Выбор оптимальных сетевых решений на базе многозадачных операционных систем для построения компьютерной сети вуза

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Уральский Государственный Университет им А.М.Горького

Математико-механический факультет

Кафедра математического анализа и теории функций

Выбор оптимальных сетевых решений на базе многозадачных операционных систем

для построения компьютерной сети вуза.

|Допускается к защите, |Дипломная работа |

|заведующий кафедрой |студента V курса |

|_______________________ |группы Мт-502 |

| |Краева |

| |Семена Владимировича |

| | |

| |Научный руководитель: |

| |кандидат физ.-мат. наук, |

| |доцент кафедры |

| |математической физики УрГУ, |

| |Устинов |

| |Владимир Алексеевич. |

Екатеринбург,

1997 г.

РЕФЕРАТ

Краев С.В. «Выбор оптимальных сетевых решений на базе многозадачных

операционных систем для построения компьютерной сети вуза», дипломная

работа, стр. 60, библ.

Ключевые слова: КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ, ЛВС, СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ.

Объект исследования: сетевые операционные системы Novell NetWare, UNIX,

OS/2 LAN Server, OS/2 LAN Manager и Windows NT Advanced Server.

Цель работы: На основе вышеперечисленных операционных систем построить

сетевое решение применимое для построения компьютерной сети вуза с учетом

необходимых требований к сети, на основе имеющейся аппаратной базы, а также

с учетом экономических возможностей вуза.

В данной работе произведен подробный анализ возможностей операционных

систем NetWare, UNIX, OS/2 и Windows NT. Для каждой из них подробно

рассмотрены архитектура ОС, файловые системы, подсистемы защиты информации,

а также возможности предоставляемые ОС пользователю и администратору. Также

было произведено сравнение различных версий сетевых операционных систем.

Накопленные данные были подвергнуты анализу по критериям, необходимым для

полноценной и устойчивой работы локальной вычислительной сети вуза.

Рассматривались аппаратные требования каждой системы, как то тип процессора

сервера, необходимое количество операционной памяти сервера и рабочей

станции, занимаемый объем жесткого диска; удобство работы клиента и

удобство администрирования; устойчивость и надежность; стоимость

операционной системы.

На основе полученных данных было построено оптимальное сетевое решение для

локальной сети вуза, которое было реализовано на базе Уральской

Государственной Архитектурно-Художественной Академии.

Содержание

Введение 4

Глава 1. Анализ возможностей ОС NetWare фирмы Novell 9

1.1 Обзор архитектуры 11

1.2 Файловая система NetWare 12

1.3 Защита данных в ОС NetWare 18

1.4 Работа в сетях Novell NetWare 19

1.5 Обзор различных версий ОС NetWare 25

Глава 2. Анализ возможностей ОС OS/2 33

2.1 Обзор архитектуры 35

2.2 Файловая система OS/2 37

2.3 Защита данных в ОС OS/2 39

2.4 Работа с LAN Manager и LAN Server 41

2.5 Сравнительный анализ LAN Manager и LAN Server 46

Глава 3. Анализ возможностей ОС Windows NT AS 51

3.1 Обзор архитектуры 52

3.2 Файловая система NTFS 61

3.3 Защита данных в ОС Windows NT AS 65

3.4 Работа в сетях Windows NT AS 67

Глава 4. Анализ возможностей ОС UNIX 74

4.1 Обзор архитектуры 76

4.2 Файловая система 81

4.3 Защита данных в ОС UNIX 83

4.4 Работа в сетях UNIX 85

Заключение 87

Библиография 92

Введение

В нашей стране за последние 5 лет произошел качественный скачок в

информационных технологиях. Первоначально персональный компьютер

предусматривался именно, как персональная машина с собственным автономным

хранилищем информации. Поэтому при работе над каким-либо коллективным

проектом программы и данные передавались между отдельными компьютерами с

помощью внешних носителей (дискеты, магнитные ленты и т.д.).

Однако с развитием компьютерной техники объемы разрабатываемых и

используемых в процессе работы программных продуктов возросли.

