Лекция №5

Тема: "Сетевые операционные системы"

Цель лекции заключается в формировании целостного представления о назначении, архитектуре и функциональных возможностях сетевых операционных систем в современной инфраструктуре передачи данных.
Задачи лекции. Изучить базовые понятия и определения сетевых операционных систем Рассмотреть архитектурные особенности и режимы работы сетевых сред Проанализировать современные примеры платформ и их практическое применение
План лекции. 
 1. Введение в понятие сетевой операционной системы.
 2. Классификация и архитектура сетевых ОС
 3. Основные функции и службы сетевого управления 
 4. Обзор популярных платформ и тенденции развития

Теоретический материал
Сетевая операционная система представляет собой комплекс программных средств, предназначенных для управления ресурсами компьютера и обеспечения взаимодействия между различными устройствами в рамках компьютерной сети. В отличие от однопользовательских систем, сетевые ОС предоставляют механизмы для совместного доступа к файлам, принтерам, приложениям и другим периферийным устройствам. Ключевой особенностью является наличие сетевого уровня, который обрабатывает запросы от удаленных клиентов и управляет передачей данных по сетевым протоколам.
Архитектурно сетевые операционные системы можно разделить на два основных типа в зависимости от организации сети. Первый тип предполагает одноранговую сеть, где каждый компьютер обладает равными правами и может выступать как в роли клиента, так и в роли сервера. Такие системы просты в настройке, но масштабируемость и безопасность в них ограничены. Второй тип основан на архитектуре клиент-сервер, где выделенный сервер управляет ресурсами и безопасностью, а клиентские рабочие станции обращаются к нему за услугами. Этот подход является стандартом для корпоративных сред благодаря высокой надежности и централизованному управлению.
Функциональность сетевой операционной системы включает несколько критически важных компонентов. Система управления файлами обеспечивает хранение и доступ к данным с учетом прав пользователей. Служба каталогов позволяет администрировать учетные записи, группы и политики безопасности в централизованном режиме. Сетевые службы отвечают за адресацию, имя образование и маршрутизацию запросов внутри сети. Кроме того, важнейшей задачей является обеспечение безопасности, что реализуется через механизмы аутентификации, авторизации и аудита действий пользователей.
Состав сетевого программного обеспечения компьютерных сетей

Среди современных примеров сетевых операционных систем можно выделить семейство Windows Server от компании Microsoft, которое широко распространено в бизнес-среде благодаря удобству администрирования и интеграции с другими продуктами. Операционные системы на ядре Linux, такие как Ubuntu Server или CentOS, занимают значительную долю рынка благодаря открытости кода, гибкости настройки и высокой производительности. Также существуют специализированные системы для сетевого оборудования, например, Cisco IOS или Juniper Junos, которые управляют маршрутизаторами и коммутаторами.
В настоящее время развитие сетевых операционных систем тесно связано с технологиями виртуализации и облачными вычислениями. Современные платформы все чаще поставляются в виде готовых образов для виртуальных машин или контейнеров. Это позволяет быстро развертывать сетевые службы и масштабировать их в зависимости от нагрузки. Понимание принципов работы сетевых ОС необходимо для проектирования надежной ИТ-инфраструктуры, обеспечения бесперебойного доступа к данным и защиты информации от несанкционированного доступа.



Сетевые компоненты операционных систем

Ядро ОС

   Ядро сетевой операционной системы (командный интерпретатор) обеспечивает функционирование пользовательского интерфейса.    Среди функций ядра можно отметить:

  • Управление выполнением процессов посредством их создания, завершения или приостановки и организации взаимодействия между ними.
  • Планирование очередности предоставления выполняющимся процессам времени центрального процессора (диспетчеризация). Процессы работают с центральным процессором в режиме разделения времени: центральный процессор  выполняет процесс, по завершении отсчитываемого ядром кванта времени процесс приостанавливается и ядро активизирует выполнение другого процесса. Позднее ядро запускает приостановленный процесс.
  • Выделение выполняемому процессу оперативной памяти. Ядро операционной системы дает процессам возможность совместно использовать участки адресного пространства на определенных условиях, защищая при этом адресное пространство, выделенное процессу, от вмешательства извне. Если системе требуется свободная память, ядро освобождает память, временно выгружая процесс на внешние запоминающие устройства, которые называют устройствами выгрузки. Если ядро выгружает процессы на устройства выгрузки целиком, такая реализация системы UNIX называется системой со свопингом (подкачкой); если же на устройство выгрузки выводятся страницы памяти, такая система называется системой с замещением страниц.
  • Выделение внешней памяти с целью обеспечения эффективного хранения информации и выборка данных пользователя. Именно в процессе реализации этой функции создается файловая система. Ядро выделяет внешнюю память под пользовательские файлы, мобилизует неиспользуемую память, структурирует файловую систему в форме, доступной для понимания, и защищает пользовательские файлы от несанкционированного доступа.
  • Управление доступом процессов к периферийным устройствам, таким как терминалы, ленточные устройства, дисководы и сетевое оборудование.
  • Ядро реализует ряд необходимых функций по обеспечению выполнения процессов пользовательского уровня, за исключением функций, которые могут быть реализованы на самом пользовательском уровне.


Контрольные вопросы
 1. В чем заключается основное отличие сетевой операционной системы от распределенной операционной системы?
 2. Назовите две основные архитектурные модели построения компьютерных сетей?
 3. Какие функции являются критически важными для серверной операционной системы?
 4. Приведите примеры современных операционных систем используемых в качестве сетевых платформ?