Базы данных и сетевые технологии. Введение в сетевые
технологии.
1
Основные понятия
Сеть – совокупность устройств, объединенных вместе с помощью сетевых кабелей таким
образом, что они могут взаимодействовать друг с другом с целью совместного использования
информации и ресурсов.
Коммуникационная сеть – сеть, осуществляющая функции генерации, преобразования,
хранения и потребления продукта. Состоит из узлов и линий передачи, осуществляющих
передачу продукта между узлами.
Информационная сеть – коммуникационная сеть, в которой в качестве продукта выступает
информация.
Электронно-вычислительная сеть – коммуникационная сеть, узлами которой являются
электронно-вычислительные устройства.
Рабочая группа – совокупность компьютеров, объединенных под одним именем для работы
с общими сетевыми ресурсами.
Домен – определяемая администратором сети совокупность компьютеров, использующих
единую базу данных и систему защиты. Имеет уникальное имя.
Узел(хост) – устройство, подключенное к сети и идентифицируемое собственным именем.
Трафик – объём информации, передаваемой через сеть за определённый период времени.
Топология – физическая конфигурация узлов в сети. Способ соединения с помощью
проводов.
Маршрутизация – процесс определения пути доступа к объектам.
Пакет – единица передаваемой по сети информации.
Сетевая архитектура – концепция, целиком предоставляющая логическую,
функциональную и физическую организацию технических и программных средств. В нее
входит как топология, так и программное оформление сети.
Протокол – набор семантических и синтаксических правил, определяющих условия передачи
данных в сети.
Прораммное обеспечение – комплекс программ, поддерживающих корректное
функционирование сети.
1
2
Классификация сетей
По масштабу:
Расстояние
Режим работы
Локальная (LAN)
10-15 км
Вещательный
(информация свободно
попадает в сеть и
доступна каждому)
Среда передачи
Кабель, провод
Надежность
+
Региональная (MAN)
10-1000 км
Для небольших – вещательный, для больших –
точка-к-точке
Глобальная (WAN)
>= 1000 км
Точка-к-точке (передается пакет с определенным IP и этот пакет с помощью маршрутизации идет именно к своему адресату)
Электро-магнитные вол- Электро-магнитные
ны
волны
+/-
По наличию сервера (в основном для LAN):
Одноранговые
Сложность настройки сети
Просто
Контроль ресурсов
Пользователь
Стоимость
Дешевле
Доп. оборудование
Не нужно
Администратор
Не нужен
Число узлов
< 10
Безопасность
К каждому ресурсу (отдельно для каждого ресурса необходимо определить,
к чему он имеет доступ)
Пароли
Паролей столько, сколько
узлов
Резервное копирование
На каждом ПК
Производительность (при обра- Падает
щении к данным, содержащимся
на ПК)
Центральный поиск
Нет
2
Выделенный сервер
Сложнее
Администратор
Дороже
Сервер
Нужен
>= 10
Центральное управление
(в одном месте прописан
доступ для каждого ресурса)
Один пароль
На уровне сервера
Не сильно падает
Есть
3
Топологии
Шина(bus)
P C1
P C2
P C3
P C4
P C5
T _____ | ______ | ______ | _____ | ______ | __ T
Пакеты передаются по сети. Каждый компьютер, подключенный к сети, получает полный
комплект пакетов, проверяет адресата каждого пакета и оставляет только те, которые
адресованы ему, удаляя остальные.
Самая первая топология, придуманная при разработке сетей в Америке в 1960-х.
Инициировано военной индустрией.
Плюсы: относительно быстрая доставка сообщения.
Минусы: легко взломать сеть; трудно заметить неполадки в каком-либо компьютере; сложно
локализовать проблемы с проводом.
Коллизия – ситуация, когда на пакет налажились электро-магнитные волны, и в процессе
передачи он видоизменился.
Jam-сигнал – сигнал, подающийся при коллизии для того, чтобы измененный пакет не был
получен компьютерами. Его подает компьютер при обнаружении коллизии.
Терминаторы (Т) – специальные заглушки, которые гасят сигнал.
Кольцо (ring)
P C1 ----P C2
/
\
P C6
P C3
\
/
P C5 -----P C4
Данные не всегда могут попасть напрямую к заданному устройству. Проходя через
промежуточные узлы, данные фильтруются и попадают в буфер отправки, далее, если
устройство считывает маркер, то данные передаются следующему узлу.
