Сетевое программное обеспечение

Профессиональное училище №31

Контрольная работа

По дисциплине: «Программное обеспечение ПК»

Тема: «Сетевое программное обеспечение»

Выполнил:

Студент группы 22

Бакалдина А.В.

Проверил:

________________

Отрадный

2012 год

Сетевое программное обеспечение делится на три категории:

1. ПО управления сетевой платой;

2. ПО выполняющее правила (или протокол) общения в сети;

3. ПО сетевой операционной системы.

Первый компонент может состоять из одной или нескольких небольших программ. Он отвечает за наведение мостов между сетевой платой и стеком протокола.

ЛВС бывают двух основных типов: равноправные (или одноранговые) и с выделенным сервером. В равноправной локальной сети все узлы равноправны: любая РСТ может выступать по отношению к другой как клиент или как сервер. В сети с выделенным сервером все клиенты общаются с центральным сервером.

Одноранговые сети обычно легко устанавливать, и для их ОС не требуется выделять особый компьютер. С другой стороны, эти сети обладают меньшими функциональными возможностями по сравнению с сетями на основе выделенного сервера. В частности, проблемы централизованной защиты ресурсов и данных в таких сетях часто не разрешимы, так как каждый пользователь сам контролирует доступ к своей системе. По мере роста размеров таких сетей они быстро становятся неуправляемыми.

Равноправные СОС хороши для мелких сетей и идеальны в случае необходимости объединения лишь нескольких машин в целях коллективного применения специальных файлов и принтеров, когда не требуется централизованного администрирования. Но иногда доступ к некоторым ресурсам должен быть представлен лишь определенным пользователям и администратору требуется управлять такими ресурсами. Например, к определенному ресурсу должен быть организован централизованный доступ, в частности для организации "общего котла" модемов или принтеров. В этих случаях лучше обратиться к сети с выделенным сервером. В таких сетях один или несколько компьютеров организуют централизованный доступ к своим ресурсам. Все запросы от РСТ проходят через серверы. Компьютер, используемый в качестве сервера, должен быть как можно более мощным и надежным.

ПО сервера обеспечивает централизованное администрирование и защиту и управляет доступом к ресурсам при помощи реконфигурируемых бюджетов пользователей. Администратор сети контролирует эти бюджеты и определяет, что должен видеть и делать пользователь, зарегистрированный в сети. Локальные сети с выделенным сервером обычно сложнее в установке по сравнению с одноранговыми, но они мощнее, функционально многообразнее и поддерживают крупные сетевые системы.

Наиболее популярным сетевым ПО с выделенным сервером является ОС Novell NetWare, используемая, по некоторым оценкам, в 70% локальных сетей. К числу других широко известных СОС этого класса относятся Banyan Vines, IBM LAN Server для OC/2, DEC Pathworks для VAX и Windows NT, а также Microsoft Windows NT Server.

Сетевые операционные системы помогают осуществлять основные работы, проводимые в сети:

файловая поддержка (создание, поиск файлов);

коммуникации (взаимообмен данными);

услуги поддержки оборудования.

Сетевые операционные системы могут базироваться на операционных системах MS DOS, OS/2, Unix, Macintosh, Windows или на своих собственных операционных системах. Но вне зависимости от операционной системы, на которой базируется сетевая операционная система, они предоставляют средства обеспечения безопасности данных путем контроля прав доступа пользователей к рабочим программам, массивам данным и ресурсам сети.

Остальные компьютеры являются рабочими станциями, имеющими доступ к дискам файл-сервера и совместно используемым принтерам. С терминала каждой рабочей станции нельзя работать с дисками других рабочих станций. С одной стороны, это хорошо, так как пользователи изолированы друг от друга и не могут случайно повредить чужие данные, с другой стороны, для обмена данными пользователи вынуждены использовать диски файл-сервера, создавая для него дополнительную нагрузку.

