Программное обеспечение сетей ЭВМ - Коммуникации и связь - Скачать бесплатно
Оглавление
Введение. 2
Теоретическая часть: "Программное обеспечение сетей ЭВМ" 3
Операционные системы компьютерных сетей 3
Быстродействие сетевой ОС 5
Windows NT Server 7
Коммуникации 7
Обмен информацией 8
Управление базами данных 11
Защита данных 11
Доступ к мэйнфреймам 12
Эмуляция терминала 13
Управление сетью и оптимизация расходов на неё 14
SMS- сервер управления системами 14
«Нулевые расходы на администрирование» 15
Заключение 16
Примечание 16
Практическая часть 17
Практическое задание № 1 17
Практическое задание № 2 20
Приложения 24
Список использованной литературы 27
Введение.
Сложность современных человеко-машинных систем, их функциональные
особенности и степень автоматизации режимов управления определяются
лавинообразным ростом быстроизменяющихся информационных потоков,
параметрическое осмысление которых, и оперативное принятие управляющих
решений осуществляет человек. Получение и анализ информации в этом случае
должны происходить со скоростью выработки параметрических данных в реальном
масштабе времени. При этом, в принципе, не существует объектов, исключающих
непосредственное или опосредованное участие человека в функциональных
контурах управления автоматизированных систем. Прогресс в развитии
микропроцессорной техники сделал ее доступной массовому потребителю, а
высокая надежность, относительно низкая стоимость, простота общения с
пользователем - непрофессионалом в области вычислительной техники послужили
основой для организации систем распределенной обработки данных, включающих
от десятка до нескольких сотен ПЭВМ, объединенных в вычислительные сети.
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.
Вычислительные сети позволяют автоматизировать управление
производством, транспортом, материально-техническим снабжением в масштабе
отдельных регионов и страны в целом. Возможность концентрации в
вычислительных сетях больших объёмов данных, общедоступность этих данных, а
также программных и аппаратных средств обработки и высокая надёжность их
функционирования – всё это позволяет улучшить информационное обслуживание
пользователей и резко повысить эффективность применения вычислительной
техники.
Интеграция и формирование информационно-управляющих ресурсов являются
основным аргументом в пользу создания сетевой архитектуры, абонентских
служб сетевого доступа и существенного расширения предоставляемых услуг по
распределению, телеобработке информационных потоков.
Теоретическая часть: "Программное обеспечение сетей ЭВМ"
Сеть — ничто без программного обеспечения. Программное обеспечение
(ПО) вычислительных сетей обеспечивает организацию коллективного доступа к
вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и
перераспределение ресурсов сети с целью повышения оперативности обработки
информации и максимальной загрузки аппаратных средств, а также в случае
отказа и выхода из строя отдельных технических средств и т.д.
Подобно земной коре, сетевое ПО состоит из слоев. Одни из них
«толще», другие "тоньше", но все работают как единое целое. Каждый слой
сетевого программного обеспечения нацелен на решение той или иной
конкретной задачи.
Программное обеспечение вычислительных сетей включает три основных
«слоя»:
V общее программное обеспечение, образуемое базовым ПО отдельных ЭВМ,
входящих в состав сети;
V специальное программное обеспечение, образованное прикладными
программными средствами, отражающими специфику предметной области
пользователей при реализации задач управления;
V системное сетевое программное обеспечение, представляющее комплекс
программных средств, поддерживающих и координирующих взаимодействие всех
ресурсов вычислительной сети как единой системы.
Разумеется, любая слоистая структура нуждается в фундаменте, как
земная кора в магме, а многослойное программное обеспечение, образующее
сетевую среду для коллективной деятельности, базируется на операционной
системе.