Возможно улучшение - двойное кольцо. Тогда провода обходят систему в двух направлениях:
по и против часовой стрелки. Это увеличивает надежность, но удваивает число проводов.
Плюсы: увеличивается безопасность, по сравнению с шиной; меньше проводов.
Минусы: по-прежнему присутствует риск взлома сети; большое время ожидания сообщения;
сложно отследить поломку; выход из строя одного устройства или провода приводит к
поломке всей сети.
Маркер - специальный параметр, который разрешает компьютеру передавать данные.
3
Звезда (star)
P C1
\
P C2
/
hub
\
P C4
/
P C3
Информация от устройства попадает в хаб, где обрабатывается и отсылается адресату.
Плюсы: доступ к информации имеют только адресант и адресат; поломка какого-либо
устройства (кроме хаба) не влияет на работу системы.
Минусы: сильная зависимость от пропускной способности хаба; поломка хаба приводит к
поломке всей сети.
Хаб - связующее устройство, к которому подключаются все узлы сети.
Дерево (tree)
P C1
\
P C2
P C1
P C2
/
\
/
hub1 -------------- hub2
/
\
/
\
P C3
P C4
P C3
P C4
Смешанная топология, в которой каждый узел более высокого уровня связан с узлами
низкого уровня звездообразной связью - комбинация шин и звезд, иерархическая звезда.
По количеству дочерних узлов деревья делятся на бинарные (не более 2-х дочерних узлов у
родительских) и n-арные. Также делятся на активные (родительские узлы - компьютеры) и
пассивные (коммутаторы).
Плюсы: легко увеличивать и контролировать сеть.
Минусы: выход из строя родительского узла приводит к отключению от сети всех его
дочерних узлов.
Смешанная топология - топология, в которой взаимодействуют сети с различными
топологиями.
Корень дерева (hub1 ) - первый узел сети.
Родительский узел (hub1 , hub2 ) - узел высокого уровня.
Дочерний узел (все P Cn ) - узел низкого уровня.
4
Ячейка (mesh)
P C1 ----P C2
| × |
P C3 ----P C4
Абсолютно все устройства связаны между собой проводом.
Бывают полносвязные (провода и узлы образуют полный граф) и неполносвязные
(отсутствуют некоторые провода).
Плюсы: самая надежная схема, т.к. при поломке провода есть запасной путь к устройству;
быстрая передача данных.
Минусы: большое количество проводов; сложность настройки сети.
5
4
Сетевое оборудование
Сетевой адаптер или карта (NIC - Network Interface Card) - специальное
перифирийное устройство, которое находится непосредственно в системном блоке и
необходимо для соединения с сетью и передачи в нее данных. Бывает отдельным устройством,
но сейчас в основном встроен в материнскую плату.
Функции:
1) Формирование кадров.
2) Получение доступа к среде.
3) Кодирование кадров.
4) Преобразование в последовательную форму.
5) Синхронизация битов при передаче.
Transmitter/receiver/transceiver
- часть сетевого адаптера,
которая выходит на кабель. Отвечает
за передачу/получение/и то, и другое.
Повторитель (repeater)
- устройство, использующееся для усиления сигнала при создании
длинных сетей. Получает сигнал, очищает его от шумов, усиливает
его и отправляет далее в сеть. Используется для цифрового сигнала.
Усилитель (amplifier) - устройство, использующееся для усиления
сигнала при создании длинных сетей. Получает сигнал, усиливает
его и отправляет далее в сеть. Используется для аналогового сигнала.
Концентратор (hub) - сетевое устройство, которое действует на
физическом уровне и необходимо для соединения компьютеров
между собой.
Существует 3 типа:
1) Пассивный (соединение, не требующее электрическое питание)
2) Активный (электрическое питание используется для восстановления сигнала)
3) Интеллектуальный (может не только получать кадры по сети, но и перенаправлять их при
перегрузке некоторого компьютера)
Медиаконвертер (media converter) - это устройство, которое
необходимо для подключения двух линий связи:
оптической и Ethernet кабеля.
Мост (bridge) - устройство, предназначенное для соединения между
собой сетей. Работает на канальном уровне. Получает пакеты из сети
и проверяет их MAC-адреса. Если пакет адресован другой сети, то
перенаправляет его в следующую по порядку сеть, т.к. по MAC-адресу
нельзя узнать к какой конкретно сети принадлежит устройство.
