Программное обеспечение сетей ЭВМ Оглавление Оглавление 1 Введение. 2 Теоретическая часть: "Программное обеспечение сетей ЭВМ" 3 Операционные системы компьютерных сетей 3 Быстродействие сетевой ОС 5 Windows NT Server 7 Коммуникации 8 Обмен информацией 8 Управление базами данных 11 Защита данных 12 Доступ к мэйнфреймам 13 Эмуляция терминала 13 Управление сетью и оптимизация расходов на неё 15 SMS- сервер управления системами 15 «Нулевые расходы на администрирование» 15 Заключение 17 Примечание 17 Практическая часть 18 Практическое задание № 1 18 Практическое задание № 2 21 Приложения 25 Список использованной литературы 28 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»: общее программное обеспечение, образуемое базовым ПО отдельных ЭВМ, входящих в состав сети; специальное программное обеспечение, образованное прикладными программными средствами, отражающими специфику предметной области пользователей при реализации задач управления; 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. Поток 1 3 2 1 Поток 2 Поток 3 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. Е сть 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: телеконференции; передача данных, в том числе по факсу и электронной почте; удаленный доступ; интерактивное взаимодействие; 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