Kiến trúc mạng mới: giải pháp mở hay đóng? Lựa chọn kiến trúc mạng

Kiến trúc mạng. Các kiến trúc phổ biến nhất.

Mạng máy tính (CN) là một phức hợp phức tạp gồm các thành phần phần cứng và phần mềm được kết nối và phối hợp với nhau. Các thành phần phần cứng của mạng cục bộ là máy tính và các thiết bị liên lạc khác nhau (hệ thống cáp, trung tâm, v.v.). Các thành phần phần mềm của máy bay là hệ điều hành (OS) và các ứng dụng mạng.

Mạng có thể được xây dựng theo một trong ba sơ đồ:

· Mạng ngang hàng - mạng ngang hàng;

· mạng dựa trên máy khách và máy chủ - mạng có máy chủ chuyên dụng;

· một mạng bao gồm tất cả các loại nút - một mạng lai.

Kiến trúc mạng xác định các thành phần chính của mạng, mô tả tổ chức logic chung, phần cứng, phần mềm và mô tả các phương pháp mã hóa. Kiến trúc cũng xác định các nguyên tắc hoạt động và giao diện người dùng.

Kiến trúc máy chủ đầu cuối là một khái niệm mạng thông tin trong đó tất cả việc xử lý dữ liệu được thực hiện bởi một hoặc một nhóm máy chủ. Kiến trúc đang được xem xét bao gồm hai loại thiết bị:

Máy tính chính nơi thực hiện quản lý mạng, lưu trữ và xử lý dữ liệu;

Thiết bị đầu cuối được thiết kế để truyền lệnh đến máy chủ để tổ chức các phiên và thực hiện nhiệm vụ, nhập dữ liệu để hoàn thành nhiệm vụ và thu được kết quả.

Kiến trúc ngang hàng là khái niệm về mạng thông tin trong đó tài nguyên của nó được phân tán trên tất cả các hệ thống. Kiến trúc này được đặc trưng bởi thực tế là tất cả các hệ thống trong đó đều có quyền bình đẳng. Mạng ngang hàng bao gồm các mạng nhỏ trong đó bất kỳ máy trạm nào cũng có thể thực hiện đồng thời các chức năng của máy chủ tệp và máy trạm.

Kiến trúc máy khách-máy chủ là một khái niệm về mạng thông tin trong đó phần lớn tài nguyên của nó tập trung vào các máy chủ phục vụ máy khách của họ. Kiến trúc được đề cập xác định hai loại thành phần:

· Máy chủ là đối tượng cung cấp dịch vụ cho các đối tượng mạng khác dựa trên yêu cầu của chúng. Dịch vụ là quá trình phục vụ khách hàng.

· Khách hàng là các máy trạm sử dụng tài nguyên máy chủ và cung cấp giao diện người dùng thuận tiện. Giao diện người dùng là các thủ tục về cách người dùng tương tác với hệ thống hoặc mạng. khoa học máy tính mạng xử lý máy tính

Phân loại mạng máy tính theo mức độ phân bố địa lý. Cách các thiết bị mạng được kết nối với nhau.

Dựa vào mức độ phân bố địa lý, các mạng được chia thành địa phương, thành phố, công ty, toàn cầu, v.v. Mạng cục bộ (LAN - Local Area NetWork) là mạng kết nối một số máy tính trong một khu vực được giới hạn bởi một phòng, tòa nhà hoặc doanh nghiệp. Mạng diện rộng (WAN - World Area NetWork) là mạng kết nối các máy tính có vị trí địa lý ở khoảng cách rất xa nhau. Nó khác với địa phương ở chỗ liên lạc rộng rãi hơn (vệ tinh, cáp, v.v.). Mạng toàn cầu kết nối các mạng cục bộ. Mạng khu vực đô thị (MAN - Metropolitan Area NetWork) là mạng phục vụ nhu cầu thông tin của một thành phố lớn.

Thiết bị đặc biệt được sử dụng để kết nối các thiết bị mạng:

Ш Cáp mạng

o đồng trục, gồm hai dây dẫn đồng tâm cách ly với nhau, trong đó dây dẫn bên ngoài có dạng ống;

o cáp quang;

o Cáp xoắn đôi, được hình thành bởi hai dây đan xen vào nhau, v.v.

Ш Connectors (đầu nối) để kết nối cáp với máy tính, đầu nối để kết nối các đoạn cáp.

Ш Bộ điều hợp giao diện mạng để nhận và truyền dữ liệu. Theo một giao thức cụ thể, quyền truy cập vào phương tiện truyền dữ liệu được kiểm soát. Được đặt trong các đơn vị hệ thống của máy tính được kết nối với mạng. Cáp mạng được kết nối với đầu nối bộ chuyển đổi.

Ш Bộ thu phát cải thiện chất lượng truyền dữ liệu qua cáp và có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ mạng và phát hiện xung đột.

Ш Hub (hub) và hub chuyển mạch (switch) mở rộng khả năng cấu trúc liên kết, chức năng và tốc độ của mạng máy tính. Một hub với một tập hợp các loại cổng khác nhau cho phép bạn kết hợp các phân đoạn mạng với các hệ thống cáp khác nhau. Bạn có thể kết nối một nút mạng riêng biệt hoặc một hub hoặc đoạn cáp khác với cổng hub.

Ш Bộ lặp (bộ lặp) khuếch đại tín hiệu được truyền dọc theo cáp trên một chiều dài cáp dài.

Các kiến trúc phổ biến nhất:

· Ethernet ether– phát sóng) – mạng phát sóng. Điều này có nghĩa là tất cả các trạm trên mạng đều có thể nhận được tất cả tin nhắn. Cấu trúc liên kết – tuyến tính hoặc hình ngôi sao. Tốc độ truyền dữ liệu 10 hoặc 100 Mbit/s.