6
Маршрутизатор (router) - устройство, предназначенное для соединения между собой
сетей. Работает на сетевом уровне. Получает пакеты из сети и проверяет их IP-адреса. Если
пакет адресован другой сети, то перенаправляет его в нужную сеть, т.к. по IP-адресу можно
узнать, к какой конкретно сети принадлежит устройство.
Существует 2 вида:
1) Статический (адресные таблицы задаются администратором)
2) Динамический
(адресные таблицы заполняются маршрутизатором автоматически,
путем отправки сетям ARP(Address Resolution Protocol)-запросов)
Шлюз (gateway) - проводник для передачи информации между
компьютерными сетями с разными протоколами данных (например,
между глобальной и локальной). Он конвертирует поступающую
информацию в нужный протокол. Работает на транспортном уровне.
7
5
Ethernet
Ethernet - сеть для обмена данными с разделением данных на кадры.
Существует несколько стандартов, но самый распространенный - IEEE 802.3
Коллизионный домен - объединение нескольких устройств в сети в домен, внутри которого
отслеживаются коллизии.
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) - процедура,
позволяющая находить коллизии. Прежде чем начать вещать информацию необходимо
"прослушать"канал, если никто больше не вещает, то можно отправлять данные, иначе
посылаем JAM-сигнал о возникновении коллизии. После обнаружения коллизии через
некоторое время повторяется проверка до тех пор пока данные не дойдут до получателя.
Ethernet Frame - кадр, передающийся в Ethernet.
Preamble - 7 специфических байт вида 10101010.
Нужно для налаживания связи.
Start delimiter - 1 байт вида 10101011.
Destination MAC-address - 6 байт.
Указание адреса назначения.
Source MAC-address - 6 байт.
Указание адреса отправителя.
Length - 2 байта. Указание длины.
Data - 46-1500 байт.
Непосредственно сами данные.
Check Sum - 4 байта. Некоторый алгоритм
подсчета 0 и 1 для проверки целостности данных.
MAC-адрес - нужен для идентификации узлов в сети. Размер - 6 байт. Другие названия:
аппаратный адрес, адрес станции, физический адрес, адрес сетевой карты. Состоит из букв и
цифр. Разделитель - ":".
Состоит из 2 частей:
1) 3 байта - идентификатор производителя.
2) 3 байта - уникальный идентификатор устройства.
IP-адрес - нужен для идентификации узлов в сети. Состоит только из цифр.
Существует 2 версии:
1) IPv4
Размер: 4 байта
Разделитель - "."
Состоит из 2 частей (их размеры нефиксированные):
1. Адрес сети.
2. Идентификатор узла в сети.
8
Маска сети - битовая маска для определения по IP-адресу адреса сети и адреса узла этой
сети. Двоичная запись состоит из 4 байтов вида либо 11111111, либо 00000000. В обычной
записи им соответствуют 255 и 0. Разделитель - ".".
Классы сети:
1) Класс A
Диапазон адресов: 0.0.0.1 . . . 127.255.255.255
Маска сети: 255.0.0.0 (первый байт - адрес сети, остальные три - идентификатор узла).
2) Класс B
Диапазон адресов: 128.0.0.1 . . . 191.255.255.255
Маска сети: 255.255.0.0 (первые два байта - адрес сети, остальные - идентификатор узла).
3) Класс C
Диапазон адресов: 192.0.0.1 . . . 223.255.255.255
Маска сети: 255.255.255.0 (первые три байта - адрес сети, оставшийся - идентификатор
узла).
4) Класс D
Диапазон адресов: 224.0.0.1 . . . 239.255.255.255
Маска сети:
5) Класс E
Диапазон адресов: 240.0.0.1 . . . 255.255.255.255
Маска сети:
Адрес сети - IP-адрес, у которого все байты, отвечающие за идентификатор узла равны 0.
Адрес роутера - IP-адрес, у которого все байты, кроме последнего, отвечающие за
идентификатор узла равны 0, последний же равен 1.
Локальный адрес - зафиксированный IP-адрес, предназначенный для тестирования и
проверки, на всех устройствах равен 127.0.0.1.
Широковещательный адрес - IP-адрес для отправления информации одновременно всем
хостам, находящимся в сети. Последний байт равен 255.
2) IPv6
Размер: 16 байт
Разделитель - ":"
Эта версия стала активно
внедряться после появления "Умного дома т.к.
перестало хватать 4 байт для IP-адресов.
