- •Сетевые операционные системы
- •Глава 1. Эволюция операционных систем 22
- •Глава 2. Назначение и функции операционной системы 59
- •Глава 3. Архитектура операционной системы 95
- •Глава 4. Процессы и потоки 139
- •Глава 5. Управление памятью 260
- •Глава 6. Аппаратная поддержка мультипрограммирования на примере процессора Pentium 333
- •Глава 7. Ввод-вывод и файловая система 389
- •Глава 8. Дополнительные возможности файловых систем 512
- •Глава 9. Сеть как транспортная система 576
- •Глава 10. Концепции распределенной обработки в сетевых ос 686
- •Глава 11. Сетевые службы 736
- •Глава 12. Сетевая безопасность 855
- •Благодарности
- •Предисловие авторов ко второму изданию
- •Для кого эта книга
- •Структура книги
- •Глава 9 является компактным введением в сетевые технологии, о ее содержании уже рассказывалось при описании отличий второй редакции учебника.
- •От издательства
- •Глава 1. Эволюция операционных систем
- •Первые операционные системы
- •Мультипрограммные операционные системы для мэйнфреймов
- •Первые сетевые операционные системы
- •Операционные системы миникомпьютеров и первые локальные сети
- •Развитие операционных систем в 80-е годы
- •Развитие операционных систем в 90-е годы
- •Современный этап развития операционных систем персональных компьютеров
- •Надежность
- •Простота обслуживания
- •Пользовательский интерфейс
- •Средства информационной самоорганизации
- •Защита данных
- •Виртуальные распределенные вычислительные системы суперкомпьютеров
- •Задачи и упражнения
- •Глава 2. Назначение и функции операционной системы
- •Операционные системы для автономного компьютера
- •Ос как виртуальная машина
- •Ос как система управления ресурсами
- •Функциональные компоненты операционной системы автономного компьютера
- •Управление процессами
- •Управление памятью
- •Управление файлами и внешними устройствами
- •Защита данных и администрирование
- •Интерфейс прикладного программирования
- •Пользовательский интерфейс
- •Сетевые операционные системы
- •Функциональные компоненты сетевой ос
- •Сетевые службы и сетевые сервисы
- •Встроенные сетевые службы и сетевые оболочки
- •Одноранговые и серверные сетевые операционные системы
- •Ос в одноранговых сетях
- •Ос в сетях с выделенными серверами
- •Требования к современным операционным системам
- •Задачи и упражнения
- •Глава 3. Архитектура операционной системы
- •Ядро и вспомогательные модули ос
- •Ядро в привилегированном режиме
- •Многослойная структура ос
- •Аппаратная зависимость и переносимость ос
- •Типовые средства аппаратной поддержки ос
- •Машинно-зависимые компоненты ос
- •Переносимость операционной системы
- •Микроядерная архитектура Концепция
- •Преимущества и недостатки микроядерной архитектуры
- •Совместимость и множественные прикладные среды
- •Двоичная совместимость и совместимость исходных текстов
- •Трансляция библиотек
- •Способы реализации прикладных программных сред
- •Система виртуальных машин
- •Задачи и упражнения
- •Глава 4. Процессы и потоки
- •Мультипрограммирование
- •Мультипрограммирование в системах пакетной обработки
- •Мультипрограммирование в системах разделения времени
- •Мультипрограммирование в системах реального времени
- •Мультипроцессорная обработка
- •Планирование процессов и потоков
- •Понятия «процесс» и «поток»
- •Создание процессов и потоков
- •If(fork()) { действия родительского процесса }
- •Планирование и диспетчеризация потоков
- •Состояния потока
- •Вытесняющие и не вытесняющие алгоритмы планирования
- •Алгоритмы планирования, основанные на квантовании
- •Алгоритмы планирования, основанные на приоритетах
- •Смешанные алгоритмы планирования
- •Планирование в системах реального времени
- •Моменты перепланирования
- •Мультипрограммирование на основе прерываний Назначение и типы прерываний
- •Аппаратная поддержка прерываний
- •Программные прерывания
