网络操作系统概述.docx
《网络操作系统概述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《网络操作系统概述.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
网络操作系统概述
第1章网络操作系统概述
学习提示
什么是操作系统？
它完成了哪些功能？
为了完成这些功能都采用了什么技术和服务？
在目前市场流行的众多操作系统中，应如何根据不同的管理需求和网络规模去选择适用的操作系统呢？
本书选择了目前在大、中、小型企业网络管理中普遍应用的网络操作系统WindowsServer2012，它是兼具高性能、高稳定性、高安全性、高效率、易用性的解决方案。
本书所选内容从基础知识出发，重点面向应用，目的是使读者通过学习，能够对WindowsServer2012网络操作系统“会安装、会操作、会配置、会管理”，成为合格的应用型人才。
学习目标
本章主要从操作系统应用者的角度介绍网络操作系统的基本概念与管理任务；介绍当今市场主流网络操作系统及其特点；以及不同的应用场合选择不同的网络操作系统的依据。
本书还将从管理员的管理实践中选择一些典型的管理实例，使读者感受到操作系统在管理应用中的重要作用和地位。
1.1网络操作系统简介
网络操作系统究竟在计算机网络中扮演着什么样的角色？
不同的用户大概会有不同的回答。
一般利用计算机进行学习、工作、生活娱乐的用户，他们通常是利用计算机写报告、做报表、上网冲浪、听音乐、玩游戏，这些都能够感觉到一些应用程序的存在。
比如Office办公系统软件、InternetExplorer浏览器、聊天程序、媒体播放程序、游戏程序等。
而对于操作系统的了解，大概就只有打开计算机时所看到的窗口界面和相关的一些基本操作，不会接触到操作系统深层次的对系统的管理作用，也就是说这些用户是应用层面的用户。
而操作系统是在上述各种应用程序之底层必备的、需要先行安装的系统程序，它是计算机能够为我们提供服务的最基础的系统软件。
企事业单位网络的系统管理员们会说，操作系统不仅仅是进行计算机应用及网络应用的基础，还是维护、管理计算机网络系统正常工作必不可少的工具，是使网络系统软硬件资源能够共享并为用户提供各种服务的保障。
因此，系统管理员是更深一层次的、进行系统维护和管理层面的用户。
那么究竟操作系统（OperatingSystem，OS）是什么呢？
操作系统不是与大家直接相关的应用软件，是介于我们看得到的计算机系统、网络设备等一切硬件设备与我们感受得到的那些应用程序之间不可缺少的部分，正是因为有了操作系统的存在，才使得我们能够感受得到的那些应用程序能够在我们看得到的计算机硬件和网络系统中被执行。
因此，我们说操作系统是一切软件运行的基础，它在整个计算机系统中具有承上启下的地位，如图1-1所示。
图1-1操作系统的地位
从用户角度看，操作系统是对计算机硬件的扩充；从人机交互方式来看，操作系统就是用户与计算机的接口；而从计算机的系统结构上看，操作系统又是一种层次、模块结构的程序集合。
从操作系统的设计方面还能体现出计算机技术和管理技术的结合，具体体现在它是负责对计算机硬件直接控制及管理的系统软件。
网络操作系统（NetworkOperatingSystem，NOS）是网络的心脏和灵魂，它能够控制计算机在网络中传送信息和共享资源，是向网络计算机提供网络通信和网络资源共享功能的系统软件。
网络操作系统除具有上述操作系统的5项常规功能（处理器管理、作业管理、存储器管理、设备管理和文件管理）外，还负责管理整个网络资源和网络服务，是使网络上各计算机能方便、有效地共享网络资源，提供各种管理和服务的软件及相关规程的集合。
它是最重要的网络软件，是其他网络软件的基础。
计算机单机操作系统承担着一个计算机中的任务调度及资源管理与分配，而网络操作系统则承担着整个网络范围内的任务管理以及资源的管理与分配。
