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三级网络技术 第4章网络操作系统 4 1网络操作系统的基本概念 4 1网络操作系统的基本概念 网络系统由硬件和软件两部分组成的 局城网要实现分布式进程通信 为用户提供完备的网络服务功能 就必须具备局域网高层软件 所谓网络操作系统 就是能利用局域网低层提供的数据传输功能 为高层网络用户提供共享资源管理服务 提供各种网络服务功能的局域网系统软件 3 4 1 1单机操作系统 是一个系统软件主要功能 进程管理存储管理文件系统管理设备管理与作业控制 4 4 1 1单机操作系统 续 1 进程管理目标 对CPU的管理 建立启动进程机制DOS属于单用户单任务操作系统 只能启动一个进程 EXEC函数启动进程Windows和OS 2可以同时启动多个进程 属于多任务多进程操作系统 进程启动函数是CreateProcess2 内存管理目标 给每一个应用程序所必需的内存 而又不占用其它应用程序的内存DOS工作在实模式下 只能使用1MB的内存 Windows工作在保护模式下 利用扩展内存 可以使用1MB以上的内存 5 4 1 1单机操作系统 续 3 文件管理负责管理在硬盘和其它大容量存储设备中存储的文件打开文件主要使用文件句柄 Handle 是识别文件的唯一依据 DOS的文件系统为FAT 文件分配表 Windows为VFAT 虚拟文件分配表 OS 2为HPFS 高性能文件系统 4 设备管理对设备进行管理DOS使用的驱动程序为BIOS提供的Windows和OS 2编写一些较高级的驱动程序 6 4 1 2网络操作系统 除了单机操作系统的功能之外 还提供以下两个功能 提供高效的网络通信能力 提供多项网络服务功能 如远程管理 文件传输 电子邮件 远程打印等 网络操作系统的基本任务屏蔽本地资源和网络资源的差异性 为用户提供各种基本网络服务功能 完成网络共享系统资源的管理 提供网络系统的安全性服务 7 4 2网络操作系统的演变 4 2 1早期的网络操作环境 大型主机时代 IBM公司 Burroughs公司 Unisys公司依赖于单一厂家的产20世纪80年代以后 以Novell公司的NetWare系统为代表IBM公司Microsoft公司 9 4 2 2网络操作系统形成 1 WindowsNTServer3 51良好的文件与打印能力优秀的应用程序服务以及可选的数据库 主机连接和管理应用程序主要缺点 没有全球性的目录服务功能 2 NetWare4 1有高级文件与打印功能和强大的目录和名字服务在运行网络数据库和消息发送方面不如WindowsNTServer3 OS 2WarpServerAdvanced基本的文件与打印服务提供了LANDistance远程访问软件和实用程序缺乏强大的目录服务4 Banyan的Vines6 0 10 4 2 3当前的网络操作环境 NOS与Internet技术的综合Web服务E mail服务 提供了多用户 多任务和多进程的服务采用多线程的处理方式抢先式多任务支持SMP技术SMP SymmetricalMulti Processing 对称多处理在一台计算机上汇集了一组处理器 多CPU 各CPU之间共享内存子系统以及总线结构负载均衡 11 4 3网络操作系统的类型 4 3 1NOS的分类 面向任务型为某一种特殊网络应用要求设计的通用型提供基本的网络服务 满足在各个领域的需求又可分为 变形系统 单机操作系统演变来的基础级系统 直接利用计算机硬件和简单的软件开发而来的 13 4 3 2NOS结构的发展 NOS经历了从对等结构向非对等结构的演变的过程1 对等结构网络操作系统所有的连网结点地位平等操作系统软件相同连网计算机的资源在原则上都是可以相互共享的以前后台方式工作 前台为本地用户提供服务 后台为其它结点的网络用户提供服务提供的服务包括 共享硬盘 共享打印机 电子邮件 共享屏幕 共享CPU服务等 14 2 非对等结构网络操作系统 连网结点分为 网络服务器采用高配置与高性能的计算机 以集中方式管理局域网的共享资源 