Существуют, однако, специальные программы, работающие в сети с централизованным управлением и позволяющие передавать данные непосредственно от одной рабочей станции к другой, минуя файл-сервер, например NetLink. После ее запуска на двух рабочих станциях можно передавать файлы с диска одной станции на диск другой, аналогично тому, как копируются файлы из одного каталога в другой при помощи программы Norton Commander. На рабочих станциях должно быть установлено специальное программное обеспечение, часто называемое сетевой оболочкой. Это обеспечение работает в среде той ОС, которая используется на данной рабочей станции, — DOS, Windows, OS/2 и т. д.

Файл-серверы могут быть выделенными или невыделенными

Существуют различные сетевые операционные ситемы, ориентированные на сети с централизованным управлением. Самые известные из них — Windows NT, Novell NetWare, Microsoft Lan Manager (на базе OS/2), a также выполненная на базе UNIX System V сетевая OS VINES.

Одноранговые сети не содержат в своем составе выделенных серверов. Функции управления сетью передаются по очереди от одной рабочей станции к другой. Как правило, рабочие станции имеют доступ к дискам (и принтерам) других рабочих станций. Такой подход облегчает совместную работу групп пользователей, но в целом производительность сети может понизиться.

Если сеть объединяет несколько рабочих станций, которые должны совместно использовать такие ресурсы, как лазерный принтер, файлы на дисках, и если требуется интенсивный обмен данными между рабочими станциями, рассматривают возможность применения недорогих одноранговых сетевых средств.

Одно из достоинств одноранговых сетей — простота обслуживания. Если для обслуживания сети на базе Novell NetWare, как правило, требуется системный администратор, то для поддержания работоспособности одноранговой сети не требуется специально выделенный для этого сотрудник.

Наиболее распространены такие одноранговые сети, как Artisoft LANtastic, LANsmart компании D-Link Systems, Invisible Software NET-30 и Web NOS компании Webcorp. Все эти сетевые средства реализованы как надстройки над OS MS-DOS. На основе ОС Windows 95 и Windows 98 также возможно построение одноранговой сети.

Фирма Novell предложила свое решение для организации работы групп пользователей. Сетевая оболочка Novell NetWare Lite напоминает одноранговые сетевые оболочки тем, что для организации сети не требуются выделенные файл-серверы, облегчено совместное использование дисков и принтеров. Novell NetWare Lite запускается как набор резидентных программ в среде MS-DOS. Однако Novell NetWare Lite не является одноранговой сетью. Скорее, это сеть с централизованным управлением, в которой может быть несколько невыделенных или выделенных серверов.

В целом Novell NetWare Lite представляет достаточно удачное решение для организации небольших сетей. Кроме того, Novell NetWare Lite хорошо уживается с Novell NetWare 3.11, что позволяет комбинировать возможности сетей с централизованным управлением на базе NetWare 3.11 с удобным разделением ресурсов отдельных рабочих станций.

Из всего разнообразия сетевых OS и оболочек самые распространенные изделия — Novell NetWare и Windows NT 4.0 (NT Server и NT Workstation). Сегодня Microsoft продает Windows 2000 Server и запускает Windows.NET Server (пока вышла бета-версия 3).

Сетевая операционная система необходима для управления потоками сообщений между рабочими станциями и серверами. Она может позволить любой рабочей станции работать с разделяемым сетевым диском или принтером, которые физически не подключены к этой станции.

Компоненты сетевой операционной системы на каждой рабочей станции и файловом сервере взаимодействуют друг с другом в рамках соглашений, называемых протоколом. Одним из общих протоколов является протокол фирмы IBM NetBIOS (Network Basic Input Output System

Сетевая операционная система ввода-вывода). Другим распространенным протоколом является IPX {Internet-work Packet Exchange — Межсетевой обмен пакетами) фирмы Novell.

В таблице приведен список некоторых сетевых операционных систем с указанием их производителей.

Рассмотрим некоторые из этих операционных систем.

Операционная система NetWare

ОС NetWare фирмы Novell. Novell была одной из первых компаний, которые начали создавать ЛВС.