В некоторых странах (например, в Индии)
большая часть IP-адресов написана на IPv6.
Состоит из цифр 16-чной системы. Адреса не имеют маски. Количество первых бит
отвечающих за адрес сети пишется в конце IP-адреса через слэш.
Принята система сокращений, по которой убираются 0 в начале каждой 2-х байтной части, а
также самая длинная цепочка нулевых частей заменяется двойным двоеточием.
9
6
6.1
Протоколы
IP-протокол (Internet Protocol)
Обрабатывает адресацию данных, определяет путь и обеспечивает передачу данных на
сетевом уровне.
У IP-пакета есть определенные
поля, которые комбинируются
в части по 32 бита
в 32-х битной системе и по
64 бита в 64-х битной системе.
Version - номер версии
IP-адреса.
IHL - длина заголовка
пакета.
Type of service - 4 флага,
которые задают
приоритетность пакета и вид
критерия выбора маршрута.
Total length - общая длина
всего пакета.
Identification - идентификационный номер пакета. Если файл разбивается на несколько
IP-пакетов (фрагментов), то у всех них будет одинаковый номер.
Флаг D - указывает, разбит ли файл на фрагменты.
Флаг M - указывает, есть ли еще неполученные фрагменты.
Fragment offset - указывает, с какого бита от начала файла начинается данный фрагмент.
Необходимо для соединения фрагментов в правильном порядке.
Time-to-live - указывает, сколько итераций (попыток) отправления файла нужно провести,
перед тем как удалить его IP-пакеты. Избавляет от шумов и лишнего трафика в сети.
Protocol - указывает, какие еще протоколы (TCP, UDP, ICMP . . . ) используются для
отправки данного файла.
Header checksum - контрольная сумма заголовка для проверки целостности полученного
файла.
Source IP address - IP-адрес отправителя.
Destination IP address - IP-адрес получателя.
Options - необязательное поле, указывающее некоторые специфические опции.
Payload - непосредственно сами данные.
10
6.2
TCP-протокол (Transport Control Protocol)
Управляет передачей данных на транспортном уровне и отвечает за достоверность получения
информации.
У TCP-пакета, так же как и у IP-пакета, есть определенные поля, которые комбинируются в
части по 32 бита в 32-х битной системе и по 64 бита в 64-х битной системе.
Сам по себе TCP-протокол не существует, может идти только поверх IP-протокола. Поэтому,
чтобы не дублировать данные, в TCP-пакете нет полей из IP-пакета.
Source port - указание, с какого порта отправлен файл.
Destination port - указание, на какой порт нужно передать файл.
Sequence number - указание, сколько фрагментов уже было отправлено.
Acknowledgment number - указание, какой следующий фрагмент ожидается. При этом это
подтверждает, что все предыдущие фрагменты уже были получены.
Data offset - указание, сколько бит нужно отступить, чтобы вставить данные.
Флаги - указание, какие есть особенности передачи данного пакета.
Window size - размер отправляемого окна.
Checksum - контрольная сумма, для проверки целостности данных.
Urgent pointer - метка срочности.
Как работает TCP-протокол?
1. С первого компьютера, который собирается "вещать"информацию, отправляется сигнал на
синхронизацию (SYN) со вторым. Второй должен отправить подтверждение (ACK)
установленной связи.
2. Далее первый компьютер отправляет сигнал, чтобы узнать готов ли второй компьютер
принимать данные. Если он получает положительный ответ, то начинается отправка данных.
3. Каждый раз при отправке пакета первый компьютер ждет от второго подтверждение
(ACK) того, что данные получены.
4. После отправки последнего пакета первый компьютер отправляет сигнал о конце отправки
(FIN) и ждет подтверждение (ACK) второго компьютера.
Все эти дополнительные подтверждения увеличивают нагрузку сети и увеличивают время
передачи данных. Однако это необходимо при работе с ненадежными сетями, где информация
11
легко может повредиться при отправке.
Методы отправки фрагментов
Раньше отправитель при неудачной отправке фрагмента отправлял его повторно до тех пор,
пока не получит подтверждение.
Затем стали использоваться более эффективные методы:
1. Скользящее окно
Окно - группа фиксированного количества фрагментов, которые необходимо отправить на
данный момент. После отправки ожидается подтверждение их получения. Затем окно
смещается ровно на столько пакетов, сколько было получено (т.е. подтверждено их
получение), остальные (неполученные) пакеты отправляются повторно, но уже вместе со
следующими фрагментами, которые попадают в окно.