Операционные системы компьютерных сетей
Операционная система сети включает в себя набор управляющих и
обслуживающих программ, обеспечивающих:
. межпрограммный метод доступа (возможность организации связи между
отдельными прикладными программами комплекса, реализуемыми в различных
узлах сети);
. доступ отдельных прикладных программ к ресурсам сети (и в первую очередь
к устройствам ввода-вывода);
. синхронизацию работы прикладных программных средств в условиях их
обращения к одному и тому же вычислительному ресурсу;
. обмен информацией между программами с использованием сетевых "почтовых
ящиков";
. выполнение команд оператора с терминала, подключенного к одному из узлов
сети, на каком-либо устройстве, подключенном к другому удаленному узлу
вычислительной сети;
. удаленный ввод заданий, вводимых с любого терминала, и их выполнение на
любой ЭВМ в пакетном или оперативном режиме;
. обмен наборами данных (файлами) между ЭВМ сети;
. доступ к файлам, хранимым в удаленных ЭВМ, и обработку этих файлов;
. защиту данных и вычислительных ресурсов сети от несанкционированного
доступа;
. выдачу различного рода справок об использовании информационных,
программных и технических ресурсов сети;
. передачу текстовых сообщений с одного терминала пользователя на другие
(электронная почта).
Операционные системы (ОС) отвечают за выполнение основных функций
любого компьютера, будь то мэйнфрейм или миникомпьютер, сетевой сервер или
настольный ПК. Для пользователя работа и роль операционной системы наиболее
заметна и важна; ведь клавиатура, мышь и интерфейс — единственные
посредники при общении человека с приложениями и аппаратурой.
С помощью операционной системы сети:
. устанавливается последовательность решения задач пользователя;
. задачи пользователя обеспечиваются необходимыми данными, хранящимися в
различных узлах сети;
. контролируется работоспособность аппаратных и программных средств сети;
. обеспечивается плановое и оперативное распределение ресурсов в
зависимости от возникающих потребностей различных пользователей
вычислительной сети.
Выполняемое с помощью операционной системы сети управление включает:
планирование сроков и очередности получения и выдачи информации абонентам;
распределение решаемых задач по ЭВМ сети; присвоение приоритетов задачам и
выходным сообщениям; изменение конфигурации сети ЭВМ; распределение
информационных вычислительных ресурсов сети для решения задач пользователя.
Оперативное управление процессом обработки информации с помощью
операционной системы сети помогает организовать: учет выполнения заданий
(либо определить причины их невыполнения); выдачу справок о прохождении
задач в сети; сбор данных о работах, выполняемых в сети, и т.д.
По отношению к аппаратной части и приложениям операционная система
выступает как диспетчер, ответственный за открытие и закрытие файлов,
взаимодействие с сетью, перенос информации на диск и обратно, отображение
информации на экране и ее обновление, наблюдение за коммуникационными
портами и т. д.
Операционная система защищает программы друг от друга, следит за
запросами и обслуживает их, управляет использованием памяти и т.д.
Операционные возможности ОС отдельных ЭВМ, входящих в состав
вычислительной сети, поддерживают потребности пользователей во всех
традиционных видах обслуживания: средствах автоматизации программирования и
отладки, доступа к пакетам прикладных программ и информации локальных баз
данных и т.д.
Сетевые возможности — одна из обязанностей операционной системы.
Существует два подхода к поддержке способностей компьютеров общаться друг с
другом. Один из них — снабдить сетевыми средствами автономную операционную
систему типа MS DOS. Второй, более современный подход — с самого начала
встраивать средства поддержки сети в операционную систему и получать таким
образом целостное решение. Такой подход реализован в системах Windows 95,
Windows NT, OS/2, Novell NetWare, UNIX, в протоколах AppleTalk для
Macintosh и в других ныне применяемых операционных системах. Операционные
системы с сетевыми функциями представлены двумя не всегда различимыми
разновидностями: серверными и клиентскими. Это вызвано различием
возможностей и функций серверов и клиентов сети на базе ПК. Серверная
операционная система концентрируется на управлении ресурсами, а клиентская
— на удовлетворении потребностей владельца, то есть на выполнении заданий с
максимальной скоростью и эффективностью.