Она производила как аппаратные средства, так и программные, однако в последнее время фирма Novell сконцентрировала усилия на программных средствах ЛВС.

Приведем некоторые характеристики программных продуктов NetWare.

В среде NetWare способно работать большее количество приложений, чем в любой другой ЛВС. ОС NetWare способна поддерживать рабочие станции, управляемые DOS, DOS и Windows, OS/2, UNIX, Windows NT, Mac System 7 и другими ОС. ЛВС NetWare может работать с большим количеством различных типов сетевых адаптеров, чем любая другая операционная система. Для достижения поставленных целей вы можете выбрать аппаратные средства от множества разных поставщиков. С NetWare можно использовать Arcnet, Ethernet, Token Ring или практически любой другой тип сетевого адаптера.

Средства защиты данных, предоставляемые NetWare, более чем достаточны для большинства ЛВС.

NetWare допускает использование более чем 200 типов сетевых адаптеров, более чем 100 типов дисковых подсистем для хранения данных, устройств дублирования данных и файловых серверов.

Фирма Novell имеет контракты о поддержке ОС NetWare с наиболее крупными и мощными из независимых организаций, таких как Bell Atlantic, DEC, Hewlett-Packard, Intel, Prime, Unisys и Xerox.

Операционные системы UNIX и LINUX

Операционные системы UNIX и LINUX имеют большую известность как сете­вые операционные системы, чем Novell NetWare. Они реже используются как ОС локальных сетей. Основное их назначе­ние — обеспечение доступа к глобальным сетям и их сервисам.

Независимо от версии общими для UNIX чертами являются:

многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкци­онированного доступа;

реализация мультипрограммной обработки в режиме разделения времени, основанная на использовании алгоритмов вытесняющей многозадачности (preemptive multitasking);

использование механизмов виртуальной памяти и свопинга для повышения уровня мультипрограммирования;

унификация операций ввода-вывода на основе расширенного использования понятия «файл»;

иерархическая файловая система, образующая единое дерево каталогов незави­симо от количества физических устройств, используемых для размещения файлов;

переносимость системы за счет написания ее основной части на языке Си;

разнообразные средства взаимодействия процессов, в том числе и через сеть;

кэширование диска для уменьшения среднего времени доступа к файлам.

Для глобальных сетей UNIX и UNIX-подобные системы (например, LINUX) являются основными. Здесь важно подчеркнуть, что UNIX прозрачным образом поддерживает не только работу с удаленного терминала (даже по телефонной линии), но и электронную почту, и набор протоколов TCP/IP. При этом детали обмена данными между компьютерами от пользователя системы скрыты, и он может, работая за любым компьютером сети или за удаленным терминалом, выполнять разнообразные операции и даже запускать процессы, не зная, где физически находится исполняющий компьютер.

В основе UNIX лежит концепция процесса — единицы управления и единицы потребления ресурсов. Процесс представляет собой программу в состоянии выпол­нения, причем в UNIX в рамках одного процесса не могут выполняться никакие параллельные действия.

Каждый процесс работает в своем виртуальном адресном пространстве. Сово­купность участков физической памяти, отображаемых на виртуальные адреса про­цесса, называется образом процесса.

При управлении процессами операционная система использует два основных типа информационных структур: дескриптор процесса (структура ргос) и контекст процесса (структура user).

В UNIX реализован механизм виртуальной файловой системы VFS (Virtual File System), который позволяет ядру системы одновременно поддерживать несколько различных типов файловых систем. Механизм VFS поддерживает для ядра некото­рое абстрактное представление о файловой системе, скрывая от него конкретные особенности каждой файловой системы.

Рис. 1 Традиционная файловая система s5

Необходимо отметить, что файловая система хорошо известных операционных систем DOS и Windows создавалась на основе идеологии традиционной файловой системы UNIX, поэтому у них можно обнаружить определенное сходство.

