Файл: Сетевые операционные системы (Сетевые операционные системы).pdf

Введение

Деятельность любой организации обеспечивается целой структурой вычислительных средств. Центральной частью локальной вычислительной сети является сервер. Любой сервер помимо аппаратной части характеризуется операционной системой под управлением которой он работает, и тогда говорят, что и вся локальная вычислительная сеть работает под конкретной сетевой операционной системой.

Актуальность данной темы заключается в том, что в настоящее время существует большое многообразие сетевых операционных систем, которые позволяют обеспечивать распределенность ресурсов и распределенные вычисления. Так же каждый сервер под управлением сетевой операционной системы может выполнять различные роли. Для этого используются различные сетевые службы.

Объект исследования – сетевые операционные системы.

Предметом исследования является рассмотрение и сравнение возможностей сетевых операционных систем.

Цель работы заключается в рассмотрении операционных систем и практического применения возможностей операционной системы Windows Server 2012.

Для достижения цели необходимо решить ряд задач:

• выполнить рассмотрение теории сетевых операционных систем и их классификации;
• рассмотреть аналоги и сравнить сетевые операционные системы;
• рассмотреть вопросы установки и настройки сетевых служб DHCP, DNS, RRAS в Windows Server 2012.

1 Сетевые операционные системы

1.1 Понятие сетевой операционной системы

Сетевая операционная система – это операционная система, которая обеспечивает обработку, хранение и передачу данных в информационной сети. Главными задачами сетевой ОС являются разделение ресурсов сети и администрирование сети [3].

Главными задачами сетевой ОС являются разделение ресурсов сети (например, дисковые пространства) и администрирование сети. Системный администратор определяет разделяемые ресурсы, задаёт пароли, определяет права доступа для каждого пользователя или группы пользователей. Отсюда сетевые ОС делят на сетевые ОС для серверов и сетевые ОС для пользователей [7].

Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной сети. Каждый компьютер в сети в значительной степени автономен, поэтому под сетевой операционной системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам. Эти протоколы обеспечивают основные функции сети: адресацию объектов, функционирование служб, обеспечение безопасности данных, управление сетью. В узком смысле сетевая ОС - это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети [9].

Функции операционной системы реализованы в виде отдельных про­грамм или набора программ, исполняющихся процессором. Для реализации каждой функции сетевой операционной системы разрабатываются специальные программы, которые взаимодействуют через сетевой интерфейс в локальной вычислительной сетью, обрабатывают протоколы передачи данных различного уровня, управляют ресурсами вычислительной машины сервера.

Сейчас все большее количество ОС поддерживают работу с сетью и обеспечивают выход как в локальную сеть, к общим ресурсам рабочей группы, так и во всемирную глобальную сеть Интернет. Каждая из ОС требует для своей работы определенных ресурсов, таких как объем оперативной памяти, объем винчестера, тип процессора и его производительность [9].

1.2 Классификация операционных систем

Операционные системы могут различаться особенностями реализации алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), архитектурным особенностям, типами аппаратных платформ, областями использования, режимом обработки задач, количеством пользователей, по типу СВТ. Приведем классификацию ОС по нескольким признакам.

Эта классификация представлена на рисунке 1, принимает во внимание особенности аппаратных плат­форм, для которых операционные системы создаются [3, 7].

Рисунок 1 – Классификация по типу СВТ

По этому признаку ОС делятся на:

• централизованные (локальные) операционные системы – управляют ресурсами единственного локального компьютера, вклю­чают два различных с точки зрения алгоритмов подкласса: однопроцессорные системы; многопроцессорные системы.
• сетевые операционные системы – предоставляют пользо­вателю сети некоторую виртуальную машину, работать с которой проще, чем с реальной сетевой аппаратурой. Однако пользователь всегда выпол­няет специальные операции для доступа к сетевым ресурсам. Сетевые системы включают дополнительные сетевые средства, состоящие из трех основных компонентов:
• серверная часть операционной системы – средства предоставления локальных ресурсов и услуг в общее пользование;
• клиентская часть операционной системы – средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам;
• транспортные средства операционной системы – средства обеспече­ния передачи сообщений между компьютерами сети.

Распределенные операционные системы – предоставляют пользователю сети единую централизованную виртуальную машину, которая дает мак­симальную степень прозрачности сетевых ресурсов. Распределенные сис­темы объединяют все компьютеры сети, для работы в тесной кооперации. При работе в таких системах пользователь, запускающий приложение, не знает, на каком компьютере оно реально выполняется [3, 9].

1.3 Роли серверных операционных систем

В зависимости от выполняемых задач одни серверы, при отсутствии запросов на обслуживание, могут простаивать в ожидании. Другие могут выполнять какую-то работу (например, работу по сбору информации), у таких серверов работа с клиентами может быть второстепенной задачей.

Как правило, каждый сервер обслуживает один (или несколько схожих) протоколов и серверы можно классифицировать по типу услуг которые они предоставляют [1].

Универсальные серверы

Универсальные серверы — особый вид серверной программы, не предоставляющий никаких услуг самостоятельно. Вместо этого универсальные серверы предоставляют серверам услуг упрощенный интерфейс к ресурсам межпроцессного взаимодействия и/или унифицированный доступ клиентов к различным услугам.

Маршрутизация

Строго говоря, сервис маршрутизации не является сервером в классическом смысле, а является базовой функцией поддержки сети операционной системой.

Для TCP/IP, маршрутизация является базовой функцией стека IP (кода поддержки TCP/IP). Маршрутизацию своих пакетов к месту назначения выполняет любая система в сети, маршрутизацию же чужих пакетов (форвардинг) выполняют только маршрутизаторы (также известные как роутеры или шлюзы). Задачи маршрутизатора при форвардинге пакета [2, 5].

