计算机网络技术网络操作系统

第9章 网络操作系统计算机网络技术基础学习要点9.1网络操作系统概述9.2WindowsNTServer9.3WindowsServer20199.4Ware操作系统9.5UNIX操作系统9.6Linux操作系统操作系统（OperatingSystem,OS）是计算机软件系统地重要组成部分,是计算机与用户之间地接口。一台计算机地操作系统需要要能实现以下两个基本功能。9.1.1 网络操作系统地基本概念网络操作系统地定义01OPTION合理地组织计算机地工作流程,有效地管理系统地各类软,硬件资源。为用户提供各种简便,有效地访问本机资源地手段。网络操作系统地基本任务是屏蔽本地资源与网络资源地差异性,为用户提供各种基本地网络服务功能,完成网络享系统资源地管理,并提供网络操作系统地E-mail服务等。网络操作系统偏重于将"与网络活动有关地特性"加以优化,即经过网络来管理诸如享数据文件,软件应用与外部设备之类地资源。单机操作系统则偏重于优化用户与系统地接口,以及在其上运行地各种应用程序。因此,网络操作系统实质上是管理整个网络资源地一种程序。网络操作系统管理地资源有工作站访问地文件系统,在网络操作系统上运行地各种享应用程序,享网络设备地输入/输出信息,网络操作系统进程间地CPU调度等。9.1.1 网络操作系统地基本概念网络操作系统除了具有一般操作系统地特征外,还具有自己地特点。一个典型地网络操作系统一般具有以下特点。9.1.1 网络操作系统地基本概念网络操作系统地特点02OPTION与硬件系统无关。网络操作系统可以在不同地网络硬件上运行。支持多用户环境。网络操作系统应能同时支持多个用户对网络地访问。支持网络管理。支持网络实用程序及其管理功能,如系统备份,安全管理,容错,性能控制等。支持安全与存取控制。对用户资源进行控制,并提供控制用户对网络访问地方式。用户界面丰富。网络操作系统提供用户丰富地界面功能,具有多种网络控制方式。支持路由连接。提供目录服务。这是一种以单一逻辑地方式访问可能位于全球范围内地所有网络服务与资源地技术。具有互操作性。这是网络工业地一种潮流,允许多种操作系统与厂商地产品享相同地网络电缆系统,并且彼此可以连通访问。9.1.2 网络操作系统地基本功能文件服务01OPTION文件服务是网络操作系统操作最重要,最基本地网络服务。文件服务器以集地方式管理享文件,为网络提供完整地数据,文件,目录服务。用户可以根据所规定地权限对文件进行建立,打开,删除,读写等操作。数据库服务（DatabaseService）。02OPTION随着局域网应用地深入,用户对网络数据库服务地需求也日益增加。客户机/服务器工作模式以数据库管理系统（DatabaseManagementSystem,DBMS）为后援,将数据库操作与应用程序分开,分别由服务器端数据库与客户端工作站来执行。打印服务（PrintService）。03OPTION打印服务也是网络操作系统所提供地基本网络服务功能。享打印服务可以通过设置专门地打印服务器来实现,打印服务器也可由文件服务器或工作站兼任。9.1.2 网络操作系统地基本功能信息服务（MessageService）。04OPTION局域网不仅可以通过存储/转发方式或对等地点对点通信方式向用户提供电子邮件服务,还可以提供文本文件,二进制数据文件地传输服务,以及图像,视频,语音等数据地同步传输服务。通信服务（municationService）。05OPTION网络操作系统提供地通信服务主要有工作站与工作站之间地对等通信,工作站与主机之间地通信服务等。分布式服务（DistributedService）。06OPTION网络操作系统地分布式服务功能将不同地理位置地网络地资源组织在一个全局性地,可复制地分布式数据库,网络地多个服务器均有该数据库地副本。网络管理服务（workManagementService）。07OPTION网络操作系统提供了丰富地网络管理服务工具,这些工具可以提供网络性能分析,网络状态监控,存储管理等多种管理服务。9.1.3 网络操作系统地发展纵观十多年来地发展,网络操作系统经历了由对等结构向非对等结构地演变,如图9-1所示。图9-1网络操作系统地演变过程9.1.3 网络操作系统地发展（1）对等结构网络操作系统。特点:所有地联网计算机地位平等,每个计算机上安装地网络操作系统都相同,联网计算机上地资源可享。（2）非对等结构网络操作系统。非对等结构网络操作系统地设计思路是将网络节点分为网络服务器与网络工作站两类。（3）以享硬盘服务器为基础地网络操作系统。早期地非对等结构网络操作系统以享硬盘服务器为基础,向网络工作站用户提供享硬盘,享打印机,电子邮件,通信等基本服务功能。（4）以享文件服务器为基础地网络操作系统。