Файл: Сетевые операционные системы (Назначение и функции сетевой операционной системы).pdf

Введение

Развитие операционных систем началось еще с 40-ых годах прошлого века. За это время было разработано множество концепций развития информационных технологий и систем. Современная вычислительная техника разнится от больших вычислительных комплексов (дата-центров), занимающих целые здания и способных производить мощнейшие вычисления, строить модели в различных областях, до миниатюрных ПК, способных дать пользователю разного рода возможности по работе с документами, видео и т.д. В независимости от аппаратной части, от сферы применения - на всех этих устройствах установлены операционные системы (ОС), различающихся по типу, по реализации работы с аппаратными платформами. Такое разнообразие ЭВМ приводит к значительным функциональным различиям этих ОС. За период развития ОС некоторые функции, которые раньше были внешними по отношения к ОС вошли в состав, а другие наоборот, перешли к другим, специализированным устройствам компьютерной сети. На нынешний момент получается, что при изучении ОС очень важно из всей совокупности функций выделить те, которыми должны обладать все операционные системы.

Сетевая операционная система (СОС) представляет собой совокупность прикладных программ, которая обеспечивает удобство и простоту работы пользователям, администраторам и разработчикам, путем предоставления им некоторой виртуальной вычислительной системы, и реализует эффективный способ разделения ресурсов между множеством выполняемых в компьютерной сети процессов.

Вычислительная компьютерная сеть (ВКС) - это набор компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, позволяющим пользователям сети получать доступ к ресурсам каждого из компьютеров. В коммуникационную систему входят компьютеры разных типов (мобильные терминалы, рабочие станции, серверы или суперкомпьютеры), сетевые устройства ввода/вывода. Так же коммуникационная система может включать кабели, хабы, коммутаторы, маршрутизаторы и другие устройства, обеспечивающие передачу сообщений между всеми устройствами, включенными в эту сеть. ВКС позволяет пользователю работать не только со своим компьютером как с локальным, но и даёт возможность доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров сети на физическом уровне.

При работе в сети СОС играет роль интерфейса, соединяющего пользователя с низкоуровневой программно-аппаратной частью ВКС. Как пример, можно привести МАС и IP-адреса, которыми оперируют машины, а ОС преобразует их в удобные для запоминания символьными именами. Как следствие, в представлении пользователя сеть с ее множеством сложных и запутанных механизмов работы превращается в некую структурированию систему с набор разнообразных ресурсов и возможностей.

Развитие беспроводной сети передачи данных, повышение скорости передачи данных в компьютерных сетях, появление мощных дата-центров, предоставляющих услуги по обработке и хранению информации, привели к размытию границ между чисто локальными и сетевыми ОС. Практически все ОС совмещают в себе как клиентские, так и сетевые функции.

Объектом исследования моей курсовой работы являются сетевые операционные системы для ЭВМ.

Цель работы – рассмотреть сетевые операционные системы, провести технический обзор сетевых ОС с тем, чтобы проанализировать их возможности и реализацию основного набора функций.

Для достижения поставленной цели, необходимо: рассмотреть назначение и основные функции сетевой операционной системы наиболее популярной СОС Windows Server 2008 R2.

Структура курсовой работы включает в себя введение, основную часть, заключение, глоссарий, список сокращений, список используемых источников и приложения. Основная часть состоит из трех глав. В первой главе рассматриваются основные функции сетевой операционной системы. Во второй главе приводиться обзор функций сетевых ОС семейства Windows. При написании курсовой работы был проведен анализ научной и учебной литературы. Основными источниками были выбраны: Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы, Таненбаум Э. Современные операционные системы.

1. Назначение и функции сетевой операционной системы

1.1 Функциональные компоненты ОС

Как и любая операционная система (ОС), так и сетевая ОС компьютера - это комплекс взаимосвязанных программ, который действует как интерфейс между приложениями и пользователями, с одной стороны, и аппаратурой компьютера, с другой стороны [7, c. 43]. ОС могут различаться особенностями реализаций внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, устройствами, памятью), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами. В состав сетевой ОС средства управления локальными ресурсами компьютера и сетевые средства (Рисунок 1).

Рисунок 1. Функциональные компоненты сетевой ОС

Средства управления локальными ресурсами реализуют функции ОС автономного компьютера (распределение оперативной памяти между процессами, планирование и диспетчеризацию процессов, управле­ние процессорами, управление внешней па­мятью, интерфейс с пользователем и т. д.);

Сетевые средства реализуют общий и удаленный доступ к файлам и сервисам компьютера, передачу данных (сообщений) между устройствами в сети. Их 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 совместно с коммуникационной системой обеспечивают передачу сообщений между компьютерами сети, Эти средства выполняют такие функции, как формирование сообщений, разбиение сообще­ния на части (пакеты, кадры), преобразование имен компьютеров в числовые адреса, организация надежной доставки сообщений, определение маршрута в сложной сети и т. д.

Так как клиентская часть ОС не может получить прямой доступ к ресур­сам другого компьютера (к дискам и файлам нужного компьютера), она передает запрос (сообщения) на разрешение об этом к серверной часть ОС этого компьютера. Сообщения могут содержать не только команды на выполнение некоторых действий, но и собственно данные, например, содержимое некоторого файла^[1]. При получении «положительного» ответа через транспортные средства ОС происходит обмен, передача требуемой информации. Сервер­ная часть ОС, приняв запрос из сети, реализует его.

Правила взаимодействия компьютеров при передаче сообщений по сети фиксируются в коммуникационных протоколах сети, таких как Ethernet, , IP, IPX и пр. Чтобы два компьютера смогли обмениваться сообщениями по сети, транспортные средства их ОС должны поддерживать об­щий набор коммуникационных протоколов, которые передают сообщения клиентских и серверных частей ОС по сети.

К основным работам клиентской части сетевых ОС относятся:

• преобразование форматов запросов к ресурсам. Принимаются 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 в другой форме, соот­ветствующей требованиям серверной части ОС, работающей на компьютере, где расположен требуемый ресурс.
• при­ем ответов от серверной части и преобразование их в локальный формат, при этом для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.

1.2 Сетевые службы и сетевые сервисы

Совокупность серверной и клиентской частей ОС, предоставляющих доступ к конкретному типу ресурса компьютера через сеть, называется сетевой служ­бой [7, c. 58]. Сетевая служба предоставляет пользо­вателям сети некоторый набор услуг. Услуги сетевых служб иногда называют сетевым сервисом (от анг­л. service).

Любая служба связана с определенным типом сетевых ресурсов и/или определенным способом доступа к этим ресурсам. Как пример, служба печати обеспечивает доступ пользователей сетевым принтерам и предоставля­ет сервис печати. Служба удаленного доступа предоставляет пользователям доступ к сети из внешней среды (WWW, VPN).

Так же есть службы, отвечающие за организацию работы, обслуживание и мониторинг сети. Например, централизованная справочная служба, или служба каталогов, предназначенная для ведения базы данных о пользователях сети, программных и аппаратных компонентах. Служба мониторинга сети позволяет захватывать и анализировать сетевой трафик, служба безопасности, в функции которой может, в частности, входить выполнение процедуры логического входа с проверкой пароля, служба резерв­ного копирования и архивирования^[2].

Сетевые службы по своей природе являются клиент-серверными системами [7, c. 59]. Это обусловлено тем, что при реализации любого сетевого сервиса естественно возникает ис­точник запросов (клиент) и исполнитель запросов (сервер). Любая сетевая служба содержит в своем составе две несимметричные части - клиентскую и серверную (рисунок 2). Сервер предоставляет свои ресурсы клиенту, а клиент ими пользуется, и при предоставлении сетевой служ­бой некоторой услуги используются ресурсы не только сервера, но и клиента.

Рисунок 2. Клиент-серверная природа сетевых служб

Клиент инициирует выполнение сетевой службой, а сервер всегда находится в режиме ожидания поступления запросов.

Как правило, параметры обмена между клиентской и серверной частями стандартизированы. Поэтому один тип сервера может работать с клиентами разного типа, реализованными различными способами и разными производителями. Единственное условие для этого — клиенты и сервер долж­ны поддерживать общий стандартный протокол взаимодействия [7, c. 60].

Операционные система семейства Windows, занимают лидирующее положение среди других ОС, давая большой набор всевозможных сервисных служб и, как следствие, широкие возможности администраторам и пользователям. К основным сервисным службам относятся: служба каталогов, служба удаленного доступа, файловая служба, служба терминалов, служба сценариев, службы групповой, служба безопасности. Далее рассмотрим эти службы более подробно.

1.2.1 Служба каталогов

Служба каталогов (справочная служба) хранит информацию обо всех пользователях и ресурсах сети в виде унифицированных объектов, снабженных определенными атрибутами, а также отражает взаимосвязи между хранимыми объектами, такими как принадлежность пользователей к определенной группе, права доступа пользователей к компьютерам и разделяемым ресурсам, вхождение нескольких узлов в одну подсеть, производственная принадлежность серверов и т. д. [7, c. 550]

К основным задачам службы каталогов относятся:

• сбор и хранение информации обо всех ресурсах системы (подключенных серверах и ПК, базах данных, периферийных устройствах, учетных записях пользователей и групп, списках прав доступа к определенным ресурсам системы и т. п.);
• обеспечение управления сетью из единого центра;
• обеспечение защиты данных от по­тенциальных нарушителей;
• репликация и повышение отказоустойчивости каталога, чтобы сделать его доступным для большего числа пользо­вателей.

Основные требования к службе каталогов:

• поддержка стандартов, протоколов и форматов объектов, которые поддерживаются службой каталогов, которые являются мерой ее прозрачности, то есть степенью, с которой каталог доступен для пользователей, не входящих в число тех, на кого он явным образом рассчитывался в процессе своей разработки.
• соответствие потребностям предприятий. Архитектура службы каталогов долж­на быть надежной и допускать масштабирование от уровня малых предприятий до крупных корпораций.
• централизованное управление всеми ресурсами сети.

В Windows Server 2008R2 интегрирована обновленная служба каталогов «Active Directory», которая позволяет создать единый центр администрирования для всех заре­гистрированных ресурсов, пользователей и различного ПО. Служба Active Directory объединяет интернет-концепцию пространства имен со службами каталогов операционной сис­темы, используя в качестве основного протокола протокол LDAP (Lightweight Directory Access Protocol)^[3].