Одноранговые сети (peer-to-peer networks)

Текущее исследование

Исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы помочь понять и оценить сложное поведение людей в сети. «Сетевые исследования часто основываются на моделировании для проверки и оценки новых идей. Важным требованием этого процесса является воспроизводимость результатов, чтобы другие исследователи могли воспроизвести, подтвердить и расширить существующую работу». Если исследование не может быть воспроизведено, то затрудняется возможность для дальнейших исследований. «Несмотря на то, что новые симуляторы продолжают выпускаться, исследовательское сообщество склоняется только к горстке симуляторов с открытым исходным кодом. Спрос на функции симуляторов, как показывают наши критерии и опрос, высок. Поэтому сообщество должно работать вместе, чтобы получить эти функции в программном обеспечении с открытым исходным кодом. Это уменьшит потребность в специализированных симуляторах и, следовательно, повысит повторяемость и авторитетность экспериментов ».

Помимо всего вышеперечисленного, велась работа над сетевым симулятором с открытым кодом NS-2. Одна проблема исследования, связанная с обнаружением и наказанием безбилетников, была исследована здесь с помощью симулятора ns-2.

Устройство

Создание одноранговой локальной сети не зависит от физической топологии. Например, в домашней сети с топологией звезда (центральным хабом) все подключенные устройства остаются равноправными и могут получить доступ к файлам, папкам и принтерам, физически размещенным на любом из компьютеров.

Аналогично рассматриваются схемы с линейной шиной, кольцевым соединением или ячеистой структурой. До тех пор, пока в локальной сети не появится узел, работающий исключительно как сервер, она считается одноранговой.

В рассмотренном примере, домашнюю сеть легко сделать иерархической. Достаточно включить в нее Smart-TV c внешним накопителем, на который перенести мультимедиа файлы. Этот девайс станет файловым (мультимедиа) сервером.

На логическом и информационном уровне этот вид сетей реализует полносвязную топологию – каждый локальный узел работает напрямую с любым другим.

Пиринговая файлообменная сеть

Основная статья: Файлообменная сеть

Одна из областей применения технологии одноранговых сетей — это обмен файлами. Пользователи файлообменной сети выкладывают какие-либо файлы в папку общего доступа («расшаренную» от англ. share — делиться) на своём компьютере, 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 из нескольких источников. Её целостность проверяется по контрольным суммам.

Многие распространяемые в таких сетях файлы, не являющиеся свободными для распространения с юридической точки зрения, распространяются в них без разрешения правообладателей. Видеоиздательские и звукозаписывающие компании утверждают, что это приводит к значительной недополученной ими прибыли. Проблем им добавляет тот факт, что пресечь распространение файла в децентрализованной сети технически невозможно — для этого потребуется физически отключить от сети все устройства, на накопителях которых находится этот файл, а таких устройств (см. выше) может быть очень и очень много — в зависимости от популярности файла их число может достигать нескольких сотен тысяч. В последнее время издатели видеопродукции и звукозаписывающие компании стали подавать в суд на отдельных пользователей таких сетей, обвиняя их в незаконном распространении музыки и видео.

Такие организации, как RIAA, дискредитируют пиринговые сети, публикуя в них фальшивые файлы (содержание которых не соответствует названию и часто носит порнографический характер). Это привело к потере популярности сети KaZaA в пользу eDonkey, имеющей более совершенную архитектуру.

Несмотря на то, что в феврале 2006 прекратил работу самый популярный сервер сети eD2k — Razorback, и была прекращена разработка коммерческого клиента EDonkey2000, сама сеть ED2K продолжает функционировать, так как не завязана на конкретные серверы и существует большое количество свободно распространяемых клиентских программ типа eMule и mlDonkey.

Основные топологии локально-вычислительных сетей: достоинства и недостатки

Топология сети представляет собой физическое ее расположение, значительно влияя на основные характеристики. На современных предприятиях в основном используются три вида топологий: «Звезда», «Шина» и «Кольцо».

Топология «Звезда» является самой распространенной, имеет множество преимуществ перед остальными. Такой способ монтажа отличается высокой надежностью; если какой-либо компьютер вышел из строя (кроме сервера), на работу остальных это никак не повлияет.

Топология «Шина» представляет собой единый магистральный кабель с подключенными вычислительными машинами. Подобная организация локальной вычислительной сети экономит финансы, но не подходит для объединения большого количества компьютеров.

