Логическая архитектура компьютерных сетей

Технология функционирования любой системы определяется ее архитектурой, отражающей входящие в систему компоненты, их назначение и взаимосвязи друг с другом. По отношению к компьютерным сетям целесообразно различать их физическую и логическую архитектуру. Физическая архитектура описывает структуру протоколов нижнего и среднего уровней эталонной модели OSI (физического, канального, сетевого, транспортного и сеансового уровней). Логическая архитектура описывает структуру программных средств компьютерной сети, реализующих протоколы верхних уровней (представления и прикладного). Логическая архитектура отражает целостную технологию функционирования компьютерной сети и может быть детализирована посредством различных уровней физической архитектуры, разновидности логической архитектуры компьютерных сетей:

• Одноранговая архитектура.
• Классическая архитектура «клиент-сервер».
• Архитектура «клиент-сервер», основанная на Web-технологии.

Главным признаком одноранговой сети является отсутствие компьютеров, полностью предоставляющих свои ресурсы в общее пользование (нет сервера). К существенным недостаткам одноранговых сетей можно отнести их низкую безопасность, невысокую производительность и сложность администрирования. Кроме того, при увеличении количества узлов сети эти показатели постепенно ухудшаются. Поэтому одноранговую сетевую архитектуру целесообразно использовать при небольшом количестве объединяемых компьютеров и невысоких требованиях по безопасности и производительности обработки данных.

Недостатки, свойственные первым вычислительным системам с централизованной архитектурой, а также одноранговым компьютерным сетям, устраняются при построении вычислительных систем по архитектуре «клиент-сервер». Компьютеры, предоставляющие те или иные общие ресурсы, были названы серверами, а компьютеры, использующие общие ресурсы, - клиентами.

Особенности:

• На сервере порождается не конечная информация, а данные, подлежащие интерпретации компьютерами-клиентами.
• Фрагменты прикладной системы распределены между компьютерами сети.
• Для обмена данными между клиентами и сервером могут использоваться закрытые протоколы, несовместимые с открытым стандартом TCP/IP, применяемом в сети Internet.
• Каждый из компьютеров сети ориентирован на выполнение только своих локальных программ.

Последняя особенность способствует повышению информационно-компьютерной безопасности. В случае выполнения на каждом компьютере только своих локальных программ исключается миграция программ по сети при обработке серверами запросов со стороны клиентов. Соответственно снижается вероятность запуска на выполнение вредоносных программ и заражения компьютерными вирусами.

С точки зрения безопасности обработки и хранения данных архитектура «клиент-сервер» обладает и рядом недостатков:

• Территориальная распределенность компонентов программных приложений и неоднородность элементов вычислительной системы приводят к существенному усложнению построения и администрирования системы информационно-компьютерной безопасности.
• Часть защищаемых информационных ресурсов может располагаться на персональных компьютерах, которые характеризуются повышенной уязвимостью.
• Использование для обмена данными между компьютерами сети закрытых протоколов требует разработки уникальных средств защиты, а соответственно - повышенных затрат.
• При потере параметров настройки программного обеспечения какого-либо компьютера-клиента необходимо выполнение сложных процедур связывания и согласования этого компьютера с остальной частью вычислительнокл системы, что приводит к увеличению времени восстановления работоспособности компьютерной сети при возникновении отказов.

Многие недостатки, свойственные классической архитектуре клиент-сервер, снимаются в вычислительных системах с Web-архитектурой. Основной особенностью архитектуры Intranet является возвращение к серверам ряда функций, которые были вынесены за пределы центральной ЭВМ на втором этапе эволюции вычислительных систем. Базисом новой архитектуры является Web-технология, пришедшая из Internet. В соответствии с Web-технологией на сервере размещаются так называемые Web-документы, которые визуализируются и интерпретируются браузером. Логически Web-документ представляет собой гипермедийный документ, объединяющий ссылками различные Web-страницы, каждая из которых может содержать ссылки и на другие объекты. Физически Web-документ представляет собой текстовый файл специального формата, содержащий ссылки на другие объекты и Web-документы, расположенные в любом узле сети.

Отличительные черты intranet-архитектуры:

• На сервере порождается конечная информация, предназначенная для представления пользователю программой навигации, а не полуфабрикат, как в системах с классической архитектурой «клиент-сервер».
• Все информационные ресурсы, а также прикладная система сконцентрированы на сервере.
• Для обмена данными между клиентами и сервером используются протоколы открытого стандарта TCP/IP применяемые в Internet.
• Облегчено централизованное управление не только сервером, но и компьютерами-клиентами, так как они стандартизованы с точки зрения программного обеспечения (на каждой рабочей станции достаточно наличия только стандартной программы навигации).
• На рабочих станциях помимо своих программ могут выполняться программы с других компьютеров сети. Все перечисленные особенности, за исключением последней, способствуют решению проблемы информационно-компьютерной безопасности.

Концентрация на сервере всех информационных ресурсов и прикладной системы существенно упрощает построение и администрирование системы безопасности, так как защита любых объектов, находящихся в одном месте, реализуется намного проще, чем в случае их территориального распределения. Использование для обмена данными между компьютерами сети протоколов открытого стандарта (TCP/IP) приводит к унификации всех способов взаимодействия между рабочими станциями и сервером. Не нужно решать задачу обеспечения безопасного информационного взаимодействия для множества приложений каждого компьютера. Решение по безопасности взаимодействия для одного компьютера и будет стандартным для всех. Кроме того, по отношению к протоколам открытого стандарта намного интенсивнее и шире публичное обсуждение вопросов информационной безопасности и богаче выбор защитных средств.