Основы сетевого администрирования

Сетевые операционные системы
Сетевая операционная системы – комплекс программных модулей, предназначенный для повышения эффективности аппаратных ресурсов компьютера путем рационального управления его ресурсами и разделения ресурсов между множеством выполняемых в сети процессов.

Компьютерные сети
Под компьютерной сетью понимается совокупность компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных необходимым программным обеспечением, позволяющим пользователям и приложениям получать доступ к ресурсам компьютеров.

Сетевые и распределенные операционные системы
Сетевая ОС обеспечивает пользователю некоторую виртуальную вычислительную систему, упрощающую работу с ней. Данная система не полностью скрывает распределенный характер своего прототипа, т.е. представляет собой виртуальную сеть.
Распределенная ОС обеспечивает высокую степень прозрачности сетевых ресурсов, т.е. распределенная ОС предоставляет пользователю и приложениям сетевые ресурсы в виде единой централизованной виртуальной машины. Распределенная ОС автоматически распределяет процессы по различным компьютерам для обработки.

Функциональные компоненты сетевой ОС
Основные компоненты сетевой ОС:
Средства управления локальными ресурсами компьютера реализует все функции ОС автономного компьютера (управление процессами, оперативной памятью, управление внешней памятью, пользователями и т.п.)
Сетевые средства, разделяемые на три компонента:
Серверная часть ОС – средства предоставления локальных ресурсов и сервисов в общее пользование
Клиентская часть ОС – средства запроса на доступ к удаленным ресурсам и сервисам
Транспортные средства ОС, совместно с коммуникационной системой обеспечивающие передачу сообщений между компьютерами

Сетевые службы и сервисы
Сетевой службой называется совокупность серверной и клиентской частей ОС, предоставляющих доступ к конкретному типу ресурса компьютера через сеть.
Сервис – интерфейс между потребителем услуг (пользователем или приложением) и поставщиком услуг (службой)

Подходы к построению сетевых операционных систем
Сетевые службы глубоко интегрированы в операционную систему (например, Windows NT)
Сетевые службы объединены в виде некоторого набора программных модулей – оболочки (например, LAN Server, NetWare for UNIX)
Сетевые службы разрабатываются и поставляются в виде отдельных программных модулей (NDS для различных ОС)
Сетевая ОС
Встроенные сетевые службы
ОС
Сетевая оболочка
Сетевая ОС
Сетевые службы – отдельные приложения

Типы сетевых ОС
В зависимости от распределения функций между компьютерами, они могут выступать в роли выделенного сервера или клиентского узла
Сеть может быть построена по следующим схемам:
На основе компьютеров, совмещающих функции клиента и сервера – одноранговая сеть
На основе клиентов и серверов – сеть с выделенными серверами
Сеть, включающая узлы разных типов – гибридная сеть.

Модели сетевых служб и распределенных приложений
Выделяют три основных параметра организации работы приложений в сети:
Способ разделения приложения на части, выполняющиеся на разных компьютерах сети;
Выделение специализированных серверов в сети, на которых выполняются некоторые общие для всех приложений функции;
Способ взаимодействия между частями приложений, работающих на разных компьютерах.

Способы разделения приложений на части
Приложения условно можно разделить на следующие функциональные части:
Средства представления данных на экране;
Логика представления данных на экране (описывает правила и сценарии взаимодействия пользователя с приложениями);
Прикладная логика (правила для принятия решений, вычислительные процедуры и т.п.);
Логика данных – операции с данными, хранящимися в некоторой базе;
Внутренние операции БД – действия СУБД, вызываемые в ответ на выполнение запросов логики данных;
Файловые операции – стандартные операции над файлами и файловой системой.

Двухзвенные схемы
Двухзвенные схемы описывают разделение функций приложения между двумя компьютерами:
Централизованная обработка данных;
Схема «файл-сервер»
Схема «клиент-сервер»

Централизованная обработка данных
Достоинства схемы:
Ресурсы клиентского компьютера используются в незначительной степени, загружаются только графические средства ввода-вывода;
Простота организации программы;
Недостатки схемы:
Недостаточная масштабируемость;
Отсутствие отказоустойчивости.