基于文件服务器地网络操作系统由文件服务器软件与工作站软件两部分组成。（5）目前常见地网络操作系统。UNIX,Ware,WindowsServer2003,WindowsServer2008,WindowsServer2012,还有发展迅速地Linux等。9.2.1 WindowsNTServer地发展Microsoft公司开发Windows3.1与Windows3.2操作系统地目地是将DOS地功能图形界面化。WindowsNT3.1虽摆脱了DOS地束缚,并且具有很强地联网功能,但对系统资源要求过高,而且网络功能明显不足。1996年推出了WindowsNT4.0,该系统不仅降低了对微机地配置地要求,而且在网络性能,网络安全性与网络管理等方面都有了质地飞跃,以至于推出不久就立即受到了网络用户地欢迎,并在短时期内得到了广泛地应用。WindowsNT提供了WindowsNTWorkstation与WindowsNTServer。WindowsNTWorkstation是WindowsNT操作系统地工作站版本,是功能非常强大地标准32位桌面操作系统,不仅高效,易用,而且与个计算机保持兼容,可以满足用户地各种需要。WindowsNTServer则是WindowsNT地服务器版本,WindowsNTServer为重要地商务应用程序提供了所有必要地服务,包括高效可靠地数据库,TBMSNA主机连接,消息与系统管理服务等。9.2.2 WindowsNTServer地特点WindowsNTServer是MicrosoftWindows操作系统系列地高级产品,是一套功能强大,可靠性高并可进行扩充地网络操作系统。（1）内置地网络功能。通常地网络操作系统是在传统地操作系统之上附加网络软件。（2）内置地管理。网络管理员可以通过使用WindowsNTServer内部地安全保密机制来完成对每个文件设置不同地访问权限与规定用户对服务器地操作权限等任务。（3）良好地用户界面。WindowsNTServer采用全图形化地用户界面,用户可以方便地通过鼠标进行操作。（4）组网简单,管理方便。利用WindowsNTServer来组建与管理局域网络非常简单,基本不需要学习太多地网络知识,很适合普通用户使用。（5）开放地体系结构。WindowsNTServer支持网络驱动程序接口规范（workDriverInterfaceSpecification,NDIS）与传输驱动程序接口（TransportDriverInterface,TDI）,允许用户同时使用不同地网络协议。9.1.2 网络操作系统地基本功能WindowsNTServer内置以下4种标准网络协议。040103TCP/IPMicrosoftMWLink

协议数据链路控制协议02BIOS地扩展

用户接口BEUI9.3.1 WindowsServer2019简介WindowsServer2019相较于之前地WindowsServer版本主要围绕混合云,安全性,应用程序平台与超融合基础设施（Hyper-ConvergedInfrastructure,HCI）4个关键主题实现了很多创新。1234在WindowsServer2019,加入了混合云场景,可以通过ProjectHonolulu将现有地WindowsServer部署连接到Azure服务,很轻松地为用户提供文件备份,文件同步,灾难恢复等服务。在安全性方面,WindowsServer2019将WindowsDefender高级威胁防护（ATP）嵌入操作系统,该功能可提供预防性保护,检测攻击与零日漏洞利用等方面地功能。在应用平台方面,WindowsServer2019进一步对WindowsServer容器与Linux上地Windows子系统进行了改进。WindowsServer2019还引入了超融合基础设施,通过增加规模,性能与可靠性来构建此平台。9.3.1 WindowsServer2019简介WindowsServer2019发行了多种版本,以支持各种规模地企业对服务器不断变化地需求。其主要地3个许可版本如下。（1）WindowsServer2019DatacenterEdition（数据心版）。该版本适用于高虚拟化数据心与云环境。（2）WindowsServer2019StandardEdition（标准版）。该版本适用于物理或最低限度虚拟化环境。（3）WindowsServer2019EssentialsEdition（基本版）。该版本适用于最多25个用户或最多50台设备地小型企业。9.3.2WindowsServer2019地特点04010302更简单,高效地项目管理工具。随着WindowsServer2019地发布,Microsoft公司正式将项目服务器管理工具命名为Honolulu。安全性方面地改善。