Соответственно увеличилось и количество программистов, задействованных в

каждом отдельном проекте. Также эти коллективы могли быть распределены

географически на достаточно большом расстоянии друг от друга. Все это в

целом привело необходимости создания эффективного способа взаимодействия

между отдельными компьютерами.

Конструкция персонального компьютера предусматривает наличие

последовательного коммуникационного порта, который возможно использовать

для связи двух ЭВМ. Как развитие этой технологии возникла идея локально

вычислительной сети (ЛВС). В простейшем варианте ЛВС – это провод, к

которому параллельно посредством специальных разъемов подключаются

отдельные компьютеры, называемые в этом случае рабочими станциями. Первые

сети сроились на основе стандартных коммуникационных портов, однако

скорости обмена данных через это устройство были слишком малы. Для

устранения этой проблемы были созданы специальные сетевые платы со своим

разъемом, которые позволяли довести скорость передачи данных до скоростей

внутренней шины компьютера.

Одна или несколько машин могут быть выделены для некоторых специальных

функций:

1. Разделение общих файлов. Доступ к файлам для совместного

одновременного использования.

2. Передача файлов. Передача информации без использования внешних

носителей.

3. Доступ к информации и файлам. Запуск прикладных программ с любой

рабочей станции.

4. Разделение прикладных программ. Запуск одновременно на нескольких

рабочих станциях копии одной и той же программы.

5. Одновременный ввод данных в прикладные программы.

Все эти функции выполняет специально выделенная машина, называемая файл-

сервером.

6. Разделение принтера. ЛВС позволяет нескольким пользователям совместно

использовать один или несколько принтеров. Этим занимается принт-

сервер.

7. Электронная почта. Эта служба используется для рассылки писем,

служебных записок, докладов и т.п. другим пользователям. Машина,

выделенная для этой службы называется мэйл-сервером.

Однако архитектура ЛВС может более много более сложной. Так, в частности,

довольно часто используется не шина, а такие структуры как звезда, кольцо и

др. При построении более сложных сетей возникает необходимость в

дополнительных устройствах. Так, если ЛВС разбита на несколько сегментов,

например для двух и более географически удаленных классов, то для связи

между этими сегментами используются хабы - кабельные центры. Хабы

используются для физического подключения нескольких сегментов, находящихся

на небольшом удалении. Для связи между различными сетями, находящихся на

значительном удалении, используют маршрутизаторы. Существует огромное

количество других видов сетевого оборудования, но перечислять его нет

необходимости. На рынке существует несколько десятков ведущих фирм-

производителей подобного оборудования. Каждая из них производит продукцию

собственными спецификациями и предназначением для выполнения конкретных

задач при определенных условиях. Поэтому возникает первая проблема

построения сетевых решений - аппаратная проблема. Необходимо подобрать

оборудование оптимальное для решения задачам этой сети, и при этом надо

помнить о совместимости устанавливаемой аппаратуры.

Второй основной проблемой построения сетевых решений является проблема

программного обеспечения. Аналогично с рынком аппаратуры, на рынке

программного обеспечения существует несколько лидирующих фирм-

производителей Сетевых Операционных Систем (Network Operating System - NOS)

и других приложений для работы в сети. Каждая из них имеет свои

преимущества и свои недостатки, но универсальной NOS, которая удовлетворила

бы всех пользователей, пока не существует. Поэтому в крупных, например

корпоративных, сетях используют интегрированные структуры, включающие в

себя несколько NOS. Спутниковая связь и связь через выделенные линии

позволяет создавать сети международного масштаба. Примером может являться

сеть Intranet - корпоративная сеть на основе всемирной сети Internet.

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров и

более 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети

от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet.

Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом

важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений,

возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и

передача сообщений ( факсов, E-Mail писем и прочего ) не отходя от рабочего

места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки

земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм

производителей работающих под разным программным обеспечением.

Такие огромные потенциальные возможности которые несет в себе

вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем который при этом

испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение

производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке

и не применять их на практике.