По функциональному назначению различают обычные файлы, каталоги и специальные файлы.

В UNIX для файла существуют три типа имени: краткое имя, полное и относительное.

Все пользователи по отношению к данному файлу делятся на три категории: владелец, член группы владельцев и все остальные.Кроме того, в системе существует администратор, обладающий абсолютными правами доступа ко всем файлам системы.

ОС UNIX остается сложной в освоении универсальной операционной системой, обладающей избыточными возможностями по отношении к использованию на персональных компьютерах, задачам поддержки локальной сети и обеспечению доступа к глобальным сетям. В связи с этим в появилась система Linux. Linux широко распространена на платформах Intel PC и завоевывает позиции на ряде других платформ (DEC, Apple и др.).

ОС Linux имеет следующие достоинства:

дает возможность бесплатно и легально иметь современную ОС для использования как на работе, так и дома;

обладает высоким быстродействием;

работает надежно, устойчиво, совершенно без зависаний;

не подвержена вирусам;

позволяет использовать полностью возможности современных ПК, снимая ограничения, присущие MS Windows по использованию памяти машины и ресурсов процессора(ов);

эффективно управляет многозадачностью и приоритетами, фоновые задачи (длительный расчет, передача электронной почты по модему, форматирование дискеты и т.д.) не мешают интерактивной работе;

позволяет легко интегрировать компьютер в локальные и глобальные сети, в том числе в Интернет; работает с сетями на базе Novell и MS Windows;

позволяет выполнять представленные в формате загрузки прикладные программы других ОС — различных версий UNIX и MS Windows;

обеспечивает использование огромного числа разнообразных программных пакетов, накопленных в мире UNIX и свободно распространяемых вместе с исходными текстами;

предоставляет богатый набор инструментальных средств для разработки прикладных программ любой степени сложности, в том числе системы класса клиент—сервер, объектно-ориентированные, с многооконным текстовым и/или графическим интерфейсом, пригодных для работы как в Linux, так и в других ОС;

дает пользователю и особенно разработчику замечательную учебную базу в виде богатой документации и исходных текстов всех компонент, включая ядро самой ОС;

дает всем желающим попробовать свои силы в разработке, организовать общение и совместную работу через Интернет с любыми из разработчиков ОС Linux и сделать свой вклад, став соавтором системы.

Операционная система Windows NT

При разработке структуры Windows NT по аналогии с NetWare и UNIX была использована концепция микроядра. В соответствии с этой идеей ОС разделена на несколько подсистем, каждая из которых выполняет отдельный набор сервисных функций, например сервис памяти, сервис по созданию процессов или сервис по планированию процессов. Каждая подсистема выполняется в пользовательском режиме, осуществляя цикл проверки запроса от клиента на одну из его сервисных функций. Клиент, которым может быть либо другая компонента ОС, либо прикладная программа, запрашивает сервис, посылая сообщение на сервер. Ядро ОС (или микроядро), работая в привилегированном режиме, доставляет сообщение нужному серверу, затем сервер выполняет операцию, после этого ядро возвращает результаты клиенту с помощью другого сообщения.

Структурно Windows NT может быть представлена в виде двух частей: часть операционной системы, работающая в режиме пользователя, и часть операционной системы, работающая в режиме ядра (рис. 2).

Рис. 2 Структура Windows NT

Поддержку защищенных подсистем обеспечивает исполнительная часть Windows NT executive, которая работает в пространстве ядра и никогда не сбрасывается на диск. Ее составными частями являются:

менеджер объектов. Создает, удаляет и управляет объектами NT executive – абстрактными типами данных, используемых для представления ресурсов системы;

монитор безопасности. Устанавливает правила защиты на локальном компьютере. Охраняет ресурсы операционной системы, выполняет защиту и регистрацию исполняемых объектов;

менеджер процессов. Создает и завершает, приостанавливает и возобновляет процессы и нити, а также хранит о них информацию;

менеджер виртуальной памяти;