- •Диспетчеризация и приоритезация прерываний в ос
- •Функции централизованного диспетчера прерываний на примере ос семейства Windows nt
- •Процедуры обработки прерываний и текущий процесс
- •Системные вызовы
- •Синхронизация процессов и потоков Цели и средства синхронизации
- •Необходимость синхронизации и гонки
- •Критическая секция
- •Блокирующие переменные
- •Семафоры
- •Системные синхронизирующие объекты
- •Задачи и упражнения
- •Глава 1. Эволюция операционных систем 22
- •Глава 2. Назначение и функции операционной системы 59
- •Глава 3. Архитектура операционной системы 95
- •Глава 4. Процессы и потоки 139
- •Глава 5. Управление памятью 260
- •Глава 6. Аппаратная поддержка мультипрограммирования на примере процессора Pentium 333
- •Глава 7. Ввод-вывод и файловая система 389
- •Глава 8. Дополнительные возможности файловых систем 512
- •Глава 9. Сеть как транспортная система 576
- •Глава 10. Концепции распределенной обработки в сетевых ос 686
- •Глава 11. Сетевые службы 736
- •Глава 12. Сетевая безопасность 855
- •Глава 5. Управление памятью
- •Функции ос по управлению памятью
- •Типы адресов
- •Риc. 5.6. Общая и индивидуальные части виртуальных адресных пространств
- •Алгоритмы распределения памяти
- •Фиксированные разделы
- •Динамические разделы
- •Перемещаемые разделы
- •Виртуальная память
- •Страничное распределение
- •Оптимизация страничной виртуальной памяти
- •Двухуровневое страничное распределение памяти
- •Сегментно-страничное распределение
- •Разделяемые сегменты памяти
- •Кэширование данных. Универсальная концепция
- •Иерархия памяти
- •Принцип действия кэш-памяти
- •Проблема согласования данных
- •Отображение основной памяти на кэш
- •Схемы выполнения запросов в системах с кэш-памятью
- •Задачи и упражнения
- •Глава 6. Аппаратная поддержка мультипрограммирования на примере процессора Pentium
- •Регистры процессора
- •Привилегированные команды
- •Средства поддержки сегментации памяти
- •Виртуальное адресное пространство
- •Преобразование адресов
- •Защита данных при сегментной организации памяти
- •Сегментно-страничный механизм
- •Средства вызова процедур и задач
- •Вызов процедур
- •Вызов задач
- •Механизм прерываний
- •Кэширование в процессоре Pentium
- •Буфер ассоциативной трансляции
- •Кэш первого уровня
- •Совместная работа кэшей разного уровня
- •Задачи и упражнения
- •Глава 7. Ввод-вывод и файловая система
- •Задачи ос по управлению файлами и устройствами
- •Согласование скоростей обмена и кэширование данных
- •Разделение устройств и данных
- •Программный интерфейс к устройствам
- •Поддержка широкого спектра драйверов
- •Динамическая загрузка и выгрузка драйверов
- •Поддержка файловых систем
- •Синхронный и асинхронный режимы
- •Многослойная модель подсистемы ввода-вывода Общая схема
- •Менеджер ввода-вывода
- •Многоуровневые драйверы
- •Логическая организация файловой системы
- •Цели и задачи файловой системы
- •Типы файлов
- •Иерархическая структура файловой системы
- •Имена файлов
- •Монтирование
- •Атрибуты файлов
- •Логическая организация файла
- •Физическая организация файловой системы
- •Диски, разделы, секторы, кластеры
- •Физическая организация и адресация файла
- •Физическая организация fat
- •Физическая организация s5 и ufs
- •Физическая организация ntfs
- •Структура тома ntfs
- •Структура файлов ntfs
- •Каталоги ntfs
- •Файловые операции фс с запоминанием и без запоминания состояния операций
- •Открытие файла
- •Обмен данными с файлом
- •Блокировки файлов
- •Стандартные файлы ввода и вывода, перенаправление вывода
- •Контроль доступа к файлам Файл как разделяемый ресурс
- •Механизм контроля доступа
- •Контроль доступа в ос Unix
- •Контроль доступа в ос семейства Windows nt Общая характеристика
- •Разрешения на доступ к каталогам и файлам
- •Встроенные группы пользователей и их права
- •Задачи и упражнения
- •Глава 8. Дополнительные возможности файловых систем
- •Специальные файлы и аппаратные драйверы Специальные файлы как универсальный интерфейс
- •Структурирование аппаратных драйверов
- •Структура драйвера ос семейства Windows nt
- •Структура драйвера Unix
- •Блок-ориентированные драйверы
- •Байт-ориентированные драйверы
- •Отображаемые на память файлы
- •Дисковый кэш
- •Традиционный дисковый кэш
- •Дисковый кэш на основе виртуальной памяти
- •Отказоустойчивость файловых и дисковых систем
- •Восстанавливаемость файловых систем. Причины нарушения целостности файловых систем
- •Протоколирование транзакций
- •Восстанавливаемость файловой системы ntfs
- •Избыточные дисковые подсистемы raid
- •Обмен данными между Процессами и потоками
- •Конвейеры
- •Именованные конвейеры
- •Очереди сообщений
- •Разделяемая память
- •Задачи и упражнения
- •Глава 9. Сеть как транспортная система
- •Роль сетевых транспортных средств ос
- •Коммутация пакетов Пакеты
- •Буферы и очереди
- •Методы продвижения пакетов
- •Протокол и стек протоколов
- •Семиуровневая модель osi
- •Физический уровень
- •Канальный уровень
- •Сетевой уровень
- •Транспортный уровень
- •Сеансовый уровень
- •Уровень представления
- •Прикладной уровень
- •Стек tcp/ip Структура стека
- •Классы ip-адресов
- •Использование масок
- •Частные и публичные iр-адреса
- •Символьные имена и dns
- •Протокол dhcp
- •Ручное конфигурирование таблиц
- •Протоколы маршрутизации
- •Реализация стека протоколов в универсальной ос
- •Структура транспортных средств универсальной ос
- •Конфигурирование параметров стека tcp/ip
- •Функциональная схема маршрутизатора
- •Основные характеристики Cisco ios
- •Модульная структура ios
- •Прерывания и управление процессами
- •Организация памяти
- •Работа с буферами пакетов
- •Программная маршрутизация и ускоренная коммутация
- •Поддержка QoS
- •Задачи и упражнения
- •Глава 10. Концепции распределенной обработки в сетевых ос
- •Модели сетевых служб и распределенных приложений
- •Разделение приложений на части
- •Двухзвенные схемы
- •Трехзвенные схемы
- •Механизм передачи сообщений в распределенных системах
- •Синхронизация
- •Буферизация в примитивах передачи сообщений
- •Способы адресации
- •Надежные и ненадежные примитивы
- •Механизм Sockets ос Unix
- •Вызов удаленных процедур
- •Концепция удаленного вызова процедур
- •Генерация стабов
- •Формат rPp-сообщений
- •Связывание клиента с сервером
- •Особенности реализации rpc на примере систем Sun rpc и dce rpc
- •Задачи и упражнения
- •Глава 11. Сетевые службы
- •Сетевая файловая система
- •Модель неоднородной сетевой файловой системы
- •Модель загрузки-выгрузки и модель удаленного доступа
- •Архитектурные решения
- •Производительность, надежность и безопасность сетевой файловой системы
- •Семантика разделения файлов
- •Файловые stateful- и stateless-cepверы
- •Место расположения кэша
- •Способы распространения модификаций
- •Проверка достоверности кэша
- •Репликация файлов
- •Прозрачность репликации
- •Согласование реплик
- •Пример. Протокол передачи файлов ftp
- •Пример. Файловая система nfs
- •Справочная сетевая служба Назначение справочной службы
- •Архитектура справочной службы
- •Децентрализованная модель
- •Централизованная модель
- •Централизованная модель с резервированием
- •Декомпозиция справочной службы на домены
- •Распределенная модель
- •Основные концепции справочной службы Active Directory Домены, контроллеры доменов
- •Объекты
- •Глобальный каталог
- •Иерархическая структура Active Directory
- •Иерархия организационных единиц
- •Иерархия доменов. Доверительные отношения
- •Пространство имен
- •Репликация в Active Directory
- •Межсетевое взаимодействие
- •Основные подходы к организации межсетевого взаимодействия
- •Трансляция
- •Мультиплексирование стеков протоколов
- •Инкапсуляция протоколов
- •Задачи и упражнения
- •Глава 12. Сетевая безопасность