Топология «Кольцо» отличается низкой надежностью за счет особого расположения узлов — каждый из них соединен с двумя другими с помощью сетевых карт. Поломка одного компьютера приводит к остановке работы всей сети, поэтому такой вид топологии применяется все реже.

Примеры

Простейший пример реализации одноранговой ЛВС – домашняя или офисная сеть. Она строится на любой из операционных систем для локальных ПК – Windows, MacOS, клонах Linux. Однако недостатки такого решения не позволяют эффективно использовать его для объединения более 10-20 компьютеров.

В то же время, принципы одноранговых сетей широко используются для децентрализованных систем, которые трудно назвать локальными. Их используют:

• получающие все большее распространение сети блок-чейн (криптовалют). В них каждое устройство с установленным кошельком становится равноправным узлом, обмен ведется по принципу P2P, а информация дублируется на всех хостах;
• хорошо известные сети торрент-трекеров с похожей организацией.

Составление технических требований

Проектирование локальной вычислительной сети представляет собой достаточно сложный процесс. Начинается он с разработки технического задания, которое следует тщательно продумать, так как недочеты в нем грозят последующими трудностями в построении сети и дополнительными финансовыми затратами. Первичное проектирование можно произвести с помощью специальных конфигураторов, которые позволят подобрать оптимальное сетевое оборудование. Особенно удобны такие программы тем, что можно исправлять различные значения и параметры непосредственно во время работы, а также составлять отчет по окончании процесса. Только после этих действий можно будет приступить к следующему этапу.

Настройка рабочей группы

При настройке локальной сети прежде всего необходимо убедиться, что все компьютеры в ней объединены в одну рабочую группу. Чтобы определить, в какой рабочей группе находится компьютер, необходимо нажать кнопку “Пуск” —> “Компьютер” и выбрать команду “Свойства” правой кнопкой мыши во всплывающем меню.

Открылось окно “Система”. В правом нижнем углу окна выбрать “Изменить параметры”, в открывшемся окне “Свойства системы” проверить имя рабочей группы. По умолчанию рабочая группа в Windows называется WORKGROUP, вы можете придумать собственное название или использовать уже имеющееся, если оно есть у вашей рабочей группы. Поменять название можно, нажав кнопку “Изменить”.

Важно записать имя компьютера латинскими буквами во избежание проблем с доступом к сетевым ресурсам. Имя компьютера можно изменить в этом же окне

После произведенных изменений нажмите кнопки “Применить” и “ОК”. Windows предложит перезагрузить компьютер. Выполните перезагрузку и следуйте дальнейшей инструкции.

Функции сервера локальной сети

Использование ЛВС (локальные вычислительные сети) уже давно стало стандартом организации работы современного офиса. Но для более продуктивной организации целесообразно использование специальных служб или отдельных компьютеров для выполнения задач обслуживания пользователей, и упрощения обмена данными между ними. Такие компьютеры получили название — сервер. Попробуем разобраться для чего это нужно и каковы функции сервера локальной сети. Использование серверов и централизованное управление LAN позволяет более четко управлять пользователями, увеличить безопасность, уменьшить время простоя работы при сбоях оборудования, и др.

Основные функции сервера локальной сети

На каждый отдельный сервер может быть возложена одна или несколько функций, которые необходимы для функционирования сети. Довольно часто обслуживание нужд пользователей распределяется между несколькими серверами в зависимости от функционала. Администраторы стараются отделить сетевые сервисы от файловых, и серверов баз данных, т.е. от задач, возложенных на сервер по определенным признакам. Ниже представлен перечень основных функций, которые решаются при централизованной организации интранет:

• Управление пользователями. Для обеспечения доступа к определенным ресурсам применяются технологии LDAP или Active Directory. Такой подход позволяет ограничить права каждого отдельного работника к системе хранения данных, организовывать карточки и политику доступа к тому или иному ресурсу. Для примера можно взять разделение по отделам или департаментам предприятия.
• Обслуживание файлового хранилища. Очень часто используемые функции локальной сети. Удобно, когда файлы хранятся не на локальной машине, а на удаленном компьютере, к которому можно обратиться в любой момент времени. Сейчас это называется «облачное хранилище», и многие провайдеры предоставляют такой доступ даже на уровне интернета. Это удобно еще и с той точки зрения, что нет необходимости использовать на компьютерах жесткие диски большого размера. Основными протоколами являются Samba и NFS.
• Единый шлюз для выхода в интернет. Нет необходимости проводить и дополнительно оплачивать несколько каналов от провайдера интернет. Все будут получать доступ через единый шлюз не зависимо от их количества и схемы организации ЛВС. Обычно совместно с сервисом управления пользователями идет разграничение: одни юзеры имеют доступ к шлюзу, другие могут иметь доступ только к определенным ресурсам, а некоторые вообще не могут пользоваться интернетом. Увеличивается безопасность корпоративной (локальной) сети, можно вести контроль трафика и следить за действиями сотрудников. Все решается политикой компании, а администратор только выставляет необходимые права.
• Единая почтовая служба для переписки сотрудников внутри сети или через сеть интернет. Организация такой службы позволяет отделить фирму от других использованием своего уникального префикса, а не префикса бесплатных почтовых служб.
• Организация печати позволяет использовать всего нескольких принтеров для обеспечения необходимости в печатной продукции всего офиса. Нет необходимости ставить принтер на каждое рабочее место.
• Централизованные сетевые службы, такие как, DHCP (динамическая раздача адресов), NTP (синхронизация времени на всех компьютерах), DNS (преобразование адресов в понятные имена), и другие.
• Сервера, обслуживающие приложения. Многие организации используют специализированное программное обеспечение для которого требуется локальная или глобальная сеть, например продукция фирмы 1С, системы электронного документооборота (IBM Lotus Notes) и прочие подобные программы.
• Единый центр обновлений позволяет производить обновления операционной системы или антивирусных программ, и значительно сокращает нагрузку на интернет трафик.
• Хранилище баз данных для структуризации и быстрого доступа к корпоративной информации.

Это лишь малая часть, в которой заключаются функции локальной сети. Потребности постоянно растут, появляются новые задачи, которые также необходимо решать, и все это ложится на первый взгляд невидимые, недоступные простому человеку, загадочные машины — серверы. Теперь должно быть немного понятнее, то это такое, и чем на самом деле занимаются сетевые администраторы, выполняя каждый день свою незримую работу.

Какие сети называются одноранговыми?

Одноранговой сетью называется сеть, в которой все функциональные узлы наделены одинаковым правом доступа к любым сетевым ресурсам.

При этом каждый ПК может напрямую связаться с другим подключенным к сети компьютером, а при отсутствии одного или нескольких сетевых устройств информационный обмен между остальными функциональными узлами не нарушается.

Существует два варианта настройки одноранговой локальной сети:

• — путем непосредственного соединения компьютеров;
• — посредством пиринговых приложений.

Несмотря на мнимую схожесть, работают такие сети по-разному:

1. Компьютеры, объединенные между собой посредством одноранговой сети, способны одновременно использовать любые дополнительные ресурсы (в том числе файлы и периферийные устройства). Для этого не требуется наличия каких-либо серверов: по сути, каждый компьютер в сети может выполнять одну из двух ролей (быть клиентом или сервером), в соответствии с которой меняется их функционал.

Роли компьютеров в сети распределяются посредством специальных запросов. Например, одноранговой сетью вполне может быть простая
и общего принтера. В данном случае способность обмениваться информацией, использовать периферийные устройства и т.д. зависит от
.

2. Другой возможный вариант создания одноранговой структуры подразумевает совместное использование несколькими компьютерами глобальной сети Интернет. В этом случае передача всей возможной информации осуществляется с помощью специальных приложений, зачастую именуемых клиентами.

Одноранговые приложения также позволяют устройству выступать как в роли сервера, так и клиента. При этом все устройства в сети обладают абсолютно равными возможностями. Однако для работы такой одноранговой сети необходимо, чтобы каждый компьютер предоставлял соответствующий графический интерфейс и запускал фоновую службу.

Какие сети называются одноранговыми

Одноранговыми называются локальные сети, включающие только равноправные узлы.

«Равноправие» означает, что все компьютеры:

1. Отправляют прямые запросы к любым узлам.
2. Получают и обрабатывают прямые запросы от других ЭВМ (рабочих станций).
3. Предоставляют часть своих ресурсов (файлы, папки, принтеры, приложения и их время выполнения) для общих сетевых задач.
4. Могут обращаться ко всем общим ресурсам.

Этот список определяет основные свойства одноранговой сети:

• обмен данными «каждый с каждым» или пиринговый (от англ. peer-to-peer – равный к равному);
• децентрализация общих ресурсов, размещенных на локальных хостах.

