Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системное и сетевое администрирование. Учебное пособие
.pdf
кладными программами, отражающими специфику предметной области при реализации типовых задач.
Для управления сетью существуют специальные сетевые операционные системы, которые по их организации можно разделить на одноранговые (Peer-To-Peer Network) и с выделенным файловым сервером
(Dedicated File Server Network). В одноранговых сетях на каждой рабочей станции сети могут быть загружены две группы модулей: модуль
сервера и модуль клиента. На серверах функционируют сетевые операционные системы, позволяющие совместно использовать ресурсы сервера, а на клиентах – программное обеспечение для доступа к сети,
обеспечивающее работу с ресурсами. Загрузка в оперативную память
рабочей станции модулей сервера обеспечивает доступ других пользователей к ресурсам этого компьютера. Наличие модулей клиента поз
воляет пользователю иметь доступ к ресурсам других рабочих станций
сети.
К основным функциям модуля клиента сетевых операционных систем относятся выполнение пользовательских приложений, реализация
интерфейса для взаимодействия пользователя с сетью и обеспечение
соединения с сетью. Ключевыми функциями модуля сервера сетевых
операционных систем являются следующие: управление учетными записями, защита доступа,
централизованное лицензирование, защита
данных, многозадачность и многопроцессорная обработка. Преимущества и недостатки одноранговых сетевых операционных систем приведены в табл. 3.1.
-
Таблица 3.1
Характеристика одноранговых сетевых операционных систем
Преимущества Недостатки
Низкая производительность сети (из-за небольшой
Простота инсталляции.
Доступ к ресурсам других рабочих станций
мощности рабочих станций).
Ограничения для доступа к удаленным сегментам
сети.
Ограничены средства управления сетью.
Нет поддержки режима работы «клиент-сервер»
В сетях с выделенным сервером сетевая операционная система ин-
сталлируется и загружается на отдельной станции, которую называют
51
файловым сервером. Рабочие станции имеют доступ к общим данным
и другим ресурсам, хранящимся на файловом сервере. Преимущества и
недостатки сетевых операционных систем с выделенным сервером показаны в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Характеристика сетевых операционных систем с выделенным
сервером
Преимущества Недостатки
Высокая производительность сети за счет использования файлового сервера большой мощности.
Наличие средств связи для доступа к удаленным
сегментам сети и рабочим станциям.
Наличие средств для управления и администрирования в сети.
Поддержка режима работы «клиент-сервер»
Высокий порог вхождения.
Ограничен доступ к ресурсам рабочих станций
Функции сетевых операционных систем будут рассмотрены в сле-
дующем разделе.
3.2. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В СЕТЯХ
Сетевые операционные системы (Network Operating Systems, NOS)
представляют собой специализированный класс программного обеспечения, предназначенный для управления, контроля и оптимизации сетевых ресурсов, а также маршрутизации трафика в компьютерных
сетях. Эти системы играют ключевую роль в обеспечении связности
и эффективности
сетей в различных организациях и на предприятиях.
Сетевые операционные системы выполняют следующие функции для
обеспечения надежности и производительности сетей.
1. Управление сетевыми ресурсами. Сетевые операционные систе-
мы обеспечивают централизованное управление сетевым оборудованием, включая коммутаторы, маршрутизаторы, межсетевые экраны (fire-
walls) и другие сетевые устройства.
2. Контроль доступа. Сетевые операционные системы предостав-
ляют
механизмы аутентификации и авторизации пользователей, а так-
же контроля доступа к сетевым ресурсам и данным.
52
3. Маршрутизация трафика. Сетевые операционные системы
определяют оптимальные маршруты для передачи данных в сети, учитывая различные факторы, такие как пропускная способность, задержка и нагрузка на узлы сети.
4. Мониторинг и управление. Сетевые операционные системы
предоставляют инструменты для мониторинга состояния сети, анализа
трафика и выявления проблем, а также для управления
конфигурацией
сетевых устройств.
5. Обеспечение безопасности. Сетевые операционные системы
предоставляют средства для обнаружения и предотвращения атак на
сеть, а также защиты от угроз безопасности, таких как вирусы, вредоносное программное обеспечение и DDoS-атаки.
6. Поддержка протоколов маршрутизации. Сетевые операционные
системы поддерживают различные протоколы маршрутизации, такие
как OSPF, BGP, RIP и EIGRP, для определения оптимальных
маршру-
тов в сети.
7. Управление виртуальными сетями. Сетевые операционные си-
стемы обеспечивают возможность создания виртуальных сетей
(VLAN), виртуальных частных сетей (VPN) и управления ими.
8. Контроль качества обслуживания (QoS). Сетевые операцион-
ные системы предоставляют средства для управления и приоритизации
трафика в сети, обеспечивая необходимое качество обслуживания для
различных типов данных.
9. Интеграция
с облачными сервисами. Современные сетевые
операционные системы интегрируются с облачными сервисами для
управления и мониторинга сети из облачной среды.
10. Автоматизация и оркестрация. Сетевые операционные системы
обеспечивают средства для автоматизации процессов управления сетью и оркестрации сетевых сервисов, что позволяет снизить затраты на
обслуживание и увеличить производительность сети.
Сетевые операционные системы
играют ключевую роль в управлении и оптимизации современных компьютерных сетей, обеспечивая
надежность, производительность и безопасность передачи данных.
С развитием сетевых технологий и увеличением требований к сетевым
ресурсам сетевые операционные системы будут продолжать развиваться,
чтобы удовлетворять потребности организаций и предприятий. Примерами современных сетевых операционных систем являются следующие.
1. Cisco IOS (Internetwork Operating System). Сетевая
операционная
система, используемая на маршрутизаторах и коммутаторах Cisco.
53
2. Junos OS. Операционная система, используемая на маршрутиза-
торах и коммутаторах Juniper Networks, предоставляющая высокую
производительность и надежность.
3. Vy O S. Открытая сетевая операционная система, основанная на
Debian Linux, предназначенная для использования на сетевом оборудовании с открытым исходным кодом.
4. Arista EOS (Extensible Operating System). Операционная система,
используемая на коммутаторах Arista Networks, обеспечивающая расширяемость, гибкость и высокую производительность.
5. Cumulus Linux. Основанная на Linux
операционная система, разработанная для использования на коммутаторах и маршрутизаторах и
предоставляющая возможности программного определения сети
(SDN).
Структура сетевой операционной системы показана на рисунке ни-
же и состоит из следующих элементов.
1. Средства управления локальными ресурсами рабочей станции,
которые обеспечивают реализацию функций распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации
процессов, управления процессорами в мультипроцессорных машинах,
управления периферийными устройствами и других функций управления ресурсами.
2. Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее
пользование, которые по сути являются серверной частью операционной системы. Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, что необходимо для их совместного использования; ве
дение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов для
удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных;
управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.
3. Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам, ко-
торые представляют собой клиентскую часть операционной системы
(редиректор). Эта часть выполняет распознавание и
перенаправление
в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей,
при этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера.
Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и
преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.
-
54
Структура сетевой операционной системы
4. Коммуникационные средства операционной системы, с помощью
которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи
сообщения по сети, надежность передачи и другие функции, т. е. является средством транспортировки сообщений.
Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной сети. Каждый компьютер в
сетевой операционной системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по
единым правилам – протоколам. В узком смысле сетевая операционная
система – это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.
Для работы
клиентское программное обеспечение, которое обеспечивает доступ
к ресурсам, расположенным на сетевом сервере. Тремя наиболее важными компонентами клиентского программного обеспечения являются
редиректоры (redirector), распределители (designator) и имена UNC
(UNC pathnames).
Редиректор – это сетевое программное обеспечение, которое принимает запросы для удаленных файлов, именованных каналов или почтовых
компьютера. Редиректор перехватывает все запросы, поступающие от
слотов и затем переназначает их сетевым сервисам другого
с сетью на рабочих станциях должно быть установлено
сети автономен, поэтому под
55
приложений, и анализирует их. Фактически существуют два типа редиректоров, используемых в сети: клиентский редиректор (client
redirector) и серверный редиректор (server redirector). По сути, редиректоры скрывают от пользователя сложность доступа к сети. После того
как сетевой ресурс определен, пользователи могут получить к нему
доступ без знания его точного расположения.
Распределитель (designator) представляет собой часть
программного обеспечения, управляющую присвоением букв накопителя (drive
letter) как локальным, так и удаленным сетевым ресурсам или разделяемым дисководам, что помогает взаимодействию с сетевыми ресурсами. Когда между сетевым ресурсом и буквой локального накопителя
создана ассоциация, известная также как отображение дисковода
(mapping a drive), распределитель отслеживает присвоение такой буквы
дисковода сетевому ресурсу. Затем, когда
пользователь или приложение
получат доступ к диску, распределитель заменит букву дисковода на
сетевой адрес ресурса, прежде чем запрос будет послан редиректору.
Редиректор и распределитель являются не единственными методами,
используемыми для доступа к сетевым ресурсам. UNC (Universal
Naming Convention – универсальное соглашение по наименованию)
представляют собой стандартный способ именования сетевых ресурсов. Эти имена имеют форму
\\Имя_сервера\имя_ресурса. Способные
работать с UNC приложения и утилиты командной строки используют
имена UNC вместо отображения сетевых дисков [6].
Для того чтобы компьютер мог выступать в роли сетевого сервера,
необходимо установить серверную часть сетевой операционной системы, которая позволяет поддерживать ресурсы и распространять их среди сетевых клиентов. Важным вопросом для
сетевых серверов является возможность ограничить доступ к сетевым ресурсам. Это
называется сетевой защитой (network security). Она предоставляет
средства управления тем, к каким ресурсам могут получить доступ
пользователи, устанавливает степень этого доступа, а также сколько
пользователей смогут получить такой доступ одновременно. Этот контроль обеспечивает конфиденциальность, защиту и поддерживает эффективную сетевую среду
.
В дополнение к обеспечению контроля сетевых ресурсов сервер
выполняет следующие функции:
1) предоставляет проверку регистрационных имен для пользователей;
2) управляет пользователями и группами;
56
3) хранит инструменты сетевого администрирования для управле-
ния, контроля и аудита;
4) обеспечивает отказоустойчивость для защиты целостности сети.
Главным требованием к сетевым операционным системам является
выполнение ими основных функций по эффективному управлению
ресурсами и обеспечению удобного интерфейса для пользователя
и прикладных программ. Подобная система должна поддерживать
мультипрограммную обработку, работу с виртуальной
памятью, многооконный графический интерфейс пользователя, а также выполнять
другие функции. Кроме функциональных требований к сетевым операционным системам предъявляются следующие эксплуатационные требования.
1. Расширяемость. Изменения сетевых операционных систем
обычно заключаются в приобретении ими новых свойств – например,
поддержке новых типов внешних устройств или новых сетевых технологий. Если код
написан таким образом, что дополнения и изменения
могут вноситься без нарушения целостности системы, то ее называют
расширяемой. Расширяемость достигается за счет модульной структуры, при которой программы строятся из набора отдельных модулей,
взаимодействующих только через функциональный интерфейс.
2. Переносимость. Код сетевой операционной системы должен лег-
ко переноситься с процессора одного типа
на процессор другого типа
и с аппаратной платформы одного типа на аппаратную платформу другого типа. Переносимые сетевые операционные системы имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, такое их свойство
называют многоплатформенностью.
3. Совместимость. Если сетевая операционная система имеет средства для выполнения прикладных программ, написанных для других
операционных
систем, то она обладает совместимостью с ними. Следует различать совместимость на уровне двоичных кодов и совместимость на уровне исходных текстов. Понятие совместимости включает
в себя также поддержку пользовательских интерфейсов других операционных систем.
4. Надежность и отказоустойчивость. Сетевая операционная систе-
ма должна быть защищена как от внутренних, так и
от внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть всегда предсказуемыми, а приложения не должны иметь возможности наносить вред.
Надежность и отказоустойчивость сетевой операционной системы
57
определяется архитектурными решениями, положенными в ее основу,
а также качеством ее реализации.
5. Безопасность. Сетевая операционная система должна защищать
данные и другие ресурсы вычислительной системы от несанкционированного доступа. Для этого система должна иметь средства аутентификации, авторизации и аудита. Причем к задаче контроля доступа добавляется задача защиты данных, передаваемых
по сети.
6. Производительность. Сетевая операционная система должна
обладать хорошим быстродействием и временем реакции. На производительность влияют архитектура системы, многообразие функций, качество программирования кода и возможность исполнения на высокопроизводительной (многопроцессорной) платформе.
При выборе сетевой операционной системы необходимо учитывать
совместимость оборудования; тип сетевого носителя; размер сети; сетевую
топологию; требования к серверу; операционные системы, установленные на клиентах и серверах; используемую сетевую файловую
систему; соглашения об именах в сети; принципы организации сетевых
устройств хранения [5].
3.3. СЕТЕВЫЕ СЕРВИСЫ И СЛУЖБЫ
Сетевые сервисы и службы – это инструменты и ресурсы, предоставляемые компьютерными сетями для выполнения определенных
задач и обеспечения различных функций,
в том числе клиентские приложения и серверные компоненты для взаимодействия между пользователями и сетью. Сетевой сервис – это набор настроек протоколов,
определяющих, как данные передаются и обрабатываются в сети.