- •Основные понятия безопасности Конфиденциальность, целостность и доступность данных
- •Классификация угроз
- •Системный подход к обеспечению безопасности
- •Политика безопасности
- •Базовые технологии безопасности
- •Шифрование
- •Симметричные алгоритмы шифрования
- •Несимметричные алгоритмы шифрования
- •Криптоалгоритм rsa
- •Односторонние функции шифрования
- •Аутентификация, авторизация, аудит Аутентификация
- •Авторизация доступа
- •Технология защищенного канала
- •Технологии аутентификации Сетевая аутентификация на основе многоразового пароля
- •Аутентификация с использованием одноразового пароля
- •Синхронизация по времени
- •Использование слова-вызова
- •Аутентификация на основе сертификатов
- •Сертифицирующие центры
- •Инфраструктура с открытыми ключами
- •Аутентификация информации
- •Цифровая подпись
- •Аутентификация программных кодов
- •Система Kerberos
- •Первичная аутентификация
- •Получение разрешения на доступ к ресурсному серверу
- •Получение доступа к ресурсу
- •Достоинства и недостатки
- •Задачи и упражнения
- •Ответы к задачам и упражнениям Глава 1
- •Глава 2
- •Глава 3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Глава 6
- •Глава 7
- •Глава 8
- •Глава 9
- •Глава 10
- •Глава 11
- •Глава 12
- •Рекомендуемая литература
- •Сетевые операционные системы: Учебник для вузов
Объекты
Информация в справочной базе данных Active Directory представлена в виде иерархически организованного набора объектов, которые соответствуют отдельным пользователям, группам пользователей, компьютерам, принтерам, разделяемым папкам, элементам структуры (доменам и организационным единицам1), конфигурационным параметрам и другим сетевым ресурсам. Объекты могут создаваться как «вручную» администратором, который использует для этой цели диалоговые средства Active Directory, так и автоматически службой Active Directory и другим программным обеспечением.
Объект уникально идентифицируется своим именем и представляет собой набор значений атрибутов, которые свойствены данному классу объектов.
Класс объектов — это формальное описание множества объектов, имеющих сходную природу и вследствие этого характеризуемых одним и тем же набором обязательных и необязательных атрибутов.
Соотношение между классом объектов и объектом примерно такое же, как между переменной и ее значением. Атрибуты, определенные для класса объектов, принимают разные значения для разных объектов.
Из определения класса объектов следует, что объекты, содержащие информацию о компьютерах, относятся к одному классу объектов, а объекты, представляющие принтеры, — к другому. Рассмотрим, например, стандартный для Active Directory класс объектов user. Этот класс задает множество атрибутов, которыми может быть представлена информация о пользователях. Как и другие классы объектов, класс user определяет набор обязательных и необязательных атрибутов. В число семи обязательных атрибутов объектов этого класса входит, в частности, каноническое имя пользователя, а номер телефона является примером одного из 250 возможных необязательных атрибутов.
Когда администратор регистрирует нового пользователя, в базе данных Active Directory для этого пользователя создается учетная запись, которая и представляет собой объект. Для всех обязательных и для некоторых необязательных атрибутов данного объекта устанавливаются вполне определенные значения. Например, регистрируя в качестве пользователя некую Полину, администратор определяет значение канонического имени пользователя (обязательного атрибута) — Polina и значение номера телефона (необязательного атрибута) — 22345777. Таким образом, появляется новый объект класса user.
Глобальный каталог
Задача распределенной справочной службы состоит в предоставлении клиентам контролируемого доступа ко всем объектам сети, даже если источник запроса и запрашиваемый ресурс находятся в разных доменах.
Для решения этой задачи используется глобальный каталог. В отличие от доменных баз данных, которые хранят объекты, относящиеся только к собственным доменам, в базе данных глобального каталога хранится информация обо всех объектах сети. Однако в отличие от доменных баз данных, Хранящих объект со всеми его атрибутами, в глобальном каталоге каждый объект представлен в виде «усеченной» версии, которая, как минимум, должна содержать атрибут1, указывающий на местонахождение полной версии объекта. Такого рода атрибутом для большинства объектов является отличительное имя (Distinguished Name, DN), которое однозначно в пределах всей сети идентифицирует объект.
Глобальный каталог легко достижим для запросов всех клиентов, так как в каждом домене хранится одна или несколько его копий. Обычно администратор выделяет для хранения глобального каталога, по меньшей мере, по одному контроллеру на каждый сайт, такие контроллеры называют также серверами глобального каталога.
Для поиска объектов пользователь может направлять запрос к Active Directory, указывая отличительное имя объекта. Это имя подобно полному составному символьному имени файла в иерархической файловой системе, только в нем вместо имен каталогов указываются имена доменов и других узлов иерархической структуры базы данных объектов. Средства пользовательского интерфейса позволяют пользователю обращаться к объекту по его краткому имени — относительному отличительному имени. В этом случае служба Active Directory сама дополняет его до полного имени, используя контекстную информацию. Аналогично поиску файлов в файловой системе, поиск объекта может осуществляться и по значению какого-либо его атрибута. Например, чтобы найти объект класса user, клиент справочной службы может указать имя пользователя или адрес его электронной почты, а при поиске принтера — его тип. В этом случае Active Directory может вернуть клиенту информацию о нескольких объектах, каждый из которых удовлетворяет запросу, давая возможность пользователю самостоятельно выбрать интересующий его объект. Информация в главном каталоге позволяет определить DNS-имя контроллера, в котором хранится объект. На основании этого имени система DNS определяет IP-адрес контроллера, после чего задачу доступа к требуемому объекту можно считать решенной.
Наряду с поиском объектов на основе глобального каталога решается еще одна важнейшая задача справочной службы — глобальная аутентификация пользователей. Слово «глобальная» в данном случае означает, что пользователь при определенных условиях может выполнять логический вход в сеть с любого компьютера любого домена сети. Такая принципиальная возможность появляется благодаря тому, что в глобальном каталоге хранится информация об универсальных группах пользователей, в которые могут включаться члены разных доменов. А это значит, что для процедуры аутентификации пользователя, входящего в одну из таких групп, достаточно обращения к ближайшему контроллеру локального домена, который хранит копию глобального каталога. Например, если сотруднику некоторого предприятия в Томске, оказавшемуся в командировке в барнаульском отделении, потребовалось выполнить некоторую работу на компьютере, то он может войти в сеть с любого компьютера сети данного предприятия в Барнауле независимо от того, относятся ли сети в Томске и Барнауле к одному и тому же домену или нет. Набрав идентификатор и пароль, полученные при регистрации от администратора в томском отделении, командированной сотрудник получает доступ к ресурсам сети в соответствии с теми же правами и разрешениями, которые он имел, входя в сеть со своего рабочего компьютера в Томске. Важно, что для аутентификации этого сотрудника вместо сравнительно медленной процедуры получения информации от удаленного сервера томского фрагмента сети здесь выполняется быстрый доступ к локальному серверу, хранящему копию глобального каталога.
Active Directory позволяет также выполнять глобальную авторизацию: при обращении к какому-либо ресурсу, расположенному в удаленном домене, приложению или пользователю не требуется взаимодействовать для проверки Правомочности доступа с контроллером этого домена, достаточно обратиться к ближайшему серверу глобального каталога, в котором, помимо атрибутов о местонахождении каждого из объектов сети, могут храниться атрибуты, описывающие, какой вид доступа к этим объектам разрешен.
Возможность глобальной аутентификации и авторизации пользователей снижает трафик и нагрузку на сеть.