Схема «файл-сервер»
Достоинства схемы:
Данная схема обладает хорошей масштабируемостью, поскольку дополнительные пользователи и приложения добавляют лишь незначительную нагрузку на центральный узел – файловый сервер.
Недостатки схемы:
Во многих случаях возрастает нагрузка, что приводит к увеличению времени реакции на приложения;
Клиентский компьютер должен обладать высокой вычислительной мощностью, чтобы справляться с представлением данных, логикой приложений, логикой данных и поддержкой операции БД

Схема «клиент-сервер»
Достоинства схемы:
Данная схема более равномерно распределяет функции между клиентской и серверной частями системы;
Клиентский компьютер выполняет функции, специфические для данного приложения;
Сервер – функции, реализация которых не зависит от специфики приложения, и данные функции могут быть оформлены в виде сетевых служб.

Трехзвенные схемы
Централизованная реализация логики приложения решает проблему недостаточной вычислительной мощности клиентских компьютеров для сложных приложений, упрощает администрирование и поддержку системы;
Упрощается разработка крупных приложений, поскольку четко разделены платформы и инструменты для реализации интерфейса и прикладной логики.

Типовая сетевая инфраструктура современного предприятия

Основы межсетевого обмена в сетях TCP/IP
При рассмотрении процедур межсетевого взаимодействия всегда опираются на стандарты, разработанные International Standard Organization (ISO).
Данные стандарты называются "Семиуровневой модели сетевого обмена" или в английском варианте "Open System Interconnection Reference Model" (OSI Ref.Model).
В модели OSI обмен информацией может быть представлен в виде стека, представленного на рисунке.
В рамках данной модели определяется все аспекты соединения – от стандарта физического соединения сетей до протоколов обмена прикладного программного обеспечения.

Уровни в модели OSI
Физический уровень модели определяет характеристики физической сети передачи данных, которая используется для межсетевого обмена. Это такие параметры, как: напряжение в сети, сила тока, число контактов на разъемах и т.п. Типичными стандартами этого уровня являются, например RS232C, V35, IEEE 802.3 и т.п.
Канальный уровень включает протоколы, определяющие соединение, например, SLIP (Strial Line Internet Protocol), PPP (Point to Point Protocol), NDIS, пакетный протокол, ODI и т.п. Речь идет о протоколе взаимодействия между драйверами устройств и устройствами, с одной стороны, а с другой стороны, между операционной системой и драйверами устройства. Драйвер – представляет собой конвертор данных из оного формата в другой, но при этом он может иметь и свой внутренний формат данных.
К сетевому (межсетевому) уровню относятся протоколы, которые отвечают за отправку и получение данных, или, другими словами, за соединение отправителя и получателя. К данному уровню в TCP/IP относят протокол IP (Internet Protocol). На данном уровне определяется отправитель и получатель, именно здесь находится необходимая информация для доставки пакета по сети.

Уровни в модели OSI
Транспортный уровень отвечает за надежность доставки данных, и здесь, проверяя контрольные суммы, принимается решение о сборке сообщения в одно целое.
Уровень сессии определяет стандарты взаимодействия между собой прикладного программного обеспечения. Это может быть некоторый промежуточный стандарт данных или правила обработки информации. Условно к этому уровню можно отнеси механизм портов протоколов TCP и UDP и Berkeley Sockets.
Уровень обмена данными с прикладными программами (Presentation Layer) необходим для преобразования данных из промежуточного формата сессии в формат данных приложения.
Уровень прикладных программ или приложений определяет протоколы обмена данными этих прикладных программ.

Структура стека протоколов TCP/IP
Стек протоколов TCP/IP отличается от стека в модели OSI.
Структура стека может быть представлена в виде четырех уровней.