Выбор серверных операционных систем для корпоративных сетей на базе
ПК весьма широк: Windows NT, OS/2, Novell NetWare, UNIX и Mac OS с сетевыми
службами Apple Share и AppleTalk. Как правило, эти операционные системы
способны функционировать и в качестве ПО клиента, и в качестве ПО сервера.
Более того, часто существует «младшая» версия для настольных компьютеров.
Такие программные продукты как Windows NT Workstation, OS/2 Workstation и
ПО рабочей станции от NetWare, по существу, представляют собой несколько
упрощенные версии своих «старших братьев», работающих на серверах..
Обсуждая клиентские или серверные операционные системы, нельзя не
сказать о платформах. В компьютерном мире, как и в обычной жизни, под
платформой понимается некое основание. В данном случае платформой называют
либо аппаратуру, на которой функционирует операционная система, либо
сочетание аппаратуры и аппаратно-зависимой операционной системы. OS/2,
например, создавалась для процессоров компании Intel, хотя поначалу
предназначалась и для процессоров PowerPC. Другие операционные системы,
например, UNIX и Windows NT, являются переносимыми, то есть могут работать
на платформах с разными процессорами.
Сетевые операционные системы создаются для решения масштабных задач:
они предназначены для управления и обслуживания массовых (нередко
одновременных) запросов клиентов. Кроме того, сетевая операционная система
отвечает за проверку учётных данных пользователя, его паролей и прав. К
сетевым ОС предъявляются гораздо более высокие требования в отношении
отказоустойчивости — ведь они должны гарантировать непрерывность работы и
целостность доверенных им гигабайтов и даже терабайтов информации. Сетевая
ОС управляет совместным использованием ресурсов, удаленным доступом,
администрированием сети, почтовым обслуживанием и массой прочих
составляющих бесперебойно функционирующей среды коллективной работы.
Быстродействие сетевой ОС
Сетевая операционная система должна работать с максимально возможной
скоростью. Добиться этого удаётся посредством «трёх М»: многопоточности,
многозадачности, многопроцессорности.
Многопоточность
Многопоточная обработка основана на том, что микропроцессор (в
конечном счете, ответственный за все происходящее в компьютере) работает с
невероятной скоростью, измеряемой крошечными единицами времени — тактами.
Эти такты выполняются независимо от того, обрабатывает ли процессор какую-
нибудь задачу или нет. При этом многие такты приходятся на время, когда
процессор работает «вхолостую»: например, когда программа ждет, пока
сравнительно медленный дисковый накопитель выдаст данные для дальнейшей
обработки.
При многопоточной обработке процесс (например, приложение — редактор
текстов) подразделяется на отдельные составляющие, или потоки, каждый из
которых выполняется микропроцессором по отдельности (см. рис. 1).
Подразделение процесса на составляющие его потоки – функция самого
приложения, а планирование потоков, то есть порядок предоставления им
процессорного времени, осуществляется операционной системой. Точнее, именно
так обстоит дело в системах типа Windows NT или OS/2, поддерживающих
вытесняющую многозадачность.
Рисунок 1.
Многозадачность
Многозадачность — одна из особенностей современных операционных
систем от Windows 95 до Windows NT, OS/2 и UNIX, состоящая в их кажущейся
способности одновременно выполнять несколько процессов. Эта способность
создается благодаря высокой скорости работы процессора и его способности
перемежать выделенные разным задачам интервалы времени (их называют
квантами), не обязательно завершая выполнение одного процесса до начала
другого (см. рис. 2).
Рисунок 2.
Существует два типа многозадачности: с вытеснением и без него
(последнюю называют также кооперативной многозадачностью). В первом случае
операционная система сама контролирует, кто, что и когда делает. Она
способна отложить выполнение процесса (потока), если надо выделить время
другому процессу, имеющему высший приоритет. В случае кооперативной
многозадачности процессы сосуществуют на основе некоего «кодекса чести»,
сами, решая, когда им отдать процессор другому приложению.