подсистема ввода-вывода. Включает в себя следующие компоненты:

1) менеджер ввода-вывода, предоставляющий средства ввода-вывода, независимые от устройств;

2) файловые системы — NT-драйверы, выполняющие файл-ориентированные запросы на ввод-вывод и транслирующие их в вызовы обычных устройств;

3) сетевой редиректор и сетевой сервер — драйверы файловых систем, передающие удаленные запросы на ввод-вывод на машины сети и получающие запросы от них;

4) драйверы устройств NT executive — низкоуровневые драйверы, которые непосредственно управляют устройством;

5) менеджер кэша, реализующий кэширование диска.

Исполнительная часть, в свою очередь, основывается на службах нижнего уровня, предоставляемых ядром (его можно назвать и микроядром) NT. В функции ядра входит:

планирование процессов;

обработка прерываний и исключительных ситуаций;

синхронизация процессоров для многопроцессорных систем;

восстановление системы после сбоев.

Windows NT использует защищенные подсистемы в следующих целях:

обеспечение нескольких программных интерфейсов (API), по возможности не усложняя при этом базовый программный код (NT executive);

изоляция базовой ОС от изменений или расширений в поддерживаемых API;

объединение части глобальных данных, требующихся всем API, и в то же время отделение данных, использующихся каждым отдельным API от данных, использующихся другими API;

защита окружения каждого API от приложений, а также от окружений других API, и защита базовой ОС от различных окружений;

расширение ОС в будущем благодаря новым API.

Микроядро NT служит, главным образом, средством поддержки для переносимой основной части ОС — набора пользовательских сред. Концентрация машинно-зависимых программ внутри микроядра делает перенос NT на разнообразные процессоры относительно легким.

В Windows NT реализована вытесняющая многозадачность, при которой операционная система не ждет, когда нить сама захочет освободить процессор, а принудительно снимает ее с выполнения — после того как та израсходовала отведенное ей время (квант) или если в очереди готовых появилась нить с более высоким приоритетом. При такой организации разделения процессора ни одна нить не займет процессор на очень долгое время.

Сетевые адаптеры поставляются вместе с сетевыми драйверами, которые раньше часто были рассчитаны на взаимодействие с определенным типом транспортного протокола. Так как Windows NT позволяет загружать драйверы различных транспортных протоколов, то производители сетевых адаптеров, использующие такой подход, должны были писать различные варианты одного и того же драйвера, рассчитанные на связь с разными протоколами транспортного уровня.

Чтобы помочь производителям избежать этого, Windows NT обеспечивает интерфейс и программную среду, называемые «спецификация интерфейса сетевого драйвера» (NDIS), которые экранируют сетевые драйверы от деталей различных транспортных протоколов. Самый верхний уровень драйвера сетевого адаптера должен быть написан в соответствии с рекомендациями NDIS. В этом случае пользователь может работать с сетью TCP/IP и сетью NetBEUI (или DECnet, NetWare, VINES и т.п.), используя один сетевой адаптер и один сетевой драйвер.

Операционная система Windows 2000

Windows 2000, является потомком NT, обладает всеми ее достоинствами, а многие из ее ограничений при этом снимает. Windows 2000 — один из крупнейших программных продуктов, его код содержит около 30 млн. строк. В Windows 2000 появилась поддержка шины USB, РС-карт, шины AGP и DVD-устройств, а также технологии Plug and Play , которой славится Windows 98, — автоматического распознавания и установки устройств.

Для инсталляции Windows 2000 Professional нужно не менее 650 Мбайт свободного дискового пространства, но на некоторых машинах может потребоваться до 1 Гбайт. В установленном виде система занимает около 500 Мбайт — примерно вдвое больше, чем Windows 98.

Заметно расширены в Windows 2000 возможности работы с файловыми системами. Помимо используемых в Windows 9x файловых систем FAT16 и FAT32 (незащищенных), эта ОС работает с NTFS5 (NT File System 5), специально разработанной для Windows 2000 усовершенствованной версией файловых систем с добавлением шифрования и других новых возможностей. Она обеспечивает более эффективное использование дискового пространства и лучшую защиту информации.