相对于单机而言，网络操作系统的内容要复杂得多，它必须帮助用户越过各主机的界面，对网络中的资源进行有效的利用和开发，对网络中的设备进行存取访问，并支持各用户间的通信，所以它提供的是更高一级的服务。
除此之外，它还必须兼顾网络协议，为协议的实现创造条件和提供支持。
操作系统与网络操作系统是性质有别的操作系统，所提供的服务类型也有差别。
各自适用于不同的场合。
一般当计算机中安装了操作系统，如Windows2003Professional、Windows7等之后，则该计算机在网络中是工作站角色；而当计算机安装的是NOS，并配置了相关的服务，如WindowsServer系列、NetWare、Unix和Linux等，则该计算机在网络中的角色是服务器（当然也可以仍然是一台工作站），要向其他工作站提供相关的服务，被称为服务器。
正是由于网络操作系统通常是运行在服务器上的，所以也被称为“服务器操作系统”。
网络操作系统是以使网络相关特性达到最佳为目的，如共享数据文件、软件应用，共享磁盘、打印机、调制解调器、扫描仪、传真机等。
1.2网络操作系统的功能及特性
1.2.1网络操作系统的功能
操作系统在计算机系统中起着重要作用。
它作为用户接口和服务提供者，为用户提供尽可能方便、易用的运行环境和最佳服务。
用户通过操作系统使用计算机系统。
它还是资源的管理者和控制者，管理、控制与调度计算机系统的软硬件资源，提高系统效率和资源利用率。
网络操作系统的功能一般可归纳为以下几点。
（1）控制、调度和管理网络的共享资源。
（2）合理地管理和控制服务器、客户机的操作。
（3）为用户提供高效、可靠的网络通信能力。
（4）为用户提供方便的工作环境和网络服务。
从资源管理的观点出发，网络操作系统的功能可归纳为处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、网络与通信管理、用户接口管理。
1.处理器管理
中央处理器是计算机系统中最重要、最宝贵、竞争最激烈的硬件资源，是所有数据加工及程序执行的场所。
如何协调各个程序之间的运行关系，如何及时反映不同用户对各个资源的应用请求，以使众多用户可以公平地得到计算机的资源等，都是处理器管理作用的范畴。
多处理器系统出现，增强了系统的功能，但也加大了管理的复杂性。
为了最大限度地提高CPU的利用率，操作系统采用了多道程序设计技术，当多道程序并发运行时，引入了进程的概念。
所谓“进程”，通俗地说就是程序的一次执行过程。
一个进程包括一个程序模块和该模块一次执行时所处理的数据。
通过进程管理，协调CPU分配调度、冲突处理及资源回收等多道程序之间的关系，组织多个作业同时执行，解决处理器的调度、分配、回收等问题。
例如，我们常常会一边使用聊天程序，一边通过媒体播放程序欣赏美妙的音乐，同时还在用Word程序赶写一份报告。
在多个不同的应用并发地申请CPU资源的时候，虽然一个CPU同一时刻只能服务于一个进程，而我们却感觉到各个程序都在同时运行着，这就是进程管理面对众多应用发生冲突时在一个CPU或者是多个CPU间指挥、控制、分配着CPU，使其同时服务于不同进程的结果。
因此，进程管理实质上是对处理器执行“时间”的管理。
计算机网络环境中更是以众多的用户同时访问一个服务器为常态。
服务器硬件结构上虽有多个CPU，也同样存在CPU的分配与进程间的协调问题。
多处理器系统的出现，增强了系统的功能，但也加大了管理的复杂性。
2.存储管理
存储管理的实质是管理内存资源，为多道程序运行提供有力的支撑，提高存储空间的利用率。
因为只有被装入主存储器的程序才有可能去竞争中央处理器，所以有效地利用主存储器才能保证多道程序设计技术的实现，才能保证中央处理器的使用效率。
存储管理是根据用户程序的要求为用户分配主存储区域。
当多个程序共享有限的内存资源时，操作系统就按某种分配原则，为每个程序分配内存空间，使各用户的程序和数据彼此隔离，互不干扰及破坏；当某个用户程序工作结束时，要及时收回它所占的主存储区域，以便再装入其他程序。
