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网络操作系统

网络操作系统. 制作者 : 杨建国. 二零零四年十月. 调 　　查. 已经学习了什么课程： OS 、计算机网络 将来从事什么工作： 学习目的：工作、考试. 网 络 操 作 系 统. 第一章 网 络 操 作 系 统 基 本 理 论. 第二章 Windows NT 操 作 系 统 及 使 用. 第三章 Unix 操 作 系 统 及 使 用. 第四章 NetWare 网 络 操 作 及 使 用. 第五章 TCP/IP 协 议网络操作系统的新技术. 网 络 操 作 系 统 实 验.

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  1. 网络操作系统 制作者:杨建国 二零零四年十月

  2. 调 　　查 • 已经学习了什么课程：OS、计算机网络 • 将来从事什么工作： • 学习目的：工作、考试

  3. 网 络 操 作 系 统 • 第一章 网 络 操 作 系 统 基 本 理 论 • 第二章 Windows NT 操 作 系 统 及 使 用 • 第三章 Unix 操 作 系 统 及 使 用 • 第四章 NetWare 网 络 操 作 及 使 用 • 第五章 TCP/IP 协 议网络操作系统的新技术

  4. 网 络 操 作 系 统 实 验 • 实验一　Windows NT 网络操作系统的安装 • 实验二　网络操作系统中的用户、组和域的管理 • 实验三　基于TCP/IP的网络服务配置 • 实验四　系统资源管理实验 • 实验五　系统引导和配置文件实验 • 实验六　Linux网络操作系统的操作和使用 • 实验七　NetWare网络操作系统的安装和使用

  5. 网 络 操 作 系 统 开设网络操作系统的目的： 对网络操作系统从整体上有一个较清晰的了解；对当前网络操作 系统的主要种类和网络资源共享与网络安全有较清晰的理解；学会一 种网络操作系统的最基本使用方法，并能举一反三；初步掌握以TCP/IP 协议族为基础的网络资源共享；初步培养网络操作中的安全意识。 所学的主要内容： • 网络操作系统导论 (§1 ) • 网络操作系统的使用 (§2, §3,§4 ) • 网络操作系统的新技术 (§5 ) • 网络实验 (§实验一－－－实验七)

  6. 第一章 网络操作系统基本理论 • 第一节 网 络 操 作 系 统 引 论 • 第二节 网 络 操 作 系 统 设 计 基 础 • 第三节 网 络 操 作 系 统 设 计 实 现 • 第四节 网 络 系 统 安 全 与 网 络 管 理 • 第五节 网 络 服 务

  7. §学习目标 1. 掌握网络操作系统的概念 2. 掌握网络操作系统在计算机网络系统中所处地位和作用 3. 掌握网络操作系统的功能 4. 掌握网络操作系统的工作模式 5. 了解各种现存网络操作系统的比较

  8. 第一章 网 络 操 作 系 统 导 论 §引 言 1 一. Internet(WWW)的由来与发展 • Internet:因特网,指特定的世界范围的互联网. • internet:互联网,只代表一般网络互联. • Intranet:企业内部网,优点:开销少,易于安装;充分利用数据库资源; 比Internet 更安全、带宽宽. • Extranet:外联网. • WWW:全球信息网或环球网,它作为Internet上的新一代用户界面. • Internet 2:第二代Internet,采用IPV6(互联网协议版本6),它是Internet 通信协议IPV4的升级版本,它的地址为128位,提高Internet 的安全性、灵活性和提供其他增强功能.

