Пиринговая файлообменная сеть

Одна из областей применения технологии одноранговых сетей — это обмен файлами. Пользователи файлообменной сети выкладывают какие-либо файлы в т.н. «расшаренную» (англ. share — делиться) директорию, содержимое которой доступно для скачивания другим пользователям. Какой-нибудь другой пользователь сети посылает запрос на поиск какого-либо файла. Программа ищет у клиентов сети файлы, соответствующие запросу, и показывает результат. После этого пользователь может скачать файлы у найденных источников. В современных файлообменных сетях информация загружается сразу с нескольких источников. Ее целостность проверяется по контрольным суммам.

Обычно в таких сетях обмениваются фильмами и музыкой, что является извечной головной болью видеоиздательских и звукозаписывающих компаний, которым такое положение дел очень не по душе. Проблем им добавляет тот факт, что пресечь распространение файла в децентрализованной пиринговой сети технически невозможно — для этого потребуется физически отключить от сети все машины, на которых лежит этот файл, а таких машин может быть очень много — в зависимости от популярности файла их число может достигать сотен тысяч.

Пиринговые сети распределенных вычислений

Технология пиринговых сетей применяется также для распределённых вычислений. Они позволяют в сравнительно очень короткие сроки выполнять поистине огромный объём вычислений, который даже на суперкомпьютерах потребовал бы, в зависимости от сложности задачи, многих лет и даже столетий работы. Такая производительность достигается благодаря тому, что некоторая глобальная задача разбивается на большое количество блоков, которые одновременно выполняются сотнями тысяч компьютеров, принимающими участие в проекте.

По типу сетевой топологии

Шина

Основные сведения

Топология типа шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала. (Рисунок 1.3.1).

Рисунок 1.3.1 - Топология сети типа «шина»

Работа в сети

Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным станциям.

При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.

Достоинства

· Небольшое время установки сети

· Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств)

· Простота настройки

· Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети

Недостатки

· Любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью уничтожают работу всей сети

· Сложная локализация неисправностей

· С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети

Звезда

Основные сведения

Звезда — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило "дерево"). (Рисунок 1.3.2).

Рисунок 1.3.2 - Топология сети типа «звезда»

Работа в сети

Рабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных. Этот недостаток отсутствует на сетевом устройстве более высокого уровня - коммутаторе, который, в отличие от концентратора, подающего пакет на все порты, подает лишь на определенный порт - получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов. Сколько - зависит от коммутатора.

Достоинства

· Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом

· Хорошая масштабируемость сети

· Лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети

· Высокая производительность сети (при условии правильного проектирования)

· Гибкие возможности администрирования

Недостатки

· Выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом

· Для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий

· Конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе

Кольцо

Основные сведения

Кольцо — базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть. (Рисунок 1.3.3).

Рисунок 1.3.3 - Топология сети типа «кольцо»

Работа в сети

В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе. Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков — пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

Достоинства

· Простота установки

· Практически полное отсутствие дополнительного оборудования

· Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий

Недостатки

· Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети

· Сложность конфигурирования и настройки

· Сложность поиска неисправностей

Решетка

Основные сведения

Решётка — понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.

Одномерная «решётка» — это цепь, соединяющая два внешних узла (имеющие лишь одного соседа) через некоторое количество внутренних (у которых по два соседа — слева и справа). При соединении обоих внешних узлов получается топология «кольцо». Двух- и трехмерные решетки используются в архитектуре суперкомпьютеров.

Сети, основанные на FDDI используют топологию «двойное кольцо», достигая тем самым высокую надежность и производительность. Многомерная решётка, соединеная циклически в более чем одном измерении, называется «тор».

Достоинства

· Высокая надежность

Недостатки

· Сложность реализации

Смешанная топология

Смешанная топология — топология преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связаные фрагменты (подсети), имеющие типовою топологию, поэтому их называют сетями со смешаной топологией. (Рисунок 1.3.4).