Теоретическая часть

Теоретическая часть. Сетевые операционные системы1.1.1. NetWareNovell была одной из первых компаний, которые начали создавать ЛВС. Она производила как аппаратные средства, так и программные, однако в последнее время фирма Novell сконцентрировала усилия на программных средствах ЛВС. Далее приводятся некоторые характеристики программных продуктов NetWare - В среде NetWare способно работать большее количество приложений, чем в любой другой ЛВС ОС NetWare способна поддерживать рабочие станции, управляемые DOS, DOS и Windows, OS 2, UNIX, Windows NT, Mac System 7 и другими ОС ЛВС NetWare может работать с большим количеством различных типов сетевых адаптеров, чем любая другая операционная система.

Для достижения поставленных целей вы можете выбрать аппаратные средства от множества разных поставщиков.

С NetWare можно использовать ARCnet, EtherNet, Token Ring или практически любой другой тип сетевого адаптера ЛВС NetWare может разрастаться до огромных размеров ЛВС NetWare надежно работает Средства защиты данных, предоставляемые NetWare, более чем достаточны для большинства ЛВС NetWare допускает использование более, чем 200 типов сетевых адаптеров, более чем 100 типов дисковых подсистем для хранения данных, устройств дублирования данных и файловых серверов.

Фирма Novell имеет контракты о поддержке ОС NetWare с наиболее крупными и мощными из независимых организаций, таких как Bell Atlantic, DEC, Hewlett-Packard, Intel, Prime, Unisys и Xerox. Рассмотрим подробнее структуру данной ОС. Файловый сервер в NetWare является обычным ПК, сетевая ОС которого осуществляет управление работой ЛВС. Функции управления включают координацию рабочих станций и регулирование процесса разделения файлов и принтера в ЛВС. Сетевые файлы всех рабочих станций хранятся на жестком диске файлового сервера, а не на дисках рабочих станций.

Имеется три версии ОС NetWare. Версия 2.2 может работать на компьютере 80286 или более поздних моделях, используемом в качестве файлового сервера. При покупке ОС необходимо приобретать лицензию на число пользователей 5, 10, 50, 100 . Версии ОС NetWare 3.12 и более новая 4.0 ориентированы на 32 разрядные шинные архитектуры и процессоры 80386, 80486 или Pentium.

Есть также варианты сетевой ОС NetWare, предназначенные для работы под управлением многозадачных, многопользовательских операционных систем OS 2 и UNIX. Версию 3.12 ОС NetWare можно приобрести для 20, 100 или 250 пользователей, а версия 4.0 имеет возможность поддержки до 1000 пользователей.

Все версии ОС хорошо совместимы между собой, поэтому в одной и той же компьютерной сети можно иметь файловые серверы с разными версиями ОС NetWare. 3 Защита данных в ОС NetWare Система защиты данных в ЛВС NetWare включает в себя следующие меры - защита от несанкционированного присоединения к ЛВС путем присвоения имен и паролей пользователям, а также ограничениями на доступ к ЛВС пользователей с определенными именами в определенное время дня система доверяемых прав trustee rights, позволяющая контролировать, к каким файлам и директориям может иметь доступ пользователь, а также какие операции он может производить с ними система атрибутов для директорий или файлов, которые определяют возможность копирования, просмотра, записи и разделения их в ЛВС. Для каждой директории существует маска максимальных прав, хранящая максимальные привилегии, которые может в ней иметь пользователь.

Ниже перечислены восемь прав, которые могут быть указаны в этой маске - право чтения из открытых файлов - право записи в открытые файлы - право открывать файлы - право создавать новые файлы - право уничтожать файлы - право создавать, переименовывать или стирать поддиректории, и устанавливать доверяемые права над директориями внутри директории и в ее поддиректориях - право производить поиск файлов в директории - право модификации атрибутов файла Отказоустойчивость системы NetWare Отказоустойчивость является на сегодняшний день одной из наиболее важных характеристик, и разработчики NetWare уделили должное внимание этому вопросу.

В версиях 2.2, 3.12 и 4.0 ОС NetWare применена технология SFT System Fault Tolerant - система защиты при отказах оборудования. Система защиты при отказах оборудования означает бесперебойную работу файлового сервера при различного рода отказах аппаратных средств.

Во всех версиях NetWare имеются средства минимизации потерь данных в случае физических повреждений поверхности накопителей.

Система SFT пошла дальше в этом отношении предложив методы зеркального отображения дисков и дублирования дисков В системе NetWare имеется возможность контроля сигналов источника бесперебойного питания UPS. При обнаружении перебоя с подачей электроэнергии ОС уведомляет пользователей об этом и сообщает им, каким промежутком времени они располагают для завершения своей работы.

По истечении этого промежутка времени ОС автоматически закроет все файлы в системе и выключит себя. Наконец, система SFT предлагает систему TTS трассировки обработки запроса. Прикладные программы, использующие эту систему, интерпретируют последовательность действий с базами данных как одну операцию - либо все действия выполнены успешно, либо ни одно из них. 5 1.1.2. ОС Windows NTВ конце 88-го года Microsoft поручила Дэвиду Катлеру Дэвид Катлер - главный консультант фирмы DEC, который 17 лет проработал там, разрабатывая ОС и компиляторы VAX VMS, ОС для MicroVAX I, OS RSX-11M, компиляторы VAX PL 1, VAX C . Он собрал команду инженеров для разработки ОС новой технологии New Technology - NT . David Cutler возглавить новый проект в области программного обеспечения создать новую ОС фирмы Microsoft для 90-х годов.

Первоначально планировалось разработать NT с пользовательским и программным API интерфейсами в стиле OS 2, однако OS 2 плохо продавалась, а Windows 3.0 имела большой и постоянный успех на рынке.

Увидев рыночные ориентиры и сложности, связанные с развитием и поддержкой двух несовместимых систем, Microsoft решила изменить свой курс и направить своих инженеров в сторону стратегии цельной единой операционной системы.

Эта стратегия состоит в том, чтобы разрабатывать семейство базирующихся на Windows операционных систем, которые охватывали бы множество типов компьютеров, от самых маленьких ноутбуков до самых больших мультипроцессорных рабочих станций.

Windows NT, как было названо следующее поколение Windows-систем, занимает самое высокое место в семействе Windows.

Она поддерживает графический интерфейс GUI пользователя Windows, а также является первой базирующейся на Windows операционной системой фирмы Microsoft, поддерживающей Win32 API, 32-х битный программный интерфейс для разработки новых приложений. Win32 API делает доступными для приложений улучшенные свойства ОС, такие как много нитевые процессы, синхронизацию, безопасность, I O, управление объектами.

В июле 1993 года появились первые ОС семейства NT - Windows NT 3.1 и NT Advanced Server 3.1 а 1996 году вышел Windows NT server 4.0 ставший последним продуктом в серии WinNT, но первым, на основе которого появилось новое поколение ОС Win 2000. Обзор возможностей В сложном мире компьютерных систем современным организациям требуется серверная операционная система, которая может обеспечить одновременно и простоту в использовании, и высокую производительность, и возможность запуска серверных приложений, и телекоммуникационные службы.

Операционная система Windows NT Server 4.0 отвечает всем этим требованиям и является надежной платформой для построения информационной системы любого масштаба от простейшей сети из нескольких персональных компьютеров до сложной гетерогенной системы на сотни тысяч пользователей. Система безопасности Windows NT Server обеспечивает защиту информации и системных служб от несанкционированного доступа и от неквалифицированных действий пользователей.

Операционные системы Windows NT Server и Windows NT WorkStation сертифицированы на соответствие уровню безопасности 02 США . Традиционная функция сервера в локальной сети - это организация централизованного хранилища большого количества коллективно используемых файлов. Для организации сервера файлов средствами Windows NT Server не требуется никаких дополнительных операций.

Все файловые ресурсы, независимо от того, на каком диске они расположены жестком или CD-ROM , сразу могут быть предоставлены для совместного использования. Одним из основных преимуществ Windows NT Server является возможность использовать его и как сервер файлов, и как мощный сервер приложений, например, для организации систем обмена сообщениями или управления большими базами данных. Следовательно, всю информационную систему предприятия можно построить на единой платформе, что в итоге позволит существенно снизить затраты на разворачивание системы, ее поддержку и обучение персонала.

Windows NT Server позволяет подключать и предоставлять в совместное пользование неограниченное число принтеров. Они могут быть подключены локально и по сети с помощью протоколов TCP IP или DLC. Windows NT Server работает на разных аппаратных платформах, на компьютерах с несколькими процессорами. При этом общая производительность системы повышается пропорционально увеличению мощности аппаратного обеспечения.

Для российских пользователей поставляется версия Windows NT Server, поддерживающая русский язык. Документация полностью переведена на русский язык. Интерфейс Windows NT Server 4.0 имеет интерфейс с пользователем идентичный тому, который используется в Windows NT Workstation и Windows 2000. Единство интерфейса всех 32 - разрядных платформ снижает затраты на обучение, а также упрощает переход с одной платформы на другую в семействе Windows. 13 Диспетчер заданий Диспетчер заданий Task Manager в Windows NT Server 4.0 позволяет администратору системы просмотреть не только список исполняемых задач, но также и все процессы, работающие в системе.

Можно в наглядной графической форме следить за загруженностью процессора и использованием памяти. Все это позволяет быстро обнаружить некорректно работающую задачу и, при необходимости, прервать ее. Производительность сервера Для первого поколения сетевых операционных систем производительность отождествлялась с возможностью предоставлять файлы и принтеры в совместное использование.

По мере развития систем клиент-сервер важную роль стала играть возможность операционной системы исполнять серверные приложения, а также увеличивать производительность с увеличением числа процессоров. Сегодняшние приложения для Internet и Intranet предъявляют исключительные требования к производительности компьютеров. Так как Windows NT Server является многоцелевой операционной системой, она обеспечивает наивысшую производительность во всех трех категориях сервера файлов и печати, сервера приложений и сервера Internet.

Производительность и масштабируемость Windows NT Server как сервера приложений Являясь высокопроизводительной платформой для таких серверных приложений, как SQL Server, Windows NT Server обладает следующими возможностями - поддержка симметричной мультипроцессорной обработки на машинах, имеющих до 32 процессоров - переносимость на основные высокопроизводительные процессоры Intel, DEC Alpha, MIPS, PowerPC - развитые функции дисковой подсистемы, такие как зеркализация и чередование с четностью В Windows NT Server 4.0 включены следующие улучшения, дополнительно повышающие производительность серверных приложений - оптимизация для процессоров класса Intel Pentium и Pentium Pro - новый протокол взаимодействия между процессорами - улучшенная техника кэширования - настройка алгоритмов, исключающая блокировку исполнения процессов - удлинение квантов для сокращения числа переключений контекстов и перемешивания кэша - в Windows NT Server 4.0 также введены новые интерфейсы программирования помогающие разработчикам приложений создавать высокопроизводительные программы.

Распределенная модель объектных компонентов DCOM Модель объектных компонентов COM - Component Object Model позволяет разработчикам программного обеспечения создавать составные приложения из типовых компонентов. В Windows NT Server и Workstation версии 4.0 включена Распределенная модель объектных компонентов, которая является расширением COM и позволяет компонентам взаимодействовать по сети. DCOM - Distributed Component Object Model В DCOM используются те же инструменты и технологии, что и в COM, что снижает затраты на обучение и программное обеспечение. 4 Многопротокольная маршрутизация в Windows NT Server Построение глобальной сети невозможно без маршрутизации.

Для ее осуществления используются аппаратные маршрутизаторы, позволяющие различными локальным сетям взаимодействовать в составе глобальных сетей, а также в сетях с различной топологией например, Ethernet и Token Ring. Маршрутизаторы сравнивают адресную информацию, содержащуюся в заголовках пересылаемых пакетов с сегментами сети и выбирают наилучший путь для их прохождения, что повышает производительность сети. Возможности многопротокольной маршрутизации Multiprotocol Routing - MPR появились в Windows NT Server 3.51 с выходом пакета исправлений 2 Service Pack 2 , т. е. как дополнительный продукт.