  9. 1. Internet的由来: • 美国国防部成立高级研究计划局ARPA开发了ARPAnet. • 美国国家科学基金会NSF开发了NSFAnet. • 美国宇航局NASA与能源部分别开发了NSInet和ESNET. • 欧洲与日本等也积极发展本地网络,于是在此基础上形成了Internet. 2. Internet的现状: 覆盖全球,全球信息资源共享,第三大公共系统(电话与电视) 3. Internet在中国的现状: • 中国科学技术计算网CASNET:科学院用于研究与国家域名服务. 55M • 中国教育和科研计算机网CERNET: 国家计委与国家教委用于教育. 259M • 中国公用计算机互联网CHINANET:邮电部用于商业. 5147M • 中国网通公用互联网(CNCNET)：2469M

  10. 中国联通互联网（UNINET）：1093M • 中国移动互联网（CMNET）：355M • 中国国际经济贸易互联网（CIETNET）：2M • 中国长城互联网（CGWNET）：（建设中） • 中国卫星集团互联网（CSNET）：（建设中） 4. Internet的应用(提供的信息): • 大学图书馆的图书、文摘、论文 • 政府机构的信息、政策 • 娱乐游戏健康咨询生活信息服务 • 各种报刊、杂志 • 各公司的广告,网上宣传和服务 • 各种电子出版物 • 电视台的新闻、媒体报道 5. Internet的有关问题: 电脑综合症,暴力,色情,网络安全, Internet的道德及规范问题,语言问题

  11. 二. 上网干什么 1. 浏览网页:看看新闻,查找行业资料,浏览股市行情,电子购物. 2. 网上聊天: Web聊天室(ICQ、QICQ),语音聊天,影像聊天. 3. 电子邮件: Foxmail 或Outlook Express. 4. 远程文件传输: Cutftp或网络蚂蚁(Upload 、 Download). 5. 新闻组和BBS: Outlook Express,Telnet 程序,Netterm 程序. 6. 网络游戏: 7. 杂乱事:收听在线广播,拨打网络电话,远程控制. 8. 新事:网上办公室,网上虚拟旅游,网上教育和考试,网上看病.

  12. §引 言 2 一. 什么是计算机网络 1. 定义:由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体. • 多终端分时系统:它的终端只是主机和用户之间的接口,它本身并不 拥有计算资源,全部资源集中在主机中,主机以自 己拥有的资源分时地为各终端用户服务. • 分布式系统:它在计算机网络基础上为用户提供了透明的集成应用 环境.用户可以用名字或命令调用网络中的任何资源或 进行远程的数据处理，不必管资源或数据的地理位置. • 多机系统:它专指同一机房中的许多大型主机互连组成的功能强大、 能高速并行处理的计算机系统.(高带宽和多样性的连通性)

  13. 2. 功能:数据通信、资源共享、增加可靠性、提高系统处理能力 3. 组成:若干主机、一个通信子网、一组通信协议 • 网络结点: • 端结点:指通信的源和宿结点. • 转接结点:指网络通信过程中起控制和转发信息作用的结点. • 通信链路:指传输信息的信道. • 子网(subnet):指通信线路和路由器(不包括主机)的集合. • 资源子网:拥有资源的主机、请求资源的终端. (OSI的高四层) • 通信子网:任务是在端结点之间传送由信息组成的报文.(OSI的低三层) 4. 按网络的拓扑结构分为: • 总线型：

  14. 优点：布线量小、结构简单、成本较低、扩充灵活优点：布线量小、结构简单、成本较低、扩充灵活 • 缺点：发生故障不容易检测、最高网络传输速度为10M/秒、 • 总线断开网络不可用、总线长度受限制 • 环型: • 优点：控制简单、成本低、用户具有 平等访问权 • 缺点：发生故障不容易检测、不便于扩充 • 星型:

  15. 优点：便于管理、结构简单、扩展容易、更改容易优点：便于管理、结构简单、扩展容易、更改容易 • 缺点：布线麻烦(用线槽、接线盒布线 )、成本高 • 树型： • 全连接：

  16. 5.按网络的传输介质分为:

  17. 6. 按传输技术分为： • broadcast network:仅有一条通信信道,由网络上的所有机器共享 • Point-to-point network:由一对对机器之间的多条连接构成 7. 按地理范围分为： • local area network:同一建筑、同一大学(几公里内) • metropolitan area network:同一个城市(几十公里内) • wide area network:同一国家或同一洲(几百公里内) • Internet:指特定的世界范围的互联网 8. 按传输介质利用方法分为：共享介质的网络、交换式网络 9. 按网络所属关系分为：专有计算机网络、公用计算机网络 10. 按交换方式分为：电路交换网、报文交换网、分组交换网

