28.4. Программные средства лвс Понятие сетевой операционной системы
Программное обеспечение ЛВС как совокупности компьютеров можно условно разделить на системное и прикладное. Системное ПО, используемое в ЛВС, реализует две основные функции: управление ресурсами каждого отдельного компьютера (памятью, устройствами ввода-вывода, принтером, дисками и т.д.) и управление совместно используемыми в сети ресурсами (сетевым принтером, сетевым сканером, разделяемыми дисками, сообщениями и т.д.).Прикладное ПО сети включает пакеты прикладных программ конечного пользователя.
Системные программные средства, управляющие процессами в ЛВС, объединенные общей архитектурой, коммуникационными протоколами и механизмами взаимодействия вычислительных процессов, называются сетевыми ОС.
Сетевая ОС может быть организована двумя способами: как совокупность обычной несетевой ОС (типа MS DOS, Unix, OS/2) и некоторого вспомогательного сетевого пакета либо как самостоятельная собственно сетевая ОС. Сетевые пакеты, а также самостоятельные сетевые ОС в дальнейшем будем называть сетевыми ОС в узком смысле или просто сетевыми ОС (СОС).
Структура и состав СОС, устанавливаемых на компьютеры ЛВС, зависят от типа управления в сети.
Так, в одноранговых сетях на рабочих станциях находятся функционально равноправные компоненты, такие, как например, Windows for Workgroups. Основной частью этих компонентов являются программы обеспечения связи, которые реализуют связные протоколы.
В сетях с централизованным управлением программы СОС, устанавливаемые на серверы и рабочие станции, существенно различаются. Для таких сетей часто говорят, что СОС состоит из двух основных компонентов: СОС сервера и СОС рабочей станции (клиента). Функции обеспечения связи между этими компонентами также как и в одноранговых сетях выполняют соответствующие программы обеспечения связи.
Основной задачей СОС сервера является управление общими сетевыми ресурсами ЛВС. ПрограммыСОС рабочей станции, в основном, обеспечивают нормальное функционирование клиентских программ. Взаимодействие между программами, предоставляющими ресурсы сервера (серверные программы), и программами, выполняющимися на PC (клиентские программы), в современных ЛВС обычно строится по технологии «клиент-сервер», которая описывается далее. В ЛВС в роли сетевых ОС сервера и PC могут выступать программы, разработанные разными фирмами. Популярные системы, как правило, поддерживают режим совместного функционирования с другими известными продуктами.
Поскольку в настоящее время существует множество сетевых ОС для пользователей и администраторов ЛВС, представляет интерес проблема выбора.
Характеристика сетевых ос
Существует множество СОС, различающихся своими возможностями и условиями эксплуатации. Основными параметрами, которые учитываются при сравнении систем, являются следующие:
- зависимость производительности от количества PC;
- надежность работы сети;
- уровень сервиса (объем и качество предоставляемых услуг, возможности разработки прикладных программ в сети, управление функционированием, удобство проведения инсталляции, настройки, профилактики и других операций);
- защита информации от несанкционированного доступа;
- потребление ресурсов сетевыми средствами (объем оперативной и дисковой памяти, требуемая доля производительности вычислительной системы);
- возможность использования в сети нескольких серверов;
- типы поддерживаемых топологий сети, а также возможность изменения состава сети;
- перечень поддерживаемых сетевых устройств (сетевых плат, принтеров, сканеров, модемов и т.д.);
- наличие интерфейсов с другими ЛВС и выхода в Internet и т.д.
- различием важности тех или иных показателей качества СОС;
- особенностями решаемых задач;
- структурой аппаратных средств;
- стоимостью;
- постоянным появлением все новых версий СОС, в которых улучшены некоторые параметры по сравнению с конкурирующими системами и т.д.
