Sistemas operativos de red

Msc. Ing. Jairo E. Márquez D.

Sistemas Operativos de red En una red de ordenadores cada una de las máquinas dispone de su propio SO independiente, pero estos sistemas tienen procedimientos de comunicación para que los usuarios y los programas puedan compartir recursos (ficheros, impresoras, etc.) conectados a la red.

Todos los SO de uso general disponen de estos procedimientos. En algunos sistemas embebidos (por ejemplo, en los routers) son esenciales.

Las características genéricas de un SO de red son:

• Conecta todos los equipos y recursos de la red.

• Gestión de usuarios centralizada.

• Proporciona seguridad, controlando el acceso a los datos y recursos. Debe validar los accesos (claves, certificados, sistemas biométricos, etc.) y ver aplicar las políticas de seguridad.

• Coordina las funciones de red, incluso con las propias del equipo.

• Comparte recursos (lleva a cabo la coordinación y los privilegios a la hora de compartir). Por tanto, mejora notablemente la utilización de los recursos.

• Permite monitorizar y gestionar la red y sus componentes.

Componentes de los SO de red son: Servidores: Son equipos con SO en red que proporcionan recursos a los clientes, haciéndolos accesibles a los equipos de la red, sea a otros servidores o, habitualmente, a clientes.

Los servidores operan a través de una arquitectura cliente-servidor. Los servidores son programas de computadora en ejecución que atienden las peticiones de otros programas, los clientes.

Ofrece a los clientes la posibilidad de compartir datos, información y recursos de hardware y software.

Modelo cliente-servidor

• La tendencia de los SO modernos es tratar de mantener un núcleo mínimo implantando la mayoría de las funciones del SO en los procesos del usuario.

• Para solicitar un servicio de proceso del usuario (proceso cliente) envía un mensaje a un proceso servidor para que se realice el trabajo y regrese con la respuesta.

• El servidor se ejecuta como proceso en modo usuario y no sabe de dónde viene el mensaje, si este es local o remoto.

• Dedicado: son aquellos que le dedican toda su potencia a administrar los recursos de la red, es decir, a atender las solicitudes de procesamiento de los clientes.

• No dedicado: son aquellos que

no dedican toda su potencia a los clientes, sino también pueden jugar el rol de estaciones de trabajo al procesar solicitudes de un usuario local.

De acuerdo al rol que asumen dentro de una red un servidor se divide en:

Los SO orientados a servidores cuentan con ciertas cualidades que los hacen más adecuados para su entorno de trabajo como son:

• GUI opcional o no disponible.

• Permite reconfigurar y actualizar el hardware y el software sin la necesidad de reiniciar.

• Facilidades avanzadas de copia para hacerlas de forma regular en línea de datos críticos.

• Transferencia transparente de datos entre diferentes volúmenes o dispositivos.

• Cualidades avanzadas y flexible para el trabajo con la red.

• Cualidades para la automatización como los daemons (proceso informático) en UNIX y los servicios en Windows.

• Fuerte seguridad en el sistema con protección avanzada a usuarios, datos, recursos y memoria.

En muchos casos, los SO orientados a

servidores pueden interactuar con sensores de hardware para detectar estados como sobrecalentamiento, fallos de discos o del procesador, y en consecuencia alertar a su operador o tomar medidas de rectificación por sí mismo.

Clases de tamaño de servidor

• servidores rack • servidor de torre • servidores de miniatura • mini servidores rack • servidor blade • servidores móviles • servidores ultra-densos • super servidores

Tipos de servidor • Servidor de archivos: es el que almacena varios tipos de archivos y los distribuye a

otros clientes en la red.

• Servidor de correo: almacena, envía, recibe, enruta y realiza otras operaciones relacionadas con el correo electrónico para los clientes de la red.

• Servidor de la telefonía: realiza funciones de contestador automático como respuesta de la voz, almacenando los mensajes, encaminando las llamadas y controlando también la red o el Internet, p. ej., la entrada excesiva de la voz sobre IP (VoIP), etc.