· Arcnet ( Mạng máy tính tài nguyên đính kèm– mạng máy tính của các tài nguyên được kết nối) – mạng quảng bá. Cấu trúc liên kết vật lý là một cái cây. Tốc độ truyền dữ liệu 2,5 Mbit/s.

· Token Ring (mạng vòng chuyển tiếp, mạng chuyển mã thông báo) – mạng vòng trong đó nguyên tắc truyền dữ liệu dựa trên thực tế là mỗi nút vòng chờ sự xuất hiện của một số chuỗi bit ngắn duy nhất – đánh dấu– từ nút liền kề trước đó. Sự xuất hiện của mã thông báo cho thấy rằng có thể truyền tin nhắn từ nút này dọc theo luồng. Tốc độ truyền dữ liệu 4 hoặc 16 Mbit/s.

FDDI ( Giao diện dữ liệu phân tán sợi quang) – kiến trúc mạng để truyền dữ liệu tốc độ cao qua đường cáp quang. Tốc độ truyền tải – 100 Mbit/giây. Cấu trúc liên kết – vòng kép hoặc hỗn hợp (bao gồm mạng con hình sao hoặc cây). Số lượng trạm tối đa trong mạng là 1000. Chi phí thiết bị rất cao.

ATM ( Chế độ truyền không đồng bộ) là một kiến trúc đắt tiền, đầy hứa hẹn, cung cấp khả năng truyền dữ liệu số, thông tin video và giọng nói trên cùng một đường truyền. Tốc độ truyền lên tới 2,5 Gbps. Đường truyền thông quang học.

Nhiệm vụ chính được giải quyết khi tạo ra mạng máy tính là đảm bảo tính tương thích của thiết bị về đặc tính điện, cơ và đảm bảo tính tương thích của thông tin hỗ trợ (chương trình và dữ liệu) về hệ thống mã hóa và định dạng dữ liệu. Giải pháp cho vấn đề này thuộc về lĩnh vực tiêu chuẩn hóa và dựa trên cái gọi là mô hình OSI (Mô hình kết nối hệ thống mở). Mô hình OSI được tạo ra dựa trên các đề xuất kỹ thuật của Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO).

Theo mô hình OSI, kiến trúc của mạng máy tính cần được xem xét ở nhiều cấp độ khác nhau (tổng số cấp độ lên tới bảy cấp độ). Mức cao nhất được áp dụng. Ở cấp độ này, người dùng tương tác với hệ thống máy tính. Cấp độ thấp nhất là thể chất. Nó đảm bảo việc trao đổi tín hiệu giữa các thiết bị. Trao đổi dữ liệu trong hệ thống truyền thông xảy ra bằng cách di chuyển nó từ cấp trên xuống cấp dưới, sau đó truyền nó và cuối cùng phát lại trên máy tính của khách hàng do chuyển từ cấp thấp hơn lên cấp trên.

Cơm. 8. Các cấp độ và giao thức điều khiển của mô hình OSI

Để đảm bảo tính tương thích cần thiết, các tiêu chuẩn đặc biệt được gọi là giao thức hoạt động ở mỗi cấp độ trong số bảy cấp độ kiến trúc mạng máy tính có thể có. Chúng xác định bản chất tương tác phần cứng của các thành phần mạng (giao thức phần cứng) và bản chất tương tác giữa chương trình và dữ liệu (giao thức phần mềm). Về mặt vật lý, các chức năng hỗ trợ giao thức được thực hiện bởi các thiết bị phần cứng (giao diện) và phần mềm (các chương trình hỗ trợ giao thức). Các chương trình hỗ trợ giao thức còn được gọi là giao thức.

Mỗi cấp độ kiến trúc được chia thành hai phần:

· đặc điểm kỹ thuật của dịch vụ;

· Đặc tả giao thức.

Đặc tả dịch vụ xác định chức năng của một lớp và đặc tả giao thức xác định cách thực hiện và mỗi lớp cụ thể có thể có nhiều giao thức.

Hãy xem các chức năng được thực hiện bởi từng lớp phần mềm:

1. Lớp vật lý tạo kết nối với kênh vật lý, do đó ngắt kết nối khỏi kênh và quản lý kênh. Tốc độ truyền dữ liệu và cấu trúc liên kết mạng được xác định.

2. Lớp liên kết dữ liệu thêm các ký hiệu phụ trợ vào các mảng thông tin được truyền đi và giám sát tính chính xác của dữ liệu được truyền đi. Ở đây thông tin được truyền đi được chia thành nhiều gói hoặc khung. Mỗi gói chứa địa chỉ nguồn và đích cũng như phát hiện lỗi.

3. Lớp mạng xác định tuyến truyền thông tin giữa các mạng, xử lý lỗi và quản lý các luồng dữ liệu. Nhiệm vụ chính của lớp mạng là định tuyến dữ liệu (truyền dữ liệu giữa các mạng).

4. Lớp vận chuyển kết nối các cấp độ thấp hơn (vật lý, kênh, mạng) với các cấp độ cao hơn, được triển khai trong phần mềm. Cấp độ này tách biệt phương tiện tạo dữ liệu trên mạng khỏi phương tiện truyền dữ liệu. Ở đây thông tin được chia theo một độ dài nhất định và địa chỉ đích được chỉ định.

