3. Архитектура клиент-сервер

Client-Server Architecture (CSA) — концепция сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов. Серверы предоставляют клиентам различные сервисы.

Как следует из названия, архитектура CSA определяет (рис. 7) два типа взаимодействующих в сети компонентов: серверы и клиенты. Каждый из них является комплексом взаимосвязанных прикладных программ. Серверы предоставляют ресурсы, необходимые многим пользователям. К ним, в первую очередь, относятся: базы данных, файлы, память. Клиенты используют эти ресурсы и предоставляют удобные интерфейсы пользователя.

В современной архитектуре выделяется четыре группы объектов: клиенты, серверы, данные и сетевые службы. Клиенты располагаются в системах, находящихся на рабочих местах пользователей. Данные в основном хранятся в серверах. Сетевые службы являются совместно используемыми прикладными программами, которые взаимодействуют с клиентами, серверами и данными. Кроме этого, службы управляют процедурами распределенной обработки данных, информируют пользователей о происходящих в сети изменениях.

В зависимости от сложности выполняемых прикладных процессов и числа работающих клиентов различают двухуровневые и трехуровневые архитектуры. Наиболее простой является двухуровневая архитектура (рис. 7). Здесь, клиенты выполняют простые операции обработки данных, отрабатывают интерфейс взаимодействия с сервером, обращаются к нему с запросами. Большую же часть задач обработки выполняет сервер. Для этих целей он имеет базу данных.

Рис. 7. Архитектура клиент-сервер

В трехуровневой архитектуре (рис. 8) вместо единого сервера применяются серверы приложений и серверы баз данных.

Их использование позволяет резко увеличивать производительность локальной сети. В абонентскую систему в зависимости от ее производительности загружается: клиент, сервер либо сервер с группой клиентов.

Рис. 8. Трехуровневая архитектура клиент-сервер

Тема 6. Технологии открытых систем

План

1. Модель взаимосвязи открытых систем

2. Основы современного Интернет.

3. Основные службы и ресурсы Интернет. Система адресации в Интернет.

4. Интернет-технологии: электронная почта, телеконференции, доски объявлений.

5. Интранет

6. Беспроводные технологии

1. Модель взаимосвязи открытых систем

Международная организация по стандартизации (ISO), основываясь на опыте многомашинных систем, который был накоплен в разных странах, выдвинула концепцию архитектуры открытых систем OSI — эталонную модель, используемую при разработке международных стандартов. Модель состоит из семи уровней (рис.9).

Рис. 9. Семиуровневая модель ISO / OSI.

Сетевым протоколом называется набор правил, по которым взаимодействуют друг с другом два одинаковых уровня разных узлов сети. Сетевой интерфейс — это набор правил, по которым взаимодействуют между собой два смежных уровня одного узла.

1. Физический уровень имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и др. Принципиальными вопросами здесь являются следующие: какое напряжение должно использоваться для отображения единицы, а какое — нуля; сколько микросекунд длится бит; может ли передача одновременно производиться в двух направлениях; как устанавливается начальная связь и как она прекращается, когда обе стороны закончили свои задачи; из какого количества проводов должен состоять кабель и каковы функции каждого провода.

2. Канальный уровень. Одна из задач — проверка доступности среды передачи (в некоторых сетях, в которых линии связи используются (разделяются) попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята). Другой задачей является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого биты группируются в наборы, называемые кадрами. Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, вычисляя для него контрольную сумму и добавляя ее к кадру. Когда кадр приходит по сети, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если не совпадают, то фиксируется ошибка. Канальный уровень может не только обнаруживать ошибки, но и исправлять их за счет повторной передачи поврежденных кадров. Кроме того, на канальном уровне вводится адресация узлов в пределах одной сети.

3. Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно разные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей. Должны решаться проблемы с разными способами адресации в различных сетях и разными ограничениями на размер передаваемых пакетов. Важнейшим моментом здесь является определение маршрутов пересылк пакетов от источника к пункту назначения. Для этого используются устройства, называемые маршрутизаторами. Маршрутизаторы физически соединяют сети между собой, а, кроме того, постоянно собирают информацию о топологии сетевых соединений и на ее основании пересылают пакеты в сеть назначения. Одним из протоколов сетевого уровня является протокол IP, лежащий в основе Интернета.

4. Транспортный уровень. Основная функция — принять данные от сеансового уровня, разбить их при необходимости на небольшие части, передать их сетевому уровню и гарантировать, что эти части в правильном виде прибудут по назначению. Таким образом, транспортный уровень обеспечивает приложениям или верхним уровням модели передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Примером протокола транспортного уровня может служить TCP.

5. Сеансовый уровень обеспечивает управление взаимодействием: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все с начала. На практике им пользуются редко.

6. Представительный уровень имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которым секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб (например, протокол SSL).

7. Прикладной уровень — это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, по протоколу электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением.