Курс лекции по компьютерным сетям

программирования должны быть частью операционной системы. Документация, а

иногда даже игры, могут являться ее частью. Обычно состав операционной

системы определяется содержимым установочного диска или ленты, хотя дело

обстоит несколько сложнее, так как различные части операционной системы

разбросаны по разным FTP серверам во всем мире.

Графический интерфейс пользователя

Как в системе UNIX, так и в Linux, пользовательский интерфейс не

встраивается в ядро системы. Вместо этого он представляется программами

пользовательского уровня. Это применяется как к текстовым, так и к

графическим оболочкам.

Такой стандарт делает систему более гибкой, хотя и имеет свои

недостатки. Например, позволяет создавать новые интерфейсы для программ.

Первоначально используемой с системой Linux графической оболочкой была

система X Window System (сокращенно X). Она не реализует пользовательский

интерфейс, а только оконную систему, т. е. средства, с помощью которых

может быть реализован графический интерфейс. Три наиболее популярных версии

графических интерфейсов на основе X – это Athena, Motif и Open Look.

Работа с сетью

Подключение к системе через сеть работает несколько иначе, чем обычное

подключение. Существуют отдельные физические последовательные линии для

каждого терминала, через которые и происходит подключение. Для каждого

пользователя, подключающегося к системе, существует отдельное виртуальное

сетевое соединение, и их может быть любое количество. Однако не

представляется возможным запустить отдельный процесс для каждого возможного

виртуального соединения. Существуют также и другие способы подключения к

системе посредством сети. Например, telnet и rlogin – основные службы в

TCP/IP сетях.

Сетевые файловые системы

Одна из наиболее полезных функций, которая может быть реализована с

помощью сети, это разделение файлов через сетевую файловую систему. Обычно

используется система, называемая Network File System или NFS, которая

разработана корпорацией Sun.

При работе с сетевой файловой системой любые операции над файлами,

производимыми на локальном компьютере, передаются через сеть на удаленную

машину. При работе сетевой файловой системы программа считает, что все

файлы на удаленном компьютере находятся на компьютере, где она запущена.

Таким образом, разделение информации посредством такой системы не требует

внесения каких-либо изменений в программу.

Почта

Электронная почта является самым важным средством связи между

компьютерами. Электронные письма хранятся в одном файле в специальном

формате. Для чтения и отправления писем применяются специальные программы.

У каждого пользователя имеется отдельный почтовый ящик, файл, где

информация хранится в специальном формате, в котором хранится приходящая

почта. Если на компьютер приходит письмо, то программа обработки почты

находит файл почтового ящика соответствующего пользователя и добавляет туда

полученное письмо. Если же почтовый ящик пользователя находится на другом

компьютере, то письмо перенаправляется на этот компьютер, где проходит его

последующая обработка.

Почтовая система состоит из множества различных программ. Доставка

писем к локальным или удаленным почтовым ящикам производится одной

программой (например, sendmail или smail), в то время как для обычной

отправки или просмотра писем применяется большое количество различных

программ (например, Pine или elm).Файлы почтовых ящиков обычно хранятся в

каталоге /var/spool/mail.

Вопросы

1. Что такое NOS и каково ее назначение?

2. Какие функции сети выполняет сетевая операционная система?

3. Из каких частей состоит структура NOS?

4. Что такое редиректор?

5. Как подразделяются сетевые операционные системы по правам доступа к

ресурсам?

6. Как подразделяются сетевые операционные системы по масштабу сетей?

7. Как зависят свойства сетевой операционной системы от масштаба сетей?

8. Дать характеристику сетевой операционной системы NetWare фирмы Novell.

9. Из каких элементов состоит структура сетевой операционной системы

NetWare?

10. Дать характеристику файловой системы сетевой ОС NetWare.

11. Какие уровни протоколов поддерживает сетевая операционная система

NetWare?

12. Перечислить функции протоколов IPX, SPX.

13. Дать характеристику сетевой операционной системы Windows NT.

14. Перечислить задачи сетевой операционной системы Windows NT.

15. Из каких элементов состоит структура сетевой операционной системы

Windows NT?

16. Дать характеристику файловой системы сетевой ОС Windows NT.

17. Какие принципы защиты используются в сетевой ОС Windows NT?

18. Перечислить особенности сетевой операционной системы Windows NT с точки

зрения реализации сетевых средств.

19. Назвать свойства сетевой операционной системы Windows NT.

20. Каковы области использования Windows NT?

21. Дать характеристику сетевой операционной системы UNIX.

22. Перечислить функции сетевой операционной системы UNIX.

23. Дать характеристику файловой системы сетевой ОС UNIX.

24. Какие принципы защиты используются UNIX?

25. Дать обзор сетевой операционной системы Linux.

26. Охарактеризовать работу с сетью в сетевой ОС Linux.

27. Дать характеристику файловой системы сетевой ОС Linux.