5. Lớp phiên quản lý các phiên giao tiếp giữa hai người dùng tương tác, xác định thời điểm bắt đầu và kết thúc phiên giao tiếp, thời gian, thời lượng và chế độ của phiên giao tiếp, các điểm đồng bộ hóa để điều khiển trung gian và phục hồi trong quá trình truyền dữ liệu; Khôi phục kết nối sau các lỗi trong phiên giao tiếp mà không làm mất dữ liệu.

6. Đại diện – kiểm soát việc trình bày dữ liệu theo dạng mà chương trình người dùng yêu cầu, thực hiện nén và giải nén dữ liệu. Nhiệm vụ của cấp độ này là chuyển đổi dữ liệu khi truyền thông tin sang định dạng được sử dụng trong hệ thống thông tin. Khi nhận dữ liệu, lớp biểu diễn dữ liệu này thực hiện chuyển đổi nghịch đảo.

7. Lớp ứng dụng tương tác với các chương trình mạng ứng dụng phục vụ các tệp và cũng thực hiện công việc tính toán, truy xuất thông tin, chuyển đổi logic thông tin, truyền tin nhắn thư, v.v. Nhiệm vụ chính của cấp độ này là cung cấp giao diện thuận tiện cho người dùng.

Ở các cấp độ khác nhau, các đơn vị thông tin khác nhau được trao đổi: bit, khung, gói, tin nhắn phiên, tin nhắn người dùng.

Các loại kiến trúc mạng

Kiến trúc mạng cung cấp thông tin chi tiết hơn không chỉ về cách bố trí vật lý mà còn về các thông số kỹ thuật của cáp được sử dụng và phương pháp mà máy tính và các thiết bị khác truy cập vào mạng. Kiến trúc mạng được xác định bởi các thông số kỹ thuật nghiêm ngặt do Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE), một tổ chức quốc tế phân phối các thông số kỹ thuật điện và công nghệ thông tin trên toàn thế giới đề xuất.

Kiến trúc Ethernet

Giống như nhiều công nghệ mạng và máy tính mà chúng ta sử dụng, kiến trúc mạng Ethernet được phát triển tại Trung tâm Nghiên cứu Pato Ato (PARC) của Xerox vào năm 1972. Phiên bản thương mại của Ethernet được phát hành vào năm 1975 và cung cấp tốc độ truyền dữ liệu Lớp 3. Mbps.

Ethernet đã được chấp nhận rộng rãi và Xerox, Intel và Digital Equipment Corporation (DEC) đã hợp tác để cải thiện các thông số kỹ thuật của Ethernet và đẩy tốc độ truyền dữ liệu lên 10 Mbps. Phiên bản Ethernet này cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 10 Mbit/s, đã được chuẩn hóa bởi IEEE và được gán thông số kỹ thuật 802.3.

Đây là kiến trúc mạng phổ biến nhất trên thế giới. Hãy xem cách Ethernet kiểm soát cách máy tính và các thiết bị khác truy cập mạng.

Cơm. 4

Ethernet/Ethernet nhanh

Ngoài ra còn có các phiên bản Ethernet nhanh hơn - nhanh hơn nhiều so với phiên bản gốc với tốc độ truyền dữ liệu là 10 Mbps. Công nghệ Fast Ethernet lấy tên từ tốc độ truyền dữ liệu cao hơn. Fast Ethernet cung cấp băng thông 100 Mbps. Việc tăng băng thông là do thời gian cần thiết để truyền một bit thông tin qua phương tiện mạng đã giảm 10 lần. Nghĩa là, mạng Fast Ethernet nhanh hơn 10 lần so với mạng Ethernet và cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 100 Mbps.

Công nghệ Fast Ethernet không thể được triển khai nếu card mạng và hub được thiết kế để sử dụng trong mạng Ethernet với tốc độ truyền dữ liệu là 10 Mbps. Tuy nhiên, nhiều hub, switch và card mạng Ethernet hiện đại: có switch 10/1001, tức là chúng có thể thích ứng với cả hai phiên bản.

mạng Ethernet tốc độ cao

Một phiên bản thậm chí còn nhanh hơn của Ethernet! là Gigabit Ethernet, sử dụng cùng thông số kỹ thuật IEEE và định dạng dữ liệu giống như các phiên bản Ethernet khác. Công nghệ Gigabit Ethernet cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 1000 Mbit/s.

Trong khi mạng cục bộ Fast Ethernet có thể sử dụng cả cáp xoắn đôi và cáp quang, kiến trúc Gigabit Ethernet ban đầu được thiết kế để chỉ sử dụng cáp quang và yêu cầu các bộ chuyển mạch tốc độ cao cũng như máy chủ chuyên dụng. Gigabit Ethernet được dự định là công nghệ tốc độ cao cho các mạng lớn.

Tuy nhiên, công nghệ Gigabit Ethernet hiện đang được sử dụng trong các mạng cục bộ và các card mạng hỗ trợ nó có thể được cài đặt trong các máy khách và máy chủ mạng. Cáp loại 5 cũng có thể được sử dụng làm sóng mang trong mạng Gigabit Ethernet (cáp sẽ được thảo luận sau trong chương này). Một phiên bản thậm chí còn nhanh hơn của Gigabit Ethernet, 10Gigabit Ethernet, hiện đang được phát triển. Nó cũng được thiết kế cho cả cáp quang và cáp đồng.

Thông số kỹ thuật IEEE và cáp Ethernet

IEEE đã phát triển các thông số kỹ thuật cho nhiều công nghệ mạng, bao gồm cả Ethernet. Hãy liệt kê một số thông số kỹ thuật:

802.3 - Mạng cục bộ Ethernet (CSMA/CD); 802.5 - Mạng cục bộ Token-Ring;

802.7 - báo cáo của Nhóm tư vấn kỹ thuật về mạng băng thông rộng;

802.8 - Báo cáo của Nhóm tư vấn kỹ thuật mạng cáp quang;

802.10 - an ninh mạng;

802.11 - mạng không dây.