• Servidor de fax: almacena, envía, recibe, enruta y realiza otras funciones necesarias para la transmisión, la recepción y la distribución apropiadas de los fax.

• Servidor de uso: realiza la parte lógica de la informática del uso del cliente,

aceptando las instrucciones para que se realicen las operaciones de un sitio de trabajo y sirviendo los resultados a su vez al cliente.

• Servidor de impresiones: controla una o más impresoras y acepta trabajos de impresión de otros clientes de la red, poniendo en cola los trabajos de impresión.

• Servidor proxy: realiza funciones a nombre de otros clientes en la red para aumentar el funcionamiento de ciertas operaciones, proporciona servicios de seguridad, como cortafuegos. Administra el acceso a internet en una red de computadoras permitiendo o negando el acceso a diferentes sitios Web.

• Servidor del acceso remoto (RAS): controla las líneas de módem y otros canales de comunicación de la red para que las peticiones conecten con la red de una posición remota, responde llamadas telefónicas o reconoce la petición de la red y realiza la autenticación.

• Servidor web: Almacena documentos HTML, imágenes, archivos de texto,

escrituras, y demás material Web compuesto por datos (conocidos colectivamente como contenido), y distribuye este contenido a clientes que la piden en la red.

• Servidor de base de datos: provee servicios de BD a otros programas u otras computadoras, como es definido por el modelo cliente-servidor.

• Servidor de reserva: tiene el software de reserva de la red instalado y tiene cantidades grandes de almacenamiento de la red en discos duros u otras formas del almacenamiento (cinta, etc.) disponibles para que se utilice con el fin de asegurarse de que la pérdida de un servidor principal no afecte a la red. Esta técnica también es denominada clustering.

• Servidor de Seguridad: Tiene software especializado para detener intrusiones maliciosas, normalmente tienen antivirus, antispyware, antimalware, además de contar con cortafuegos redundantes de diversos niveles y/o capas para evitar ataques, los servidores de seguridad varían dependiendo de su utilización e importancia.

Servidor de juego, servidor de aplicaciones, servidor virtual, en casa.

• En el contexto de redes Internet Protocol (IP), un servidor es un programa que opera como oyente de un socket.

• Un socket designa dos programas (situados

en computadoras distintas) pueden intercambiar cualquier flujo de datos, generalmente de manera fiable y ordenada.

• El término socket es también usado como el nombre de una interfaz

de programación de aplicaciones (API) para la familia de protocolos de Internet TCP/IP, provista usualmente por el SO.

• Los sockets de Internet constituyen el mecanismo para la entrega de paquetes de datos provenientes de la tarjeta de red a los procesos o hilos apropiados.

• Un socket queda definido por un par de direcciones IP local y remota, un protocolo de transporte y un par de números de puerto local y remoto.

Familia de protocolos de Internet • TCP (Transmission Control Protocol), Protocolo de Control de Transmisión

• IP (Internet Protocol), Protocolo de Internet.

Existen tantos protocolos en este conjunto que llegan a ser más de cien diferentes, entre ellos se encuentran, entre otros:

• ARP (Address Resolution Protocol), Protocolo de Resolución de Direcciones, para la resolución de direcciones,

• FTP (File Transfer Protocol), Protocolo de Transferencia de Archivos, para transferencia de archivos o ficheros,

• HTTP (HyperText Transfer Protocol), Protocolo de Transferencia de HiperTexto, que es popular porque se utiliza para acceder a las páginas web.

• POP (Post Office Protocol), Protocolo de Oficina Postal, para correo electrónico • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), Protocolo de Transferencia Simple de

Correo, para correo electrónico, • Telnet (Teletype Network), para acceder a equipos remotos.

Clientes: Son equipos con un sistema operativo monopuesto conectados para empezar a trabajar en red. A diferencia de los servidores, no comparten sus recursos.

