие схемы построения: шина, звезда и кольцо;
– при большом числе компьютеров могут использоваться сложные древовидные схемы со сложной внутрисетевой иерархией.

При этом ЛВС с выделенным сервером по своим функциональным возможностям на порядок превосходят простые одноранговые структуры.

– увеличить скорость обработки входящих и исходящих запросов;
– увеличить количество данных запросов;
– улучшить производительность локальной сети.

Другое преимущество сети с выделенным сервером заключается в неограниченном доступе пользователей к сетевой информации: хранящиеся на сервере данные могут использовать тысячи юзеров одновременно.

Назначение сервера в компьютерной сети

По функциональному назначению все локальные серверы можно условно классифицировать на следующие группы: файл (принт)-серверы, почтовые, коммуникационные и серверы приложений.

Локальная сеть с файловым (принт) сервером обеспечивает клиентам неограниченный доступ к хранящимся на сервере файлам, а также возможность управления периферийными сетевыми устройствами.

Серверы приложений решают задачи, связанные с работой прикладной части клиент-серверных программ. Здесь же хранятся все данные о пользователях, использующих эти приложения.

Клиент для доступа к данным сервера в этом случае остается на персональном компьютере: именно он обеспечивает удаленное подключение к установленным на сервере приложениям. Благодаря этому значительно возрастает скорость обработки информации (так как пользователю загружаются только результаты посланных на сервер запросов).

Для создания локальной сети с выделенным сервером необходимо специальное программное обеспечение, которое нормально функционирует только на достаточно мощных компьютерах.

Кроме того, если сервер оснащен солидным объемом оперативной памяти (от 512 Мб), то он способен хранить данные в ОЗУ, что позволит значительно сэкономить здесь дисковое пространство.

В заключение стоит отметить, что уровень защиты информации у локальных сетей с выделенным сервером значительно выше, чем у простых одноранговых. Однако в настоящее время все большую популярность набирают совмещенные локальные сети, объединившие достоинства одноранговых сетей и сетей на основе локального сервера.

Читайте также: