Файл: Сетевые операционные системы (Обзор сетевых операционных систем).pdf

В одноранговых сетях также может возникнуть функциональная несимметричность: одни пользователи не желают разделять свои ресурсы с другими, и в таком случае их компьютеры выполняют роль клиента, за другими компьютерами администратор закрепил только функции по организации совместного использования ресурсов, а значит они являются серверами, в третьем случае, когда локальный пользователь не возражает против использования его ресурсов и сам не исключает возможности обращения к другим компьютерам, операционная система, устанавливаемая на его компьютере, должна включать и серверную, и клиентскую части. В отличие от сетей с выделенными серверами, в одноранговых сетях отсутствует специализация операционных систем, все вариации реализуются средствами конфигурирования одного и того же варианта операционной системы [Котенко В. Н. Операционные системы. Курс лекций. – 2015.-125 с- C.23].

Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, но они применяются в основном для объединения небольших групп пользователей, не нуждающихся в больших требованиях к объемам хранимой информации, ее защищенности от несанкционированного доступа и к скорости доступа. К этим характеристикам более подходящими являются двухранговые сети, где сервер лучше решает задачу обслуживания пользователей своими ресурсами, так как его аппаратура и сетевая операционная система специально спроектированы для этой цели.

Данная классификация общепринятая, однако ниже расскажем об еще одном делении сетевых операционных систем.

2.2 Операционные системы для рабочих групп и для сетей масштаба предприятия

Сетевые операционные системы имеют разные свойства в зависимости от того, предназначены они для сетей масштаба рабочей группы (отдела), для сетей масштаба кампуса или для сетей масштаба предприятия [Олифер В. Г., Олифер Н. А., Симонович С. В. Сетевые операционные системы. Учебное пособие. Серия. – 2015.- 668 сC.17].

Сети отделов - используются небольшой группой сотрудников, решающих общие задачи. Главной целью такой сети является разделение локальных ресурсов (приложения, данные, лазерные принтеры и модемы). Сети отделов обычно не разделяются на подсети.

Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера и не более чем 30 пользователей. Задачи управления на уровне отдела относительно просты: добавление новых пользователей; устранение простых отказов; инсталляция новых узлов; установка новых версий программного обеспечения. Операционные системы сетей отделов применяются давно и достаточно отлаженные. Такая сеть обычно использует одну или максимум две сетевые операционные системы. Это сеть с выделенным сервером, например, Windows NT или NetWare, или же одноранговая сеть, например, сеть Windows [Котенко В. Н. Операционные системы. Курс лекций. – 2015.-125 с-C.24].

Следующим шагом в эволюции сетей является объединение локальных сетей нескольких отделов в единую сеть здания или группы зданий – сеть кампусов

Сети кампусов - соединяют несколько сетей отделов внутри отдельного здания или внутри одной территории предприятия [Олифер В. Г., Олифер Н. А., Симонович С. В. Сетевые операционные системы. Учебное пособие. Серия. – 2015.- 668 сC.17]. Эти сети - все еще локальные, хотя и могут покрывать территорию в несколько квадратных километров. Сервисы такой сети включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к базам данных предприятия, доступ к факс-серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам. При этом глобальные соединения не требуются. Сервисы, предоставляемые операционной системой сетей кампусов: разделением файлов и принтеров; предоставление доступа к серверам других типов, например, к факс-серверам и к серверам высокоскоростных модемов; доступ к корпоративным базам данных, независимо от того, располагаются ли они на серверах баз данных или на миникомпьютерах. Очень часто сеть кампуса соединяет разнородные компьютерные системы, здесь начинаются проблемы интеграции. Например, инженерный отдел может использовать операционную систему UNIX и сетевое оборудование Ethernet, отдел продаж может использовать операционные среды DOS/Novell и оборудование Token Ring [Котенко В. Н. Операционные системы. Курс лекций. – 2015.-125 с- C.25].

Сети предприятия (корпоративные сети) -объединяют все компьютеры всех территорий отдельного предприятия. Они могут покрывать город, регион или даже континент. В таких сетях пользователям предоставляется доступ к информации и приложениям, находящимся в других рабочих группах, других отделах, подразделениях и штаб-квартирах корпорации.

Корпоративные сети используют глобальные связи (WAN links) для соединения локальных сетей или отдельных компьютеров. Наряду с базовыми сервисами, связанными с разделением файлов и принтеров, сетевая операционная система, которая разрабатывается для корпораций, должна поддерживать более широкий набор сервисов, в который обычно входят: почтовая служба; средства коллективной работы; поддержка удаленных пользователей; факс-сервис; обработка голосовых сообщений; организация видеоконференций и т.п. Многие существующие методы и подходы к решению традиционных задач сетей меньших масштабов для корпоративной сети оказались непригодными. Особое значение приобрели задачи преодоления гетерогенности – в сети появились многочисленные шлюзы, обеспечивающие согласованную работу различных операционных систем и сетевых системных приложений. Выделяют следующие признаки корпоративных ОС[Олифер В. Г., Олифер Н. А., Симонович С. В. Сетевые операционные системы. Учебное пособие. Серия. – 2015.- 668 с- C.17]:

1. Поддержка приложений. В корпоративных сетях выполняются сложные приложения, требующие для выполнения большой вычислительной мощности. Такие приложения разделяются на несколько частей, их наиболее сложные в вычислительном отношении части переносят на специально предназначенный для этого мощный компьютер – сервер приложений. Сервер приложений должен базироваться на мощной аппаратной платформе (мультипроцессорные системы, часто на базе RISCпроцессоров, специализированные кластерные архитектуры). Операционная система сервера приложений должна обеспечивать высокую производительность вычислений, а значит поддерживать многонитевую обработку, вытесняющую многозадачность, мультипроцессирование, виртуальную память и наиболее популярные прикладные среды (UNIX, Windows, MSDOS, OS/2). Хорошая поддержка универсальных приложений, например, в Windows NT позволяет ей претендовать на место в мире корпоративных продуктов [Котенко В. Н. Операционные системы. Курс лекций. – 2015.-125 сC.26].

2. Справочная служба. Корпоративная ОС должна обладать способностью хранить информацию обо всех пользователях и ресурсах таким образом, чтобы обеспечивалось управление ею из одной центральной точки. Эта информация организуется в виде базы данных. Данные из этой базы могут быть востребованы системами управления и администрирования. Такая база позволяет осуществлять различные операции поиска, сортировки, модификации и т.п., что очень сильно облегчает жизнь, как администраторам, так и пользователям. Но при этом приходится расплачиваться решением проблем распределённости, репликации и синхронизации [Котенко В. Н. Операционные системы. Курс лекций. – 2015.-125 с-C.27]. В идеале сетевая справочная информация должна быть реализована в виде единой базы данных, а не представлять собой набор баз данных. Например, в Windows NT имеется по крайней мере пять различных типов справочных баз данных [Таненбаум Э. С., Херберт Б. Современные операционные системы. 4-е изд. – " Издательский дом"" Питер""", 2015.- 1120 с.:

• Главный справочник домена (NT Domain Directory Service) – хранит информацию о пользователях, которая используется при организации их логического входа в сеть.
• Данные о тех же пользователях могут содержаться и в другом справочнике, используемом электронной почтой Microsoft Mail. Еще три базы данных поддерживают разрешение низкоуровневых адресов: 3. WINS – устанавливает соответствие Netbios-имен IP-адресам;
• справочник DNS – сервер имен домена – оказывается полезным при подключении NT-сети к Internet, и наконец; 5. справочник протокола DHCP используется для автоматического назначения IP-адресов компьютерам сети. Ближе к идеалу находятся справочные службы, поставляемые фирмой Banyan (продукт Streettalk III) и фирмой Novell (NetWare Directory Services), предлагающие единый справочник для всех сетевых приложений. Наличие единой справочной службы для сетевой операционной системы – один из важнейших признаков ее корпоративности.

3. Безопасность. Особую важность для ОС корпоративной сети приобретают вопросы безопасности данных [Проскуряков А. Компьютерные сети. Основы построения компьютерных сетей и телекоммуникаций. – Litres, 2019 201c.33]. В крупномасштабной сети объективно существует больше возможностей для несанкционированного доступа из-за: децентрализации данных и большой распределённости "законных" точек доступа; большого числа пользователей, благонадежность которых трудно установить; большого числа возможных точек несанкционированного подключения к сети. Для защиты данных в корпоративных сетях наряду с различными аппаратными средствами используется весь спектр средств защиты, предоставляемый операционной системой: избирательные или мандатные права доступа; сложные процедуры аутентификации пользователей; программная шифрация.

Таким образом, операционные системы разделяют в зависимости от функций, которые они выполняют и от свойств, которыми они обладают. Далее рассмотрим саму структуру сетевых операционных систем.

2.3 Структура сетевых операционных систем

В сетевой операционной системе отдельной ЭВМ можно выделить несколько частей [Олифер В. Г., Олифер Н. А., Симонович С. В. Сетевые операционные системы. Учебное пособие. Серия. – 2015.- 668 сC.11].

1) Средства управления локальными ресурсами компьютера, такими как функции распределения оперативной памяти между процессами, функции планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами в мультипроцессорных машинах, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных операционных систем[Котенко В. Н. Операционные системы. Курс лекций. – 2015.-125 с C.18].

2) Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование - серверная часть операционной системы (сервер). Они обеспечивают, например, блокировку файлов и записей (это необходимо для их совместного использования [В. С. Данюшенков., О. В. Коршунов. Организация сетевого администрирования (лекции часть 1) / Лекция 2 Структура сетевой операционной системы URL: https://studfiles.net/preview - дата обращения 03.07.2019]); ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.

3) Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования - клиентская часть операционной системы. Данная часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в форме, соответствующей требованиям сервера. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо [Проскуряков А. Компьютерные сети. Основы построения компьютерных сетей и телекоммуникаций. – Litres, 2019 201c.Котенко В. Н. Операционные системы. Курс лекций. – 2015.-125 с]

4) Коммуникационные средства операционной системы, с помощью которых происходит обмен сообщениями между сетевыми операционными системами в сети. Данная часть является средством транспортировки сообщений, то есть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п..

Рисунок 2. Структура сетевой операционной системы [Олифер В. Г., Олифер Н. А., Симонович С. В. Сетевые операционные системы. Учебное пособие. Серия. – 2015.- 668 сC.10]

Все множество сетевых операционных систем можно разбить на две группы [Котенко В. Н. Операционные системы. Курс лекций. – 2015.-125 сC.18]:

1) Одни сетевые операционные системы представляли собой совокупность неспециализированной (General) операционной системы и надстройки, добавляющей к ней сетевые функции (Рисунок 2).

2) Однако более эффективным являются операционные системы, изначально предназначенные для работы в сети. Сетевые функции у них встроены в основные модули системы, что обеспечивает их логическую стройность, простоту эксплуатации и модификации, а также высокую производительность.

Рисунок 3. Варианты построения сетевых ОС [Олифер В. Г., Олифер Н. А., Симонович С. В. Сетевые операционные системы. Учебное пособие. Серия. – 2015.- 668 сС.12]

Как видно из структуры, сетевые операционные системы это – операционные системы с добавлением сетевых функций.

Операционные системы прошли длительный путь развития от монолитных систем к хорошо структурированным модульным системам, способным к развитию, расширению и обладающие хорошей переносимостью. Архитектура операционной системы является основным критерием по ее значительности влияния на производительность и масштабируемость.