Технологии передачи и обмена данными в компьютерных сетях

1. Технологии передачи и обмена данными в компьютерных сетях

Подготовил: преподаватель
Мальков Л.Д.

2. Архитектура «Клиент – Сервер»

Самый простой пример клиент-серверной архитектуры —
Двухуровневая архитектура. Схематично такая
архитектура представлена на следующем слайде.
Особенность такой архитектуры в том, что сервер хранит
все данные в памяти. Но если сервер упадет или просто
перезагрузится, вся информация будет потеряна. Все, что
было в памяти, стирается при выключении системы

3. Двухуровневая архитектура

4. Трехуровневая архитектура

5. Плюсы и минусы клиент-серверной архитектуры

Плюсы
• Мощный сервер дешевле 100+ мощных клиентских машин.
• Нет дублирования кода. Основной код хранится на сервере.
• Персональные данные в безопасности. Простой пользователь не видит
лишнего.
Минусы
• Упало одно звено - ничего не работает. Если упал сервер или отвалилась
база данных, то есть поломалось 1 звено, все клиенты отдыхают.

6. Распределение трафика

Сервер может обрабатывать огромное количество запросов
от разных пользователей. То есть клиентов может быть много,
а если им нужно обменяться информацией между собой,
делать это придется через сервер. Таким образом, сервер
получает еще одну дополнительную функцию - контроль
трафика.
• Балансировщик нагрузки — это специальное устройство или
программа, которая распределяет входящий трафик
(запросы) между несколькими серверами.

7.

Балансировщик может быть размещен до (на фронтэнде) или после (на
бэкенде) серверов в зависимости от архитектуры системы.

8.

Для балансировщика на серверах существуют такие понятия
как горячий и холодный резерв
• Горячий резерв — когда у нас есть несколько серверов,
работающих в параллель, и балансировщик распределяет
нагрузку между ними.
• Холодный резерв — когда у нас второй сервер является
резервной копией первого. Все запросы идут на первый
сервер, второй в ожидании.

9. Горячий и холодный резервы

10. Сетевые протоколы: базовые понятия

11. Понятие протокола сети

• Сетевой протокол — это набор правил, определяющий принципы
взаимодействия устройств в сети. Чтобы отправка и получение
информации прошли успешно, все устройства-участники процесса
должны принимать условия протокола и следовать им. В сети их
поддержка встраивается или в аппаратную часть (в «железо»), или в
программную часть (в код системы), или и туда, и туда.
• Для взаимодействия протоколов между собой существует модель
OSI, или Open Systems Interconnection. Дословно название
переводится как «взаимодействие открытых систем».

12. OSI — эталонная модель

• Модель OSI — это
модель, позволяющая
разным системам связи
коммуницировать
между собой по
общепринятым
стандартам. Ее можно
сравнить с английским,
то есть глобальным,
универсальным языком
в мире сетей.

13. Принцип устройства сетевой модели

• Сетевая модель OSI имеет семь уровней, иерархически
расположенных от большего к меньшему. Cамым верхним является
седьмой (прикладной), а самым нижним — первый (физический).
Модель OSI разрабатывалась еще в 1970-х годах, чтобы описать
архитектуру и принципы работы сетей передачи данных.
• В процессе передачи данных всегда участвуют устройствоотправитель, устройство-получатель, а также сами данные, которые
должны быть переданы и получены. С точки зрения рядового
пользователя задача элементарна — нужно взять и отправить эти
данные. Все, что происходит при отправке и приеме данных,
детально описывает семиуровневая модель OSI.

14.

• На седьмом уровне информация представляется в виде данных, на
первом — в виде бит. Процесс, когда информация отправляется и
переходит из данных в биты, называется инкапсуляцией. Обратный
процесс, когда информация, полученная в битах на первом уровне,
переходит в данные на седьмом, называется декапсуляцией. На
каждом из семи уровней информация представляется в виде
блоков данных протокола — PDU (Protocol Data Unit).
• Рассмотрим на примере: пользователь 1 отправляет картинку,
которая обрабатывается на седьмом уровне в виде данных, данные
должны пройти все уровни до самого нижнего (первого), где будут
представлены как биты. Этот процесс называется инкапсуляцией.
Компьютер пользователя 2 принимает биты, которые должны снова
стать данными. Этот обратный процесс называется декапсуляция.

15.

16.

• Если в передачи информации случаются сбои, модель помогает
быстрее и легче локализовать проблему на конкретном уровне и
значительно ускорить процесс восстановления работоспособности
системы.
• Модель OSI является эталонным стандартом, но на данный момент
она устарела, поскольку современные протоколы работают сразу
на нескольких уровнях модели OSI. На смену модели OSI пришла
модель TCP/IP, на основе которой работает большая часть
устройств в современном мире.

17. TCP/IP — модель, на которой работает сеть Интернет

• Модель TCP/IP помогает понять принцип работы и
взаимодействия узлов в сети Интернет. Ее название включает
в себя два основных протокола, на которых построен
интернет. TCP/IP расшифровывается как Transmission Control
Protocol/Internet Protocol, или протокол управления
передачей (данных)/интернет-протокол.
• Модель используется во всем современном интернете,
новые сетевые протоколы разрабатываются с опорой на
модель TCP/IP.

18.

19. Протоколы транспортного уровня

• TCP — протокол обмена сообщениями в сети Интернет
TCP помогает устройствам в сети обмениваться сообщениями. Он
работает на четвертом, транспортном, уровне модели OSI.
Для передачи информации происходит дробление исходного файла на
части, которые передаются получателю, а далее собираются обратно.
Например, человек запрашивает веб-страницу, далее сервер
обрабатывает запрос и высылает в ответ HTML-страницу при помощи
протокола HTTP. Он, в свою очередь, запрашивает уровень TCP для
установки требуемого соединения и отправки HTML-файла. TCP
конвертирует данные в блоки, передавая их на уровень TCP
пользователя, где происходит подтверждение передачи.

20.

• UDP — аналог TCP
В отличие от протокола ТСР User Datagram Protocol обеспечивает
передачу данных без получения подтверждения от пользователя о
результате действия. Благодаря этому достигается большая скорость
работы и передачи данных в ущерб надежности и безопасности.
Особенности протокола диктуют специфику его применения. Так, он
подходит для приложений, например, Skype, Discord и другие,
которые работают в реальном времени и где задержка передачи
данных может быть проблемой. Также его предпочтительно
использовать в приложениях с большим количеством подключенных
клиентов — например, в играх, голосовых или видеоконференциях, а
также при потоковой передаче мультимедиа.