Динамическая маршрутизация

Решения динамической маршрутизации призваны собирать информацию о текущем состоянии сложной сети и поддерживать таблицу маршрутов через эту сеть, чтобы обеспечить доставку пакета по кратчайшему и самому эффективному маршруту.

Сетевые службы

Сетевые службы обеспечивают функционирование сети, например серверы DHCP и BOOTP обеспечивают стартовую инициализацию серверов и рабочих станций, DNS — трансляцию имен в адреса и наоборот [14].

Прокси-сервер (от англ. proxy — «представитель, уполномоченный») — служба в компьютерных сетях, позволяющая клиентам выполнять косвенные запросы к другим сетевым службам. Сначала клиент подключается к прокси-серверу и запрашивает какой-либо ресурс (например, e-mail), расположенный на другом сервере. Затем прокси-сервер либо подключается к указанному серверу и получает ресурс у него, либо возвращает ресурс из собственного кэша (в случаях, если прокси имеет свой кэш). В некоторых случаях запрос клиента или ответ сервера может быть изменён прокси-сервером в определённых целях. Также прокси-сервер позволяет защищать клиентский компьютер от некоторых сетевых атак [11].

Веб-сервер — это сервер, обслуживающий запросы к одному или нескольким сайтам Всемирной паутины (веб-сайтам).

Сервер приложений (англ. application server) — сервер, исполняющий некоторые прикладные программы. Термин также относится и к программному обеспечению, установленному на таком сервере и обеспечивающему выполнение прикладного ПО. Сервер приложений — сервер, схожий по своей структуре с локальными компьютерами и использующие сетевой ресурс для хранения программы и данных [13].

Файл-серверы

Файл-серверы представляют собой серверы для обеспечения доступа к файлам на диске сервера.

Другие серверы позволяют монтировать дисковые разделы сервера в дисковое пространство клиента и полноценно работать с файлами на них. Это позволяют серверы протоколов NFS и SMB. Серверы NFS и SMB работают через интерфейс RPC.

Серверы доступа к данным

Серверы доступа к данным обслуживают базу данных и отдают данные по запросам. Один из самых простых серверов подобного типа — LDAP (англ. Lightweight Directory Access Protocol — облегчённый протокол доступа к спискам) [6].

Сервер БД обслуживает базу данных и отвечает за целостность и сохранность данных, а также обеспечивает операции ввода-вывода при доступе клиента к информации.

Архитектура клиент-сервер состоит из клиентов и серверов. Основная идея состоит в том, чтобы размещать серверы на мощных машинах, а приложениям, использующим языковые компоненты СУБД, обеспечить доступ к ним с менее мощных машин-клиентов посредством внешних интерфейсов.

Несомненно, компьютерные сети на основе серверов являются более сложными с точки зрения их создания и конфигурации, но они имеют ряд значительных преимуществ по сравнению с одноранговыми сетями [8, 9].

1. Совместное использование.
2. Безопасность. В сети, основанной на сервере, один администратор может управлять безопасностью всей сети, устанавливая соответствующие сетевые политики и применяя их в отношении каждого пользователя и ресурса.
3. Резервирование. Выполнение процедур резервирования также упрощается, поскольку эти процедуры необходимо применять только для серверов.
4. Отказоустойчивость. Так как данные содержатся в основном на серверах, в них можно использовать систему отказоустойчивого хранения данных. Это позволяет сделать сервер более надежным и снизить вероятность его простоя [3, 13].
5. Пользователи. Серверная сеть способна обеспечивать работу тысяч пользователей. Такой огромной компьютерной сетью невозможно было бы управлять при одноранговой архитектуре, однако существующие сегодня средства сетевого контроля и управления позволяют создавать компьютерные сети, включающие большое число пользователей [12].

Вывод по главе

Сетевые операционные системы позволяют разделять и предоставлять в использование ресурсы сервера, так же позволяют взаимодействовать пользователям локальной вычислительной сети между собой, устанавливают правила взаимодействия в локальной вычислительной сети.

Каждый сервер, под управлением сетевой серверной операционной системы обладает различными ролями, которые позволяют ему учувствовать во взаимодействии с пользователями с различных сторон, при этом выполняя разнородные функции. Чем больше функций может выполнять сервер без потери производительности, тем выше его качество и ценность для клиентов ЛВС.

2 Рассмотрение аналогов сетевых операционных сеистем

2.1 Рассмотрение аналогов сетевых операционных систем

Каждый элемент ОС выполняет определенные функции по управлению компьютером, такие как:

• связь с пользователем в реальном времени для подготовки устройств к работе, переопределение конфигурации и изменения состояния системы;
• выполнение операций ввода-вывода;
• управление памятью, связанное с распределением оперативной памяти между прикладными программами;
• управление файлами; основными задачами при этом являются обеспечение защиты, управление выборкой и сохранение секретности хранимой информации;
• обработка исключительных условий во время выполнения задачи.

Функции операционной системы реализованы в виде отдельных про­грамм или набора программ, исполняющихся процессором [4, 8].

В состав операционной системы входят также сервисные программы – утилиты, позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и так далее), выполнять операции с файлами (архивировать и т.д.), работать в компьютерных сетях и так далее.

Основными характеристиками ОС являются: разрядность; число одновременно решаемых задач (многозадачность); число одновременно работающих пользователей; файловая система; поддержка работы в сети; степень защиты; на каких аппаратных платформах может работать; поддержка одновременной работы нескольких процессоров [5].