Многопроцессорность
В сетях, где большие объемы трафика1 — норма, сетевая операционная
система может еще успешнее справляться с многозадачностью, если
поддерживает многопроцессорную обработку. Тогда она может поддерживать
многие десятки или даже сотни процессоров и способна распределять рабочую
нагрузку сервера среди них так, что множество процессов будут фактически
выполняться одновременно, каждый на своем процессоре.
Есть две разновидности много — процессорной обработки: асимметричная
(Asymmetric Multiprocessing, ASMP) и симметричная (Symmetric
Multiprocessing, SMP). При асимметричной обработке нагрузка распределяется
между процессорами так, что один или несколько из них обслуживают только
операционную систему, а остальные заняты только приложениями. При
симметричной обработке любой процесс, требующий обработки, может быть
поручен любому свободному процессору (см. рис. 3). В силу большей гибкости
симметричной модели операционная система с поддержкой SMP обеспечивает два
важных преимущества. Во-первых, повышается отказоустойчивость сети, так как
любой процессор способен справиться с любой задачей, и потому отказ одного
процессора не влечет за собой крах всей системы. Во-вторых, улучшается
балансировка нагрузки, так как операционная система способна распределять
ее среди процессоров равномерно и тем самым предотвращать появление узких
мест из-за слишком частых обращений к одним процессорам и пренебрежения
остальными.
Рисунок 3.
Windows NT Server
Появление ОС Windows NT Server ознаменовало вступление корпорации
Microsoft на рынок сетевых операционных систем. Windows NT Server быстро
стала весьма популярной, особенно в своей значительно переработанной версии
4.0, куда включена поддержка набора системных служб Active Server,
спроектированного специально для разработки интрасетей и управления ими.
Windows 2000 (переименованная версия 5.0) еще более расширяет возможности
управления сетью благодаря инициативе нулевых расходов на администрирование
(Zero Administration Initiative), которая снизит расходы и сложность
поддержки персональных компьютеров-клиентов благодаря централизации
управления клиентами и их ПО.
Windows NT — 32-разрядная многопоточная многозадачная операционная
система, которая поставляется в версиях для сервера и для рабочей станции.
В своем серверном воплощении Windows NT служит фундаментом пакета серверных
приложений Microsoft BackOffice. Версия для рабочей станции представляет
собой высокопроизводительную операционную систему, отличающуюся от Windows
NT Server лишь оптимизацией для настольного компьютера.
Windows NT лучше всего «себя чувствует» на компьютерах с большим
объемом памяти и дискового пространства. Ей необходимо минимум 16 Мб ОЗУ,
но она работает намного быстрее и стабильнее, когда объем ОЗУ составляет 32
Мб и более. В этом отношении Windows NT аналогична играм, Windows 95 и
приложениям типа Microsoft Office 97, работа которых заметно улучшается,
когда объем памяти превышает минимально допустимую величину. Необходимый
объем дискового пространства зависит от платформы, на которой работает
Windows NT. В системах на базе процессоров Intel она занимает на диске
минимум 125 Мб, а в RISC-системах ей понадобится не менее 160 Мб. По части
типа платформы Windows NT почти всеядна: она пригодна как для
однопроцессорного сервера, почти ничем не отличающегося от Вашего
настольного компьютера, так и для чуда техники с поддержкой SMP и 32
процессорами.
В большинстве сетей используются не только ПК и не только Windows, но
целый конгломерат платформ и даже сетевых архитектур. Windows NT Server,
как и большинство серверных операционных систем, «хорошо осведомлена» об
альтернативных «укладах жизни». Поэтому она может работать как
самостоятельно, так и в сотрудничестве с другими сетевыми ОС — Novell
NetWare, DEC Pathworks и почтенной UNIX. Windows NT можно подключать к
мэйнфреймам по протоколу IBM SNA, к сетям Macintosh с протоколами
AppleShare и Apple Talk и к любым сетям на основе протоколов TCP/IP,
включая, естественно, и Интернет. Windows NT Server поддерживает также
компьютеры-клиенты под управлением Mac OS, OS/2, UNIX, MS-DOS и разных
версий Windows (в том числе «старушки» 3.1).