В отличие от иерархических (многоранговых) локальных сетей, в одноранговых нет выделенных серверов для хранения информации, управления обменом, доступа к оборудованию (например, принтерам). Каждый хост получает функции:

• клиентские – отправляя запросы на доступ к ресурсам или получение данных другим узлам;
• серверные – обрабатывая запросы других рабочих станций;
• административные – выделение ресурсов и разграничение прав на их использование выполняется на уровне пользователей или групп локального узла.

Иллюстрирует сказанное простой пример:

• в домашней сети 3 компьютера с условными именами Father, Mother, Child;
• на первом (Father) установлен Office со средствами совместной работы и хранятся документы. К нему подключен расшаренный (разрешено использование всеми ПК группы) принтер;
• на втором (Mother) развернуто приложение для домашней бухгалтерии. Остальные имеют доступ к отчетам и могут вносить текущие доходы и расходы в приложении самостоятельно;
• на третьем (Child) хранятся мультимедиа файлы, к которым разрешен общий доступ.

В такой структуре:

• Father становится сервером офисных приложений и принт-сервером;
• Mother – сервером приложений;
• Child – файловым (мультимедиа) сервером.

Эскизное проектирование

Этот этап заключается в сборе данных о предприятии, где планируется монтаж локально вычислительной сети, и анализе полученной информации. Определяется количество:

• Пользователей.
• Рабочих станций.
• Серверных помещений.
• Портов подключения.

Важным моментом является наличие данных о путях прокладки магистралей и планирование определенной топологии. В целом же необходимо придерживаться ряда требований, которые предъявляет стандарт IEEE 802.3. Однако, несмотря на эти правила, иногда может понадобиться произвести расчеты задержек распространения сигнала или же проконсультироваться у производителей сетевого оборудования.

Какой она может быть

Чтобы выбрать наиболее эффективный способ подсоединения компьютеров и оборудования в общую сеть, необходимо учитывать их количество. Если соединятся менее десяти устройств при помощи рассматриваемой топологии, то этот способ будет эффективным.

Обратите внимание! Если устройств в ЛВС будет намного больше, то данное решение — неэффективно. В таком случае сеть организуют на основе серверов

Различия между этими двумя способами состоят в следующем:О

• В одноранговой сети все компьютеры участвуют на равных порах. Поэтому при наращивании количества информационные каналы перегружаются.
• Использование выделенных серверов означает, что основные данные и используемые приложения находятся на серверах и предоставляют их для пользования остальным компьютерам. Кроме перечисленного, именно они осуществляют необходимые подключения к внешним устройствам, определяют маршруты следования информационных сообщений, проводят управление всей локальной сетью.

Монтаж домашних локальных компьютерных сетей топологии «шина»

Согласно стандартам, монтаж сетей с топологией «шина» может выполняться в соответствии с одной из следующих технологий. Каждая из них имеет свои важные особенности.

Обратите внимание! В обоих случаях регламентировано обязательное использование коаксиального кабеля. Но для 10BASE-2 применяется тонкий вариант, а для 10BASE-5 — толстый кабель

Монтаж локальных сетей топологии «шина» технологией 10BASE-2 Ethernet

Для одноранговой локальной сети с общей шиной используемые типы кабеля — RG-58 и PK-50. Этот вариант требует при монтаже меньших усилий по сравнению со вторым, но качество работы при этом ниже. Такой способ более выгоден для небольших домашних или офисных сетей. Они менее масштабны, но и стоят гораздо дешевле.

Здесь предусмотрены следующие ограничения:

• Имеет главный кабель, который может быть разбит на несколько сегментов (не более пяти), соединенных репитерами. Длина каждого из них не может превышать 185 метров.
• Общая длина главного кабеля, включающая в себя все сегменты, не должна превышать 925 метров.
• К каждому из отрезков коаксиального кабеля допустимо не более 30 подключений.

Важно! Определено минимальное расстояние между проводами, подсоединяющими соседние компьютеры к шине. Оно составляет 0,5 метра

Монтаж локальных сетей топологии «шина» технологией 10BASE-5 Ethernet

Этот вариант создания сети более дорогой, но у него имеется больше возможностей. Он допускает создание более масштабного соединения, отличается высокими надежностью и качеством работы.

У рассматриваемой технологии меньшие ограничения по сравнению с предыдущим вариантом.

Здесь должны быть соблюдены следующие правила:

• Количество сегментов может быть не больше пяти.
• Допустимая длина сегмента составляет 500 метров.
• Общая длина кабеля может доходить до 2,5 километра.
• Теперь возросло предельное количество устройств для подключения к каждому сегменту — теперь оно достигает ста устройств.
• Ближайшие компьютеры не могут подключаться к основному кабелю на расстоянии, меньшем 2,5 метра.