2. Медленный старт
После отправки каждого фрагмента выделяется определенное время для получения
подтверждения, если же оно так и не было получено, то фрагмент отправляется повторно уже
только после отправки всех остальных фрагментов, т.е. он "встает в конец очереди".
Алгоритм квитации - алгоритм подтверждения полученных пакетов в TCP-протоколе.
Взаимодействие по TCP
На каждом хосте выделяется 3 буфера:
1. Для отправки
Хранятся данные, которые отправляются, до момента получения подтверждения отправки.
2. Для приема
Хранятся данные, для которых получены еще не все фрагменты.
3. Для копий
Хранятся резервные копии данных.
6.3
UDP-протокол (User Datagram Protocol)
Управляет передачей данных на транспортном уровне.
По сути упрощенный вариант TCP-протокола. Он не требует подтверждения получения,
поэтому в UDP-пакетах отсутствуют многие поля TCP-пакета. Используется для передачи
данных в надежных сетях либо для передачи чувствительных к задержкам данным
(мультимедиа).
12
6.4
ISO/OSI (International Standarts Organisation/ Open System
Interconnection)
Модель распределения протоколов по уровням. Всего предусмотрено 7 уровней
взаимодействия внутри сети:
7. Прикладной (Application)
Это то, с чем взаимодействуют пользователи, своего рода графический интерфейс всей
модели.
Задачи: представление данных в понятном пользователю виде.
Примеры протоколов: RTSP, HTTP, FTP, SMTP, SSH.
6. Представительский (Presentation)
Отвечает за правильное представление данных.
Задачи: представление данных в понятном человеку и машине виде. Например, перевод из
одной кодировки в другую, представление изображений (в JPEG, GIF и т.д.), а также
видео-аудио (в MPEG, QuickTime), шифрование данных.
Примеры протоколов: XDR, TLS, AFP, SSL.
5. Сеансовый (Session)
Отвечает за поддержку сеанса связи.
Задачи: управление взаимодействием между приложениями, синхронизация задач, начало
и завершение сеанса, руководство обменом информации.
Примеры протоколов: RPC, NetBIOS, ASP.
4. Транспортный (Transport)
Отвечает за срочность передачи, возможность восстановления, возможность нескольких
приложений общаться через общий протокол.
Задачи: транспортировка пакетов, обнаружение и исправление ошибок.
Примеры протоколов: TCP, UDP, RTP, ATP.
3. Сетевой (Network)
Отвечает за транспортировку данных между сетями.
Задачи: связь без установления соединения, адресация хостов и передача данных между
сетями.
Примеры протоколов: IP, ARP, ICMP, CLNP.
2. Канальный (Data link)
Отвечает за доступность среды передачи данных.
Задачи: проверка ошибок, формирование кадров с адресом отправителя и получателя,
отправка их по сети.
Протоколы: Ethernet, HDLC, ATM, MPLS.
1. Физический (Physical)
Отвечает за первичную передачу данных.
Задачи: формирование последовательности битов и передача по физическому каналу.
Примеры протоколов: электрические провода, радиосвязь, волоконно-оптические
провода, Wi-Fi.
13
7
Сетевые службы
Службы, которые реализуют некоторый набор услуг по сети.
Примеры:
1. Файловый сервис
Службы для хранения, передачи и синхронизации данных.
2. Сервис печати
Некоторый сетевой принтер, к которому могут обращаться несколько компьютеров для
печати. Отличается от обычного принтера тем, что можно настроить приоритетность печати.
3. Сервис сообщений
Службы, обеспечивающие возможность обмена сообщениями.
4. Сервис приложений
Сервис, позволяющий использовать некоторые приложения, запуская их на своем сервере.
5. Сервис баз данных
Сервер, на котором хранятся базы данных, роли, права доступа.
14
8
Модели взаимодействия в сети
Клиент-сервер
Клиент - это модуль, предназначенный для формирования и передачи запросов к ресурсам
удаленного компьютера от разных приложений с последующим приемом результатов из сети
и передачей их соответствующим приложениям.
Сервер - это модуль, который постоянно ожидает прихода из сети запросов от клиентов и,
приняв запрос, пытается его обслужить.
Существует сервер (мощные компьютеры, направленные на решение конкретных задач) и
множество клиентов.