  18. 二. 计算机网络硬件组成 1. 服务器: • 文件服务器:管理用户文件资源,处理多个客户机的访问请求.提高数 据安全性的方法:配置多个硬盘,配置备份的文件服务器. • 打印服务器:负责用户打印请求. • 邮件服务器:能发送电子邮件的服务器.常见的邮件服务软件有 M i c r o s o f t 公司的Exchange Server ，N e t Wa r e 的G r o u p Wi s e ，以及L o t u s 公司的c c :M a i l . • WWW/Web服务器:支持WWW协议的服务器,基于客户机/服务器模型. • 数据库服务器:装有一台数据库的Server. 数据库软件: Oracle,DB2,Sybase; SQL Server; MySQL. • FTP服务器：支持FTP协议的服务器.分为：非匿名、匿名(用户名： anonymous，口令： E-mail地址).

  19. Archie服务器：自动在FTP主机中进行搜索，构造一个包含全部文件Archie服务器：自动在FTP主机中进行搜索，构造一个包含全部文件 目录信息的数据库，使你可以直接找到所需文件的位置信息。 • 应用系统服务器:实现动态网页技术的服务器. We b 文档根据文档内信 息改变的时间分为:静态文档的信息(只有当作者修改时才会改变)、动 态文档的信息(在服务器端收到文档申请时改变)、活动文档显示的信息 (在文档下载到浏览器一端运行后改变)。 • 代理服务器：它是一种服务器软件，它的主要功能有：设置用户验证和 记帐功能；对用户进行分级管理，设置不同用户的访问权限；增加缓冲 器(Cache)，提高访问速度；连接Internet与Intranet充当FireWall；节省 IP开销。主要的服务器软件有:WinGate公司的WinGate Pro、微软公司 的Microsoft Proxy、Netscape的Netscape Proxy、Ositis Soft ware公司的 WinProxy、Tiny Software公司的WinRoute、Sybergen Networks公司的 SyGate等。危害：管理员可以全面监视你的一举一动!

  20. 2. 工作站:将计算机与网络连接起来就成为网络工作站. (终端机>工作站) 3. 网卡:数据信号(缆线), 基本功能:并行数据和串行信号之间转换; 数据帧的装配与拆装; 网络访问控制和数据缓冲. 4. modem:数字信号模拟信号. 5. repeater:它可以物理地再生接到的信号, 再将其发送出去. 6. hub:对数据进行整形再生, 对网络安装提供装拆和集中管理的方便. 7. bridge:再生数据, 识别数据的目的节点地址是否属于本网段. 8. router:识别数据的目的节点地址所在的网络; 能从多条路径中选择最 佳的路径发送数据; 转换数据包格式. 9. switch:根据网络信息构造转发表, 做出数据包转发决策. 10. 通信介质:双绞线、同轴电缆、光导纤维、卫星线路、微波、激光、 线外线、短波.

  21. 三. 计算机网络软件组成 1. 网络操作系统: • 组成:网卡驱动程序、子网协议、应用协议. • 主要的NOS: Netware 、 Unix 、Microsoft系列、 Linux. 2. 网络应用软件: 3. 网络数据管理系统：

  22. §引 言 3 一. 协议分层 1.层(layer)或级(level):每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务, 而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽. 2.对等进程(peer):不同机器里包含对应层的实体. 3.物理介质(physical medium):指第一层下,它进行实际的通信. 4.协议(protocol): 对等进程之间通话的规则. 5.接口：告诉上面的进程如何访问它. 6.网络体系结构(network architecture):层和协议的集合. 7. 协议栈(protocol stack):某一系统所使用的协议列表,每层一个协议.

