12
Основные составляющие офисной сети во многом зависят от ее
архитектуры или структуры рабочих станций. При этом архитектура сети
должна обеспечивать функциональную, логическую и физическую
организацию работы программного и аппаратного обеспечения.
1.2. Серверная операционная система управления офисной сетью
Операционная система представляет собой интерфейс между
аппаратной частью компьютера и пользователем. «От ее возможностей
зависит все: качество работы с программами, получение доступа к тем или
иным возможностям локальной сети и Интернету, безопасность работы с
внешними и локальными источниками данных и многое другое». [17]
Операционная система (ОС) является основой любого компьютера и
представляет собой комплекс программ, которые обеспечивают выполнение
следующих функций:
«интерфейса между устройствами вычислительной системы и
прикладными программами;
управления устройствами и рабочими процессами, эффективно
распределяя системные ресурсы». [22]
Выполнение первой функции позволяет не описывать детально все
операции при выполнении обработки прерываний или данных, управления
таймерами и оперативной памятью и т.д.
Осуществление второй функции позволяет повысить эффективность
использования компьютера за счёт рационального распределения его
ресурсов (процессоров, памяти, данных и устройств) между процессами.
Операционная система должна обеспечить максимальную эффективность
функционирования вычислительной машины на основе оптимального
управления всеми её ресурсами. В качестве критерия эффективности чаще
всего рассматривают пропускную способность или реактивность системы.
13
[16]
Таким образом, главное требование, предъявляемое к операционным
системам, это их способность к выполнению основных функций:
обеспечению эффективного управления ресурсами, предоставлению
удобного пользовательского интерфейса и соответствующих прикладных
программ.
Местонахождение ОС показано на рисунке 2. «Она работает
непосредственно с аппаратным обеспечением и является основой остального
программного обеспечения». [13, с. 23]
Рисунок 2 - Место операционной системы в структуре программного
обеспечения
От пользовательских программ ОС отличаются не только
местоположением. «Их особенности — довольно большой объем, сложная
структура и длительные сроки использования. Исходный код основы
операционной системы типа Linux или Windows занимает порядка 5 млн
строк». [10, с. 23]
«Функциональность любого компьютера определяется возможностями
операционной системы, которая на нем установлена. Любая операционная
14
система умеет использовать ресурсы компьютера, но не любая операционная
система может направить их в необходимое русло, попутно контролируя
работу еще нескольких десятков подчиненных операционных систем.
Именно поэтому существуют клиентские и серверные операционные
системы». [14, с. 154]
Операционные системы мейнфреймов в основном ориентированы на
одновременную обработку огромного количества информации, которые
требуют больших объемов обработки операций ввода информации, и
обеспечивают:
работу в режиме разделения времени;
работу в режиме разделения ядер процессора;
пакетную обработку данных;
обработку проводок.
Серверная операционная система – это специальное программное
обеспечение, которое используется в качестве платформы для запуска
многопользовательских компьютерных программ, приложений, сетевых
программ, а также для решения важных вычислительных задач для
бизнеса. [9]
Серверная ОС должна выполнять следующие функции:
администрирования пользователя и компьютеров;
хранилища данных для совместного и личного использования;
WEB сервера;
почтового сервера.
К свойствам серверных ОС относятся:
«поддержка мощных аппаратных платформ;
широкий набор сетевых служб;
поддержка большого числа одновременно выполняемых
процессов и сетевых соединений;
15
наличие развитых средств защиты и средств централизованного
администрирования сети». [22]
В настоящее время все больше используется объединение большого
количества центральных процессоров с большим количеством ядер в единую
систему, что значительно увеличивает вычислительную мощность системы в
целом. В зависимости от рода обьединения системы в вычислительные
кластеры и как общие ресурсы пользования разделяются данные системы
называются:
параллельными компьютерами;
кластерными компьютерами;
мультикомпьютерами;
облачными вычислениями;
многопроцессорными системами.
Для работы, данным системам необходимо иметь соответствующие
операционные системы, оснащенные функциями связи, сопряжения и
синхронизации [10, с. 60].
ОС карманных компьютеров (планшетов, смартфонов и т.д.) должны
уметь работать с многоядерными процессорами, GPS, камерами и иными
датчиками и большим объемом памяти. [26]
«Встроенные системы работают на компьютерах, которые управляют
различными устройствами. Поскольку на этих системах установка
пользовательских программ не предусматривается, их обычно компьютерами
не считают». [8, с. 61]
Кроме того, существуют ОС сенсорных узлов, реального времени,
смарт-карт.
Существующие ОС осуществляют функцию управления ресурсами на
основе различных алгоритмов, определяющих их характеристики
(производительность, область применения, пользовательский интерфейс и
т.д.).