Каждый клиент, чтобы получить некоторую услугу, отправляет запрос на сервер. Сервер
обрабатывает этот запрос и сообщает, может ли предоставить данную услугу и, если может,
то на каких условиях.
При этом к одному серверу может обращаться сразу несколько клиентов. Их допустимое
количество зависит от мощности сервера и от сложности запросов клиентов.
Задача распределяется по компьютерам, которые обмениваются между собой общими
данными. Суммарная вычислительная мощность и доступные ресурсы увеличиваются,
повышается отказоустойчивость системы, т.к. при отказе одного из компьютеров выполнение
его части работы переходит к оставшимся компьютерам.
Есть несколько способов распределения задач между компьютерами сервера:
1. Распределенная обработка информации
В сервере каждый компьютер выполняет только определенный тип задач, для которого
лучше всего подходят его возможности и ресурсы.
Задача разбивается на подзадачи, требующие разных типов вычислений, которые
распределяются по соответствующим компьютерам.
2. Совместная обработка данных
В сервере все компьютеры имеют одинаковые возможности и ресурсы.
Задача разбивается на несколько мелких подзадач и все компьютеры берут их по-очереди.
Требуется правильное разбиение на подзадачи, т.к. если подзадачи будут зависеть друг от
друга, то некоторым компьютерам придется ждать, пока будет решена предыдущая
подзадача.
3. Кластеризация
Кластер - группа серверов, работающих как одно целое.
Каждый кластер занимается определенным классом задач.
Задача разбивается на подзадачи, объединенные в классы, которые распределяются по
соответствующим серверам.
15
Подтипы кластеров:
1). Кластеры высокой доступности
Создаются для обеспечения высокой доступности сервиса, предоставляемого кластером.
Избыточное число узлов, входящих в кластер, гарантирует предоставление сервиса в случае
отказа одного или нескольких серверов.
Подразделяются на несколько категорий:
a) с холодным резервом
Основной сервер выполняет запросы, а запасной ждет его отказа и включается в работу
при необходимости.
b) с горячим резервом
Оба сервера выполняют запросы, в случае отказа одного нагрузка перераспределяется
между узлами второго.
c) с модулем избыточности
Несколько запасных серверов. Причем все сервера одновременно выполняют один и тот же
запрос, из результатов берется любой.
Таким образом, при отказе некоторого сервера кластер продолжает работу, не теряя
своей функциональности.
2). Кластеры распределения нагрузки
Принцип их действия строится на распределении запросов через один или несколько входных
узлов, которые перенаправляют их на обработку в остальные, вычислительные узлы.
3). Вычислительные кластеры
Кластеры используются в вычислительных целях, в частности в научных исследованиях.
Cущественными показателями являются высокая производительность процессора в операциях
над числами с плавающей точкой (float) и низкая латентность объединяющей сети, и менее
существенными — скорость операций ввода-вывода, которая в большей степени важна для баз
данных и web-сервисов. Вычислительные кластеры позволяют уменьшить время расчетов, по
сравнению с одиночным компьютером, разбивая задание на параллельно выполняющиеся
ветки, которые обмениваются данными по связывающей сети.
4. Grid
Географически распределенная инфраструктура, объединяющая множество ресурсов разных
типов (процессоры, долговременная и оперативная память, хранилища и базы данных, сети),
доступ к которым пользователь может получить из любой точки, независимо от места их
расположения.
Предполагает коллективный разделяемый режим доступа к ресурсам и к связанным с ними
услугам в рамках глобально распределенных виртуальных организаций, состоящих из
предприятий и отдельных специалистов, совместно использующих общие ресурсы.
5. Облако
Модель обеспечения удобного сетевого доступа по требованию к некоторому общему фонду
вычислительных ресурсов (например, сетям передачи данных, серверам, устройствам
хранения данных, приложениям и сервисам), которые могут быть оперативно предоставлены
и освобождены.
16
Равный с равным
Каждый узел является как клиентом, так и сервером, т.е. может как отправлять запросы, так
и отвечать на них, предоставляя некоторую услугу.
Такое построение является альтернативой традиционному принципу "Клиент-сервер".
Сети, в которых реализована данная модель взаимодействия, называются одноранговыми, т.к.
все компьютеры имеют одинаковый статус - ранг.
Клиент-сеть
Используется, когда неизвестно, к какому конкретному серверу нужно отправить запрос.