Например, веб-сервис (HTTP) используется для доступа к веб-страницам, а почтовый сервис (SMTP, POP3, IMAP) – для отправки и получения электронной почты. Сетевая
служба – это конкретная программа
или процесс, работающий на сервере и предоставляющий определенную функциональность. Например, DNS-сервер преобразует доменные
имена в IP-адреса, а DHCP-сервер автоматически присваивает IP-адреса устройствам в сети. Таким образом, сетевая служба – это совокупность серверной и клиентской частей операционной системы,
предоставляющая доступ к конкретному типу ресурса через
сеть, а сетевой сервис – это набор услуг, предоставляемых сетевой службой.
Сетевые службы являются клиент-серверными системами, т. е. содер-
58
жат источник запросов (клиент) и исполнитель запросов (сервер).
В системе служба может содержать обе эти части или только одну из
них. Сетевые сервисы – это службы, которые объединяют пользователей в группы и позволяют им совместно заниматься различными видами деятельности. Наиболее ярким примером сервиса являются сайты, помогающие пользователям сети Интернет
находить информацию
по определенным критериям отбора, дают все инструменты для ее
обработки и обмена с другими участниками информационного пространства.
Работоспособность сетевых служб обеспечивается программным
обеспечением, которое в основном предоставляется операционной системой. В число сетевых служб входят все административные и пользовательские программы, помогающие обмениваться информацией,
обрабатывать ее, регулировать
скорость и корректность передачи данных, распечатывать и сканировать документы, а также выполнять другие действия. Основные сетевые службы – это файловые службы
и службы печати, их работоспособность обеспечивается сетевой операционной системой. Вспомогательные сетевые службы – факс, передача голоса и другие, которые работают при помощи системных сетевых приложений или утилит
. Список сетевых служб и протоколов
достаточно большой, и в каждом проекте этот список хоть немного, но
отличается друг от друга. Тем не менее существует типовой список сетевых служб.
1. DNS – система доменных имен, которая представляет собой распределенную систему хранения и обработки информации о доменных
зонах. Она необходима для соотнесения
IP-адресов устройств в сети и
более удобных для человеческого восприятия символьных имен.
2. DHCP – протокол динамической настройки узла, который представляет собой сетевой протокол и сетевую службу, позволяющие сетевым устройствам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети.
3. FTP – протокол и сетевая служба для передачи
файлов по сети.
4. TFTP – простой протокол передачи файлов по сети, который используется в основном для передачи загрузочных образов для загрузки
бездисковых устройств по сети.
5. Файловый сервис – сетевая служба для передачи файлов по сети.
6. Сервис сетевой печати – сетевая служба для печати на удаленные
принтеры по сети.
59
3.4. МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ И МОНИТОРИНГА СЕТЕЙ
Постоянный контроль работы локальной сети, составляющей основу любой корпоративной сети, необходим для поддержания ее
в работоспособном состоянии. Причем контроль в этом случае является необходимым первым этапом, который должен выполняться
при управлении сетью. Ввиду важности этой функции ее часто отделяют от других функций
систем управления и реализуют специальными средствами. Такое разделение функций контроля и собственно
управления полезно для небольших и средних сетей, в которых установка интегрированной системы управления экономически нецелесообразна.
Использование автономных средств контроля помогает администратору сети выявить проблемные участки и устройства сети, а их отключение или реконфигурацию он
может выполнять в этом случае
вручную. Процесс контроля работы сети обычно делят на два этапа:
мониторинг и анализ. На этапе мониторинга выполняется более простая процедура – сбор первичных данных о работе сети (статистика
количества циркулирующих в сети кадров и пакетов различных протоколов, состояния портов концентраторов, коммутаторов и маршрутизаторов
и др.). Далее выполняется этап анализа, под которым понимается
более сложный и интеллектуальный процесс осмысления собранной на
этапе мониторинга информации, сопоставления ее с данными, полученными ранее, и выработки предположений о возможных причинах
замедленной или ненадежной работы сети.
Задачи мониторинга решаются программными и аппаратными из-
мерителями, тестерами, сетевыми анализаторами, встроенными сред
-
ствами мониторинга коммуникационных устройств, а также агентами
систем управления. Задача анализа требует более активного участия
человека и использования таких сложных средств, как экспертные системы, аккумулирующие практический опыт многих сетевых специалистов.
Методология проведения анализа данных о состоянии сети может
быть представлена в виде следующих этапов: захват данных; просмотр
захваченных
данных; анализ данных; поиск ошибок; исследование
производительности путем расчета коэффициента использования пропускной способности сети или среднего времени реакции на запрос;
подробное исследование отдельных участков сети.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]