并为网络工作站提供各类服务网络工作站低配置的微型机系统 主要为本地用户访问本地资源与访问网络资源提供服务NOS软件可分为主从两部分 运行在服务器上部分 功能与性能直接决定了网络服务功能的强弱以及系统性能与安全性 是网络操作系统的核心部分运行在工作站上部分 15 3 文件服务器的概念 主要功能具有分时系统文件管理的全部功能支持文件的概念与标准的文件操作提供网络用户访问文件 目录的并发控制和安全保密措施代表性的文件服务器类型的NOSMicrosoft WindowsNTServer LANManagerNovell NetWareIBM LANServer 16 4 4网络操作系统的基本功能 4 4 1局域网软硬件的典型构成 硬件设备标准的以太网卡 非屏蔽双绞线和集线器网络操作系统如 WindowsNTServer NetWare LANServer UNIX和Linux三部分组成网络服务器 工作站与通信设备 18 4 4 2网络操作系统的基本功能 文件服务网络操作系统最重要最基本的功能 打印服务对网络中共享的打印机和打印作业的管理服务 通过设置专门的打印服务器来管理 数据库服务现今最流行的网络服务 一般为关系型数据库 像Microsoft的SQLServerORACLE系统等 采用都是SQL 结构化查询语言 来实现将客户的请求发送到服务器并处理 19 4 4 2网络操作系统的基本功能 续 信息服务传递信息的服务 如电子邮件 聊天工具等分布式网络服务也叫做目录服务 是整体管理网络资源的一种重要服务网络管理服务提供网络性能分析 网络状态监控 存储管理等多种管理服务Internet Intranet服务支持TCP IP协议 提供如HTTP FTP等Internet服务 20 4 5WidowsNT网络操作系统 4 5 1WidowsNT的发展 1985年 Windows1 031987年 Windows2 01990年5月 Windows3 0 在DOS中增加图形用户界面1993年6月 WindowsNT3 1 真正的32位操作系统1994年9月 WindowsNT3 5 资源要求比NT3 1减少1996年 WindowsNT4 0 有Server4 0和Workstation4 0两个版本 2000年初 Windows2000操作系统2003年4月 Windows2003 22 4 5 2WidowsNT的组成 WindowsNT操作系统分为 服务器端软件 WindowsNTServer客户端软件 WindowsNTWorkstationWindowsNT操作系统特点 友好易用的图形用户界面很强的网络功能与安全性对Internet的支持网络结构 工作组模型域模型 23 4 5 3WidowsNT的特点 1 域的概念域的特点 以 域 为单位实现对网络资源的集中管理单一网络登录能力 用户只要在域中有一个账户 就可以在整个网络中漫游 域模型中服务器 一个域中 有一个主域控制器 PDC 多台后备域控制器 BDC 与普通服务器 PDC负责为域用户与用户组提供信息 BDC的主要功能是提供系统容错 保存着域用户与用户组信息的备份 BDC可以处理用户请求 在PDC失效时将会自动升级为PDC 24 2 WidowsNT的特点 1 内存与任务管理32位体系结构 访问的内存空间可达4GB 操作系统与应用程序分配分离的内存空间抢占式 preemptive 多任务 2 开放的体系结构支持网络驱动接口 NDIS 与传输驱动接口 TDI 允许用户同时使用不同的网络协议内置4种标准网络协议 TCP IP协议Microsoft公司的MWLink协议NetBIOS的扩展用户接口 NetBEUI 数据链路控制协议 25 2 WidowsNT的特点 3 内置管理每个文件设置不同的访问权限对服务器操作权限与用户审计 4 集中式管理利用域与域信任关系实现对大型网络的管理 5 用户工作站管理通过用户描述文件 来对工作站用户的优先级 网络连接 程序组与用户注册进行管理 26 3 WindowsNT的优缺点 主要优点 兼容性及可靠性 便于安装及使用 优良的安全性 