В новой версии эта возможность встроена в систему. MPR содержит функции маршрутизации RIP Routing Information Protocol и позволяет использовать Windows NT Server в качестве маршрутизатора между двумя или несколькими сетями с использованием RIP на IP, IPX или на том и другом одновременно.

Интеграция WINS и DNS Domain Name System DNS служит для разрешения IP адреса по имени хоста и в традиционной релизации требует указывать статическое соответствие между именем хоста и его адресом.

Структура зоны DNS обновляется всякий раз при добавлении нового хоста или перемещении его в другую подсеть.

Так как DNS не динамичен, кто-то должен вручную делать изменения в базе DNS для отражения в ней происшедших перемен. Это сильно осложняет жизнь администраторов, особенно управляющих зонами с часто выполняемыми модификациями. Windows NT Server для упрощения управления адресами и именами хостов в большой сети использует следующие функции Dynamic Host Configuration Protocol DHCP - сервис, используемый для автоматического назначения IP-адресов хостам.

Windows Internet Name Service WINS - сервис, поддерживающий распределенную, динамически обновляемую базу имен хостов и соответствующих им адресов IP, что позволяет использовать NetBIOS-имена компьютеров вместо их адресов. В Windows NT Server 4.0 добавлен полный сервер DNS, который интегрирован с WINS и снабжен графической утилитой администрирования. Объединение DNS и WINS позволяет создать некоторую форму динамического DNS. Это объединение поддерживается сервисом DNS, выполняемым на Windows NT Server 4.0. Теперь можно обратившись к DNS запросить у WINS имя нижнего уровня в дереве DNS в Ваших зонах. Microsoft Windows NT Server версии является мощной многоцелевой операционной системой для серверов.

Система проста в использовании, гибка в настройке, содержит средства для работы в корпоративных сетях и в Интернете, отвечает всем современным требованиям к компьютерным системам. 1.2. Функциональные компоненты сетевой ОСНа рис. 1.1 показаны основные функциональные компоненты сетевой ОС - средства управления локальными ресурсами компьютера реализуют все функции ОС автономного компьютера распределение оперативной памяти между процессами, планирование и диспетчеризацию процессов, управление процессорами в мультипроцессорных машинах, управление внешней памятью, интерфейс с пользователем и т. д сетевые средства, в свою очередь, можно разделить на три компонента - средства предоставления локальных ресурсов и услуг в общее пользование - серверная часть ОС - средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам - клиентская часть ОС транспортные средства ОС, которые совместно с коммуникационной системой обеспечивают передачу сообщений между компьютерами сети. Рис. 1.1. Функциональные компоненты сетевой ОС Упрощенно работа сетевой ОС происходит следующим образом.

Предположим, что пользователь компьютера А решил разместить свой файл на диске другого компьютера сети - компьютера В. Для этого он набирает на клавиатуре соответствующую команду и нажимает клавишу Enter. Программный модуль ОС, отвечающий за интерфейс с пользователем, принимает эту команду и передает ее клиентской части ОС компьютера А. Клиентская часть ОС не может получить непосредственный доступ к ресурсам другого компьютера - в данном случае к дискам и файлам компьютера В. Она может только попросить об этом серверную часть ОС, работающую на том компьютере, которому принадлежат эти ресурсы. Эти просьбы выражаются в виде сообщений, передаваемых по сети. Сообщения могут содержать не только команды на выполнение некоторых действий, но и собственно данные, например содержимое некоторого файла. 6 Управляют передачей сообщений между клиентской и серверными частями по коммуникационной системе сети транспортные средства ОС. Эти средства выполняют такие функции, как формирование сообщений, разбиение сообщения на части пакеты, кадры, преобразование имен компьютеров в числовые адреса, организацию надежной доставки сообщений, определение маршрута в сложной сети и т. д. и т. п. Правила взаимодействия компьютеров при передаче сообщений по сети фиксируются в коммуникационных протоколах, таких как Ethernet, Token Ring, IP, IPX и пр. Чтобы два компьютера смогли обмениваться сообщениями по сети, транспортные средства их ОС должны поддерживать некоторый общий набор коммуникационных протоколов. Коммуникационные протоколы переносят сообщения клиентских и серверных частей ОС по сети, не вникая в их содержание.

