Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Операционные системы. Учебное пособие (лабораторный практикум)
.pdf
Функции программного обеспечения компьютера, установленного в сети, условно можно разделить на две группы: управление
ресурсами самого компьютера и управление обменом с другими
компьютерами.
Собственными ресурсами компьютера традиционно управляет
операционная система. Функции сетевого управления реализует сетевое программное обеспечение, которое может быть выполнено
как в виде отдельных пакетов сетевых программ, так и в виде сетевой операционной системы.
Основными аппаратными компонентами ЛВС являются:
1. Рабочие станции (PC) – это, как правило, персональные
ЭВМ, которые являются рабочими местами пользователей сети.
2. Серверы в ЛВС выполняют функции распределения сетевых
ресурсов. Обычно его функции возлагают на достаточно мощный
ПК, мини-ЭВМ, большую ЭВМ или специальную ЭВМ-сервер.
В одной сети может быть один или несколько серверов. Каждый из
серверов может быть отдельным или совмещенным с PC.
При наличии в ЛВС нескольких серверов каждый из них управляет работой подключенных к нему PC. Совокупность компьютеров
сервера и относящихся к нему PC часто называют доменом. Иногда
в одном домене находится несколько серверов. Обычно один из них
является главным, а другие – выполняют роль резерва или логического расширения основного сервера.
3. Линии передачи данных соединяют PC и серверы в районе
размещения сети друг с другом. В качестве линий передачи данных
чаще всего выступают кабели. Наибольшее распространение получили кабели на витой паре и коаксиальный кабель. Более перспективным и прогрессивным является оптоволоконный кабель. В последнее время стали появляться беспроводные сети, средой передачи данных в которых является радиоканал.
4. Сетевые адаптеры (интерфейсные платы) используются для
подключения компьютеров к кабелю. Функцией сетевого адаптера
является передача и прием сетевых сигналов из кабеля. Адаптер
воспринимает команды и данные от сетевой операционной системы, преобразует эту информацию в один из стандартных форматов и передает ее в сеть через подключенный к адаптеру кабель.
Используемые сетевые адаптеры имеют три основные характе-
ристики: тип шины компьютера, к которому они подключаются
21
(ISA, EISA, Micro Channel и пр.), разрядность (8, 16, 32, 64) и топо-
Рисунок 2.1. Топология
«звезда»
логия образуемой сети (Ethernet, Arcnet, Token-Ring).
К дополнительному оборудованию ЛВС относят источники
бесперебойного питания, модемы, трансиверы, репитеры, а также
различные разъемы (коннекторы, терминаторы).
Топология ЛВС. Топология – это конфигурация соединения
элементов в сеть. Топология во многом определяет такие важнейшие характеристики сети, как ее надежность, производительность,
стоимость, защищенность и т. д. Одним из подходов к классификации топологий ЛВС является выделение двух основных классов топологий: широковещательных и последовательных.
В широковещательных конфигурациях каждый персональный
компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты
остальными компьютерами. К таким конфигурациям относятся топологии «общая шина», «дерево», «звезда с пассивным центром».
Сеть типа «звезда с пассивным центром» можно рассматривать как
разновидность «дерева», имеющего корень с ответвлением к каждому подключенному устройству.
В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному персональному компьютеру. Примерами последовательных конфигураций являются:
произвольная (произвольное соединение компьютеров), иерархическая, «кольцо», «цепочка», «звезда с интеллектуальным центром»,
«снежинка» и др.
Коротко рассмотрим три наиболее широко распространенные
(базовые) топологии ЛВС: «звезда», «общая шина» и «кольцо».
В случае топологии «звезда» (рис. 2.1) каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем
к центральному узлу. Центральным
узлом служит пассивный соединитель
или активный повторитель.
Недостатком такой топологии является низкая надежность, так как выход из строя центрального узла приводит к остановке всей сети, а также
обычно большая протяженность кабелей.
22
Топология «общая шина» предполагает использование одного
Рисунок 2.2. Топология
«общая шина»
Рисунок 2.3. Кольцевая топология
кабеля, к которому подключаются все компьютеры (рис. 2.2). Информация по нему передается компьютерами поочередно.