符合C2标准 缺点 虽然WindowsNT在兼容性 移植性 性能 可靠性和稳定性等方面的表现均十分出色 但是它的管理比较复杂 开发环境不能令人满意 27 4 5 4Widows2000Server操作系统 1 Windows2000家族的组成 28 2 Windows2000Server的特点 活动目录服务可将网络中的各种对象组织起来进行管理 方便了网络对象的查找 加强了网络的安全性 并有利于用户对网络的管理 通过活动目录 用户可以对用户与计算机 域 信任关系 以及站点与服务进行管理不再区分主域控制器与备份域控制器 所有域控制器之间都是平等的关系提供逻辑的组织形式 如森林 树 域和组织单元 OU 用于组织整个目录不再划分全局组和本地组 29 4 6NetWare网络操作系统 4 6 1NetWare操作系统的发展 AdvancedNetWare2 15NetWare2 2NetWare3 11SFT NetWare3 12NetWare4 1NetWare4 11IntranetWareNetWare5 31 4 6 2NetWare操作系统的组成 由三部分组成 文件服务器内核 工作站外壳与低层通信协议文件服务器内核实现了NetWare的核心协议 NCP 并提供NetWare的所有核心服务负责对工作站网络服务请求的处理 网络服务软件提供了文件与打印服务 数据库服务 通信服务 消息服务等功能 工作站运行的重定向程序NetWareShell负责对用户命令进行解释 32 4 6 3NetWare操作系统的特点 1 NetWare的文件系统必须有一个或一个以上的文件服务器NetWare文件系统以卷 Volumn 为单位访问一个文件的路径为 文件服务器名 卷名 目录名 子目录名 文件名例如 Server1 SYS etc dir1 file12 用户类型网络管理员组管理员网络操作员普通的网络用户 33 4 6 3NetWare操作系统的特点 3 四级安全保密机制注册安全性用户信任者权限最大信任者权限屏蔽目录与文件属性 34 4 6 3NetWare操作系统的特点 4 NetWare的系统容错技术 三级容错机制 第一级系统容错 SFT 针对硬盘表面磁介质可能出现的故障设计的 主要采用双重目录与文件分配表 磁盘热修复与写后读验证等措施 第二级系统容错 SFT 针对硬盘或硬盘通道故障设计的 包括硬盘镜像与硬盘双工等功能 第三级系统容错 SFT 提供了文件服务器镜像功能 事务跟踪系统 TTS 防止在写数据库记录的过程中因系统故障而造成数据丢失UPS监控 防止网络供电系统电压波动或突然中断 35 4 6 3NetWare操作系统的特点 5 NetWare的优缺点主要优点 强大的文件及打印服务能力 良好的兼容性及系统容错能力 比较完备的安全措施 主要缺点 工作站资源无法直接共享 安装及管理维护比较复杂 多用户需同时获取文件及数据时会导致网络效率低 服务器的运算功能没有得到发挥 36 4 6 4IntranetWare操作系统 集成了因特网功能的企业内部网 Intranet 操作系统用户采用IP与IPX两种方式访问内部网络支持Web与FTP服务主要特点 能够建立功能强大的企业内部网络 能保护用户现有的投资 能方便地管理网络与保证网络安全 能集成企业的全部网络资源 能大减少网络管理的开支 37 4 7Linux网络操作系统 4 7 1Linux操作系统的发展 Linux是完全免费的 源代码公开的 可运行于普通PC机的类UNIX操作系统 有一位来自芬兰赫尔辛基大学的大学生LinusB Torvalds 其目标是使Linux成为一个能基于Intel硬件的 在微型机上运行的 类似于Unix的新的操作系统 他将Linux最初的源代码放在了因特网的FTP站点上 世界上许多的程序员通过因特网参与了Linux的开发工作 为Linux的成功作出了贡献 39 4 7 2Linux操作系统的特点 不限制应用程序可用内存的大小 虚拟内存技术 允许多任务 多用户 具有先进的网络能力 支持TCP IP协议 符合Unix标准 可以将Linux上的程序移植到Unix上运行 