Лекция 6
5.2. Сетевые программные и технические средства информационных сетей
[1], с.100. 105; [2], с.39. 75; [3], с. 34…39.
Сетевые операционные системы. Требования к сетевым операционным системам. Сети с централизованным управлением. Сети с децентрализованным управлением или одноранговые сети. Прикладные программы сети. Специализированные программные средства.
Техническое обеспечение информационных сетей. Средства коммуникаций. Сетевые адаптеры. Концентратор. Приемопередатчики. и повторители. Коммутаторы, мосты и шлюзы. Маршрутизаторы. Коммутаторы верхних уровней. Модемы и факс-модемы. Анализаторы ЛВС. Сетевые тестеры Терминальное оборудование. Типы современных сетей. Сети X.25. Сети Frame Relay. Сети, основанные на технологии ATM
Заключение (2 часа)
Тенденции и перспективы развития современных информационных сетей.
5.2. Сетевые программные и технические средства информационных сетей
5.2.1 Сетевые операционные системы
Системные программные средства, управляющие процессами в компьютерных сетях, объединенные общей архитектурой, определенными коммуникационными протоколами и механизмами взаимодействия вычислительных процессов, называются сетевыми операционными системами. Сетевые операционные системы, поддерживая распределенное выполнение процессов, их взаимодействие, обмен данными между процессорами, доступ пользователей к общим ресурсам и другие функции, выполняют важные системные требования к распределенной системе как к целостной и многопользовательской.
Требования к сетевым операционным системам.
Различают следующие системные требования:
- единая системная архитектура.
- обеспечение требуемого высокого уровня прозрачности.
- высокоуровневая и высоконадежная файловая система.
- каждая ЭВМ сети реализует все функции СОС, т.е. хранит в своей ОП резидентную часть СОС и имеет доступ к любой нерезидентной части, хранящейся на внешних носителях;
- каждая ЭВМ сети имеет копии программ только часто реализуемых функций СОС, копии программ редко реализуемых функций имеются в памяти только одной (или нескольких) ЭВМ;
- каждая ЭВМ сети выполняет только определенный набор функций СОС, причем этот набор является либо индивидуальным, либо некоторые функции будут общими для нескольких ЭВМ. Различия в структурах СОС обусловлены принятыми способами управления ЛВС (децентрализованное или централизованное управление). Отличительной особенностью СОС ЛВС является наличие слоя операционных систем, обеспечивающего обмен информацией между ЭВМ сети.
- сетевая оболочка NetWare для взаимодействия с СОС NetWare фирмы Novell. Она тесно связана с другими сервисными программами ОС PC, в совокупности с которыми образуется более крупная оболочка, обеспечивающая взаимодействие с сетью;
- MS Windows фирмы Microsoft. За годы разработки и совершенствования среда Windows превратилась в удобный интерфейс для пользователей. Выпущено много версий Windows с различным назначением: для работы в качестве сетевой оболочки, в качестве программного обеспечения сетевого сервера, для конечных пользователей;
- X Window обеспечивает среду, которая представляет собой набор инструментальных средств, управляющих обменом информацией с графическим дисплеем. Она ориентирована на работу в сетях и имеет своей основе модель «клиент/сервер», характерную для ЛВС с централизованным управлением;
- X TreeNet предназначена для совместной работы с многопользовательской СОС с разделением времени NetWare LAN фирмы Novell. В’ этой оболочке имеется встроенный текстовый редактор, полностью совместимый с редактором Word Star;
- текстовые процессоры (MS Office Word 2003 SP2)
- пакеты электронных таблиц или табличных процессоров (Quattro Pro, MS Office Excel 2003)
- СУБД (Access, dBase IV, V, Clipper, Paradox и др.)
- пакеты группового обеспечения (Lotus Notes, Office Vision)
- пакеты электронной почты (Microsoft Mail, MS Office Outlook, The Bat!)