Như bạn có thể thấy, công nghệ Ethernet tuân thủ thông số kỹ thuật 802.3. Ethernet hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu của mô hình khái niệm OSI. Số lượng loại Ethernet hiện có tùy thuộc vào loại cáp được sử dụng trong mạng (các loại cáp khác nhau sẽ được thảo luận chi tiết hơn trong phần “Các loại cáp”).

Các loại Ethernet, Fast E và Gigabit Ethernet này được đặt ba tên cụ thể, chẳng hạn như 10Base-T Phần đầu tiên của tên (10 hoặc 100) phản ánh tốc độ truyền dữ liệu. Ví dụ: 10 có nghĩa là băng thông mạng Ethernet là 10 Mbps.

Phần thứ hai của tên (Base - dành cho tất cả các loại Ethernet) có nghĩa là mạng Ethernet sử dụng đường truyền tín hiệu băng thông hẹp (Basebend). Nghĩa là dữ liệu được truyền qua một kênh liên lạc duy nhất. Với kiểu truyền này, tín hiệu không thể truyền qua nhiều kênh như với băng thông rộng.

Phần cuối cùng của tên phản ánh loại cáp được sử dụng. Ví dụ: trong tên 10Base-T, chữ “T” có nghĩa là cặp xoắn, nhưng đồng thời chỉ ra rằng đó là cặp xoắn không được che chắn (và thậm chí còn chỉ ra rằng mạng như vậy sử dụng cặp xoắn không được che chắn loại 5). Bây giờ chúng ta đã sắp xếp xong các tên, đã đến lúc xem xét các tiêu chuẩn Ethernet và Fast Ethernet hiện có. Hãy liệt kê các loại Ethernet

10Base-T. Mạng Ethernet này sử dụng cáp xoắn đôi (cáp xoắn đôi không được che chắn, UTP). Chiều dài cáp tối đa (không tính khuếch đại tín hiệu) là 100 m.10Base-T sử dụng cấu trúc liên kết hình sao;

10Base-2. Mạng Ethernet này sử dụng cáp đồng trục khá linh hoạt (RG-58A/U, thường gọi là cáp mỏng) có chiều dài tối đa 185 m (số 2 nghĩa là 200 m - giá trị làm tròn của độ dài tối đa). Mạng 10Base-2 sử dụng cấu trúc liên kết bus, với cáp được kết nối với card mạng của máy tính thông qua đầu nối chữ T (không có hub). Mặc dù 10Base-2 luôn là giải pháp triển khai Ethernet rẻ nhất, nhưng mạng 10Base-T hiện đã phổ biến;

10Base-5. Loại mạng Ethernet này sử dụng cáp đồng trục dày và các máy tính được kết nối với đường trục chính. Cáp từ các máy tính nối mạng được kết nối với đường trục chính thông qua các vòi xuyên, thực sự xuyên qua lớp cách điện của cáp đường trục (còn được gọi là “răng ma cà rồng”). Mạng 10Base-5 khá hiếm, mặc dù loại mạng Ethernet này đã từng phổ biến với các nhà sản xuất phần cứng;

Kiến trúc mạng

Kiến trúc của máy tính là sự mô tả của nó ở một mức độ chung nào đó, bao gồm mô tả về khả năng lập trình của người dùng, hệ thống lệnh, hệ thống địa chỉ, tổ chức bộ nhớ, v.v. Kiến trúc xác định các nguyên tắc hoạt động, kết nối thông tin và kết nối các nút logic chính của máy tính: bộ xử lý, RAM, bộ nhớ ngoài và các thiết bị ngoại vi. Kiến trúc chung của các máy tính khác nhau đảm bảo tính tương thích của chúng theo quan điểm của người dùng.

Cấu trúc của một máy tính là tổng thể các thành phần chức năng của nó và các kết nối giữa chúng. Các phần tử có thể là nhiều loại thiết bị khác nhau - từ các nút logic chính của máy tính đến các mạch đơn giản nhất. Cấu trúc của máy tính được thể hiện bằng đồ họa dưới dạng sơ đồ khối, nhờ đó bạn có thể mô tả máy tính ở bất kỳ mức độ chi tiết nào.

Các giải pháp kiến trúc phổ biến nhất là:

Kiến trúc cổ điển (kiến trúc von Neumann) - một đơn vị logic số học (ALU), qua đó luồng dữ liệu đi qua và một thiết bị điều khiển (CU), qua đó luồng lệnh - chương trình - đi qua. Đây là một máy tính đơn bộ xử lý.

Kiểu kiến trúc này cũng bao gồm kiến trúc của một máy tính cá nhân với một bus chung. Tất cả các khối chức năng ở đây được kết nối với nhau bằng một bus chung, còn gọi là bus hệ thống.

Về mặt vật lý, đường trục là một đường dây nhiều dây có các ổ cắm để kết nối các mạch điện tử. Bộ dây trung kế được chia thành các nhóm riêng biệt: bus địa chỉ, bus dữ liệu và bus điều khiển.

Các thiết bị ngoại vi (máy in, v.v.) được kết nối với phần cứng máy tính thông qua bộ điều khiển đặc biệt - thiết bị điều khiển thiết bị ngoại vi.

Bộ điều khiển là thiết bị kết nối thiết bị ngoại vi hoặc các kênh liên lạc với bộ xử lý trung tâm, giải phóng bộ xử lý khỏi việc điều khiển trực tiếp hoạt động của thiết bị này.

Kiến trúc mạng giống với kiến trúc của các tòa nhà. Kiến trúc của tòa nhà phản ánh phong cách xây dựng và vật liệu sử dụng để xây dựng. Kiến trúc mạng không chỉ mô tả cách bố trí vật lý của các thiết bị mạng mà còn mô tả loại bộ điều hợp và cáp được sử dụng. Ngoài ra, kiến trúc mạng xác định các phương thức truyền dữ liệu qua cáp.

Kiến trúc mạng

Khóa học này sẽ bao gồm ba loại kiến trúc:

thiết bị đầu cuối kiến trúc - máy tính chính;

kiến trúc ngang hàng;

kiến trúc client-server.

Thiết bị đầu cuối kiến trúc - máy tính chính

Kiến trúc máy tính đầu cuối – máy chủ là khái niệm về mạng thông tin trong đó mọi hoạt động xử lý dữ liệu được thực hiện bởi một hoặc một nhóm máy chủ.

Kiến trúc đang được xem xét bao gồm hai loại thiết bị:

Máy tính chính nơi thực hiện quản lý mạng, lưu trữ và xử lý dữ liệu.

Máy tính chủ tương tác với các thiết bị đầu cuối thông qua bộ ghép kênh truyền dữ liệu (MTD).

Một ví dụ kinh điển về kiến trúc mạng máy chủ là Kiến trúc mạng hệ thống (SNA).

Kiến trúc ngang hàng

Mạng ngang hàng bao gồm các mạng nhỏ trong đó bất kỳ máy trạm nào cũng có thể thực hiện đồng thời các chức năng của máy chủ tệp và máy trạm. Trong mạng LAN ngang hàng, dung lượng ổ đĩa và tệp trên bất kỳ máy tính nào đều có thể được chia sẻ. Để một tài nguyên được chia sẻ, nó phải được chia sẻ bằng cách sử dụng các dịch vụ truy cập từ xa của các hệ điều hành ngang hàng được nối mạng. Tùy thuộc vào cách thiết lập bảo vệ dữ liệu, những người dùng khác sẽ có thể sử dụng các tệp ngay sau khi chúng được tạo. Mạng LAN ngang hàng chỉ đủ tốt cho các nhóm làm việc nhỏ.

Kiến trúc máy khách-máy chủ

Máy khách-máy chủ là một kiến trúc máy tính hoặc mạng trong đó các tác vụ hoặc tải mạng được phân phối giữa các nhà cung cấp dịch vụ, được gọi là máy chủ và khách hàng dịch vụ, được gọi là máy khách. Thông thường, máy khách và máy chủ giao tiếp qua mạng máy tính và có thể là các thiết bị vật lý hoặc phần mềm khác nhau.

Thuận lợi

Trong hầu hết các trường hợp, giúp phân phối các chức năng của một hệ thống máy tính giữa một số máy tính độc lập trên mạng. Điều này làm cho việc bảo trì hệ thống máy tính trở nên dễ dàng hơn. Đặc biệt, việc thay thế, sửa chữa, nâng cấp hay di chuyển máy chủ đều không ảnh hưởng tới máy khách.

Tất cả dữ liệu được lưu trữ trên máy chủ, theo quy luật, máy chủ này được bảo vệ tốt hơn nhiều so với hầu hết các máy khách. Việc thực thi các biện pháp kiểm soát quyền trên máy chủ sẽ dễ dàng hơn để chỉ cho phép những khách hàng có quyền truy cập phù hợp truy cập dữ liệu.

Cho phép bạn kết hợp các khách hàng khác nhau. Khách hàng có nền tảng phần cứng, hệ điều hành khác nhau, v.v. thường có thể sử dụng tài nguyên của một máy chủ.

sai sót

Lỗi máy chủ có thể khiến toàn bộ mạng máy tính không thể hoạt động.

Hỗ trợ hoạt động của hệ thống này cần có một chuyên gia riêng - quản trị viên hệ thống.

Chi phí thiết bị cao.

Kiến trúc client-server đa tầng

Kiến trúc client-server đa cấp là một kiểu kiến trúc client-server trong đó chức năng xử lý dữ liệu được thực hiện trên một hoặc nhiều máy chủ riêng biệt. Điều này cho phép bạn tách biệt các chức năng lưu trữ, xử lý và trình bày dữ liệu để sử dụng hiệu quả hơn các khả năng của máy chủ và máy khách.

Các trường hợp đặc biệt của kiến trúc đa cấp:

Kiến trúc ba tầng

Mạng máy chủ chuyên dụng

Mạng máy chủ chuyên dụng (Mạng máy khách/máy chủ) là mạng cục bộ (LAN) trong đó các thiết bị mạng được tập trung và điều khiển bởi một hoặc nhiều máy chủ. Các máy trạm hoặc máy khách riêng lẻ (chẳng hạn như PC) phải truy cập tài nguyên mạng thông qua (các) máy chủ.

Kiến trúc mạng

Kiến trúc mạng được chia theo tốc độ truyền dữ liệu, phương tiện truyền dẫn, các tùy chọn triển khai, cấu trúc liên kết

Ethernet. 10Mbps.

10BaseT (Cặp xoắn);
10Base2 (Đồng trục mỏng);
10Base5 (Dỗ dày);
10BaseFL (Sợi quang).

10Base2 hoặc Ethernet mỏng

10Base5

IEEE 10Base5 hoặc Ethernet dày là tiêu chuẩn lâu đời nhất trong số các tiêu chuẩn khác. Hiện nay, rất khó tìm được thiết bị mới để xây dựng mạng dựa trên tiêu chuẩn này. Các thông số chính của nó:

10Base-T hoặc Ethernet qua cặp xoắn

Năm 1990, IEEE công bố đặc tả 802.3 để xây dựng mạng Ethernet xoắn đôi. l0BaseT (10 - tốc độ truyền 10 Mbit/s, Base - băng thông hẹp, T - cặp xoắn) - mạng Ethernet thường sử dụng cặp xoắn không được che chắn (UTP) để kết nối các máy tính. Tuy nhiên, cặp xoắn được bảo vệ (STP) cũng có thể được sử dụng trong cấu trúc liên kết lOBaseT mà không thay đổi bất kỳ tham số nào của nó. Hầu hết các mạng loại này được xây dựng theo hình sao, nhưng hệ thống truyền tín hiệu là một bus, giống như các cấu hình Ethernet khác. Thông thường, trung tâm mạng lOBaseT hoạt động như một bộ lặp đa cổng và thường được đặt trong tủ phân phối của tòa nhà. Mỗi máy tính kết nối với đầu kia của cáp nối với hub và sử dụng hai cặp dây: một để nhận và một để truyền. Độ dài đoạn l0BaseT tối đa là 100 m (328 ft). Chiều dài cáp tối thiểu là 2,5 m (khoảng 8 ft). Mạng l0BaseT có thể phục vụ tới 1024 máy tính.

10BaseFL

10BaseFL (Tốc độ truyền 10 - 10 Mbps, Truyền dẫn cơ sở - băng thông hẹp, FL - cáp quang) là mạng Ethernet trong đó các máy tính và bộ lặp được kết nối bằng cáp quang. Lý do chính cho sự phổ biến của 10BaseFL là khả năng đặt cáp giữa các bộ lặp trên khoảng cách xa (ví dụ: giữa các tòa nhà). Độ dài tối đa của đoạn 10BaseFL là 2000m.

Ethernet. 100Mbps.

Các tiêu chuẩn Ethernet mới giúp vượt qua tốc độ truyền 10 Mbit/s. Có một số tiêu chuẩn Ethernet có thể đáp ứng các yêu cầu ngày càng tăng, chúng ta hãy xem xét 2 trong số đó:

Ethernet 100BaseVG-AnyLAN;
Ethernet 100BaseX (Ethernet nhanh).

Cả Fast Ethernet và 100 Base VG-Any LAN đều nhanh hơn khoảng 5 đến 10 lần so với Ethernet tiêu chuẩn. Ngoài ra, chúng tương thích với hệ thống cáp 10BaseT hiện có. Điều này có nghĩa là việc chuyển đổi từ l0BaseT sang các tiêu chuẩn này khá đơn giản và nhanh chóng.

100VG-AnyLAN

100VG (Cấp thoại) AnyLAN là công nghệ mạng mới kết hợp các thành phần của Ethernet và Token Ring. Công nghệ này do Hewlett-Packard phát triển và hiện đang được cải tiến theo tiêu chuẩn IEEE 802.12. Thông số kỹ thuật 802.12 là tiêu chuẩn để truyền các khung Ethernet 802.3 và các gói Token Ring 802.5. Công nghệ này có một số tên:

l00VG-AnyLAN;
100Base VG;
AnyLAN.

Thông số kỹ thuật

Hãy liệt kê các khả năng của một số thông số kỹ thuật l00VG-AnyLAN hiện có:

tốc độ truyền dữ liệu tối thiểu 100 Mbit/s;
Hỗ trợ cấu trúc liên kết sao có thể xếp tầng dựa trên cáp xoắn đôi loại 3, 4 hoặc 5 và cáp quang;
phương thức truy cập theo mức độ ưu tiên của yêu cầu (có hai mức độ ưu tiên: thấp và cao);
hỗ trợ các công cụ lọc các khung có địa chỉ cá nhân trong trung tâm (để tăng mức độ bảo mật);
hỗ trợ truyền khung Ethernet và Token Ring.

Cấu trúc liên kết

Mạng 100VG-AnyLAN được xây dựng bằng cấu trúc liên kết hình sao, trong đó tất cả các máy tính được kết nối với một trung tâm. Mạng có thể được mở rộng bằng cách thêm các trung tâm “con” vào trung tâm trung tâm, trung tâm “mẹ”, xử lý chúng giống như cách các máy tính, tức là. trung tâm mẹ kiểm soát việc truyền tải các máy tính được kết nối với "con" của họ.

Một vài suy nghĩ

Công nghệ được trình bày yêu cầu sử dụng các trung tâm và bo mạch đặc biệt. Ngoài ra, chiều dài cáp 100BaseVG, so với 10BaseT và các triển khai Ethernet khác, bị hạn chế: tổng chiều dài của một cặp cáp từ hub 100BaseVG đến máy tính không được vượt quá 250 m. Để khắc phục hạn chế này, phải sử dụng thiết bị đặc biệt. Giới hạn chiều dài cáp sẽ dẫn đến việc 100BaseVG yêu cầu nhiều giá đỡ cáp hơn 10BaseT.

Ethernet 100BaseX

Tiêu chuẩn này, đôi khi được gọi là Fast Ethernet, là phần mở rộng của tiêu chuẩn Ethernet hiện có. Nó được xây dựng trên UTP Loại 5, sử dụng phương pháp truy cập CSMA/CD và cấu trúc liên kết star-to-bus (tương tự như 10BaseT), trong đó tất cả các cáp được kết nối với một hub.

Ngày nay, khó có ai có thể ngạc nhiên về khái niệm kết nối mạng. Tuy nhiên, khi đề cập đến chúng, nhiều người trong chúng ta thậm chí không nghĩ nhiều về kết nối đó là gì và các dịch vụ mạng hoạt động như thế nào. Chúng ta sẽ xem xét vấn đề này một cách ngắn gọn vì có thể viết một chuyên khảo lớn về mạng và khả năng của chúng trong thế giới hiện đại.

Kiến trúc mạng: các loại chính

Mạng máy tính, như sau cách giải thích cơ bản của thuật ngữ này, đại diện cho một số thiết bị đầu cuối máy tính nhất định được kết nối với nhau và tạo thành một mạng. Ngày nay có hai loại kết nối chính: không dây và có dây. Kết nối không dây sử dụng kết nối thông qua bộ định tuyến, chẳng hạn như bộ định tuyến Wi-Fi. Tuy nhiên, đây chỉ là phần nổi của tảng băng chìm. Kiến trúc mạng thực sự liên quan đến việc sử dụng một số thành phần cùng một lúc và do đó có thể có các phân loại khác nhau. Ngày nay, người ta thường phân biệt ba loại mạng: mạng ngang hàng, mạng có máy chủ chuyên dụng, mạng lai bao gồm tất cả các loại nút. Ngoài ra, một danh mục riêng biệt được đại diện bởi các loại phát sóng, địa phương, toàn cầu, tư nhân và các loại khác. Chúng tôi sẽ chỉ tập trung vào các khái niệm cơ bản.

Mô tả mạng theo loại chính

Trước hết, nên bắt đầu với các mạng dựa trên tương tác “máy chủ trên mạng-máy khách”. Như đã rõ, vị trí trung tâm trong trường hợp này là thiết bị đầu cuối trung tâm, nơi quản lý mạng và các thành phần của nó. Thiết bị đầu cuối của khách hàng chỉ có thể gửi yêu cầu cung cấp kết nối và nhận thông tin. Trong mạng như vậy, thiết bị đầu cuối chính không thể đóng vai trò của máy khách. Mạng ngang hàng, thường được gọi là mạng ngang hàng, khác với loại đầu tiên ở chỗ tài nguyên của chúng được phân bổ đều giữa tất cả các thiết bị đầu cuối được kết nối. Ví dụ đơn giản nhất là quá trình tải file khi sử dụng torrent. Với tổ chức này, tệp cuối cùng, được tải xuống toàn bộ hoặc một phần, có thể được đặt trên nhiều thiết bị đầu cuối máy tính khác nhau. Hệ thống người dùng tải nó xuống máy tính của họ sẽ sử dụng tất cả tài nguyên mạng hiện có để tải xuống các phần của tệp họ đang tìm kiếm. Càng có nhiều tệp như vậy thì tốc độ tải xuống sẽ càng cao. Trong trường hợp này, địa chỉ mạng không đóng vai trò đặc biệt. Điều kiện chính là phần mềm đặc biệt phải được cài đặt trên máy khách. Nó sẽ thực hiện các yêu cầu của khách hàng. Kiến trúc mạng máy khách-máy chủ là đơn giản nhất. Để hiểu đơn giản hơn, kết nối giữa các thiết bị đầu cuối máy tính có thể được coi như một thư viện, trong đó có các kệ sách (máy chủ trung tâm) và khách truy cập có thể đọc bất kỳ tài liệu nào có trên kệ. Có một mối quan hệ ở đây: một người truy cập đến thư viện, đăng ký hoặc cung cấp dữ liệu cá nhân đã được đăng ký, sau đó tìm tài liệu cần thiết và đọc nó. Sự so sánh này khá nguyên thủy. Các mạng hiện đại phức tạp hơn nhiều. Tuy nhiên, một ví dụ như vậy là hoàn hảo để hiểu đơn giản hơn.

Vấn đề nhận dạng thiết bị đầu cuối

Hãy nói một chút về cách nhận dạng các máy tính trên bất kỳ loại mạng nào. Nếu ai chưa biết thì khi kết nối, bất kỳ thiết bị đầu cuối nào cũng được gán hai loại địa chỉ IP hoặc mã định danh duy nhất: bên ngoài và bên trong. Điều đáng chú ý là địa chỉ nội bộ không phải là duy nhất. Và địa chỉ IP hiện tại – vâng. Trên thế giới không có hai máy có cùng IP. Điều này cho phép bạn xác định bất kỳ thiết bị nào, có thể là thiết bị di động hoặc thiết bị đầu cuối máy tính. Một giao thức đặc biệt chịu trách nhiệm cho việc này. Giao thức phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là IPv4. Thực tế cho thấy giao thức này đã trở nên lỗi thời vì nó không thể cung cấp địa chỉ duy nhất do số lượng thiết bị khách tăng lên. Chỉ cần nhìn vào công nghệ di động; trong mười năm qua, số lượng thiết bị được sử dụng đã tăng lên rất nhiều đến mức gần như mọi cư dân thứ hai trên trái đất đều có điện thoại di động để sử dụng.

Giao thức IPv6

Kiến trúc mạng bắt đầu thay đổi dần dần. Phiên bản giao thức IPv4 đã được thay thế bằng IPv6. Mặc dù nó chưa trở nên đặc biệt phổ biến nhưng tương lai của giao thức này không còn xa nữa. Chẳng bao lâu nữa, hầu hết tất cả các nhà cung cấp Internet cung cấp quyền truy cập vào các dịch vụ liên lạc sẽ dần chuyển sang giao thức này. Hãy tự đánh giá, sử dụng giao thức này với địa chỉ 128 bit, bạn có thể dự trữ nhiều địa chỉ hơn so với khi sử dụng phiên bản thứ tư.