另外，操作系统还利用虚拟内存技术，把内、外存结合起来，共同管理。
3.设备管理
操作系统对设备的管理主要体现在两个方面：
一方面，它提供了用户和外设的接口。
用户只需要通过键盘命令或程序向操作系统提出申请，则操作系统中设备管理程序可以实现外部设备的分配、启动、回收和故障处理。
另一方面，为了提高设备的效率和利用率，操作系统还采取了缓冲技术和虚拟设备技术，尽可能使外设与处理器并行工作，以解决快速CPU与慢速外设的矛盾。
4.文件管理
文件管理又称为信息管理。
文件管理是对逻辑上有完整意义的信息资源（程序和数据）以文件的形式存放在外存储器（磁盘、磁带）上的数据进行管理。
文件管理是操作系统对计算机系统中软件资源的管理，通常由操作系统中的文件系统来完成这一功能。
文件系统由文件、管理文件的软件和相应的数据结构组成。
文件管理有效地支持文件的存储、检索、修改等操作，解决文件的共享、保密和保护问题，并提供方便的用户界面，使用户能实现按名存取。
这一方面使得用户不必考虑文件如何保存以及存放的位置，但另一方面也要求用户按照操作系统规定的步骤使用文件。
5.网络与通信管理
计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物。
由于网络中有成千上万台计算机联网工作，这就要求网络操作系统必须具有网络资源管理功能、数据通信管理功能、网络管理功能；实现网络中资源的共享，管理用户对资源的访问，保证信息资源的安全性和完整性；按照通信协议的规定，完成网络上计算机之间的信息传送；完成网络故障管理、安全管理、性能管理、日志管理、配置管理等。
6.用户接口管理
所谓用户接口，是指为了使用户能够灵活、方便地使用计算机硬件和系统所提供的服务，操作系统向用户提供的一组使用其功能的手段。
用户接口管理包括程序接口管理和操作接口管理。
用户通过这些接口方便地调用操作系统的功能，有效地组织作业和处理流程，使得整个计算机系统高效率地运行。
1.2.2网络操作系统的特性
网络操作系统要服务于庞大、复杂的网络，因而其功能相对于单用户或多用户操作系统有强大的管理能力。
作为网络用户和计算机网络之间的接口，网络操作系统具有如下特征。
1.硬件独立性
硬件独立性是指网络操作系统支持多平台，也就是说可以在不同的网络硬件上运行，既可以运行于x86的Intel系统，也可以运行于RISC精简指令集的系统，如DECAlpha、MIPSR4000等。
2.网络特性
网络操作系统管理计算机及网络资源，并提供良好的用户界面。
如共享数据文件、软件应用，以及共享硬盘、打印机、扫描仪、传真机、调制解调器等资源。
3.可移植性、可集成性
网络操作系统具有很好的可移植性和可集成性。
4.多用户支持
在多用户环境下，网络操作系统给应用程序及其数据文件提供了标准化的保护。
5.支持多种文件系统
网络操作系统支持多种文件系统，以实现对系统升级的平滑过渡和良好的兼容性。
6.安全性
网络操作系统支持网络安全访问控制，提供了多种级别的保密措施，以保障网络用户对网络数据访问的安全。
如口令保密、文件保密、目录保密、网间连接保密等。
7.容错性
网络操作系统能够提供多级系统容错能力，包括日志式的容错特征列表、可恢复文件系统、磁盘镜像、磁盘扇区备份等。
8.高可靠性
网络操作系统能够保证不间断地工作，提供完整、可靠的网络服务。
总而言之，网络操作系统为网上用户提供了便利的操作和管理平台。
WindowsServer2012多任务服务器操作系统，是一个可靠、安全、高效、具备网络管理功能的优质服务器操作系统，具有服务器集群支持、可伸缩SMP（对称多处理）支持、64位处理器支持、公共语言运行库等，并提供IIS（InternetInformationServices）、Web服务等。
本书就是选择了该网络操作系统作为我们学习的内容。
1.3常用网络操作系统介绍