Поэтому необходимо разработать принципиальное решение вопроса по

организации ИВС ( информационно-вычислительной сети ) на базе уже

существующего компьютерного парка и программного комплекса отвечающего

современным научно-техническим требованиям с учетом возрастающих

потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи

с появлением новых технических и программных решений.

В этих условиях проблема поиска оптимального сетевого решения становится

особенно острой: возникает необходимость изучить возможности каждой NOS и

создавать интегрированные решения, использующие преимущества каждой из

используемых NOS.

Основное направление развития современных NOS - перенос вычислительных

операций на рабочие станции, создание систем с распределенной обработкой

данных. Это в первую очередь связано с ростом вычислительных возможностей

персональных компьютеров и все более активным внедрением мощных

многозадачных операционных систем: OS/2, Windows NТ, Windows 95. Кроме

этого внедрение объектно-ориентированных технологий (ОLЕ, DСЕ, IDAPI)

позволяет упростить организацию распределенной обработки данных. В такой

ситуации основной задачей NOS становится объединение неравноценных

операционных систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня для

широкого круга задач: обработка баз данных, передача сообщений, управление

распределенными ресурсами сети (directoгу/namе service).

В современных NOS применяют три основных подхода к организации управления

ресурсами сети.

Первый - это Таблицы Объектов (Bindery). Используется в сетевых

операционных системах NetWare 28б и NetWare v3.1х. Такая таблица находится

на каждом файловом сервере сети. Она содержит информацию о пользователях,

группах, их правах доступа к ресурсам сети (данным, сервисным услугам и

т.п.). Такая организация работы удобна, если в сети только один сервер. В

этом случае требуется определить и контролировать только одну

информационную базу. При расширении сети, добавлении новых серверов объем

задач по управлению ресурсами сети резко возрастает. Администратор системы

вынужден на каждом сервере сети определять и контролировать работу

пользователей. Абоненты сети, в свою очередь, должны точно знать, где

расположены те или иные ресурсы сети, а для получения доступа к этим

ресурсам - регистрироваться на выбранном сервере. Конечно, для

информационных систем, состоящих из большого количества серверов, такая

организация работы не подходит.

Второй подход используется в LAN Server и LAN Manager - Структура Доменов

(Domain). Все ресурсы сети и пользователи объединены в группы. Домен можно

рассматривать как аналог таблиц объектов (bindery), только здесь такая

таблица является общей для нескольких серверов, при этом ресурсы серверов

являются общими для всего домена. Поэтому пользователю для того чтобы

получить доступ к сети, достаточно подключиться к домену

(зарегистрироваться), после этого ему становятся доступны все ресурсы

домена, ресурсы всех серверов и устройств, входящих в состав домена. Однако

и с использованием этого подхода также возникают проблемы при построении

информационной системы с большим количеством пользователей, серверов и,

соответственно, доменов. Например, сети для предприятия или большой

разветвленной организации. Здесь эти проблемы уже связаны с организацией

взаимодействия и управления несколькими доменами, хотя по содержанию они

такие же, как и в первом случае.

Третий подход - Служба Наименований Директорий или Каталогов (Directory

Name Services - DNS) лишен этих недостатков. Все ресурсы сети: сетевая

печать, хранение данных, пользователи, серверы и т.п. рассматриваются как

отдельные ветви или директории информационной системы. Таблицы,

определяющие DNS, находятся на каждом сервере. Это, во-первых, повышает

надежность и живучесть системы, а во-вторых, упрощает обращение

пользователя к ресурсам сети. Зарегистрировавшись на одном сервере,

пользователю становятся доступны все ресурсы сети. Управление такой

системой также проще, чем при использовании доменов, так как здесь

существует одна таблица, определяющая все ресурсы сети, в то время как при

доменной организации необходимо определять ресурсы, пользователей, их права

доступа для каждого домена отдельно.