Достоинством такой топологии является, как правило, меньшая протяженность кабеля, а также более высокая чем
у «звезды» надежность. Недостатки состоят в том, что обрыв основного кабеля
приводит к неработоспособности всей
сети, а также слабая защищенность информации в системе на физическом
уровне, так как сообщения, посылаемые
одним компьютером другому, в принципе, могут быть приняты и на
любом другом компьютере.
При кольцевой топологии данные передаются от одного ком-
пьютера другому по эстафете (рис. 2.3). Если некоторый компьютер
получает данные, предназначенные не ему, он передает их
дальше по кольцу. Адресат
предназначенные ему данные
никуда не передает.
Достоинством кольцевой
топологии является более высокая надежность системы при
разрывах кабелей, чем в случае
топологии с общей шиной, так
как к каждому компьютеру есть два пути доступа. К недостаткам
топологии следует отнести большую протяженность кабеля, невысокое быстродействие по сравнению со «звездой», а также слабую
защищенность информации.
Существует два основных принципа управления в локальных
сетях: централизация и децентрализация.
В сетях с централизованным управлением функции управления
обменом данными возложены на файл-серверы. Файлы, хранящиеся на сервере, доступны рабочим станциям сети. Преимуществом
централизованных сетей является высокая защищенность сетевых
ресурсов от несанкционированного доступа, удобство администрирования сети, возможность создания сетей с большим числом узлов.
23
Основной недостаток состоит в уязвимости системы при нарушении работоспособности файл-сервера, а также в предъявлении довольно высоких требований к ресурсам серверов.
Децентрализованные (одноранговые) сети не содержат в своем
составе выделенных серверов. Функции управления сетью в них поочередно передаются от одной PC к другой. Ресурсы одной PC
(диски, принтеры и другие устройства) оказываются доступными
другим PC.
В основе передачи данных в глобальных сетях лежит технология коммутации пакетов. Каждый передаваемый файл разбивается
на небольшие порции, которые помещаются в пакет, содержащий
адреса как отправляющего, так и принимающего компьютера. Пакеты путешествуют по сети самостоятельно, что фактически исключает возможность их безвозвратной утраты: при потере одного пакета он может быть легко переслан повторно. Поскольку каждый
пакетик пересылается независимо от других и вперемешку с тысячами подобных, по одному телефонному кабелю одновременно могут работать большое число пользователей, совершенно не замечая
этого. Это, помимо прочего, обеспечивает и относительную дешевизну передачи данных по Интернет, например, стоимость посылки
электронного письма ничтожна по сравнению со стоимостью пересылки по факсу сообщения равного объема.
Глобальные компьютерные сети изначально разрабатывались
таким образом, чтобы выход из строя их отдельных участков не
приводил к полной остановке всей системы. По этой причине изначально была выбрана идеология, согласно которой все узлы Сети
имели равные права относительно друг друга. Отсутствие главных
компьютеров делает всю систему устойчивой, так как вывод из
строя подобных центров мог бы привести к разрушению всей сети.
Устойчивость работы достигается за счет системы маршрутизации,
которая лежит в основе управления потоками данных в глобальных
сетях. Эта система в автоматизированном режиме регулирует пересылку потоков пакетов с компьютера на компьютер по указанным
адресам. Ее основными элементами являются маршрутизаторы, которые, располагаясь на узлах Сети, содержат постоянно актуализируемую информацию о текущем состоянии компьютеров сетевого
окружения и каналов связи. Опираясь на таблицы маршрутизации,
потоки данных направляются к цели оптимальными на данный момент путями в обход временно поврежденных участков. Именно эта
24
технология обеспечивает высокую устойчивость глобальной сети, в
которой отдельные узлы и линии связи могут выйти из строя, но вся
сеть при этом не теряет своей работоспособности, автоматически
осуществляя доставку данных в обход поврежденных участков.