Важно! Для обоих рассматриваемых технологий максимальная пропускная способность составляет 10 Мбит в секунду. Еще одним достоинством варианта 10BASE-5 Ethernet является более высокая механическая прочность

Еще одним достоинством варианта 10BASE-5 Ethernet является более высокая механическая прочность.

Топология и ее многозначительность

При выборе топологии важно понимать, что речь идет не только о расположении компьютеров и местах прокладки кабеля. Этот термин в литературе упоминается в различных смыслах

Под ним в различных случаях могут понимать следующее:

Расположение составляющих элементов сети. Могут иметь в виду логическую топологию. В этом случае предметом рассмотрения является характер распространения информационных сигналов, иерархия связей в сети. В некоторых случаях имеется в виду топология операций обмена данными. Она может быть смешанной — сочетать различные схемы. Здесь речь идет об организации операций захвата управления шиной между различными компьютерами и порядке передачи такого права между различными устройствами в сети. Оно может, например, передаваться по кругу

При рассмотрении информационной топологии важное значение имеет организация информационных потоков в сети

Чтобы пояснить сказанное, можно привести следующий пример. Возможна ситуация, когда физическое подключение устройств происходит на основе применения топологии шины. Таким же образом будет организована логическая топология.

Обратите внимание! Однако информационная может предусматривать, что информационные потоки устроены на основе использования одного компьютера в качестве главного. То есть информация будет передаваться ему, а потом от него нужному компьютеру

Здесь будет применен принцип звезды.

А передача управления от одного элемента другому будет осуществляться по эстафетному принципу. Он состоит в кольцевой передаче такого права между устройствами и соответствует типу подсоединения «кольцо».

При создании локальной сети важно правильно выбрать подходящую топологию. Использование шины в некоторых случаях может быть наиболее подходящим решением

Источник

Какой она может быть

Чтобы выбрать наиболее эффективный способ подсоединения компьютеров и оборудования в общую сеть, необходимо учитывать их количество. Если соединятся менее десяти устройств при помощи рассматриваемой топологии, то этот способ будет эффективным.

Обратите внимание! Если устройств в ЛВС будет намного больше, то данное решение — неэффективно. В таком случае сеть организуют на основе серверов

Различия между этими двумя способами состоят в следующем:О

• В одноранговой сети все компьютеры участвуют на равных порах. Поэтому при наращивании количества информационные каналы перегружаются.
• Использование выделенных серверов означает, что основные данные и используемые приложения находятся на серверах и предоставляют их для пользования остальным компьютерам. Кроме перечисленного, именно они осуществляют необходимые подключения к внешним устройствам, определяют маршруты следования информационных сообщений, проводят управление всей локальной сетью.

Типы локальных сетей

ЛВС имеют довольно обширную иерархию свойств, которые определяют ее принадлежность к тому или иному типу. В общем случае это два параметра:

1. Способ связи. Проводной – для создания канала передачи информации используются металлические или оптоволоконные кабели, а сигналы, соответственно, имеют вид электрических или световых импульсов. Беспроводной тип связи (Wi-Fi) – технология, которая предусматривает передачу данных при помощи электромагнитного поля, при этом для защиты используются различные методы шифрования, имеющие закрытый ключ.
2. Ранг Сети. Одноранговые – простейшие ЛВС, в составе которых количество вычислительных машин условно ограничено значением не более 10, при этом сохраняется полная политика равноправия среди пользователей, которые сами устанавливают политику доступа к информации. Многоранговые – основа и центральный элемент такой ЛВС всегда один или несколько серверов, а остальные устройства выступают в роли клиентов.

Почему одноранговые сети полезны?

Сети P2P имеют несколько особенностей, которые делают их полезными:

• Их трудно «уронить», т. е. Вывести из рабочего состояния. Даже если вы отключите одного пира, другие продолжают работать и взаимодействовать. Чтобы сеть перестала работать, вы должны закрыть все пиры.
• Пиринговые сети чрезвычайно масштабируемы. Новые пиры легко добавляются, так как вам не нужно изменять конфигурацию на центральном сервере.
• Когда дело доходит до обмена файлами, то чем больше одноранговая сеть, тем быстрее это происходит. Наличие одного и того же файла, хранящегося на многих одноранговых узлах в децентрализованной сети, означает, что когда кому-то нужно его скачать, файл загружается из многих мест одновременно.