В настоящее время по оценке компании IDC наиболее распространенными

являются следующие сетевые операционные системы:

- NetWare v2.х и vЗ.х, Novell Inc. 65 %

- LAN Server, IВМ Согр. 14 %

- LAN Manager, Microsoft Corp. 3 %

- UNIX 5 %

- Windows NT Advanced Server 10 %

Целью данной работы является рассмотрение возможностей вышеперечисленных

NOS и построение оптимального интегрированного сетевого решения на основе

этих систем для вуза.

На текущем этапе развития вуза сложилась ситуация когда :

1. В вузе имеется большое количество компьютеров работающих отдельно от

всех остальных компьютеров и не имеющих возможность гибко обмениваться с

другими компьютерами информацией.

2. Невозможно создание общедоступной базы данных, накопление информации при

существующих объемах и различных методах обработки и хранения информации.

3. Существующие ЛВС объединяют в себе небольшое количество компьютеров и

работают только над конкретными и узкими задачами.

4. Накопленное программное и информационное обеспечение не используется в

полном объеме и не имеет общего стандарта хранения.

5. При имеющейся возможности подключения к глобальным вычислительным сетям

типа Internet необходимо осуществить подключение к информационному каналу

не одной группы пользователей, а всех пользователей с помощью объединения

в группы.

Для решения данной проблемы предложено создать единую информационную сеть

(ЕИС) вуза. ЕИС вуза должна выполнять следующие функции:

1. Создание единого информационного пространства которое способно охватить

и применять для всех пользователей информацию созданную в разное время и

под разными типами хранения и обработки данных, распараллеливание и

контроль выполнения работ и обработки данных по ним.

2. Повышение достоверности информации и надежности ее хранения путем

создания устойчивой к сбоям и потери информации вычислительной системы, а

так же создание архивов данных которые можно использовать, но на текущий

момент необходимости в них нет.

3. Обеспечения эффективной системы накопления, хранения и поиска

технологической, технико-экономической и финансово-экономической

информации по текущей работе и проделанной некоторое время назад (

информация архива) с помощью создания глобальной базы данных.

4. Обработка документов и построения на базе этого действующей системы

анализа, прогнозирования и оценки обстановки с целью принятия

оптимального решения и выработки глобальных отчетов.

5. Обеспечивать прозрачный доступ к информации авторизованному

пользователю в соответствии с его правами и привилегиями.

В данной работе на практике рассмотрено решение 1-го пункта - Создание

единого информационного пространства - путем рассмотрения и выбора лучшего

из существующих способов или их комбинации.

Глава 1.

Анализ возможностей ОС NetWare фирмы Novell

Сетевая ОС NetWare на сегодняшний день является наиболее популярной сетевой

ОС. Более половины всех ЛВС в мире используют различные версии ОС NetWare.

Пользователям она нравится благодаря своей хорошей производительности,

способности работать с разнообразными аппаратными средствами и

предоставлению исчерпывающего набора средств защиты данных.

Фирма Novell предлагает различные сетевые программные продукты. Главными

среди них являются три сетевые ОС на базе файловых серверов, описываемые в

данной главе - версия 4.0 для предприятий, версия 3.12 с улучшенными

характеристиками и версия 2.2 для новичков. Фирма Novell также продает

одноранговые сетевые ОС Personal NetWare и NetWare Lite, предназначенные

для организации ЛВС в небольших рабочих группах.

Кроме сетевых ОС, фирма Novell также предлагает другие программные

продукты, ориентированные на применение в компьютерных сетях. Так,

коммуникационная программа 3270 фирмы Novell позволяет организовать 3270

сеансов эмуляции терминалов большой ЭВМ рабочими станциями. Комплекс Access

Server является набором коммуникационных аппаратных и программных средств,

предоставляющих возможность нескольким уда ленным рабочим станциям получать

доступ к файловому серверу через телефонную сеть. Аппаратно-программный

комплекс, называемый LANa-lyzer, является инструментом для диагностики

некоторых сетевых проблем.