Надежная и эффективная поддержка совместного использования ресурсов —
важнейшая обязанность сетевой операционной системы; по степени важности с
ней сопоставима только поддержка электронной почты.
Коммуникации
Операционные системы составляют лишь часть сетевой среды.
Сотрудничество любого рода связано с передачей и приемом информации, и
поэтому требует коммуникационного программного обеспечения —
узкоспециализированного ПО, играющего роль посредника между
пользовательскими приложениями с одной стороны и сетевыми протоколами,
модемами, маршрутизаторами, коммутационными сервисами и прочими
технологиями ISO/OSI низкого уровня — с другой. Разработчикам ПО, которые
полагаются в качестве таких, заполняющих пропасть между приложениями и
поставщиками услуг связи и телефонии, посредников на инструментарий
Microsoft, служат два ее произведения со звучными названиями — MAPI и TAPI.
TAPI
Интерфейс приложений компьютерной телефонии (Telephony Application
Programming Interface, TAPI) представляет собой набор функций, позволяющих
разнообразным приложениям пользоваться телефоном для поддержки столь
привлекательных форм сотрудничества, как:
V телеконференции;
V передача данных, в том числе по факсу и электронной почте;
V удаленный доступ;
V интерактивное взаимодействие;
V поиск информации на досках объявлений, в группах новостей и т. д.
По существу TAPI - это набор сервисов-посредников между приложением,
нуждающимся в телефонных услугах, и специальной программой — поставщиком
услуг телефонной связи, которая взаимодействует с реальной аппаратурой:
телефоном, факсом, модемом и т. д. TAPI искусно встроен в Windows и
является единственным методом, доступным Windows-приложениям для
манипулирования телефоном. TAPI может поддерживать работу настольного
компьютера с настольным телефоном или с телефоном, доступным через
локальную сеть.
MAPI
MAPI представляет собой отраслевой стандарт, благодаря которому
коммуникационные приложения передают информацию друг другу. Это как бы
универсальный язык, позволяющий различным программам понимать друг друга и
взаимодействовать. Серверные компоненты MAPI позволяют серверу Exchange
работать с множеством разнотипных почтовых клиентов и сервисов, таких как,
например, поставщики оперативной информации. Клиентские компоненты
интерфейса MAPI обеспечивают Windows-приложениям типа Exchange Client
возможность обмениваться почтой с любым MAPI-сервером, не заботясь о
подробностях вроде формата почтового адреса получателя или взаимодействия с
его почтовым сервером.
Как и прочие интерфейсы прикладного программирования, MAPI работает
на низком уровне незаметно для пользователя, хотя без этого интерфейса не
обойтись даже при простейших операциях типа чтения и удаления почтовых
сообщений. По существу, MAPI служит «почтовым отделением и службой
доставки» любого MAPI-совместимого приложения (например, текстового
редактора или электронной таблицы).
Обмен информацией
Конечно, кроме телефона есть и электронная почта.
Электронная почта обеспечивает доставку писем (а часто и произвольных
файлов, а также голосовых и факсимильных сообщений) от одних пользователей
сети другим, успешно используется при автоматизации конторских работ.
Передача между терминалами сообщений, например, фототелеграмм, может также
рассматриваться как разновидность электронной почты. Однако для большинства
конкретных случаев использование электронной почты предполагает передачу
сообщений через специальные "почтовые ящики", между которыми размещаются
устройства обработки данных. ("Почтовый ящик" - общая область памяти
вычислительной сети, предназначенная для записи информации с помощью одной
прикладной программы с целью ее дальнейшего использования другими
прикладными программами, функционирующими в других узлах сети.) Накопление
документов в таких "почтовых ящиках" и возможность их последующей
дополнительной обработки имеют следующие преимущества:
V отпадает необходимость в пересылке предварительных результатов и
промежуточных рабочих материалов;
V достаточно просто реализуется конфиденциальная связь, обеспечиваются
приоритетность передачи данных, циркуляция документов в сети и другие
виды информационной связи.