Важным шагом вперед в защиту данных в Windows 2000 явилась технология Kerberos. Kerberos — это протокол аутентификации, обеспечивающий передачу данных по незащищенным сетям. Именно он наряду со службой каталогов Active Directory (AD) составляет важнейшую особенность Windows 2000, отличающую эту систему от Windows NT 4.0. Kerberos обеспечивает создание транзитивных доверительных отношений, тогда как NT 4.0 позволяет формировать лишь нетранзитивные. Эту идею можно пояснить на простом примере: если Х доверяет некоторому человеку У, а он, в свою очередь, доверяет Z, то, в соответствии с логикой формирования транзитивных отношений, этого уже достаточно, чтобы Х доверял Z. Эта особенность протокола Kerberos как раз и позволяет системе Windows 2000 формировать деревья и леса доменов. Другая сильная сторона протокола — функция взаимной аутентификации, т. е. возможность любого члена каждой пары «клиент-сервер» проверять полномочия своего партнера. Эта функция снимает такую характерную для Windows NT Workstation 4.0 проблему, как уязвимость для атак со стороны систем, выдающих себя за серверы.

ОС Windows 2000 оснащается средствами защиты информации на базе инфраструктуры открытых ключей (Public Key Infrastructure — PKI). Эта инфраструктура представляет собой систему цифровых сертификатов и организаций, удостоверяющих сертификаты (Certificate Authorities — CAs). Также, как и протокол Kerberos, она дает возможность обоим участникам транзакции проверять, действительно ли партнер является тем, за кого себя выдает, а также шифровать транзакции. Система защиты данных на базе PKI лучше всего подходит для использования в сети Интернет и потому представляет собой полезное средство для организации электронной коммерции между предприятиями.

В состав системы входит вполне добротный маршрутизатор с интерфейсом подключения по запросу (Demand-Dial Interface – DDI), так что при появлении на интерфейсе модема трафика автоматически устанавливается соединение с Интернетом. С помощью таких средств, как реализованные в Windows 2000 Server и в Windows 2000 Professional модуль Internet Connection Sharing, доступ к предоставляемому системой выходу в Интернет получают сразу несколько пользователей сети. Этот модуль реализует технологию трансляции сетевых адресов (Network Address Translation — NAT): маршрутизатор (т.е. сервер) транслирует трафик «локальная сеть — Интернет» в трафик между множеством локальных узлов и одним сетевым IP-адресом.

Службой Terminal Services сервера Windows 2000 Server можно пользоваться без какой-либо предварительной настройки. Эта функция обеспечивает доступ к удаленным серверам, причем пользователь получает такую же степень свободы, как если бы он зарегистрировался с консоли системы.

Windows 2000 оснащена усовершенствованными средствами симметричной многопроцессорной обработки, обеспечивающими более «гладкую», чем Windows NT 4.0, настройку операционной системы для работы с числом процессоров свыше четырех. Кроме того, надо иметь в виду, что сервер Windows 2000 Datacenter Server (Datacenter) выступает в качестве конкурента серверов UNIX с числом процессоров до 32 и оснащенных физической памятью емкостью 64 Гбайт.

Windows 2000 и ее предшественница Windows NT 4.0 не могли соперничать с мощными версиями UNIX. С появлением Datacenter Microsoft надеется выровнять положение, задействовав Windows на более крупных и мощных машинах, чем когда-либо до этого. Благодаря дополнительным возможностям повышается уровень масштабируемости, готовности и управляемости Windows 2000. Специальные требования к сертификации и техническому обслуживанию еще более выделяют эту операционную систему среди остальных серверов семейства Windows 2000. В таблице 1 приведены сравнительные характеристики Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server (AS) и Datacenter.

Таблица 1 Сравнительные характеристики Windows 2000 Server