目前应用较为广泛的网络操作系统有Windows系列、NetWare、Unix、Linux等。
计算机操作系统随着计算机的发展而发展，经历了从无到有、从小到大、从简单到复杂、从原始到先进的发展历程。
种类也很繁多，有历史短暂的也有经久不衰的，有专用的也有通用的，产品十分丰富。
因此，操作系统的分类方法比较多，通常是按照以下方式进行分类。
（1）根据用户数目的多少，可分为单用户操作系统和多用户操作系统。
（2）根据操作系统所依赖的硬件规模，可分为大型机操作系统、中型机操作系统、小型机操作系统和微型机操作系统。
（3）根据操作系统提供给用户的工作环境，可分为多道批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等。
（4）如果按照操作系统生产厂家、不同品牌划分，目前应用较为广泛的网络操作系统品牌有Windows系列、Novell公司的NetWare、Unix家族和自由软件操作系统Linux等。
1.3.1Windows系列
用过计算机的人对Windows系列操作系统都不会陌生，这一类操作系统是全球最大的软件开发商——Microsoft（微软）公司开发的。
微软公司的Windows系统不仅在个人操作系统中占有绝对优势，在网络操作系统中也是具有同样重要的位置。
Windows系列操作系统是一种单用户多任务的操作系统，同一时刻只允许一个用户登录，但允许若干个用户程序并发执行，从而可以有效地改善系统的性能。
微软公司的Windows操作系统分为两类，一类是面向普通用户的单机操作系统，如Windows95/98、WindowsNTWorkstation、Windows2000Professional、WindowsXP、Windows7、Windows8、Windows8.1和Windows10等；另一类是高性能工作站、台式机、服务器以及大型企业网络等多种应用环境的服务器端的网络操作系统，如WindowsNTServer，Windows2000Server、WindowsServer2003、WindowsServer2008、WindowsServer2012等。
从技术发展的角度来说，WindowsServer2012延续了WindowsNTServer、Windows2003Server、WindowsServer2008的行进路线。
相对于以前的Windows版本，WindowsServer2012有了更加突出的表现，如强化了结构安全性，简化了管理和使用的过程，降低了企业维护系统的成本，加强了系统的稳定性、可利用性与兼容性，为用户提供了更多对资源的访问权限，并易于建立具有可扩展性且易于管理的企业网站等。
1.3.2NetWare
NetWare操作系统应该说是网络操作系统的先驱，是局域网操作系统市场的主流，为网络应用及发展做出了巨大的贡献。
NetWare操作系统是Novell公司1981年推出的高性能局域网络操作系统。
NetWare最重要的特征是基于基本模块设计思想的开放式系统结构。
NetWare是一个开放的网络服务器平台，可以方便地对其进行扩充。
NetWare系统对不同的工作平台（如DOS、OS/2、Macintosh等）、不同的网络协议环境（如TCP/IP）以及各种工作站操作系统提供了一致的服务。
该系统内可以增加自选的扩充服务（如替补备份、数据库、电子邮件、记账等），这些服务可以取自NetWare本身，也可取自第三方开发者。
NetWare操作系统版本也非常丰富，比较主流的产品有NetWare5和NetWare6，为需要在多厂商产品环境下进行复杂的网络计算的企事业单位提供了高性能的综合平台。
NetWare操作系统虽然功能强大、完善，但由于产品的用户界面仍采用陈旧的命令菜单模式，导致其市场占有率呈下降趋势，被更加方便易用、用户界面友好的Windows家族和安全性更高的Linux系统分流掉了很多用户。
1.3.3Unix系列
Unix操作系统是当代最具代表性的多用户多任务分时系统。