Máy chủ chuyên dụng

Chúng ta hãy xem máy chủ chuyên dụng là gì. Trong trường hợp này, việc chỉ định đã nói lên điều đó. Chúng được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể. Đây là một máy chủ Internet ảo thực sự hoàn toàn thuộc về người dùng thuê nó. Đây là ý nghĩa của việc lưu trữ, khi chủ sở hữu podcast của tài nguyên chính có thể đăng bất kỳ thông tin nào trên không gian được phân bổ. Trong trường hợp này, người thuê không phải là người chịu trách nhiệm về bảo mật mà là người thuê không gian máy chủ. Có rất nhiều ví dụ về các máy chủ như vậy. Tại đây bạn sẽ tìm thấy các trang cá nhân, dịch vụ chia sẻ tệp, trò chơi và thư.

Mạng cục bộ

Mạng cục bộ, hay chúng thường được gọi là “mạng cục bộ”, được tạo ra để kết hợp một số thiết bị đầu cuối hạn chế thành một. Như đã rõ, kiến trúc của mạng cục bộ về mặt kết nối có thể là truy cập loại VPN hoặc kết nối có dây. Trong cả hai trường hợp, bạn sẽ cần được kết nối với máy chủ quản trị chính. Trong trường hợp này, các dịch vụ mạng có thể hoạt động ở chế độ kép: nhập các tham số theo cách thủ công và nhận dạng tự động, bao gồm việc gán địa chỉ cho mỗi máy. Về nguyên tắc, mạng cục bộ có một tính năng đặc biệt, đó là bất kỳ thiết bị đầu cuối nào cũng yêu cầu đăng ký và máy chủ trung tâm. Quyền truy cập vào thông tin “được chia sẻ” có thể bị hạn chế hoặc đầy đủ. Trong trường hợp này, mọi thứ sẽ phụ thuộc vào cài đặt. Tuy nhiên, nếu bạn nhìn vào các dịch vụ đám mây, về cơ bản chúng là một mạng ảo trong đó người dùng, sau khi trải qua quy trình xác thực, sẽ nhận được quyền truy cập một số thông tin nhất định, chỉnh sửa và tải xuống các tệp. Đôi khi điều này thậm chí còn cho phép sửa đổi đồng thời nội dung tệp trong thời gian thực.

Kiến trúc mạng: bối cảnh lịch sử

Cuối cùng chúng ta hãy chuyển sang mạng lưới lớn nhất thế giới. Tất nhiên, đây là Internet. ARPANET được coi là nguyên mẫu của Internet. Đây là tên của phương tiện liên lạc, được phát triển vào năm 1969 tại Hoa Kỳ dành riêng cho mục đích quân sự. Tuy nhiên, tại thời điểm đó kết nối chỉ được thử nghiệm giữa hai nút. Theo thời gian, kết nối mạng qua cáp đã được thiết lập ngay cả với các thiết bị đầu cuối đặt tại Vương quốc Anh. Sau đó, việc nhận dạng dựa trên giao thức TCP/IP và hệ thống gán tên miền xuất hiện. Đó là lúc cái mà ngày nay được gọi là Internet ra đời. Nói chung, người ta tin rằng không có một máy chủ nào trên Internet có thể lưu trữ tất cả thông tin. Ngày nay, không có ổ đĩa nào có dung lượng như vậy. Thông tin được phân phối giữa hàng trăm ngàn máy chủ riêng lẻ thuộc nhiều loại khác nhau. Nói cách khác, Internet có thể được phân loại thành mạng ngang hàng và mạng lai. Đồng thời, trên một máy riêng biệt, bạn có thể tạo máy chủ Internet của riêng mình, điều này không chỉ giúp quản lý các thông số mạng và lưu thông tin cần thiết mà còn cung cấp quyền truy cập vào máy chủ đó cho những người dùng khác. Ví dụ đơn giản nhất là phân phối Wi-Fi.

Cài đặt và tùy chọn cơ bản

Nếu chúng ta nói về các thông số và cài đặt thì mọi thứ khá đơn giản. Việc nhập thủ công IP mạng, proxy và máy chủ DNS đã lâu không được sử dụng. Thay vào đó, các nhà cung cấp cung cấp dịch vụ nhận dạng tự động cho PC hoặc thiết bị di động trên mạng. Trong các hệ điều hành thuộc họ Windows, các cài đặt này được truy cập thông qua các thuộc tính mạng với việc lựa chọn các tham số giao thức IPv4. Các cài đặt cho biết việc nhận địa chỉ tự động. Điều này giúp người dùng không phải nhập dữ liệu theo cách thủ công. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, đặc biệt là khi thiết lập máy khách RDP hoặc tổ chức quyền truy cập vào một số dịch vụ cụ thể, việc nhập thủ công mục này là bắt buộc.

Phần kết luận

Như bạn có thể thấy, việc hiểu kiến trúc mạng là gì không đặc biệt khó khăn. Trong đánh giá này, chỉ xem xét các khía cạnh chính của việc tổ chức hoạt động của mạng. Điều này khá đủ để giải thích cho người dùng chưa qua đào tạo cách mạng hoạt động trên ngón tay. Trong thực tế, mọi thứ phức tạp hơn một chút. Trong bài viết này, chúng tôi không đề cập đến các khái niệm về máy chủ proxy, DNS, WINS, DHCP, v.v. Ngoài ra, các vấn đề liên quan đến phần mềm không được đề cập ở đây. Ngay cả thông tin được trình bày cũng sẽ khá đầy đủ để hiểu các nguyên tắc cơ bản về hoạt động của bất kỳ loại và cấu trúc mạng nào.