《6.1网络操作系统概述.ppt

第六章　网络操作系统 教学要点 本章主要内容包括网络操作系统的基本概念，各种网络拓扑结构的特点，网络操作系统的功能及其实现，网络通信技术——原语通信与远程过程调用，网络资源共享的概念，网络文件系统的概念与实现，以及Linux下网络文件系统的体系结构。 读者应重点掌握网络操作系统的概念和功能以及网络通信方式，掌握网络资源共享技术。 6.1 网络操作系统概述 6.1.1 网络拓扑结构 计算机网络设计的第一步就是要解决在给定计算机的位置，以及保证一定的吞吐量、网络响应时间和可靠性的条件下，通过选择适当的线路、线路容量与连接方式，使整个网络的结构合理并且价格低廉。 为了应付复杂的网络结构设计，引入网络拓扑（拓扑即topology，指网络是如何进行布线的）的概念。 计算机网络的拓扑结构有好多种，下面介绍几种常用的拓扑结构。 1．总线型拓扑结构 总线型拓扑结构（bus topology）是用一条高速公用主干电缆（即总线，bus）作为公共传输通道连接若干结点所形成的网络结构。 如图6.1所示就是总线型拓扑结构。其中，图6.1（a）给出了实际的总线型局域网的计算机连接情况，图6.1（b）给出了总线型拓扑结构。 总线型拓扑结构具有以下特点： ① 总线型结构没有关键结点，单一的工作站故障并不影响网络上其它工作站的正常工作，可靠性较高。但是一旦总线出现故障将会造成整个网络的瘫痪。 ② 总线作为公共传输介质被各个结点共享，就有可能出现同一时刻有两个或两个以上结点同时通过总线发送数据的情况，因此会出现“冲突”（collision），造成传输失败。“冲突”现象如图6.2所示。 ③ 各工作站平等，都有权占用总线，不受某个站点的仲裁。 ④ 所有结点都通过网卡直接连接到公共总线上。连接简单，易于安装，增加撤销网络设备灵活方便，但网络效率与带宽利用率低。 2．星型拓扑结构 星型拓扑结构（star topology）的每一个结点都有一条点到点链路与中心结点（中心交换设备即集线器）相连，信息的传输是通过中心结点的存储转发技术实现的。 图6.3为星型拓扑结构示意图，其中星型拓扑采用和总线拓扑一样的等候并监听策略接收数据或发送数据。 在这种结构的网络中，若某台计算机停机，则不会影响其它计算机间互相通信的能力。 星型拓扑结构具有以下特点： ① 结构简单，便于管理和维护，易于扩展。 ② 访问控制和诊断方便。 ③ 过分依赖中心结点。 ④ 费用较大。 3．环型拓扑结构 环型拓扑（ring　topology）指各个网络结点通过环接口连在一条首尾相连接的闭合环形通信线路中。 6.4为环型拓扑示意图。环中的数据信息是单方向的逐站传送，是一种主动拓扑，因为环中的计算机实际上沿着环传递令牌（token）。 令牌是一种专用的数据包，有点像ATM卡，它给持有令牌的计算机以特殊的权力。如果一台计算机要向网络上发送数据，它就必须一直等到自己得到令牌。 环型拓扑中各站点通过中继器连在环路上，中继器一方面负责与自己所连的工作站交换信息，另一方面将接收到的信号以同样的速率、同样的方向传给下一结点，最后由终结点接收信息。 环型结构具有以下特点： ①各工作站间无主从关系，结构简单。 ②传输速率高，距离远，传输信息长度不受限制，适合传输数据量大的场合。 ③中继器的增加使得费用加大，增加或去除计算机将打断网络的运行，即必须先断开原有环路。 ④中间若有工作站失效，则会影响到整个系统，可靠性较差。 　　　在大多数小局域网中，都不会用到环型拓扑，IBM令牌环和其它使用环的高速网络技术一般更多地用在大型网络中。在家庭或小办公室网络中通常用星型拓扑。 4．网状拓扑结构 网状拓扑结构中网络结点与通信线路的互联呈不规则形状，每个结点至少与其它两个结点相连。 网状拓扑结构如下图6.5所示。此结构中的每一台计算机和其它计算机之间都有直接的线路相连，即使有线路坏了，也不会影响通信。国际互联网的主干网一般都采用这种结构。 网状型拓扑结构具有以下特点： ① 系统的可靠性高。任意两个结点之间都存在两条或两条以上的通信线路，因而当某一路径出现故障时，可选择另一条线路传输信息。 ② 可扩充性和灵活性好。这种网络可方便地增加新功能或增加新的连网计算机，扩充为更新或更大的网络。另外，这种网络可组建成各种形状，采用多种通信方式，很灵活。 ③ 结构复杂，成本高。必须采用路由选择算法和质量控制方法，不易管理和维护，线路成本高。 要注意的是，选用不同的拓扑结构，要配置的网卡和采用的传输协议都是不同的。应根据环境中的要求来选择合适的拓扑结构，选用相应的网卡和传输介质，使网络达到较高的性价比。 6.1.2 通信与协议 1．通信 ⑴ 数据通信的概念 通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文字、语言、图形或图像。 数