  23. 主机1 主机2 第5层协议 第5层 第5层 4/5层接口 第4层协议 第4层 第4层 3/4层接口 第3层协议 第3层 第3层 2/3层接口 第2层协议 第2层 第2层 1/2层接口 第1层协议 第1层 第1层 物 理 介 质 • 层、协议和接口：

  24. 安 南 小 李 翻 译 翻 译 秘 书 秘 书 • 安南---翻译---秘书---秘书---翻译---小李结构:

  25. M H1 M H1 M H2 H1 M1 H2 H1 M2 H2 H1 M1 H2 H1 M2 • 网络信息流动过程： M

  26. 二. OSI参考模型 1.OSI模型有七层,分层原则如下: • 层次不能太多,也不能太少. • 每层应当实现一个定义明确的功能. • 每一层的功能要尽量局部化. • 以往的经验证明是成功的层次应矛保留. • 考虑数据处理的需要. • 层次的边界应划分在服务描述的量最小,交互作用最少的地方. • 每一层只与它的上下邻层产生接口. • 需要时,可以在一个层次中再划分出一些子层.

  27. 2.OSI各层功能:

  28. TCP/IP OSI 7 应用 应用 在模型中 不存在 表示 6 会话 5 传输 4 传输 互联网 3 网络 主机至网络 数据链路 2 物理 1 三.TCP/IP参考模型 1.互联网层(internet layer): • 它使主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传向目标. • IP协议(internet protocol):互联网层定义了正式的分组格式和协议. • OSI模型与TCP/IP模型比较:

  29. 2.传输层(transport layer): • 它使源端和目标端主机上的对等实体可以进行会话. • TCP(transmission control protocol):它是一个面向连接的协议, 允许从一台机器发出的字节流无差错地发往互联网上的其他机器. • UDP(user datagram protocol):它是一个不可靠的、无连接协议. • IP 、 TCP和UDP的关系如图1-19所示: 3.应用层(application layer): • 虚拟终端协议TELNET 、文件传输协议FTP 、电子邮件 协议SMTP 、域名系统服务DNS 、NNTP协议和HTTP协议. 4.主机至网络层: • TCP/IP参考模型没有真正描述这一层，只是指出主机必须使用 某种协议与网络连接，以便在其上传递IP分组.

  30. 四. OSI参考模型和TCP/IP参考模型的比较 1.相同点: • 它们都是基于独立的协议栈的概念,而且层的功能也大体相似. 2.不同点: • OSI模型对服务、接口和协议的区别明确化了,而TCP/IP相反. • OSI模型中的协议比TCP/IP的协议具有更好的隐藏性,在技术 发生变化时能相对比较容易地替换掉. • OSI模型产生在协议发明之前,而TCP/IP相反. • OSI模型层的数量比TCP/IP多. • 面向连接的和无连接的通信: • OSI网络层支持两种模式,传输层仅有面向连接的通信. • TCP/IP网络层仅有无连接的通信,传输层支持两种模式.

  31. 五. OSI模型和协议的缺点 1. 糟糕的提出时机: • 一个标准建立的时间对它的成功极其关键.如图1-20 2. 糟糕的技术: • 协议和模型都有缺陷. • 除了难以理解外,OSI的某些功能在各层重复出现. • 把某些特性放在特定的层并不总是显而易见的. • 完全忽略了无连接服务和连接协议. • 模型是由通信方面的人主持制定的. 3. 糟糕的实现: • 最初的实现又大又笨拙,并且很慢. 4. 糟糕的策略: • OSI被认为是欧洲电信部门、欧共体和美国政府的产物.

  32. 六. TCP/IP参考模型的缺点 1. 没有明显区分服务、接口和协议的概念. 2. 它完全不是通用的. 3. 主机网络层在分层协议中根本不是通常意义下的层. 4. 它不区分(甚至不提及)物理层和数据链路层. 5. 除IP和TCP协议外,许多其他协议很特别,通常由研究生来探索. 6.总之,除了本身的一些问题外,OSI模型(去掉会话层表示层)对于 讨论计算机网络特别有用.TCP/IP模型实际上不存在,但协议被 广泛使用,而OSI协议并未流行.