16
Как правило, современная операционная система имеет широкую
функциональность. Она должна поддерживать виртуальную память и
многооконный интерфейс, реализовывать мультипрограммную обработку и
т.д. [2]
Кроме того, чтобы успешно выдерживать конкуренцию, операционная
система должна обеспечивать:
эффективность – «степень соответствия системы своему
назначению, которая оценивается некоторым множеством показателей
эффективности надежность и отказоустойчивость функционирования путем
предоставления защиты от ошибок (внутренних и внешних), сбоев и отказов»
[18];
безопасность за счет предоставления средств защиты ресурсов,
принадлежащих одним пользователям от других пользователей;
расширяемость - код ОС должен позволять вносить нужные
дополнения и изменения без нарушения целостности системы, что возможно,
если при создании ОС использовались принципы модульности,
«функциональной избыточности, функциональной избирательности и
параметрической универсальности» [21];
производительность – быстродействие и время реакции
операционной системы должны ограничиваться лишь возможностями
используемой аппаратной платформы;
надежность и отказоустойчивость - ОС должна быть надежна не
меньше компьютера, на котором она установлена;
переносимость - используемый код должен легко переноситься
как с процессора одного типа на процессор иного типа, так и с одной
аппаратной платформы на другую;
предсказуемость – «требования, которые пользователь может
предъявить к системе, в большинстве случаев непредсказуемы. В то же время
17
пользователь предпочитает, чтобы обслуживание не очень сильно менялось в
течение предположительного времени» [19];
совместимость – использующийся ОС пользовательский
интерфейс должен соответствовать существующим стандартам, а сама
операционная система должна предоставлять средства для выполнения
прикладных программ, которые были написаны для других операционных
систем;
масштабируемость, позволяющую управлять компьютером с
разным числом процессоров, предоставляя линейное или почти линейное
возрастание производительности в случае увеличения числа процессоров;
удобство пользователя.
Кроме того, во избежание переучивания персонала офиса,
рекомендуется использовать ту операционную систему, на которой уже
работает большинство сотрудников.
«Помимо этого, не каждая ОС подходит для выполнения конкретной
задачи, например: для реализации различных научных экспериментов, как
правило, необходима ОС реального времени (обеспечивающая мгновенный
отклик на событие) типа UNIX или Linux, которая позволяет выполнять
программы реального времени, при установке дополнительного
программного обеспечения». [25]
Многообразие типов компьютеров, которые применяются в
вычислительных сетях, приводит к значительному разнообразию ОС,
используемых на рабочих станциях, серверах сетей уровня отдела, серверах
уровня предприятия.
Важный элемент сетевой операционной системы уровня предприятия -
централизованная справочная служба, хранящая данные как о пользователях,
так и о разделяемых ресурсах сети (служба каталогов), обеспечивающая вход
пользователя в сеть и средства просмотра пользователю ресурсов.
18
1.3. Основные составляющие офисной сети под управлением Windows
Server 2012 R2
К основным составляющим офисной сети под управлением Windows
Server 2012 R2 относят сетевое оборудование, рабочие станции и
программное обеспечение.
Операционная система Windows Server 2012 R2 была представлена на
рынке программного обеспечения 4 сентября 2012 года и стала заменой
серверной платформы Windows Server 2008 R2 за счет дополнения ее
пользовательским интерфейсом Modern UI, командлетами Windows
PowerShell, более функциональным диспетчером задач, совершенствование
службы Active Directory, возможностью работы с виртуальной системой
Hyper –V 3.0 и файловой системой ReFS.
Рассмотрим особенности серверной платформы Windows Server 2012
R2, которая является одной из самых популярных платформ, как среди
пользователей, так и среди разработчиков.
В основе серверной платформы Windows Server 2012 R2 находится
принцип разделения адресного пространства между процессами. При этом
для каждого процесса реализована возможность работать с выделенной для
него памятью.
Можно сказать, что серверная платформа Windows Server 2012 R2
является платформой обладающей вытесняющей многозадачностью, где
распределение времени работы процессора выполняется по принципу
карусели.
Ядром серверной платформы является квант времени для каждого из
потоков по очереди с выполнением условия, что для всех потоков
выполняется одинаковый приоритет. При этом поток может отказать в
принятии выделенного для него кванта времени и тогда система забирает у
него управление и передает на выполнение другому потоку.
19
В серверной платформе Windows Server 2012 R2 реализованы
механизмы реального времени, ядро которых является общем с семейством
операционной системы Windows СЕ и поддерживает процессоры ARM,
MIPS, x86.
В состав серверной платформы Windows Server 2012 R2 включены
функции, позволяющие реализовать фильтр защиты от записи EWF и FBWS,
загрузку с флэш-памяти и использовать собственную оболочку.