- интегрированные пакеты (Symphony, FrameWork)
- пакеты телесвязи для обеспечения передачи файлов между ПК (Crosstalk, Smartterm, Smartcom II, Kermit)
- браузеры (Internet Explorer, Opera, Mozilla Firefox, Netscape Navigator),
- даунлоадеры (ReGet, FlashGet, WinMX, GetRight, eDonkey),
- сканнеры сетевых ресурсов и уязвимостей (nmap, Guardian, netcat, port mapper, secure CRT),
- брэндмауэры (Kerio Firewall Personal, Agnitum Outpost, Windows Firewall, Tiny Firewall),
- терминалы (telneat),
- мессенджеры (Mirabilis ICQ, SIM, RQ, Jabber, MSN, Yahoo, xchat, licq),
- чат-клиенты (Miranda IM, Y-Chat, BORGChat),
- информационно-поисковые машины (yandex, rambler, google, altavista, aport),
- программы-прокси (Kerio Winroute, WinGate),
- мэйл-клиенты и серверы (Outlook Express, The Bat!, smtpd, Kerio Mail-Server),
- ftp-клиенты и серверы (Total Commander, putty, CuteFTP, Gene FTP Server U-FTP),
- HTTP-серверы (apache)
- снифферы (ZXSniffer, Kain),
- утилиты удаленного администрирования (RAdmin, Tiramisu, Citrix Metaframe)
- другие разнообразные утилиты и программы (VideoLAN Center, LANScope, coockie editors, streambox VCR, WEBCopier, DynDNS Updater, KDE Bluetooth Framework, Wi-Fi Manager, 3d traceroute, AdvancedRe-motelnfo, MyVoice Email и др.).
6. Сетевые программные средства.
Базовые компоненты и технологии, связанные с архитектурой локальных или территориально-распределенных сетей, также включают программное обеспечение, которое состоит:
· сетевая операционная система (сетевая ОС);
· сетевое программное обеспечение управления.
Сетевая операционная система
Сетевая операционная система (NOS, Network Operating System) — это программное обеспечение, применяемое на каждом подключенном к сети персональном компьютере. Оно осуществляет управление и координирует доступ к сетевым ресурсам. Сетевая ОС отвечает за маршрутизацию сообщений в сети, разрешение конфликтов при конкуренции за сетевые устройства и работу с операционной системой ПК, например Windows 95, Windows NT, UNIX, Macintosh или OS/2.
Сетевая ОС обеспечивает совместную работу с файлами и приложениями. Такие ресурсы, находящиеся на одной рабочей станции, могут совместно использоваться, передаваться или изменяться с другой рабочей станции. Основная часть сетевой ОС находится на сетевом сервере, а другие ее компоненты функционируют на всех рабочих станциях сети.
Сетевая операционная система распознает все устройства в сети и управляет приоритетным доступом к совместно используемым периферийным устройствам, если несколько рабочих станций пытаются работать с ними одновременно. Сетевая ОС выполняет роль регулировщика трафика, предоставляет сервис каталога, обеспечивает контроль полномочий в системе защиты и реализует функции управления сетью. В число популярных сетевых ОС входят Windows NT Server, Novell NetWare и Banyan VINES.
Программное обеспечение управления сетью
Программное обеспечение управления сетью играет все более важную роль в мониторинге, управлении и защите сети. Она обеспечивает упреждающий контроль, что дает возможность избежать простоя сети и возникновения в ней «узких мест», снизить совокупную стоимость владения сетью (TCO, Total Cost of Ownership).
С управляющей рабочей станции или через World Wide Web администраторы сети могут отслеживать закономерности в трафике, выявлять тенденции, приводящие к перегрузке сегмента, отслеживать и устранять проблемы, изменять конфигурацию сети для максимального увеличения ее производительности. По мере наращивания и усложнения сети такие средства мониторинга, как RMON и RMON2, помогают администраторам сохранять контроль за сетевой средой. Эти инструменты мониторинга позволяют получить подробную информацию с границы сети, вовремя выявить потенциальную проблему, чтобы сетевой администратор мог предпринять превентивные действия.
Кроме того, программное обеспечение управления защищает передаваемые по сети данные. С управляющей рабочей станции администраторы сети могут устанавливать пароли, определять, к каким ресурсам имеют право обращаться пользователи, регистрировать «попытки вторжения» неуполномоченных пользователей.