- наличие унифицированного графического интерфейса;
- простота и удобство использования и администрирования;
- надежность служб файлов и печати;
- развитый интерфейс API (Application Program Interface) прикладного программирования, облегчающий процесс разработки прикладных программ;
- возможность реализации одно- и многопроцессорной (до 32 процессоров) обработки в одном пакете;
- поддержка различных архитектур процессоров (CISC и RISC) и разных аппаратных платформ (Intel, Alpha, MIPS и др.).
- слабая гибкость службы каталогов (доменная модель) по сравнению с аналогичными службами СОС NetWare 4.1 и Banyan VINES 6.0;
- сложность системы защиты при управлении доступом внутри доменов и между ними.
- хорошо продуманные и мощные службы файлов и печати;
- наличие средств оперативного сжатия информации на дисках;
- мощные средства администрирования больших многопользовательских, многосерверных сетей Novell;
- возможность создания сетей с повышенной отказоустойчивостью (пакет NetWare SFTIII);
- большое количество прикладных программ, разработанных независимыми поставщиками;
- удобная иерархическая структура распределенного каталога. К недостаткам системы относятся:
- ориентация системы только на процессоры Intel;
- необходимость приобретения отдельного пакета NetWare SMP для организации многопроцессорной обработки;
- отсутствие простых инструментальных средств разработки приложений;
- слабая защита памяти при работе приложений сервера, что затрудняет отладку программ и может привести к краху системы во время ее функционирования.
- неплохая работа системы в качестве сервера приложений, таких как СУБД DB2 (фирмы IBM), программы обмена сообщениями и групповой работы Lotus Notes (фирмы Lotus Development), сервера IBM Internet Connection Server и других;
- хорошие возможности использования сетевых дисков и принтеров;
- мощные средства административного управления и контроля.
- ограниченные возможности службы приложений (файлы не могут быть больше 2 Гбайт; разработано незначительное число готовых приложений);
- средства работы с Internet и дистанционного доступа ограничены;
- недостаточно удобные средства инсталляции;
- ограниченный состав оборудования, на котором может функционировать система.
Программное обеспечение компьютерных сетей
Программное обеспечение компьютерных сетей обеспечивает организацию коллективного доступа к вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение ресурсов сети с целью повышения оперативности обработки информации и максимальной загрузки аппаратных средств, а также в случае отказа и выхода из строя отдельных технических средств и т.д.
Программное обеспечение вычислительных сетей включает три компонента:
общее программное обеспечение, образуемое базовым ПО отдельных ЭВМ, входящих в состав сети;
специальное программное обеспечение, образованное прикладными программными средствами, отражающими специфику предметной области пользователей при реализации задач управления;
системное сетевое программное обеспечение, представляющее комплекс программных средств, поддерживающих и координирующих взаимодействие всех ресурсов вычислительной сети как единой системы.
Особая роль в ПО вычислительной сети отводится системному сетевому программному обеспечению, функции которого реализуются в виде распределенной операционной системы сети.
Выполняемое с помощью операционной системы сети управление включает: планирование сроков и очередности получения и выдачи информации абонентам; распределение решаемых задач по ЭВМ сети; присвоение приоритетов задачам и выходным сообщениям; изменение конфигурации сети ЭВМ; распределение информационных вычислительных ресурсов сети для решения задач пользователя.
Оперативное управление процессом обработки информации с помощью операционной системы сети помогает организовать: учет выполнения заданий (либо определить причины их невыполнения); выдачу справок о прохождении задач в сети; сбор данных о работах, выполняемых в сети.
ОС отдельных ЭВМ, входящих в состав вычислительной сети, поддерживают потребности пользователей во всех традиционных видах обслуживания: средствах автоматизации программирования и отладки, доступа к пакетам прикладных программ и информации локальных баз данных и т.д.
