Администрирование информационных систем Основы сетевого администрирования

Сетевые операционные системы Сетевая операционная системы – комплекс программных модулей, предназначенный для повышения эффективности аппаратных ресурсов компьютера путем рационального управления его ресурсами и разделения ресурсов между множеством выполняемых в сети процессов.

Компьютерные сети Под компьютерной сетью понимается совокупность компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных необходимым программным обеспечением, позволяющим пользователям и приложениям получать доступ к ресурсам компьютеров.

Сетевые и распределенные операционные системы Сетевая ОС обеспечивает пользователю некоторую виртуальную вычислительную систему, упрощающую работу с ней. Данная система не полностью скрывает распределенный характер своего прототипа, т.е. представляет собой виртуальную сеть. Распределенная ОС обеспечивает высокую степень прозрачности сетевых ресурсов, т.е. распределенная ОС предоставляет пользователю и приложениям сетевые ресурсы в виде единой централизованной виртуальной машины. Распределенная ОС автоматически распределяет процессы по различным компьютерам для обработки.

Функциональные компоненты сетевой ОС Основные компоненты сетевой ОС: Средства управления локальными ресурсами компьютера реализует все функции ОС автономного компьютера (управление процессами, оперативной памятью, управление внешней памятью, пользователями и т.п.) Сетевые средства, разделяемые на три компонента: Серверная часть ОС – средства предоставления локальных ресурсов и сервисов в общее пользование Клиентская часть ОС – средства запроса на доступ к удаленным ресурсам и сервисам Транспортные средства ОС, совместно с коммуникационной системой обеспечивающие передачу сообщений между компьютерами

Сетевые службы и сервисы Сетевой службой называется совокупность серверной и клиентской частей ОС, предоставляющих доступ к конкретному типу ресурса компьютера через сеть. Сервис – интерфейс между потребителем услуг (пользователем или приложением) и поставщиком услуг (службой)

Подходы к построению сетевых операционных систем Сетевые службы глубоко интегрированы в операционную систему (например, Windows NT) Сетевые службы объединены в виде некоторого набора программных модулей – оболочки (например, LAN Server, NetWare for UNIX) Сетевые службы разрабатываются и поставляются в виде отдельных программных модулей (NDS для различных ОС) Сетевая ОС Встроенные сетевые службы ОС Сетевая оболочка Сетевая ОС Сетевые службы – отдельные приложения

Типы сетевых ОС В зависимости от распределения функций между компьютерами, они могут выступать в роли выделенного сервера или клиентского узла Сеть может быть построена по следующим схемам: На основе компьютеров, совмещающих функции клиента и сервера – одноранговая сеть На основе клиентов и серверов – сеть с выделенными серверами Сеть, включающая узлы разных типов – гибридная сеть.

Модели сетевых служб и распределенных приложений Выделяют три основных параметра организации работы приложений в сети: Способ разделения приложения на части, выполняющиеся на разных компьютерах сети; Выделение специализированных серверов в сети, на которых выполняются некоторые общие для всех приложений функции; Способ взаимодействия между частями приложений, работающих на разных компьютерах.

Способы разделения приложений на части Приложения условно можно разделить на следующие функциональные части: Средства представления данных на экране; Логика представления данных на экране (описывает правила и сценарии взаимодействия пользователя с приложениями); Прикладная логика (правила для принятия решений, вычислительные процедуры и т.п.); Логика данных – операции с данными, хранящимися в некоторой базе; Внутренние операции БД – действия СУБД, вызываемые в ответ на выполнение запросов логики данных; Файловые операции – стандартные операции над файлами и файловой системой.

Двухзвенные схемы Двухзвенные схемы описывают разделение функций приложения между двумя компьютерами: Централизованная обработка данных; Схема «файл-сервер» Схема «клиент-сервер»

Централизованная обработка данных Компьютер 1Компьютер 2 Эмуляция терминала сервера Логика приложений и обращения к БД Операции базы данных Файловые операции клиентсервер Достоинства схемы: Ресурсы клиентского компьютера используются в незначительной степени, загружаются только графические средства ввода-вывода; Простота организации программы; Недостатки схемы: Недостаточная масштабируемость; Отсутствие отказоустойчивости.