是免费的软件 最重要的特点是源代码开放 40 4 7 3Linux的一些版本 RedHatLinux 红帽Linux SlackwareLinuxDebainLinuxTurboLinux中科红旗公司的红旗Linux冲浪公司的XteamLinux蓝点公司的BluePointLinux中软公司的中软Linux联想公司的幸福Linux 41 4 8Unix网络操作系统 4 8 1Unix的发展 发展历程1965年 美国麻省理丁学院开发的分时操作系统Multics的基础上不断演变而来的1969年 贝尔实验室的系统程序设计人员在PDP 7计算机上成功地开发了16位微机操作系统 1972年 开始移植到PDP 系列机上运行1979年 移植到类似于IBM370的32位机上运行 并公布了UNIX第7版 1980年 为VAX 780计算机编写的操作系统UNIX32V 1980 加利福尼亚大学伯克利分校发表了VAX U型机用的BSD4 0和BSD4 1版本 1982年 贝尔实验室又相继公布了UNIXSystem 的3 0 4 0和5 0等版本 1986年 UNIXSystemsV又发展为它的改进版Res2 1和Res3 0 而BSD4 2又升级为BSD4 3 43 4 8 1Unix的发展 Unix的两个主要版本 AT T的UnixSVBSD4 3各大公司都有自己的Unix系统 如 IBM公司的AIX系统Sun公司的SunOS系统 SolarisHP公司的HP UX系统 44 4 8 2Unix的结构与特性 1 Unix系统结构操作系统的内核文件子系统 对系统中的文件进行管理 并提供高速缓冲机制 进程控制子系统 负责进程的创建 撤消 同步 通信 进程调度以及存储管理 核外程序用户程序系统提供的服务 45 2 Unix系统特性 1 Unix是多用户 多任务的网络操作系统 2 Unix使用C语言编写 使得系统易读 易修改 易移植 3 提供了丰富的 经过精心挑选的系统调用 4 Unix提供了功能强大的Shell语言 5 Unix采用了树形文件系统 具有良好的安全性 6 Unix系统提供了多种通信机制 7 Unix采用进程对换的内存管理机制和请求调页的存储管理方式 实现了虚拟存储管理 46 4 8 3Unix的标准化 Unix版本多达100余个Unix在20世纪90年代分为了两个阵营UI Unix国际 OSF 开放系统基金会 两大阵营联合成立了 公共开放软件环境 组织 即COSE 制订了两个标准CDE 规定Unix的图形界面Unix95 规定Unix的应用程序界面IBM Intel SCO制定了蒙特雷计划结合了IBM的AIX和SCO的UnixWare技术同时运行在IntelIA 32 IntelIA 64和IBMPowerPC处理器之上从部门服务器到大型数据库中心的超级服务器 47 4 8 4几种典型的Unix系统 Sun公司的Solaris 在SunOS的基础上设计而成主要运行在使用Sun公司的RISC芯片的工作站和服务器上 但也有基于Intelx86的Unix系统Solaris7的特点是使用SUN的SPARC64位平台 支持多处理器 多线程和系统容错特性Solaris7分为EasyAccess EnterpriseServer和ISPServer三种软件HP公司的HP UX 标准的64位企业级操作系统支持SMP及OLTP海量数据处理在金融等领域得到广泛的应用SCO公司的UnixWare和OpenServer 使用于Intel平台上可以在32位的平台上使用 48 典型考题分析 例4 1 关于操作系统 以下哪种说法是错误的 2006年4月 A 设备I O通过驱动程序驱动外部设备B 文件I O管理着应用程序占有的内存空间C 在保护模式下 当实内存不够用时可生成虚拟内存以供使用D 在多任务环境中 要把CPU时间轮流分配给各个激活的应用程序答案 B 50 例4 2 以下关于操作系统的描述中 哪一种说法是错误的 2006年9月 A DOS是单任务的图形界面操作系统B DOS通过FAT文件表示寻找磁盘文件C