- •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
Иерархия доменов. Доверительные отношения
Домены являются более независимыми структурными единицами, чем организационные единицы внутри домена. В частности, именно пределами домена, а не OU ограничиваются действие политики паролей (password policies), устанавливающей длину и другие параметры паролей пользователей, и действие политики блокировки учетных записей (account lockout policies), определяющей функции администратора в тех случаях, когда пользователь забыл или не смог правильно набрать свой пароль, и его учетная запись была заблокирована. Разграничение функций по администрированию на уровне доменов происходит очень естественно благодаря тому, что каждый домен имеет встроенные группы Administrators и Server Operators, членам которых разрешено совместно использовать папки и форматировать диски только на контроллерах своего домена.
Такие свойства доменов делают привлекательной идею представления сети в виде нескольких доменов. Наиболее часто используемой многодоменной структурой является дерево доменов (рис. 11.15).
Рис. 11.15. Дерево доменов
На рисунке показано трехуровневое дерево доменов. Каждый домен условно изображен в виде треугольника. Упорядочение доменов по уровням иерархии происходит аналогично упорядочиванию каталогов файловой сиcтемы. Первый по времени создания домен становится корнем дерева. Для следующего создаваемого домена, называемого потомком, корневой домен является родительским. Далее при создании каждого последующего домена необходимо выбрать, какой из существующих доменов будет его родительским доменом. Корневой домен на рисунке имеет двух потомков: домен 1 и домен 2. Каждый из них в свою очередь является родительским доменом для доменов третьего уровня. Домены 3, 4 и 5 — потомки домена 1, а домен 6 — потомок домена 2. Дерево доменов, показанное на рисунке, состоит из двух ветвей.
Иерархические отношения между доменами выражаются в том числе и в их именовании. Корневому домену при его создании присваивается DNS-имя, пусть это будет, например, company.ru (рис. 11.16). Все домены-потомки получают «в наследство» имя родительского домена, которое добавляется к их собственным именам, образуя DNS-имена следующего уровня. В нашем примере домен production имеет полное имя production.company.ru, а домен academic — имя academic.research.company.ru. Множество полученных таким образом имен доменов (и объектов) образует пространство имен дерева доменов.
Между каждым новым доменом-потомком и его родительским доменом автоматически устанавливаются так называемые доверительные отношения. Установление доверительных отношений включает передачу части доменного справочника присоединяемого домена в глобальный каталог родительского домена, после чего он становится общим для всего дерева доменов. Глобальный каталог создается автоматически во время установки первого контроллера в первом домене сети. Первоначально в главном каталоге размещается полная копия всех объектов, относящихся к этому первому домену. В результате создания, новых доменов к главному каталогу прибавляются частичные копии баз данных каждого из этих доменов. Эти копии содержат атрибуты объектов, позволяющие определить местонахождение соответствующих объектов, а значит, дающие пользователям возможность получать доступ к объектам не только своих, но и других доменов.
Рис. 11.16. Пространство имен дерева доменов
Для обеспечения безопасности в процедуру установления доверительных отношений вовлечена система аутентификации Kerberos1.
Установление доверительных отношений между двумя доменами дает возможность:
пользователю (или группе пользователей) одного домена получать доступ к ресурсам другого домена (это означает, что нет необходимости создавать две учетные записи в этих двух доменах для одного и того же пользователя);
администрировать один домен из другого домена, для чего необходимо включить в группу пользователей, наделенную правами администрирования домена, пользователей из другого домена.
В Active Directory доверительные отношения, устанавливаемые по умолчанию между родительским доменом и доменом-потомком, являются транзитивными и двусторонними.
Доверительные отношения транзитивны, если из того, что А доверяет В, а В доверяет С, автоматически следует, что А доверяет С. Отношения являются двусторонними, если из того, что А доверяет В, следует, что В доверяет А.
Отсюда следует, что все домены дерева связаны друг с другом двусторонними транзитивными доверительными отношениями.
ПРИМЕЧАНИЕ В Active Directory OU-деревья разных доменов никак не связаны между собой в отличие, например, от справочной службы NDS компании Novell, в которой OU-деревья всех доменов сети образуют единое дерево.
Active Directory может иметь и более сложную доменную структуру, состоящую из нескольких деревьев, называемую лесом (рис. 11.17). Все домены леса, так же как и домены дерева, связаны двусторонними транзитивными доверительными отношениями, то есть имеют общий глобальный каталог. Следовательно, пользователи сети, имеющей доменную структуру в виде леса, могут быть наделены правом доступа к любым ресурсам любого домена.
Корневые домены каждого дерева, входящего в лес, получают независимые друг от друга DNS-имена, порождающие непересекающиеся пространства имен. То есть в отношении именования доменов (и объектов) деревья леса равноправны между собой.
В то же время корневые домены деревьев, составляющих лес, относятся к разным уровням иерархии, а именно, домен, который по времени был создан раньше (пусть это домен comp.ru), становится корневым доменом леса и находится на более высоком уровне иерархии, нежели созданный позже домен branch.ru. Корневой домен леса отличается от всех корневых доменов деревьев, составляющих лес, тем, что только в корневом домене леса имеются встроенные группы Enterprise Admins и Schema Admins, члены которых наделены правом администрирования в пределах леса. Однако, несмотря на более низкое положение в иерархии, было бы ошибкой интерпретировать фрагмент леса, порождаемый доменом branch.ru, как ветвь дерева comp.ru. Между доменами branch.ru и comp.ru нет отношений родитель-потомок и, как следствие, у них разные пространства имен.
Рис. 11.17. Лес доменов
Еще одной доменной структурой, используемой в Active Directory, является модель множественных лесов. Эта модель может оказаться полезной для крупных транснациональных корпораций, образованных в результате слияния нескольких предприятий, а Также в тех случаях, когда организация представляет собой объединение нескольких крупных и достаточно независимых подразделений. Являясь наиболее децентрализованной структурой, модель множественных лесов состоит из нескольких изначально совершенно не связанных между собой лесов. Между доменами разных лесов могут быть установлены контролируемые администратором доверительные отношения, однако это происходит не автоматически, как при построении деревьев и лесов, а в результате некоторых дополнительных действий администратора.