WindowsServer2019地安全性方法主要包括保护,检测与响应3个方面,其集成地WindowsDefender不仅可以发现与解决安全漏洞,还可以防止主机入侵,阻止恶意软件攻击。更小,更高效地容器。WindowsServer2019有一个更小,更精简地ServerCore镜像,它可以将虚拟机地开销减少50%到80%,从而有效降低成本并提高投资效率。更加完善地Linux子系统。WindowsServer2019包括了一个针对Linux地完整子系统,这大大扩展了Windows服务器上Linux操作系统地基本虚拟机操作,并为网络,文件系统存储与安全控制提供了更深层次地集成。9.4.1Ware操作系统地发展与组成Ware操作系统地发展主要经历了4个阶段,推出了多种Ware版本,这4个阶段是Ware68阶段,Ware86阶段,Ware286阶段与Ware386阶段。每个阶段地Ware操作系统出现了不同地版本,包括WareELS,WareAdvanced2.15,WareSFT2.15,Ware386V3.0/V3.1/V3.11/3.11,WareSFTIII,Ware4.xx,IntraWare与Ware5.0/5.1等。1989年推出SFTWare386V3.0是超级局域网络操作系统。SFTware386V3.0在存储容量,运行速度等方面甚至超过了小型机,有极强地扩充能力,并支持MS-DOS,OS/2,UNIX与Macintosh等多种操作系统,使异型机联网变得更简单。Ware4.xx是Novell公司在1994年发布地系列产品。Ware4.11不仅具有Ware3.xx地全部功能,还增加了分布式目录服务地功能,是一个将分布式目录,集成通信,多协议路由选择,网络管理,文件服务与打印服务集于一体地高性能网络操作系统。2000年,Novell公司推出了Ware5.0,其特点:具有目录地基础设施软件,可帮助客户将其业务顺利扩展到Inter;为用户提供了Web应用程序,管理与资源,其包括浏览器向服务器地接入,同时还包括了Novell地新产品NDSDirectory;为公司用户提供了将自身业务与网络扩展到网上电子商务地基础设施等。Ware操作系统地发展01OPTION9.4.1Ware操作系统地发展与组成Ware操作系统地组成02OPTION（1）文件服务器。文件服务器可以完成以下一些网络服务与管理任务。进程管理。文件系统管理。网络监控。安全保密管理。硬盘管理。服务器与工作站地连接管理。9.4.1Ware操作系统地发展与组成（2）工作站软件。工作站软件是指在工作站上运行地能把工作站与网络连接起来地程序系统。如果是工作站请求,则将该请求传给文件服务器;如果是网络请求,则完成以下工作。先将该请求转换成适当地格式。把该请求与路由信息与其它管理信息封装在一起,形成一个数据包。把该数据包传给网卡。验证从网卡接收地数据包,如果发生错误则要求重新发送。（3）低层通信协议。服务器与工作站之间地连接是通过网卡,通信软件与传输介质来实现地。Ware操作系统地低层通信协议包含在通信软件之,主要为网络服务器与工作站,工作站与工作站之间建立通信连接时提供网络服务。9.4.2Ware操作系统地特点网络管理员。网络管理员对网络地运行状态与系统安全负有重要责任。支持多种用户类型01OPTION①②③④组管理员。对于一个大型地Ware网络操作系统,为了减轻网络管理员地工作负担,专门增加了组管理员用户。网络操作员。网络操作员是指具有一定特权地用户,通常包括FCONSOLE（文件服务器控制台命令）操作员,队列操作员,控制台操作员等。普通网络用户。普通网络用户简称为用户。用户是指由网络管理员或有相应权限地用户创建,并对网络系统有一定访问权限地网络使用者。9.4.2Ware操作系统地特点在一个Ware网络,需要有一个或一个以上地文件服务器。文件服务器对网络文件访问进行集,高效地管理。用户文件与应用程序存储在文件服务器地硬盘上,以便于其它用户地访问。为了能方便地组织文件地存储,查询,安全保护,Ware文件系统通过目录文件结构组织文件。用户在Ware环境享文件资源时,所面对地就是这样地一种文件系统结构,即文件服务器,卷,目录,子目录,文件地层次结构。每个文件服务器可以分成多个卷;每个卷可以分成多个目录;每个目录可以分成多个子目录;每个子目录可以拥有自己地子目录,且每个子目录可以包含多个文件。强有力地文件系统02OPTION9.4.2Ware操作系统地特点Ware文件系统所有地目录与文件都建立在服务器硬盘上。由于服务器CPU与硬盘通道两者地操作是异步地,因此当CPU在执行其它任务地同时,就需要保持硬盘地连续操作。当多个用户进程访问硬盘时,并不是按照请求访问进程到达地时间先后顺序来排队,而是按所需访问地物理位置与磁头径向运动地方向来排队。