Фирма Novell стала первым производителем распределенных систем обработки

данных, допускающих совместное использование в ЛВС разнородных компьютеров,

Она также была первой фирмой, допускающей работу с компьютерными сетями,

имеющими различные топологии, и предоставляющей средства для маршрутизации

данных между такими сетями, Фирма Novell была первой, создавшей сетевые ОС

для OS/2 и всех версий DOS, и предоставляющей средства для соединения

компьютеров, совместимых с IBM, Apple, UNIX, DEC и многих других типов.

NetWare допускает использование более, чем 200 типов сетевых адаптеров,

более чем 100 типов дисковых подсистем для хранения данных, устройств

дублирования данных и файловых серверов. Она содержит сертификационную

лабораторию для испытаний своей продукции при работе с аппаратными и

программными компонентами от других производителей. В одной из своих

лабораторий фирма Novell имеет 1368 рабочих станций на базе ПК для

тестирования собственного программного обеспечения.

Фирма Novell имеет контракты о поддержке ОС NetWare с наиболее крупными и

мощными из независимых организаций, занимающихся обслуживанием ЛВС. В их

число входят Bell Atlantic, DEC, Hewlett-Packard, Intel, Prime, Unisys и

Xerox. Основными системными интеграторами и распространителями продукции

фирмы Novell являются: Electronic Data Systems (EDS), Boeing Computer

Services, NYNEX Business Centers и Sears Business Centers. Даже гигантская

фирма IBM с 1990 года стала перепродавать сетевые ОС NetWare.

Фирма Novell прошла трудный путь к вершинам сетевой технологии. Когда-то

она занималась производством файловых серверов и сетевых адаптеров. Однако

в настоящее время она прекратила производство аппаратных средств,

сосредоточив свои усилия на производстве программного обеспечения для

компьютерных сетей.

Изначально Novell разработала NetWare как операционную систему для

сетевой платы Novel S-Net. Novel S-Net - это сеть с топологией типа

"звезда" и выделенным сервером на MC68000. Ко времени создания этой сети

для процессоров MC68000 не было операционной системы, являющейся для них

стандартом "де-факто", поэтому Novell разработала полностью свою ОС,

ориентированную на сетевые приложения.

С началом бума компьютеров PC разработчики NetWare решили, что написанную

на С NetWare будет несложно перенести на микропроцессоры семейства Intel и

сделать так, чтобы сетевая ОС поддерживала практически любое сетевое

оборудование, представленное на рынке. Для непосредственного взаимодействия

с IBM-оборудованием были реализованы соответствующие драйверы. В связи с

тем, что ROM BIOS в семействе машин IBM PC был разработан для

однопользовательской DOS, общая производительность системы падала при

попытке использовать его в многопользовательских приложениях. NetWare -

многопользовательская система, поэтому программисты в Novel решили обойти

ROM BIOS и общаться непосредственно с оборудованием, то повышает

производительность (позволяет NetWare обрабатывать запросы от других

рабочих станций, ожидая завершения запроса ввода/вывода на диск).

Единственным недостатком примененного в NetWare подхода является

невозможность использовать DOS-драйверы для управления дисководами. Для

NetWare необходимы собственные драйверы дисковых устройств. Для многих

поставляемых дисковых накопителей, совместимых с IBM PC, производители

предоставляют и драйверы для NetWare. Фирма Novell также поставляет

драйверы для широкой гаммы устройств такого типа.

Преимущества данной сетевой ОС - высокая производительность и пропускная

способность сети - подтверждаются и местом на рынке аналогичных продуктов,

занимаемым NetWare. Интерфейсы предоставляемые пользователю NetWare не

имеют ничего общего с DOS или ROM BIOS, но они обеспечивают очень

эффективное использование ресурсов IBM PC. Этот подход позволил Novell

повысить степень защиты и исправления ошибок (fault tolerance), что было

невозможно реализовать в рамках файловой системы DOS.

В настоящее время свыше 300000 компьютеров работают под управлением

NetWare. NetWare была разработана специально для выполнения функций

файлового сервера, поэтому структура файлов и характер работы не базируются

на операционной системе рабочих станций, как это имеет место в MS-Net.