17
9
Устройства внешней памяти
1. Перфокарты
Простейшие устройства внешней памяти. Плотная бумага в виде прямоугольника со
спиленным углом (пометка, чтобы правильно класть). Для записи на них нужно
подключаться к компьютерам, где есть специальный ящик для перфокарт. Они по-очереди
достаются и на каждую записывается максимум 90 бит (9 строк по 10 бит). При записи 0
остаются, а 1 выбиваются.
2. Магнитная лента
Бабина с магнитной лентой, на которой намагниченная область означает 1, а
ненамагниченная - 0. Для чтения используется считывающая головка.
Плюсы: гораздо больший объем информации, по сравнению с перфокартами; удобно
переносить; появилась возможность записывать музыку.
Недостатки: необходимы специальные условия для хранения, т.к. могут размагничиваться;
доступ к информации только последовательный.
Далее магнитные ленты были усовершенствованы в кассеты, что увеличило срок хранения.
Сейчас в основном используется для хранения архивных данных, резервных копий.
3. Магнитный барабан
Цилиндр, поверхность которого сделана из магнитной ленты. Для чтения нужно прокрутить
к считывающей головке необходимый сектор барабана.
Плюсы: избавляет от проблемы последевательного доступа к данным.
Недостатки: громоздкие размеры; маленький объем данных.
4. Дискеты
Магнитный диск с отверстием в центре в пластмассовой упаковке. Дорожки располагаются по
кругу. Для чтения используется специальное считывающее устройство. Есть список, на каком
сегменте, какая информация сохранена, а также специальное отверстие, которое заклеивается
после записи, не давая перезаписать дискету.
Плюсы: быстрый доступ к данным; маленький размер; большой объем данных.
Недостатки: средний размер; хрупкость; не подходит для встроенной памяти компьютера.
Со временем дискеты были улучшены: уменьшился размер, стали более прочными и
заменилась наклейка на специальный движок, который нужно было перемещать для запрета
записи.
5. Жесткий диск HD (Hard drive)
Состоит из множества магнитных дисков, прикрепленных к одной оси. Между ними есть
небольшое пространство для считывающей головки. Для защиты этой конструкции
выкачивается воздух и все помещается в специальную коробочку. Для чтения система
определяет, в какую именно область необходимо попасть, затем цилиндр прокручивается до
нужного места и активируется считывающая головка данного магнитного диска, которая
подъезжает к нужному месту.
В первых дисках необходимо было самим двигать считывающее устройство.
Плюсы: подходит для встроенной памяти компьютера; большой срок жизни.
Недостатки: размер не позволяет положить в карман.
18
6. Лазерный диск CD (Compact Disc)
Дорожки выжигаются лазером и считываются им же, трансформируясь в 0 и 1. Для чтения
прокручивается диск до нужного сектора и считывающая головка перемещается в нужное
место. Сначала были CDR, которые покрывались таким покрытием, на которым нельзя было
повторно выжечь информацию, т.е. не было возможности перезаписать данные. Потом
появились CDRV - покрытие более качественное, можно затереть и перезаписать
информацию. Затем появились DVD - еще более вместимые диски.
Плюсы: гораздо больший объем записываемых данных, по сравнению с дискетой.
Недостатки: размер не позволяет положить в карман; не подходит для встроенной памяти
компьютера; малый срок жизни по сравнению с магнитными дисками.
7. Флеш-карта
Работает на основе туннельного эввекта. В ней расположен полупроводник, который имеет
несколько состояний ячеек, получающихся при прохождении через них тока. В зависимости
от этих состояний считываются либо 1, либо 0. Большой объем, мало подвержена поломке.
Боится только больших разрядов тока. Много раз можно перезаписывать.
Плюсы: колоссально меньшие размеры благодаря очень маленькому размеру ячеек; более
надежно.
Недостатки: иногда слишком маленькая, может теряться; боится сильных разрядов тока;
большая стоимость; меньший срок службы по сравнению с магнитными лентами.
8. SSD-диск
Диск из нескольких полупроводников. Также применяется туннельный эффект. В специльном
отсеке хранится таблица, в которой записано, где какая информация хранится. При чтении
сначала идет запрос к таблице, а затем уже обращение к нужной информации, зная ее
расположение.
Плюсы: можно использовать для встроенной памяти компьютера; более надежно.
Недостатки: боится сильных разрядов тока; большая стоимость; меньший срок службы по
сравнению с магнитными лентами.
19