Windows是多任务的图形界面操作系统D Windows通过虚拟文件表VFAT寻找磁盘文件答案 A 51 例4 3 操作系统能找到磁盘上的文件 是因为有磁盘文件名与存储位置的记录 在windows中 这个记录表称为 2005年4月 A IP路由表B VFAT虚拟文件表C 端口 MAC地址映射表D 内存分配表答案B 52 例4 4 以下关于网络操作系统的描述中 哪一个说法是错误的 2006年9月 A 屏蔽本地资源和网络资源之间的差异B 具有硬件独立特性 支持多平台C 提供文件服务和打印管理D 客户和服务器的软件可以互换答案 D 53 例4 5 网络操作系统要求网络用户在使用时不必了解网络的 2006年4月 I 拓扑结构II 网络协议III 硬件结构A 仅I和IIB 仅II和IIIC 仅I和IIID 全部答案 D 54 例4 6 早期的网络操作系统经历了由 结构向主从结构的过渡 2006年9月 答案 对等结构 55 例4 7 文件服务器应具有分时系统文件管理的全部功能 能够为网络用户提供完善的数据 文件和 2002年9月 A 目录服务B 视频传输服务C 数据库服务D 交换式网络服务答案 A 56 例4 8 典型的局域网可以看成由以下三部分组成 网络服务器 工作站与 2002年9月 A IP地址B 通信设备C TCP IP协议D 网卡答案 B 57 例4 9 以下哪项不是网络操作系统提供的服务 2004年9月 A 文件服务B 打印服务C 通信服务D 办公自动化服务答案 D 58 例4 10 在Client Server网络数据库中 客户端向数据库服务器发送查询请求采用语言 2005年4月 答案 结构化查询语言或SQL 59 例4 11 网络操作系统为支持分布式服务 提出了一种新的网络资源管理机制 即分布式 管理机制 2005年4月 答案 目录 60 例4 12 网络操作系统提供的主要网络管理功能有网络状态监控 网络存储管理和 2004年4月 A 攻击检测B 网络故障恢复C 中断检测D 网络性能分析答案 D 61 例4 13 WindowsNT是人们非常熟悉的网络操作系统 其吸引力主要来自 2004年9月 适合做因特网标准服务平台 开放源代码 有丰富的软件支持 免费提供A 和 B 和 C 和 D 和 答案 A 62 例4 14 尽管WindowsNT操作系统的版本不断变化 但从网络操作与系统应用角度看 有两个概念始终没变 这就是工作模型与 模型 2005年4月 答案 域 63 例4 15 WindowsNTServer操作系统是以 域 为单位实现对网络资源的集中管理 在主域控制器失效时 将会自动升级为主域控制器 答案 后备域控制器或BDC 64 例4 16 域模式最大的好处是具有 登录功能 用户只要在域中有一个账户 就可以在整个网络中漫游 2004年9月 答案 单一网络 65 例4 17 以下关于Windows2000的描述中 哪一种说法是错误的 2006年9月 A 服务器的新功能之一是活动目录服务B 域是基本的管理单位C 域控制器不再区分主从结构D 数据中心版适合数字家庭使用答案 D 66 例4 18 对于Windows2000Server 以下哪种说法是错误的 2006年4月 A 域是它的基本管理单位B 活动目录服务是它最重要的功能之一C 域控制器分为主域控制器和备份域控制器D 它不划分全局组和本地组答案 C 67 例4 19 Novell公司曾经轰动一时的网络操作系统是 今天仍有6 5版本在使用 2006年4月 答案 NetWare 68 例4 20 以下关于NetWare的描述中 哪一种说法是错误的 2006年9月 A 强大的文件和打印服务功能B 不支持TCP IP协议C 良好的兼容性和系统容错能力D 完备的安全措施答案 B 69 例4 21 NetWare文件系统所有的目录与文件都建立在 硬盘上 2005年9月 答案 文件服务器 70 例4 22 NetWare第二级系统容错主要是 2002年9月 A 针对文件服务器失效而设计的B 针对硬盘表面介质损坏而设计的C 针对硬盘和硬盘通道故障而设计的D 用来防止在写数据记录的过