Для конечного пользователя сеть — это, прежде всего, тот набор сетевых служб, с помощью которых он получает возможность просмотреть список имеющихся в сети компьютеров, прочитать удаленный файл, распечатать документ на удаленном принтере или послать сообщение по электронной почте и т. д.. Совокупность предоставляемых возможностейсетевых служб, насколько широк их выбор, насколько они удобны, надежны и безопасны — определяет для пользователя полезность той или иной сети.
Кроме собственно обмена данными, сетевые службы должны решать и другие, более специфические задачи:
- задачи, порождаемые распределенной обработкой данных (обеспечение непротиворечивости нескольких копий данных, размещенных на разных машинах - служба репликации);
- организация выполнения одной задачи параллельно на нескольких машинах сети (служба вызова удаленных процедур);
- административные сетевые службы, которые в основном ориентированы не на простого пользователя, а на администратора и служат для организации правильной работы сети в целом (служба администрирования учетных записей о пользователях, которая позволяет администратору вести общую базу данных о пользователях сети, система мониторинга сети, позволяющая захватывать и анализировать сетевой трафик, служба безопасности, в функции которой может входить среди прочего выполнение процедуры логического входа с последующей проверкой и др.).
Реализация сетевых служб осуществляется программными средствами. Основные службы ( файловая служба и служба печати ) обычно предоставляются сетевой операционной системой (ОС), а вспомогательные (служба баз данных, факса или передачи голоса) — системными сетевыми приложениями или утилитами, работающими под управлением сетевой ОС. Распределение номенклатуры служб между ОС и утилитами может меняться в конкретных реализациях ОС.
Разработчикам сетевых служб приходится решать проблемы, которые свойственны любым распределенным приложениям (определение протокола взаимодействия между клиентской и серверной частями, распределение функций между ними, выбор схемы адресации приложений и др.). Одним из главных показателей качества сетевой службы является ее удобство. Для использования одного и того же ресурса может быть разработано несколько сетевых служб, по-разному решающих одну и ту же задачу. Отличия могут заключаться в производительности или в уровне удобства использования сетевого ресурса. Например, файловая служба может быть основана на использовании команды передачи файла из одного компьютера в другой по имени файла, а это требует от пользователя знания имени нужного файла. Та же файловая служба может быть реализована и так, что пользователь монтирует удаленную файловую систему к локальному каталогу, а далее обращается к удаленным файлам как к своим собственным, что гораздо более удобно. Качество сетевой службы зависит и от качества пользовательского интерфейса, егоинтуитивной понятности, рациональности, наглядности.
Для определения степени удобства доступа к разделяемому ресурсу часто используют термин «прозрачность». При «прозрачном» доступе пользователь не замечает, где расположен нужный ему ресурс — на удаленном или на его компьютере. После того как пользователь смонтировал удаленную файловую систему в свое дерево каталогов, доступ к удаленным файлам становится для него совершенно прозрачным. Сама операция монтирования также может иметь разную степень прозрачности. В сетях с меньшей прозрачностью пользователь должен знать и задавать в команде имя компьютера, на котором хранится удаленная файловая система. В сетях с большей степенью прозрачности соответствующий программный компонент сети производит поиск разделяемых томов файлов безотносительно мест их хранения, а затем предоставляет их пользователю в удобном для него виде, например в виде списка или набора пиктограмм.
В обеспечении прозрачности важен способ адресации (именования) разделяемых сетевых ресурсов. Имена разделяемых сетевых ресурсов не должны зависеть от их физического расположения на том или ином компьютере. Пользователь не должен ничего менять в своей работе, если администратор сети переместил том или каталог с одного компьютера на другой. Сам администратор и сетевая операционная система конечно имеют информацию о расположении файловых систем, но эта информация от пользователя скрыта. Высокая степень прозрачности пока еще редко встречается в сетях, поэтому обычно для получения доступа к ресурсам определенного компьютера сначала приходится устанавливать с ним логическое соединение.
Таким образом, задачи надежного обмена двоичными сигналами по линиям связи в локальных сетях решают сетевые адаптеры, а в глобальных сетях — аппаратура передачи данных. Это оборудование кодирует и декодирует информацию, синхронизирует передачу электромагнитных сигналов по линиям связи и проверяет правильность передачи.
Программные средства, реализующие простейшую схему удаленного доступа к файлам, включают классические элементы сетевой операционной системы: сервер, клиент и средства транспортировки сообщений по линии связи.
Важной характеристикой сети является топология — тип графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например концентраторы), а ребрам — физические связи между ними. Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети.
Типовыми топологиями физических связей являются полносвязная, ячеистая, общая шина, кольцевая топология и топология типа звезда.
Для вычислительных сетей характерны как индивидуальные линии связи между компьютерами, так и разделяемые, когда одна линия связи попеременно используется несколькими компьютерами. В последнем случае возникают как чисто электрические проблемы обеспечения нужного качества сигналов при подключении к одному и тому же проводу нескольких приемников и передатчиков, так и логические проблемы разделения времени доступа к этим линиям.
Для адресации узлов сети используются три типа адресов: аппаратные адреса, символьные имена, числовые составные адреса. В современных сетях, как правило, одновременно применяются все эти три схемы адресации. Важной сетевой проблемой является задача установления соответствия между адресами различных типов. Эта проблема может решаться как полностью централизованными, так и распределенными средствами.
Для снятия ограничений на длину сети и количество ее узлов используется физическая структуризация сети с помощью повторителей и концентраторов.
Для повышения производительности и безопасности сети используется логическая структуризация сети, состоящая в разбиении сети на сегменты таким образом, что основная часть графика компьютеров каждого сегмента не выходит за пределы этого сегмента. Средствами логической структуризации служат мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.