Семиуровневая модель OSI, понятие протокола, передача сообщений в сети
Протокол (Protocol) – строго определенная процедура и формат сообщений, допустимые для коммуникаций между двумя или более системами через общую среду передачи данных.
Формализованный набор правил, используемый персональным компьютером для коммуникаций. Из-за сложности коммуникаций между системами и необходимости соблюдения различных коммуникационных требований протоколы разделяются на модульные уровни. Каждый уровень выполняет конкретную функцию для расположенного выше уровня.
В настоящее время используется достаточно большое количество сетевых протоколов, причем в рамках одной и той же сети определяется сразу несколько из них. Стремление к максимальному упорядочению и упрощению процессов разработки, модернизации и расширения сетей определило необходимость введения стандартов, регламентирующих принципы и процедуры организации взаимодействия абонентов компьютерных сетей. С этой целью была разработана так называемая Эталонная модель взаимодействия открытых систем, состоящая из семи уровней. (OSI, Open Systems Interconnection), разработана международной организацией стандартизации (ISO, International Standards Organization). Модель OSI напоминает разные «уровни» обычного почтового адреса — от страны и штата (округа) до улицы, дома (места назначения) и фамилии получателя. Для доставки информации соответствующему получателю устройства на маршруте передачи используют разные уровни детализации. Каждый из уровней представляет определенную группу функций, необходимых для работы компьютерной сети.
Эталонная модель взаимодействия открытых систем (OSI, Open Systems Interconnection)
Основным, с точки зрения пользователя, является прикладной уровень. Этот уровень обеспечивает выполнение прикладных процессов пользователей. Наряду с прикладными протоколами, он определяет протоколы передачи файлов, виртуального терминала, электронной почты.
Следующий (шестой) уровень называется представительным (уровень представления данных). Он определяет единый для всех систем синтаксис передаваемой информации. Необходимость данного уровня обусловлена различной формой представления информации в сети передачи данных и компьютерах. Этот уровень играет важную роль в обеспечении «открытости» систем, позволяя им общаться между собой независимо от их внутреннего языка.
Пятый уровень называют сеансовым, так как основным его назначением является организация сеансов связи между прикладными процессами различных рабочих станций. На этом уровне создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения — логические каналы между процессами. Необходимость протоколов этого уровня определяется относительной сложностью сети передачи данных и стремлением обеспечить достаточно высокую надежность передачи информации.
Четвертый, транспортный уровень (уровень сквозной передачи) служит для передачи данных между двумя взаимодействующими открытыми системами и организации процедуры сопряжения абонентов сети с системой передачи данных. На этом уровне определяется взаимодействие рабочих станций — источника и адресата данных, организуется и поддерживается логический канал (транспортное соединение) между абонентами.
Третий, сетевой уровень, предназначен для маршрутизации информации и управления сетью передачи данных. В отличие от предыдущих, этот уровень в большей степени ориентирован на сеть передачи данных. Здесь решаются вопросы управления сетью передачи данных, в том числе маршрутизация и управление информационными потоками.
Канальный уровень обеспечивает функциональные и процедурные средства для установления, поддержания и расторжения соединений на уровне каналов передачи данных. Процедуры канального уровня обеспечивают обнаружение и, возможно, исправление ошибок, возникающих на физическом уровне.
Физический уровень обеспечивает механические, электрические, функциональные и процедурные средства организации физических соединений при передаче бит данных между физическими объектами.
Четыре нижних уровня образуют транспортную службу компьютерной сети, которая обеспечивает передачу («транспортировку») информации между рабочими станциями, освобождая более высокие уровни от решения этих задач.
В свою очередь, три верхних уровня, обеспечивающие логическое взаимодействие прикладных процессов, функционально объединяются в абонентскую службу.
В рамках эталонной модели также определяются услуги, которые должны обеспечивать ее уровни. Услуги, по сути дела, представляют собой функции, выполняемые на соответствующем уровне эталонной модели.