Схема «файл-сервер» Компьютер 1Компьютер 2 Эмуляция терминала сервера Логика приложений и обращения к БД Операции базы данных Файловые операции клиентсервер Достоинства схемы: Данная схема обладает хорошей масштабируемостью, поскольку дополнительные пользователи и приложения добавляют лишь незначительную нагрузку на центральный узел – файловый сервер. Недостатки схемы: Во многих случаях возрастает нагрузка, что приводит к увеличению времени реакции на приложения; Клиентский компьютер должен обладать высокой вычислительной мощностью, чтобы справляться с представлением данных, логикой приложений, логикой данных и поддержкой операции БД

Схема «клиент-сервер» Компьютер 1Компьютер 2 Эмуляция терминала сервера Логика приложений и обращения к БД Операции базы данных Файловые операции клиентсервер Достоинства схемы: Данная схема более равномерно распределяет функции между клиентской и серверной частями системы; Клиентский компьютер выполняет функции, специфические для данного приложения; Сервер – функции, реализация которых не зависит от специфики приложения, и данные функции могут быть оформлены в виде сетевых служб.

Трехзвенные схемы Компьютер 1Компьютер 2Компьютер 3 Эмуляция терминала сервера Логика приложений и обращения к БД Операции базы данных Файловые операции клиентСервер приложенийСервер баз данных Централизованная реализация логики приложения решает проблему недостаточной вычислительной мощности клиентских компьютеров для сложных приложений, упрощает администрирование и поддержку системы; Упрощается разработка крупных приложений, поскольку четко разделены платформы и инструменты для реализации интерфейса и прикладной логики.

Типовая сетевая инфраструктура современного предприятия

Основы межсетевого обмена в сетях TCP/IP При рассмотрении процедур межсетевого взаимодействия всегда опираются на стандарты, разработанные International Standard Organization (ISO). Данные стандарты называются "Семиуровневой модели сетевого обмена" или в английском варианте "Open System Interconnection Reference Model" (OSI Ref.Model). В модели OSI обмен информацией может быть представлен в виде стека, представленного на рисунке. В рамках данной модели определяется все аспекты соединения – от стандарта физического соединения сетей до протоколов обмена прикладного программного обеспечения.

Уровни в модели OSI Физический уровень модели определяет характеристики физической сети передачи данных, которая используется для межсетевого обмена. Это такие параметры, как: напряжение в сети, сила тока, число контактов на разъемах и т.п. Типичными стандартами этого уровня являются, например RS232C, V35, IEEE и т.п. Канальный уровень включает протоколы, определяющие соединение, например, SLIP (Strial Line Internet Protocol), PPP (Point to Point Protocol), NDIS, пакетный протокол, ODI и т.п. Речь идет о протоколе взаимодействия между драйверами устройств и устройствами, с одной стороны, а с другой стороны, между операционной системой и драйверами устройства. Драйвер – представляет собой конвертор данных из оного формата в другой, но при этом он может иметь и свой внутренний формат данных. К сетевому (межсетевому) уровню относятся протоколы, которые отвечают за отправку и получение данных, или, другими словами, за соединение отправителя и получателя. К данному уровню в TCP/IP относят протокол IP (Internet Protocol). На данном уровне определяется отправитель и получатель, именно здесь находится необходимая информация для доставки пакета по сети.

Уровни в модели OSI Транспортный уровень отвечает за надежность доставки данных, и здесь, проверяя контрольные суммы, принимается решение о сборке сообщения в одно целое. Уровень сессии определяет стандарты взаимодействия между собой прикладного программного обеспечения. Это может быть некоторый промежуточный стандарт данных или правила обработки информации. Условно к этому уровню можно отнеси механизм портов протоколов TCP и UDP и Berkeley Sockets. Уровень обмена данными с прикладными программами (Presentation Layer) необходим для преобразования данных из промежуточного формата сессии в формат данных приложения. Уровень прикладных программ или приложений определяет протоколы обмена данными этих прикладных программ.

Структура стека протоколов TCP/IP Стек протоколов TCP/IP отличается от стека в модели OSI. Структура стека может быть представлена в виде четырех уровней.

Сопоставление структуры семейства протоколов TCP/IP с моделью OSI Схема модулей, реализующих протоколы семейства TCP/IP в узле сети