Глобальная компьютерная сеть Интернет
Развитие Интернета получило новый импульс благодаря инициативе Национального научного фонда США (NSF) по созданию глобальной сетевой инфраструктуры для системы высшего образования (1985-88). NSF создал сеть скоростных магистральных каналов связи и выделял средства на подключение к ней американских университетов, при условии, что университет обеспечивал доступ к сети для всех подготовленных пользователей. Интернет оставался преимущественно университетской сетью до начала 90-х годов, однако NSF сразу взял курс на то, чтобы сделать его в дальнейшем независимым от государственного финансирования. В частности, NSF поощрял университеты к поиску коммерческих клиентов. К 1988 году Интернет уже насчитывал около 56 тысяч соединенных компьютеров.
Настоящий расцвет Интернета начался в 1992 году, когда была изобретена новая служба, получившая странное название «Всемирная паутина» (World Wide Web, или WWW, или просто «веб»). WWW позволял любому пользователю Интернета публиковать свои текстовые и графические материалы в привлекательной форме, связывая их с публикациями других авторов и предоставляя удобную систему навигации. Постепенно Интернет начал выходить за рамки академических институтов и стал превращаться из средства переписки и обмена файлами в гигантское хранилище информации. К 1992 году Интернет насчитывал более миллиона соединенных компьютеров.
В настоящее время Интернет продолжает расти с прежней головокружительной скоростью. По оценке специалистов, количество передаваемой информации (трафик)в Интернете увеличивается на 30% ежемесячно. В 1999 году Интернет объединял около 60 миллионов компьютеров и более 275 миллионов пользователей, и каждый день в нем появлялось полтора миллиона новых вебовских документов. Эти оценки довольно приблизительны, потому что в Интернете нет центрального административного органа, который регистрировал бы новых пользователей и новые компьютеры.
Принципы и организация сети Интернет. IP-адресация
Интернет обладает некоторыми чертами почты, некоторыми чертами телеграфа и некоторыми чертами телефона. Так же как в телеграфе, в Интернете используется цифровая передача информации. Как в телефонной сети каждому телефону присваивается телефонный номер, так и каждому компьютеру в Интернете присваивается свой номер, который называется IP-адресом. Только в Интернете, в отличие от телефона, нет путаницы с локальными номерами и междугородними кодами: каждый IP-адрес имеет длину ровно 32 бита и записывается обычно как четыре десятичных числа (от 0 до 255), — например, 62.76.161.102. Это глобальная нумерация — каждый компьютер, подключенный к Интернету, имеет уникальный IP-адрес.
Наиболее глубокая аналогия существует между Интернетом и обычной почтой. В данном случае речь идет о том, что информация по Интернету передается в виде отдельных пакетов. Если нужно передать длинное сообщение, оно разбивается на нужное число кусочков, и каждый из них снабжается адресом отправителя, адресом получателя и некоторой служебной информацией. Каждый пакет передается по Интернету независимо от всех остальных и, в принципе, они могут следовать разными маршрутами. По прибытии пакетов на место из них собирается исходное сообщение. Это называется коммутацией пакетов.
Одним из главных преимуществ режима коммутации пакетов — это эффективное использование общих коммуникационных ресурсов. В Интернете каждый компьютер может одновременно принимать пакеты от большого количества других компьютеров. При этом возможны перегрузки коммутационных узлов (серверов) в результате большого количества информации. Однако все пакеты, пусть с небольшой задержкой, все равно дойдут до адресата в порядке своей очереди. В то же время, если в данный момент вы никакой информации не посылаете, то вы не потребляете никаких ресурсов сети, и тем самым можете находиться «на линии» сколь угодно долго, не создавая помех другим.
Для обеспечения жизнеспособности всей сети необходимо, чтобы обмен информацией между различными ее блоками или отдельными компьютерами велся на основе общепринятых стандартов. Набор формальных правил о том, как и в каком виде следует передавать данные между различными устройствами и программами, называется протоколом. Протокол позволяет корректно взаимодействовать программам, написанным разными авторами для разных типов компьютеров и операционных систем. Интернет использует протокол TCP/IP. Этот протокол регламентирует, как следует разбивать длинное сообщение на пакеты, как должны быть устроены пакеты, как контролировать прибытие пакетов к месту назначения, что делать в случае ошибок передачи данных, и другие детали.