1970年，美国AT&T公司Bell实验室的KenThompson用汇编语言在PDP-7计算机上设计了一个小型操作系统，取名为Unix。
Unix从诞生至今已经有40多年的历史。
多用户多任务的含义是，允许多个用户通过各自的终端使用同一台主机，共享主机系统中的各类资源，而每个用户程序又可进一步分为几个可并发执行的任务。
Unix操作系统的体系结构和源代码是公开的，有两个基本的版本，系统Ｖ和BSDUnix。
早期的Unix结构简单、功能强大，具有多用户多任务、便于移植等特点，到后来发展为具有可移植性好、树状分级结构的文件系统、良好的用户界面、字符流式文件、丰富的核外系统程序、管道文件连通、安全保障并可提供电子邮件和对网络通信的有力支持的成熟的主流操作系统，一直被高端计算机和网络系统广泛应用。
1.3.4Linux系列
Linux于1991年由芬兰赫尔辛基大学计算机系学生LinuxTorvals初创。
Linux操作系统是一个完整的采用层次结构的操作系统，它不仅包含Linux核心，而且还包含了大量的系统工具、开发工具、应用软件、网络工具等。
Linux是一种新型的网络操作系统，它的最大特点就是源代码开放，可以免费得到许多应用程序。
它具有与Unix兼容、高性能和高安全性、便于再开发等优点，是近年来发展速度比较快的、前景非常好的操作系统。
目前也有中文版本的Linux，如Redhat（红帽子）、红旗Linux等，在国内得到了用户充分的肯定。
但这类操作系统目前仍主要应用于中、高档服务器中。
Linux操作系统具有多任务、多用户、开放性、良好的用户界面、设备独立性、丰富的网络功能、可靠的系统安全、良好的可移植性等优点，已经越来越被人们所重视，正在作为热门的操作系统被广泛应用。
1.4网络操作系统的选择
操作系统是计算机应用和计算机网络中不可缺少的重要组成部分，必须根据不同应用规模、应用层次等实际需求和现实条件选择其最适合的操作系统。
1.4.1Windows系列
在局域网中配置Windows系列操作系统是最常见的应用。
但由于这类操作系统对服务器的硬件要求较高，且稳定性不是很高，所以一般只是用在中低档服务器中。
高端服务器通常采用Unix、Linux或Solairs等非Windows操作系统。
在局域网中，微软的网络操作系统主要有：
WindowsServer2003/AdvanceServer、WindowsServer2008、WindowsServer2012等。
工作站系统则可以采用任意一款Windows或非Windows操作系统，包括个人操作系统，如Windows7/8/8.1/10等产品。
1.4.2NetWare类
NetWare虽然早已失去了当年雄霸一方的气势，但是仍以对网络硬件的要求较低而受到一些网络建设比较早、设备变化不大的中、小型企业及学校的青睐。
它在无盘工作站组建方面、毫无过分需求的大度方面表现出色。
因为它兼容DOS命令，应用环境与DOS相似，经过长时间的发展，具有相当丰富的应用软件支持，技术完善、可靠。
目前主流版本是V5.0、V6.0等。
NetWare为需要在多厂商产品环境下进行复杂的网络计算的企事业单位提供了高性能的综合平台。
NetWare服务器对无盘站和游戏的支持较好，还常用于教学网和游戏厅。
1.4.3Unix系统
Unix操作系统有支持网络文件系统服务、提供数据等应用，功能强大、稳定性好、可靠性高。
用来提供各种Internet服务的计算机运行的操作系统占很大比例的是Unix及Unix类操作系统。
目前常用的Unix系统版本主要有：
AT&T和SCO的UnixSVR3.2、SVR4.0、SVR4.2、HP-UX11.0，Sun公司的Solaris8.0等。
Unix系统一般用于大型的网站或大型的企事业局域网中。
1.4.4Linux系统
由于Linux最大的特点就是源代码开放，因而具有安全性能高、便于再开发等优点，最适合那些对网络应用的安全性能要求比较高的场合。