Требования, предъявляемые к сетям

При организации и эксплуатации сети важными требованиями при работе

являются следующие:

- производительность;

- надежность и безопасность;

- расширяемость и масштабируемость;

- прозрачность;

- поддержка разных видов трафика;

- управляемость;

- совместимость.

1 Производительность

Производительность – это характеристика сети, позволяющая оценить,

насколько быстро информация передающей рабочей станции достигнет до

приемной рабочей станции.

На производительность сети влияют следующие характеристики сети:

- конфигурация;

- скорость передачи данных;

- метод доступа к каналу;

- топология сети;

- технология.

Если производительность сети перестает отвечать предъявляемым к ней

требованиям, то администратор сети может прибегнуть к различным приемам:

- изменить конфигурацию сети таким образом, чтобы структура сети более

соответствовала структуре информационных потоков;

- перейти к другой модели построения распределенных приложений, которая

позволила бы уменьшить сетевой трафик;

- заменить мосты более скоростными коммутаторами.

Но самым радикальным решением в такой ситуации является переход на

более скоростную технологию. Если в сети используются традиционные

технологии Ethernet или Token Ring, то переход на Fast Ethernet, FDDI или

100VG-AnyLAN позволит сразу в 10 раз увеличить пропускную способность

каналов.

С ростом масштаба сетей возникла необходимость в повышении их

производительности. Одним из способов достижения этого стала их

микросегментация. Она позволяет уменьшить число пользователей на один

сегмент и снизить объем широковещательного трафика, а значит, повысить

производительность сети.

Первоначально для микросегментации использовались маршрутизаторы,

которые, вообще говоря, не очень приспособлены для этой цели. Решения на их

основе были достаточно дорогостоящими и отличались большой временной

задержкой и невысокой пропускной способностью. Более подходящими

устройствами для микросегментации сетей стали коммутаторы. Благодаря

относительно низкой стоимости, высокой производительности и простоте в

использовании они быстро завоевали популярность.

Таким образом, сети стали строить на базе коммутаторов и

маршрутизаторов. Первые обеспечивают высокоскоростную пересылку трафика

между сегментами, входящими в одну подсеть, а вторые передают данные между

подсетями, ограничивали распространение широковещательного трафика, решали

задачи безопасности и т. д.

Виртуальные ЛВС (VLAN) обеспечивают возможность создания логических

групп пользователей в масштабе корпоративной сети. Виртуальные сети

позволяют организовать работу в сети более эффективно.

2 Надежность и безопасность

Надежность и отказоустойчивость. Важнейшей характеристикой

вычислительных сетей является надежность. Повышение надежности основано на

принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов

и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и

сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных

режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за

счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Отказоустойчивость – это такое свойство вычислительной системы,

которое обеспечивает ей как логической машине возможность продолжения

действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение

отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного

обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и

отказоустойчивостью, основные в проблеме надежности. На параллельных

вычислительных системах достигается как наиболее высокая

производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность.

Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко

использоваться как для повышения производительности, так и для повышения

надежности.

Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные

средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности

систем является целостность хранимых в них данных.

Безопасность - одна из основных задач, решаемых любой нормальной

компьютерной сетью. Проблему безопасности можно рассматривать с разных

сторон – злонамеренная порча данных, конфиденциальность информации,

несанкционированный доступ, хищения и т.п.

[pic]

Рис. 8.1 Задачи обеспечения безопасности данных

Обеспечить защиту информации в условиях локальной сети всегда легче,

чем при наличии на фирме десятка автономно работающих компьютеров.

Практически в вашем распоряжении один инструмент – резервное копирование

(backup). Для простоты давайте называть этот процесс резервированием. Суть

его состоит в создании в безопасном месте полной копии данных, обновляемой

регулярно и как можно чаще. Для персонального компьютера более или менее

безопасным носителем служат дискеты. Возможно использование стримера, но

это уже дополнительные затраты на аппаратуру.

Легче всего обеспечить защиту данных от самых разных неприятностей в

случае сети с выделенным файловым сервером. На сервере сосредоточены все

наиболее важные файлы, а уберечь одну машину куда проще, чем десять.

Концентрированность данных облегчает и резервирование, так как не требуется

их собирать по всей сети.

Экранированные линии позволяют повысить безопасность и надежность

сети. Экранированные системы гораздо более устойчивы к внешним

радиочастотным полям.

3 Прозрачность

Прозрачность – это такое состояние сети, когда пользователь, работая в

сети, не видит ее.

Коммуникационная сеть является прозрачной относительно проходящей

сквозь нее информации, если выходной поток битов, в точности повторяет

входной поток. Но сеть может быть непрозрачной во времени, если из-за

меняющихся размеров очередей блоков данных изменяется и время прохождения

различных блоков через узлы коммутации. Прозрачность сети по скорости

передачи данных указывает, что данные можно передавать с любой нужной

скоростью.

Если в сети по одним и тем же маршрутам передаются информационные и

управляющие (синхронизирующие) сигналы, то говорят, что сеть прозрачна по

отношению к типам сигналов.

Если передаваемая информация может кодироваться любым способом, то это

означает, что сеть прозрачна для любых методов кодировок.

Прозрачная сеть является простым решением, в котором для

взаимодействия локальных сетей, расположенных на значительном расстоянии

друг от друга, используется принцип Plug-and-play (подключись и работай).

Прозрачное соединение. Служба прозрачных локальных сетей обеспечивает

сквозное (end-to-end) соединение, связывающее между собой удаленные

локальные сети. Привлекательность данного решения состоит в том, что эта

служба объединяет удаленные друг от друга на значительное расстояние узлы

как части локальной сети. Поэтому не нужно вкладывать средства в изучение

новых технологий и создание территориально распределенных сетей (Wide-Area

Network – WAN). Пользователям требуется только поддерживать локальное

соединение, а провайдер службы прозрачных сетей обеспечит беспрепятственное

взаимодействие узлов через сеть масштаба города (Metropolitan-Area Network

– MAN) или сеть WAN. Службы Прозрачной локальной сети имеют много

преимуществ. Например, пользователь может быстро и безопасно передавать

большие объемы данных на значительные расстояния, не обременяя себя

сложностями, связанными с работой в сетях WAN.

4 Поддержка разных видов трафика

Трафик в сети складывается случайным образом, однако в нем отражены и

некоторые закономерности. Как правило, некоторые пользователи, работающие

над общей задачей, (например, сотрудники одного отдела), чаще всего

обращаются с запросами либо друг к другу, либо к общему серверу, и только

иногда они испытывают необходимость доступа к ресурсам компьютеров другого

отдела. Желательно, чтобы структура сети соответствовала структуре

информационных потоков. В зависимости от сетевого трафика компьютеры в сети

могут быть разделены на группы (сегменты сети). Компьютеры объединяются в

группу, если большая часть порождаемых ими сообщений, адресована

компьютерам этой же группы.

Для разделения сети на сегменты используются мосты и коммутаторы. Они

экранируют локальный трафик внутри сегмента, не передавая за его пределы

никаких кадров, кроме тех, которые адресованы компьютерам, находящимся в

других сегментах. Таким образом, сеть распадается на отдельные подсети. Это

позволяет более рационально выбирать пропускную способность имеющихся линий

связи, учитывая интенсивность трафика внутри каждой группы, а также

активность обмена данными между группами.

Однако локализация трафика средствами мостов и коммутаторов имеет

существенные ограничения. С другой стороны, использование механизма

виртуальных сегментов, реализованного в коммутаторах локальных сетей,

приводит к полной локализации трафика; такие сегменты полностью изолированы

друг от друга, даже в отношении широковещательных кадров. Поэтому в сетях,

построенных только на мостах и коммутаторах, компьютеры, принадлежащие

разным виртуальным сегментам, не образуют единой сети.

Для того чтобы эффективно консолидировать различные виды трафика в

сети АТМ, требуется специальная предварительная подготовка (адаптация)

данных, имеющих различный характер: кадры – для цифровых данных, сигналы

импульсно-кодовой модуляции – для голоса, потоки битов – для видео.

Эффективная консолидация трафика требует также учета и использования

статистических вариаций интенсивности различных типов трафика.

5 Управляемость

ISO внесла большой вклад в стандартизацию сетей. Модель управления

сети является основным средством для понимания главных функций систем

управления сети. Эта модель состоит из 5 концептуальных областей:

- управление эффективностью;

- управление конфигурацией;

- управление учетом использования ресурсов;

- управление неисправностями;

- управление защитой данных.

Управление эффективностью

Цель управления эффективностью – измерение и обеспечение различных

аспектов эффективности сети для того, чтобы межсетевая эффективность могла

поддерживаться на приемлемом уровне. Примерами переменных эффективности,

которые могли бы быть обеспечены, являются пропускная способность сети,

время реакции пользователей и коэффициент использования линии.

Управление эффективностью включает несколько этапов:

1. сбор информации об эффективности по тем переменным, которые представляют

интерес для администраторов сети;

2. анализ информации для определения нормальных (базовая строка) уровней;

3. определение соответствующих порогов эффективности для каждой важной

переменной таким образом, что превышение этих порогов указывает на

наличие проблемы в сети, достойной внимания.

Управление конфигурацией

Цель управления конфигурацией – контролирование информации о сетевой и

системной конфигурации для того, чтобы можно было отслеживать и управлять

воздействием на работу сети различных версий аппаратных и программных

элементов. Т.к. все аппаратные и программные элементы имеют

эксплуатационные отклонения, погрешности (или то и другое вместе), которые

могут влиять на работу сети, такая информация важна для поддержания гладкой

работы сети.

Каждое устройство сети располагает разнообразной информацией о

версиях, ассоциируемых с ним. Чтобы обеспечить легкий доступ, подсистемы

управления конфигурацией хранят эту информацию в базе данных. Когда

возникает какая-нибудь проблема, в этой базе данных может быть проведен

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18