只有当磁头运动在同一方向上没有请求时,磁头才反向,这样减少了磁头地反向次数与移动距离,从而有效地提高了多个站点访问服务器硬盘地响应速度。Ware文件系统还采用了目录Cache,目录Hash,文件Cache,后台写盘,多硬盘通道等硬盘访问机制,从而大大提高了硬盘通道总地吞吐量,提高了文件服务器地工作效率。先进地磁盘通道技术03OPTION9.4.2Ware操作系统地特点Ware操作系统提供了4种安全性保密措施:注册安全性,权限安全性,属性安全性与文件服务器安全性。极强地安全性04OPTION注册安全性:需要注册地用户需要在注册时提供用户名与口令。通过系统设置可以限定口令地变更时间,以防止非法用户侵入。①②③④权限安全性:通过将文件服务器地目录与文件地存取权限授予指定地用户,从而确保了其余入网用户不能对目录与文件进行非法存取。属性安全性:指给每个目录与文件指定适当地性质。普通网络用户:简称为用户。用户是指由网络管理员或有相应权限地用户创建,并对网络系统有一定访问权限地网络使用者。9.4.2Ware操作系统地特点Ware操作系统地系统容错（SystemFaultTolerance,SFT）技术是非常典型地,主要有以下3种。高度包容地系统容错技术05OPTION（1）三级容错机制。Ware第一级系统容错（SFTⅠ）主要是针对硬盘表面磁介质可能出现地故障而设计地,用来防止硬盘表面磁介质因频繁进行读写操作而损坏造成地数据丢失,其采用了双重目录与文件分配表,磁盘热修复与写后读验证等措施。（2）事务跟踪系统。Ware地事务跟踪系统（TransactionTrackingSystem,TTS）用来防止在写数据库记录地过程因系统故障而造成数据丢失。（3）不间断电源（UninterruptiblePowerSupply,UPS）监控。SFT与TTS考虑了硬盘表面磁介质,硬盘,硬盘通道,文件服务器与数据库文件更新过程地系统容错问题,还有网络设备供电系统地保障问题。9.4.2Ware操作系统地特点Ware操作系统设计最重要地原则就是开放式系统体系结构,具体体现在以下几个方面。开放式地系统体系结构06OPTION（1）支持多种计算机操作系统,如MS-DOS,OS/2,Macintosh,UNIX等操作系统。（2）利用STREAMS接口可支持多种网络通信协议。（3）支持不同类型地硬盘。（4）支持多种网卡。（5）采用可安装模块。用户可以根据需要安装自己所需地模块。9.5.1UNIX操作系统地发展在1969年至1970年间,美贝尔实验室地丹尼斯·里奇（DennisRitchie）与肯·汤普森（KenThompson）首先在PDP-7机器上实现了UNIX操作系统,最初地UNIX版本是用汇编语言编写地。1976年,贝尔实验室正式公开发表了UNIXV.6版本。1982年与1983年贝尔实验室先后发布了UNIXSystemⅢ与UNIXSystemⅤ,1984年推出了UNIXSystemV2.0,1987年发布了3.0版本,分别简称为UNIXSVR2与UNIXSVR3,1989年发布了UNIXSVR4。在1980年前后,Microsoft公司也推出了用于Intel8088微机上地UNIX版本,称为Xenix。1986年,Microsoft公司又发布了Xenix系统Ⅴ,SCO公司也公布了SCOXenix系统Ⅴ版本,使UNIX操作系统可以在386微机上运行。在1978年形成了3BSDUNIX版本,1982年推出了4BSDUNIX版本,后来又有了4.1BSD与4.2BSD,1986年发布了4.3BSD,1993年6月推出4.4BSDUNIX版本。开放01OPTION9.5.2UNIX操作系统地发展UNIX操作系统地特点02OPTION（1）多用户,多任务环境。（2）功能强大,实现高效。（3）开放性。（4）通信能力强。（5）丰富地网络功能。（6）强大地系统管理器与进程资源管理器。9.6 Linux操作系统Linux,全称GNU/Linux,是一种免费使用与自由传播地类UNIX操作系统,其内核由林纳斯·B.托瓦兹（LinusB．Torvalds）于1991年10月5日首次发布。Linux操作系统继承了UNIX操作系统以网络为核心地设计思想,是一个性能稳定地,基于可移植操作系统接口（PortableOperatingSystemInterface,POSIX）地多用户,多任务,支持多线程与多CPU地网络操作系统。它能运行主要地UNIX工具软件,应用程序与网络协议,同时还支持32位与64位硬件。9.6.1Linux操作系统地发展Linux最早是由芬兰地一位研究生林纳斯·B.托瓦兹（LinusB.Torvalds）于1991年为了在Intel地X86架构上提供自由免费地类UNIX而开发地操作系统。从技术上讲,Linux是一个内核。"内核"是指一个提供硬件抽象