对于每一类操作系统，都有适合于其特定计算环境和工作的场合。
总的来说，WindowsServer2003/2012，是简单易用的操作系统，适合中小型企业及网站建设。
Linux具有更高的安全性和稳定性，一般用作网站的服务器和邮件服务器。
Novell是工业控制、生产企业、证券系统比较理想的操作系统。
Unix具有非常好的安全性和实时性，广泛应用在金融、银行、军事及大型企业网络上。
1.5网络管理案例
网络管理员的日常工作非常繁杂，但是其工作的主要任务大致包括：
网络基础设施管理、网络操作系统管理、网络应用系统管理、网络用户管理、网络安全保密管理、信息存储与备份管理以及网络机房的日常维护管理等。
各项管理涉及了多个不同的领域，而每个领域的管理又有各自特定的任务。
1.5.1构建企业网络
计算机网络是利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的网络操作系统和通信协议等软件实现资源共享和信息传递的复合系统。
可以看出，一个计算机网络系统若离开了网络操作系统是没有任何作用的。
一个企业如果规模不大，可以利用WindowsServer2012构建一个工作组结构的网络——对等网，如图1-2所示。
对等式的网络不需要专用的服务器，可将企业的所有计算机利用网络连接设备和传输介质实现连接，网络中的每一台工作站既能作为服务器为其他工作站提供服务，也能作为工作站接受其他工作站提供的服务，相互间是完全平等、独立的关系。
图1-2对等网络
当企业规模较大时，企业内部的计算机和用户数量大，管理、统计、运算数据量较重，对等的网络结构明显不能满足企业需求。
这种需求条件下应该利用WindowsServer2012构建一个客户机/服务器结构的网络（见图1-3）。
在服务器上安装WindowsServer2012，配置各项管理服务功能，以完成管理任务和向客户机提供各种服务。
图1-3客户机/服务器结构的网络
1.5.2用户组、用户及域的创建和管理
在企业网络中，使用计算机的每个人都有一个用户账户。
用户使用他们自己的账户可以按照系统管理员分配给他们的权限使用企业网络中指定的资源，完成与其相对应的工作任务。
每个企业都有自己的组织结构，结构有简单的和相对复杂的，每个人都会有所属部门。
系统管理员在虚拟环境中要实现对现实存在的企业各个部门进行管理，就要在网络中创建与现实世界中相同的结构，才能更好、更方便地实现管理。
结构简单的利用用户组用户，就能胜任角色管理，复杂些的则可利用域和域用户构建企业的域结构。
企业中除了用户，还有大量的硬件、软件和数据资源，这些资源也要在网络中被共享和管理。
所有这些都可以利用WindowsServer2012按照企业的部门、人员的物理存在构建企业网络中的域、组织单位或者用户组、用户等，描述和架构企业网络的结构。
1.5.3利用各种服务功能实现各项服务及管理
在企业网络中，除了每个人有一个用户账户外，还可能有为此用户对应提供的一些服务，如企业电子邮件服务、企业办公自动化的登录账户等。
另外，通常用户名还与企业为其提供的电子邮件相对应（如用户名为wch，企业电子邮件是wch@）。
当网络环境中要对用户自动分配IP地址时，就会使用DHCP服务，自动为进入网络的用户分配一个IP地址，以大大减少管理人员手工维护的负担。
1.5.4构建企业门户网站
每个企业现在都有自己的网站，以满足业务上内引外连的需要。
例如，宣传自己的企业文化和企业产品；了解市场用户对企业产品的意见和建议，通过网络和企业的合作伙伴进行沟通等。
为了实现这些目的，可以利用WindowsServer2012提供的Internet信息服务功能构建企业自己的网站。
1.6实践训练
1.6.1任务1：
参观某企业网络或校园网络
任务目标：
使学生对操作系统在网络管理中所起的重要作用有一定的感性认识，激发学生的学习积极性。
包含知识：
计算机
升级会员 