  33. 七. 宽带ISDN 和 ATM 1.Ｂ－ISDN(broadband intergrated services digital network): 2.ATM(asynchronous transfer mode): • 基本思想：以小的、固定长度的分组－信元cell来传输所有的信息。 • 它既是技术（用户透明），又是潜在的一种服务（用户可见）。 • 选择信元交换的原因： • 信元交换灵活。 • 在非常高的速率传输上,信元的数据交换比传统多路复用技术容易得多。 • 对于电视转播和广播它是必需的。 • ATM网络是面向连接的。 • 目标: 以155Mb/s和622 Mb/s运行.

  34. 3.Ｂ－ISDN ATM 参考模型: 如图1-30 • 组成: • 物理层:处理物理介质(电压、比特定时等),ATM与传输介质无关. • ATM层:处理信元和信元传输. • ATM适配层:允许用户发送比信元大的分组;ATM接口分解这些分组, • 按照信元单独传输,在另一端重组它们. • ATM是三维的: • 用户平台:处理数据传输、流量控制、错误检测、其它用户功能等. • 控制平台:与连接管理相关. • 对ATM的看法: • 从某种程度上说,ATM是电话工业发起的计划. • ATM承诺不久将以1Gb/s的速率发送信息,但这不是轻而易举的. • 在世界范围内安装ATM的经费也必须考虑到.

  35. §1.1NOS引论 一. OS概论 1.OS的定义:控制和管理计算机系统的硬件和软件资源、合理地组织计 算机工作流程以及方便用户的程序集合.(功能、用户、管理者、软件）

  36. 一个计算机系统可以看成是由硬件和软件按层次结构组成的系统，一个计算机系统可以看成是由硬件和软件按层次结构组成的系统， 　　整个计算机系统由四层构成，其中每一层代表一组功能并提供相 　　应的接口 • 接口----就是掩盖层内功能的实现细节，向外部提供使用约定 • 硬件层(即裸机)包含一个具有一组指令系统的处理机、可供访问 　　的存储器以及系统的I/O结构，它是操作系统设计和工作的基础 • 操作系统层是硬件层的第一次扩充，在这一层上实现了操作系统 • 　 的全部功能，并提供了相应的接口 • 语言处理程序层包括各种程序设计语言的编译程序以及诸如文本编 　　辑程序、动态调试程序等实用性程序。语言处理程序层是操作系统 　　层的扩充 • 应用程序层是语言处理程序层的进一步扩充。用户可以使用各种程 　　序设计语言，在操作系统的支持下，编写并运行满足用户需要的各 　　种应用程序

  37. 2.OS的分类:微机OS、多机OS、分布式OS 、NOS 3.OS的特征:并发性、共享性、虚拟性、不确定性 4.OS的功能:处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理 5.OS的发展趋势：OS的标准化工作、并行OS的研究、NOS 和分布式OS 　　　　　　　　 的研究工作、智能化OS的研究工作 二. NOS概论 1.NOS的定义:网络用户与计算机网络之间的接口，是专门为网络用户 　　　　　　　 提供操作接口的系统软件（NOS= 网络 + 操作系统） 2.NOS的特征：并发性、共享性、虚拟性、异步性、开放性、一致性、 　　　　　　　透明性 3.NOS的功能：具备单机OS所需的功能外，还有：（1） 提供高效可靠 　　　　　　　的网络通讯能力；（2） 提供多项网络服务功能如远程 　　　　　　　管理、文件传输、电子邮件、远程打印等 4.NOS的类型：Client/Server 、Peer--to—Peer、 Server-Based