Каждая входящая в Интернет сеть самостоятельно заботится о
решении своих технологических, организационных и финансовых
проблем. В их собственности или аренде находится все необходимое для передачи данных: каналы связи, мощные сервера и маршрутизаторы, осуществляющие регулирование информационных потоков. Бюджет сетей формируется за счет платы, взимаемой с конечных пользователей, которыми являются как целые организации,
так и отдельные граждане. Конечный пользователь, оформивший
контракт с определенным поставщиком доступа в Интернет
(Internet Service Provider ‒ ISP) в каждом случае соединяется только
с местной сетью, предоставляемой провайдером. Все остальное ‒
дело аппаратного и программного обеспечения, обеспечивающего
беспрепятственное путешествие по виртуальному миру: для клиента любые переходы от сети к сети становятся абсолютно прозрачными. Финансовые взаиморасчеты между самими сетями практически полностью повторяют отношения между почтовыми ведомствами разных стран: получая плату с одного клиента в одной
стране, почтовые службы производят взаимные расчеты, исходя из
объемов переданной друг другу корреспонденции.
IP-адресация и система доменных имен. Для обеспечения уни-
кальности имени каждого узла в сети Интернет применяется специальная система, именуемая IP-адресацией. Различают фиксированные (постоянные) и временные IP-адреса. Большинство пользователей, подключающихся к сети через обычные модемы для установления временного сеанса связи, не имеют фиксированного IP-адреса. Им присваивается лишь временный IP-адрес. Компьютеры в
организациях, локальные сети которых подключены к Интернету 24
часа в сутки, как правило, имеют свои уникальные фиксированные
IP-адреса.
Адрес IP (Internet Protocol) – это 32-битный компьютерный адрес, с которым непосредственно работают компьютеры Internet. IPадрес записывается в виде четырех чисел, разделенных точками,
например, 196.201.90.0. Каждое из четырех чисел не превышает значение 255. Трактоваться числовой адрес может по-разному. Обычно
в нём отражаются класс сети, номер сети и номер компьютера.
25
Цифровая нумерация является языком общения компьютеров,
однако очень неудобна для запоминания. Поэтому существует другой тип адресации: система доменных имен. Слово «домен»
(domain) можно перевести как «территория, сфера, область».
Служба имен доменов – Domain Name System (DNS) – транслирует
имена компьютеров в соответствующие адреса IP и обратно. Благодаря этому пользователю не нужно ничего знать о компьютерных
IP-адресах.
В доменном адресе, как правило, отражаются: имя, определение рода деятельности владельца и код страны. Исторически сложились следующие сокращения для определения в доменном адресе рода деятельности организации:
• com или co (коммерческие организации),
• edu (учебные и научные организации),
• gov (правительственные организации),
• mil (военные организации),
• net (сетевые организации разных сетей, в том числе, провай-
деры),
• org (другие организации).
Для указания страны используются двухбуквенные коды: ru
(Россия), ua (Украина), uk (Великобритания), jp (Япония), de (Германия), fr (Франция) и т. д.
Рассмотрим вопросы подключения Linux-системы к уже суще-
ствующей локальной сети.
Подготовка к выходу в сеть. Драйверы сетевых устройств в
ядре
Естественно, что для того, чтобы работать с локальной сетью,
необходимо иметь сетевую карту (плату) и подключение к сети. Заметим, что в каталоге /dev нет специального файла для сетевой карты.
В Linux сетевые устройства создаются динамически, и поэтому не
требуют наличия соответствующих файлов в каталоге /dev.
Прежде, чем пытаться подключаться к сети, вы должны убедиться, что установленное в вашей системе ядро скомпилировано с
поддержкой сетевых возможностей. Признаком этого является
наличие каталога /proc/net. Но можно посмотреть и протокол загрузки системы (файл /var/log/dmesg).
Далее нужно убедиться, что в состав ядра включен драйвер для
сетевой карты. Ядра, включаемые в стандартные дистрибутивы,
обеспечивают поддержку большинства распространенных сетевых
26
плат. Так что с очень высокой вероятностью нужный драйвер входит в ядро. В процессе загрузки ядра выполняется процедура автоматического обнаружения сетевой карты с занесением информации
в файл /var/log/dmesg.