Для эффективной работы пользователей в сети требуется и иное
программное обеспечение, которое иногда поставляется вместе с сетевой ОС, а
иногда его надо покупать отдельно:
Средства удаленного доступа позволяют подключаться к сети с помощью
модема и работать на компьютере, как будто он непосредственно подключен в
сеть (разумеется, при этом многие операции будут выполняться дольше, так
как модем работает значительно медленнее сетевого контроллера);
Средства групповой работы позволяют совместно работать над
документами, обеспечивают согласованность версий документов у разных
пользователей, предоставляют средства для организации документооборота
предприятия, позволяют организовывать телеконференции — письменный обмен
мнениями по различным темам и т.д.;
Программы резервирования позволяют создавать резервные копии данных,
хранящихся на серверах сети и на компьютерах пользователей, а при
необходимости — восстанавливать данные по их резервной копии.
Для пользователей, работающих в среде Windows NT и BackOffice,
электронная почта — нечто само собой разумеющееся, причем чаще всего под
этим словом понимается сервер электронной почты Microsoft Exchange Server.
По существу, это компонент BackOffice, поддерживающий не только электронную
почту, но и планирование, контроль и совместное использование информации, —
целый набор функций, которые обычно относят к программному обеспечению
коллективной деятельности.
Помимо этих функций Exchange Server поддерживает доступ в Интернет.
Роль Интернета растет, по мере того как все большее число предпринимателей
осознанно или не очень начинают рассматривать эту глобальную, основанную на
стандартах сеть в качестве информационной магистрали, важной не только для
связи, но и для маркетинга, электронной торговли, совместной работы в
реальном времени. А в будущем — и для тщательно контролируемых, защищенных,
не терпящих отлагательства транзакций того типа, который пока выполняют
лишь банки и другие финансовые учреждения. Разумеется, Exchange Server не
решает всех этих задач, но будучи основным коммуникационным компонентом
Microsoft BackOffice, действительно обеспечивает надежный и простой обмен
электронной почтой через Интернет.
Exchange Server масштабируем и, следовательно, подойдет и маленькой
компании с парой десятков клиентов, и крупной корпоративной сети со многими
тысячами пользователей. В любом из этих воплощений Exchange Server
обеспечивает эффективную связь и автоматизацию сотрудничества, поддерживая:
V почту, включая электронную и факс;
V планирование рабочего времени и отслеживание выполнения задач;
V публикацию информации через электронные доски объявлений и базы данных;
V управление информацией с помощью фильтров, электронных форм и средств
разработки приложений, которые позволяют пользователям и разработчикам
решать массу задач, начиная от сортировки сообщений по проблематике и
автоматического удаления «почтового мусора» до автоматизации задач и
создания форм отчетов.
Exchange, подобно Windows NT, может быть и клиентом, и сервером. Но в
отличие от сходных между собой Windows NT Server и Windows NT Workstation,
серверный и клиентский компоненты Exchange — Exchange Server и Exchange
Client — специализированы: дело клиента — писать послания, а задача сервера
— доставлять их.
Серверный компонент Exchange — Exchange Server, работает на серверах
сети. Его основная задача — хранение, маршрутизация и доставка почты —
кажется достаточно простой, но, как час то в мире компьютеров, здесь далеко
не все доступно глазу. Чтобы обеспечить беспрепятственную и надежную
передачу разнообразных сообщений через Интернет, Exchange поддерживает два
хорошо известных почтовых стандарта:
UUENCODE и многоцелевые расширения электронной почты Интернета
(Multipurpose Internet Mail Extensions, MIME). Оба реализуют довольно
сложные процессы. UUENCODE преобразует файлы любого типа, включая
программы, в формат ASCII, понятный всем компьютерам. В этом формате файлы
передаются компьютеру-адресату, где и восстанавливаются сопутствующей
программой UUDECODE. Это преобразование при всех технических отличиях
сравнимо с цифро-аналоговым преобразованием, выполняемым модемами.
Похожим образом MIME позволяет почтовой программе преобразовывать
мультимедийные сообщения, состоящие из разнотипной информации (простого
|