  38. 对等式网络(Peer-to-Peer) 服务器式网络(Server-Based) 主从式网络(Client-Server) 结构原理 对等式网络不需要专用服务器，每一台工作站都能充当网络服务的请求者和提供者，都有绝对自主权，也可以互相交换文件。这种类型的网络软件被设计成每一个实体都能完成相同或相似的功能 网络以服务器为中心，严格地定义了每一个实体的工作角色，即网络上的工作站无法在彼此间直接进行文件传输，需通过服务器作为媒介，所有的文件读取，消息传送也都在服务器的掌握之中 将需要处理的工作分配给Client端和Server端处理,Client是服务请求的一方,Server是提供服务的一方.服务端提供的功能是文件、数据库服务、计算、通信等能力.这种结构是当前最优的结构之一 优 点 (1)使用容易，且工作站上资源可直接共享(2)容易安装与维护(3)价格比较便宜(4)不需专用服务器 (1)对数据的保密性非常严格，可以按照不同的需要而给予使用者相应的权限(2)文件的安全管理较好(3)可靠性高 (1)有效使用资源，增进生产力(2)成本降低(3)提高了可靠性(4)缩短响应时间 缺 点 (1)数据的保密性差(2)文件管理分散 (1)多个使用者在同一时间内都要获得应用程序或数据时效率可能降低(2)工作站上的资源不能直接共享(3)安装与维护比对等式网络困难(4)服务器的运算功能没有发挥 (1)管理较为因难(2)开发环境较为因难 应 用 场 合 一般办公室文件设备共享 (1)工厂生产管理系统 (2)学校教学机房 (3)政府部门小规模收费系统 数据处理量很大的大型网络，如酒店、大型商场，银行，税务局，Internet服务器等

  39. 5.目 前 流 行 NOS 比 较: ( * 意为后插件解决 )

  40. §1.2NOS设计基础 一. 客户/服务器模式 1.C/S模式的发展过程: • 形成： • 优点：数据分布存储、数据分布处理、灵活性和可扩充性、友好 　　　　　的用户界面、易于改编应用软件 • 缺点：可靠性和瓶颈 2.二层结构的C/S模式: • 类型：文件服务器式的、应用服务器式的 • 客户与服务器的交互：分四步完成 3.三层结构的C/S模式的引入： • 两层的局限性：“胖客户机” • 解决办法：应用服务器

  41. 4.三层C/S的优点: • 增加了系统的灵活性和可扩充性 • 简化了客户机、降低了整个系统的费用 • 使客户机的安装、配置和维护更为方便 5.三层C/S的缺点: • 使开发难度加大，开发周期增长 • 访问效率 二.进程通信 1.数据传输： • 信息流动过程：

  42. 源进程 目标进程 应用层 正文＋报文命令 正文＋报文命令 传输层 报　　文 报　　文 网络层 分　　组 分　　组 网络层 数据链路层 　 帧 数据链路层 　 帧 硬件接口 物理层 硬件接口

  43. 实现数据传输所需的基本功能：连接的建立与拆除、报文的实现数据传输所需的基本功能：连接的建立与拆除、报文的 分解与组装 • 传输控制：发送－等待方式、连续发送方式 • 差错的检测与纠正： 2.流量控制: 分组（帧）机制、滑动窗口机制 3.路径控制：扩散式、固定式、随机式、适应式 三.TCP/IP（详见第二章） 四.基本通信技术 1.send/receive原语： 2.远程过程调用： 3.socket: 五.网络文件系统

  44. §1.3NOS设计实现 一. NOS设计的目标 1.一般OS的设计目标:易用性、可靠性、安全性、高效性、易维护性、 易移植性 2.NOS的设计目标：易用性、可靠性、安全性、高效性、易维护性、易 移植性、实现网络通信、实现共享资源管理、提供 网络服务、便于网络管理、互操作、提供网络接口 二.OS的设计方法 1.模块接口法： 2.有序分层法： 3.面向对象方法： 4.微核法： 5.综合方法：

  45. 网络服务软件 　共享打印 远程电子邮件 应用程序 应用程序 重定向程序 重定向程序 DOS DOS BIOS NETBIOS NETBIOS BIOS 外部设备 　网　卡 　网　卡 外部设备端口 硬盘 打印机 网络传输介质 三.NOS的逻辑组成

  46. 1.工作站网络软件： • 重定向程序： • 网络基本输入输出系统： 2.网络环境软件： • 多任务软件： • 传输协议软件： • 多用户文件系统： 3.网络服务软件： • 名字服务： • 多用户文件服务： • 打印服务： • 电子邮件服务： 4.网络管理软件：安全性管理、容错、备份、性能监测 四.NOS的实现策略

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