Если карта не обнаружена, то вам придется перекомпилировать
ядро или поменять карту. Перекомпиляция ядра может иметь смысл
и в том случае, если вы хотите удалить из ядра ненужные драйверы
устройств, которые вы не используете.
Рассмотрим вопрос о динамическом подключении драйвера сетевой карты. Для динамического подключения драйвера надо подгрузить модуль ядра, отвечающий за взаимодействие с данным сетевым устройством (например, сетевой картой) и передать ему параметры устройства. Сделать это можно с помощью команды
insmod, вызов которой осуществляется следующим образом:
[root]# /sbin/insmod [-fkmpsxXv] [-o имя_устройства]
файл_драйвера
Например, для сетевой карты можно выполнить команду следующего вида:
[root]# /sbin/insmod -o eth0 /lib/modules/2.2.x/net/net.o
Здесь 2.2.х надо заменить на версию установленного у вас ядра,
а вместо net.o надо подставить имя модуля, соответствующего вашей сетевой плате. В последних версиях Linux вместо insmod используется modprobe.
Ядро именует драйверы Ethernet как eth0, eth1 и т. д., так что
для подключения, например, второй сетевой карты надо в этом примере eth0 заменить на eth1. В некоторых случаях в команде требуется дополнительно задать номер порта и номер используемого прерывания, а также некоторые другие опции, но подробнее об этом
см. на странице man insmod.
Получение сетевого адреса и установка ПО
Поскольку вы собираетесь устанавливать машину с Linux в уже
существующую сеть, то следующим вашим шагом при подключении к сети должно стать обращение к администратору сети за получением сетевого адреса. Точнее, вы должны получить следующую
информацию: IP адрес вашего компьютера, IP адрес сети, широковещательный IP-адрес, имя домена, в который будет включен ваш
компьютер, маску подсети, IP адрес маршрутизатора (router), IP адрес сервера имен (DNS-сервера). Заодно согласуйте с администратором сетевое имя, которое вы выбрали для своего компьютера,
27
чтобы избежать его совпадения с именем какого-то из уже включенных в сеть компьютеров.
Далее необходимо проверить, что у вас установлено программное обеспечение, необходимое для подключения к сети, а именно,
пакет net-tools. Для проверки воспользуйтесь менеджером пакетов.
Если пакет не установлен, то необходимо установить его с вашего
дистрибутивного диска.
Настройка сетевых интерфейсов
Интерфейсом с точки зрения ОС является устройство, через которое система получает и передает IP-пакеты. Роль интерфейса локальной сети может выполнять одно или несколько из следующих
устройств: Ethernet-карта, ISDN-адаптер или модем, подключенный
к последовательному порту. Каждое устройство имеет свой IP-адрес. Для выхода в локальные сети используется, как правило,
Ethernet-карта.
Расположение конфигурационных файлов
Отметим сразу, что все приводимые ниже команды можно выполнять из командной строки, но тогда придется повторять эти операции при каждом перезапуске компьютера. Поэтому может быть
удобнее записать их в один из инициализационных файлов, автоматически запускаемых при старте системы. В разных дистрибутивах
процесс загрузки организован по-разному.
Команда ifconfig
После подключения драйверов вы должны настроить те интерфейсы, которые вы предполагаете использовать. Настройка интерфейса заключается в присвоении IP-адресов сетевому устройству и
установке нужных значений для других параметров сетевого подключения. Наиболее часто для этого используется программа
ifconfig. Запустите ее без аргументов или с единственным аргументом «-a» и вы узнаете, какие параметры установлены в данный момент для активных сетевых интерфейсов.
Настройка локального интерфейса lo
Этот интерфейс используется для связи программ IP-клиентов
с IP-серверами, запущенными на той же машине. Его необходимо
настроить даже в том случае, если вы вообще не подключаете никаких сетевых устройств.