На стороне компьютера В, на диске которого пользователь хочет разместить свой файл, должна работать серверная часть ОС, постоянно ожидающая прихода запросов из сети на удаленный доступ к ресурсам этого компьютера.

Серверная часть, приняв запрос из сети, обращается к локальному диску и записывает в один из его каталогов указанный файл. Конечно, для выполнения этих действий требуется не одно, а целая серия сообщений, переносящих между компьютерами команды ОС и части передаваемого файла.

Очень удобной и полезной функцией клиентской части ОС является способность отличить запрос к удаленному файлу от запроса к локальному файлу.

Если клиентская часть ОС умеет это делать, то приложения не должны заботиться о том, с локальным или удаленным файлом они работают клиентская программа сама распознает и перенаправляет redirect запрос к удаленной машине.

Отсюда и название, часто используемое для клиентской части сетевой ОС. Иногда функции распознавания выделяются в отдельный программный модуль, в этом случае редиректором называют не всю клиентскую часть, а только этот модуль. 23 Клиентские части сетевых ОС выполняют также преобразование форматов запросов к ресурсам. Они принимают запросы от приложений на доступ к сетевым ресурсам в локальной форме, то есть в форме, принятой в локальной части ОС. В сеть же запрос передается клиентской частью в другой форме, соответствующей требованиям серверной части ОС, работающей на компьютере, где расположен требуемый ресурс.

Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверной части и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо. 15 От того, насколько богатый набор услуг предлагает операционная система конечным пользователям, приложениям и администраторам сети, зависит ее позиция в общем ряду сетевых ОС. Сетевые службы по своей природе являются клиент-серверными системами.

Поскольку при реализации любого сетевого сервиса естественно возникает источник запросов клиент и исполнитель запросов сервер, то и любая сетевая служба содержит в своем составе две несимметричные части - клиентскую и серверную рис. 1.2 . Сетевая служба может быть представлена в операционной системе либо обеими клиентской и серверной частями, либо только одной из них. Рис1.2. Клиент-серверная природа сетевых служб Обычно говорят, что сервер предоставляет свои ресурсы клиенту, а клиент ими пользуется.

Необходимо отметить, что при предоставлении сетевой службой некоторой услуги используются ресурсы не только сервера, но и клиента. Клиент может затрачивать значительную часть своих ресурсов дискового пространства, процессорного времени и т. п. на поддержание работы сетевой службы.

Например, при реализации почтовой службы на диске клиента может храниться локальная копия базы данных, содержащей его обширную переписку.

В этом случае клиент выполняет большую работу при формировании сообщений в различных форматах, в том числе и сложном мультимедийном, поддерживает-ведение адресной книги и выполняет еще много различных вспомогательных работ.

Принципиальной же разницей между клиентом и сервером является то, что инициатором выполнения работы сетевой службой всегда выступает клиент, а сервер всегда находится в режиме пассивного ожидания запросов. Например, почтовый сервер осуществляет доставку почты на компьютер пользователя только при поступлении запроса от почтового клиента. Обычно взаимодействие между клиентской и серверной частями стандартизуется, так что один тип сервера может быть рассчитан на работу с клиентами разного типа, реализованными различными способами и, может быть, разными производителями.

Единственное условие для этого клиенты и сервер должны поддерживать общий стандартный протокол взаимодействия. В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, они могут выступать в трех разных ролях - компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети - компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, исполняет роль клиентского узла - компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранговым узлом.

Очевидно, что сеть не может состоять только из клиентских или только из серверных узлов. Сеть, оправдывающая свое назначение и обеспечивающая взаимодействие компьютеров, может быть построена по одной из трех следующих схем - сеть на основе одноранговых узлов - одноранговая сеть сеть на основе клиентов и серверов - сеть с выделенными серверами - сеть, включающая узлы всех типов гибридная сеть. 26 1.3.