- •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
Глава 12. Сетевая безопасность 855
Основные понятия безопасности 857
Конфиденциальность, целостность и доступность данных 857
Классификация угроз 859
Системный подход к обеспечению безопасности 863
Политика безопасности 866
Базовые технологии безопасности 869
Шифрование 870
Симметричные алгоритмы шифрования 871
Несимметричные алгоритмы шифрования 874
Криптоалгоритм RSA 877
Односторонние функции шифрования 879
Аутентификация, авторизация, аудит 882
Аутентификация 882
Авторизация доступа 884
Аудит 887
Технология защищенного канала 888
Технологии аутентификации 891
Сетевая аутентификация на основе многоразового пароля 891
Аутентификация с использованием одноразового пароля 894
Синхронизация по времени 895
Использование слова-вызова 897
Аутентификация на основе сертификатов 898
Схема использования сертификатов 899
Сертифицирующие центры 902
Инфраструктура с открытыми ключами 903
Аутентификация информации 905
Цифровая подпись 906
Аутентификация программных кодов 909
Система Kerberos 909
Первичная аутентификация 912
Получение разрешения на доступ к ресурсному серверу 915
Получение доступа к ресурсу 916
Достоинства и недостатки 917
Выводы 919
Задачи и упражнения 921
Ответы к задачам и упражнениям 923
Глава 1 923
Глава 2 923
Глава 3 924
Глава 4 924
Глава 5 925
Глава 6 926
Глава 7 927
Глава 8 928
Глава 9 929
Глава 10 930
Глава 11 931
Глава 12 931
Рекомендуемая литература 932
Какие события вызывают перепланирование процессов (потоков)?
Поясните разницу между программными и аппаратными прерываниями.
Что такое вектор прерываний?
Какой тип системы прерываний — векторный или опрашиваемый реализован в процессоре Pentium?
Всегда ли прерывание вызывает необходимость перепланирования процессов?
Опишите механизм обработки прерываний в ОС семейства Windows NT.
Какими средствами синхронизации процессов располагает современная ОС?
Зачем в системе команд многих компьютеров предусмотрена единая, неделимая команда анализа и присвоения значения логической переменной, хотя эти же действия могут быть выполнены с помощью двух разных команд, также обычно присутствующих в системе команд?
Представим себе двух студентов, которым нужно поработать с одной и той же книгой, имеющейся в библиотеке в единственном экземпляре. Они одновременно пришли в библиотеку, но один из них сначала пошел в читальный зал, и заняв единственное свободной место, отправился в книжное хранилище, а другой — наоборот начал с того, что получил книгу, а потом пошел в читальный зал искать место. В результате ни один из них не может выполнить работу, так как для этого им не хватает необходимого ресурса. Можно ли считать, что в данном случае произошла взаимная блокировка, или другими словами клинч?
Глава 5. Управление памятью
Память является важнейшим ресурсом, требующим тщательного управления со стороны мультипрограммной операционной системы. Под памятью (memory) здесь подразумевается оперативная память компьютера. В отличие от памяти жесткого диска, которую называют внешней памятью (storage), оперативной памяти для сохранения информации требуется постоянное электропитание.
Особая роль памяти объясняется тем, что процессор может выполнять инструкции программы только в том случае, если они находятся в памяти. Память распределяется как между модулями прикладных программ, так и между модулями самой операционной системы.