Конкурентом серверной платформы Windows Server 2012 R2 выступает
платформа Linux, которая получила свое распространение из-за свободного и
открытого программного обеспечения. Она распространяется в отличие от
платформы Windows бесплатно с готовым набором дистрибутивов, который
включает собственный набор программного обеспечения, адаптированного
для работы пользователей.
Данная операционная платформа получила популярность среди
различных государственных структур. Особенно поддерживается
операционная платформа Linux правительством Бразилии, а в России был
разработан своя собственная конфигурация данной системы.
В общем можно сказать, что платформа Linux представляет собой
модульную Unix-подобную операционную систему, в дизайне которой
заложены принципы Unix.
Драйверы устройств также представляют собой определенные модули,
а в некоторых случаях они интегрированы в ядро системы. В основе
платформы находится монолитное ядро за счет которого выполняется
управление различными процессами, периферией, сетевыми функциями,
файловой системой.
Среди конкурентов серверной платформы Windows Server 2012 R2
следует также отметить платформу OS X производством которой занимается
корпорация Apple.
20
В настоящее время операционная платформа OS X находится на
втором месте после серверной платформы Windows Server 2012 R2. В основе
данной платформы находится ядро XNU, которое использует микроядро
Mach, а также коды из FreeBSD и OCNXTSTEP.
В основе платформы OS X находится POSIX совместимая
операционная система Darwin представляющая собой свободное
программное обеспечение.
Как и в любой UNIX-системе в ней реализованы функции обеспечения
высокой защиты памяти, за счет которых можно запускать независимые друг
от друга процессы, каждый из которых может останавливать или изменять
остальные.
Основой платформы OS X является среда программирования Core
Foundation, графическая среда Aqua и применение технологий Core Image.
Среди достоинств данной платформы следует выделить:
- высокое качество отображения графических данных за счет
реализации полноцветных моделей;
- наличие интерактивных окон, позволяющих отразить прозрачность
элементов и обеспечить высокий уровень визуализации;
- встроенные библиотеки для компьютерной графики, мультимедиа и
печати;
- поддержка технологий аппаратного ускорения и быстрого поиска
данных;
- высокий уровень защиты данных за счет наличия собственных
алгоритмов шифрования и кодирования информации.
Сетевое оборудование для офисной сети включает сетевые карты,
концентраторы, повторители, коммутаторы, маршрутизаторы, модемы или
роутеры [23, c.46].
Характеристика основных видов сетевого оборудования используемого
в офисной сети приведена в таблице 2.
21
Таблица 2 – Характеристика сетевого оборудования, используемого в
офисной сети
Вид сетевого
оборудования
Характеристики
Сетевые карты
Контроллеры, которые подключаются в слоты расширения
материнской платы персонального компьютера и используются для
передачи и приема сигналов в офисной сети
Терминаторы
Резисторы, имеющие номинальное сопротивление 50 Ом. Позволяют
обеспечить затухание сигналов на концах узлов сети
Концентраторы
Центральное устройство для офисной сети по топологии «звезда».
При поступлении пакета на один из портов осуществляют его
пересылку на все остальные. Бывают активными (для усиления
полученных сигналов и их передачи) и пассивные (для передачи
сигнала без усиления и восстановления)
Повторители
Позволяют увеличивать расстояние сетевого соединения. Бывают
одно- и много- портовыми. Не могут использоваться для распознания
МАС-адресов, поэтому их нельзя использовать для уменьшения
трафика
Коммутаторы
Управляются с помощью программного обеспечения. Наделены
возможностями анализа сетевого трафика, обслуживания
одновременно нескольких запросов
Маршрутизаторы
Используются для переадресации и маршрутизации пакетов из одной
сети в другую, а также фильтрации широковещательных сообщений
Мосты
Устройства для соединения двух отдельных сегментов сети, имеющих
ограниченную физическую длину и позволяющие передавать трафик
между ними. Наделены возможностями усиления и конвертации
сигналов, расширяют размеры офисной сети без нарушения
ограничений по максимальной длине кабеля и подключенных
устройств
Шлюзы
Позволяют соединять разнородные сети или устройства. Решают
проблемы, связанные с различием протоколов или систем адресации
Мультиплексоры
Устройства центрального офиса. Позволяют поддерживать различные
абонентские линии по телефонным линиям, концентрируя трафик в
одном высокоскоростном канале для передачи по сети Интернет
Рассмотрим более подробно коммутаторы. Коммутатор представляет
собой много портовый мост, с помощью которого одновременно можно
установить несколько соединений. Когда выполняется передача пакета через
коммутатор, в нем образовывается отдельный канал, позволяющий
пересылать информацию. Коммутаторы работают в режиме полного
дуплекса или микросегментации, что позволяет передавать и принимать
данные одновременно, с использованием полосы пропускания.