Локальный интерфейс настраивается командой
[root]# /sbin/ifconfig lo 127.0.0.1
28
Теперь, чтобы проверить работоспособность протоколов
TCP/IP на вашей машине, дайте команду:
[root]# ping 127.0.0.1
Настройка интерфейса платы Ethernet локальной сети (eth0)
Для того чтобы ваш компьютер вошел в сеть с IP-адресом, полученным вами у администратора (пусть для примера это будет адрес 192.168.0.15), вы должны запустить команду ifconfig примерно
следующим образом:
[root]# /sbin/ifconfig eth0 192.168.0.15 netmask 255.255.255.0 up
Если не указывать маску подсети, то по умолчанию устанавливается маска подсети 255.0.0.0.
Настройка маршрутизации
Правила маршрутизации определяют, куда отправлять IP-пакеты. Данные маршрутизации хранятся в одной из таблиц ядра. Вести таблицы маршрутизации можно статически или динамически.
Статический маршрут – это маршрут, который задается явно с помощью команды route. Динамическая маршрутизация выполняется процессом-демоном (routed или gated), который ведет и модифицирует
таблицу маршрутизации на основе сообщений от других компьютеров сети. Для выполнения динамической маршрутизации разработаны специальные протоколы: RIP, OSPF, IGRP, EGP, BGP и т. д.
Как правило, бывает необходимо настроить маршрутизацию по
упоминавшимся выше трем интерфейсам: локальный интерфейс
(lo), интерфейс для платы Ethetnet (eth0), интерфейс для последовательного порта (PPP или SLIP). Для персонального компьютера,
подключаемого к локальной сети, в большинстве ситуаций бывает
достаточно статической маршрутизации командой route. Прежде
чем пытаться настраивать маршруты, просмотрите таблицу маршрутизации ядра с помощью команды netstat -n -r. Если таблица пуста, то вы увидите только заголовки столбцов. Тогда надо использовать route. С помощью команды route можно добавить или удалить один (за один раз) статический маршрут.
[root]# /sbin/route [-f] операция [-тип] адресат шлюз [dev] интерфейс
Здесь аргумент операция может принимать одно из двух значений: add (маршрут добавляется) или delete (маршрут удаляется). Аргумент адресат может быть IP-адресом машины, IP-адресом сети
29
или ключевым словом default. Аргумент шлюз – это IP-адрес компьютера, на который следует пересылать пакет (этот компьютер
должен иметь прямую связь с вашим компьютером).
Следующая команда удаляет из таблицы данные обо всех
шлюзах:
[root]# /sbin/route -f
Необязательный аргумент тип принимает значения net или host.
В первом случае в поле адресата указывается адрес сети, а во втором – адрес конкретного компьютера (хоста).
Локальный интерфейс поддерживает сеть с IP-номером
127.0.0.1. Поэтому для маршрутизации пакетов с адресом 127.... ис-
пользуется команда:
[root]# /sbin/route add -net 127.0.0.1 lo
Для настройки маршрутизации одной платы Ethernet, и все машины находятся в сети «255.255.255.0», то достаточно вызвать:
[root]# /sbin/route add -net 192.168.36.0 netmask 255.255.255.0 eth0
Если же вы имеете насколько интерфейсов, то вам надо определиться с сетевой маской и вызвать команду route для каждого интерфейса.
С помощью маршрута по умолчанию вы говорите ядру «а все
остальное отправляй туда». Маршрут по умолчанию настраивается
следующей командой:
[root]# /sbin/route add default gw 192.168.1.1 eth0
Опция gw указывает программе route, что следующий аргумент ‒ это IP-адрес или имя маршрутизатора, на который надо отправлять все пакеты, соответствующие этой строке таблицы маршрутизации.
После настройки маршрутизации можно проверить, что у вас
получилось. Для этого снова дайте команду
[root]# netstat -nr
Настройка службы имен
С помощью команды ifconfig вы задали IP-адрес вашего компьютера, но он еще не знает своего имени (при инсталляции системы он получил обезличенное имя localhost). Существует команда hostname, которая позволяет установить (и узнать действующее в данный момент) имя компьютера и имя домена. Однако установить только имя и только этой командой еще недостаточно, поскольку эта команда меняет имя только на текущий сеанс работы.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]