• Dominios: Es una agrupación lógica de equipos, que permite realizar una gestión centralizada, es decir, desde una ubicación se controla los servicios administrativos del dominio.

• Los recursos los gestiona el servidor principal.

• Uno de los protocolos habituales para la formación de dominios es LDAP (Lightweight Directory Access Protocol, Protocolo Ligero/Simplificado de Acceso a Directorios). [Nivel de aplicación]

• Dependiendo del SO, se puede dar el caso que en un determinado dominio un equipo sea servidor de ciertos recursos y cliente de otros.

Sistemas distribuidos • En los sistemas distribuidos las máquinas

también están en red, pero con menos autonomía.

• Cada una dispone de una parte básica del SO (el

kernel o el microkernel), y el resto de los componentes se encuentra en distintas máquinas.

• Para los usuarios es como si sólo existiese un SO y la carga de trabajo de las aplicaciones se distribuye por las distintas máquinas.

Aspectos de Diseño de un Sistema Distribuido

• Transparencia. el Sistema distribuido debe dar la impresión de un sistema de un solo CPU, ocultando la distribución a los usuarios.

Clases de transparencia en los Sistemas distribuidos:

• Acceso. los usuarios pueden acceder a recursos locales y remotos empleando operaciones idénticas

• Localización. los usuarios no tienen que especificar dónde se encuentran los recursos

• Migración. los recursos se pueden mover sin cambiar su nombre

• Réplica. los usuarios no tienen que indicar cuántas copias existen

• Concurrencia. varios usuarios pueden compartir recursos automáticamente

• Paralelismo. diferentes actividades ocurren en paralelo sin el conocimiento de los usuarios

• Flexible (Heterogéneo). Un sistema distribuido debe construirse desde una variedad de diferentes redes, SO, hardware de computadoras y lenguajes de programación.

• Confiable (Seguridad). Se puede emplear encriptación para proporcionar una protección adecuada a los recursos compartidos y mantener secreta la información sensible cuando se transmite un mensaje a través de la red, además algunos recursos deben ser protegidos de accesos no autorizados.

• Tolerante a fallas. los sistemas distribuidos se deben diseñar para ocultar lo más posible las fallas a los usuarios.

• Concurrencia. la presencia de múltiples usuarios en un sistema distribuido es una fuente de peticiones concurrentes a sus recursos. Cada recurso debe estar diseñado para ser confiable en un entorno concurrente.

• Escalable. un sistema es escalable si el costo de añadir un usuario es una cantidad constante en términos de recursos que se deberán añadir.

Sistemas distribuidos • Se han desarrollado principalmente en

entornos académicos y de investigación.

• Estas investigaciones han facilitado el despliegue de otras arquitecturas, como el grid computing (combinación de máquinas en redes de área extensa para obtener capacidades similares a los supercomputadores) y la informática en la nube (cloud computing).

Ejemplos de Sistemas Operativos Distribuidos

Amoeba

Escrito en lenguaje C

Pila de procesadores

Mach

Es más un micronúcleo

Base para construir otros sistemas (UNIX)

Hurd

Basado en GNUMach

Separa espacio del núcleo del

de usuario

Ventajas de los S.O.D.

Economía Velocidad Distribución Inherente Confiabilidad

Algunas ventajas de los Sistemas Operativos distribuidos (SOD):

- Con el uso de SD se logra compartir información entre más de un usuario, información que en un momento dado, resulta de interés común a diferentes usuarios; lo cual no puede llevarse a cabo en sistemas de un sólo

usuario.

- Aparte de que los usuarios pueden compartir información, éstos pueden también compartir diferentes dispositivos periféricos, como impresoras o dispositivos de almacenamiento masivo, como una matriz de discos

ópticos.

• Los SD ofrecen más flexibilidad en el sentido en que las cargas de trabajo se pueden difundir entre diferentes computadoras de manera más eficaz, es decir; los trabajos no siempre se ejecutarán en la máquina del propietario.

• Cuando un nodo de procesamiento falla, el sistema en general sigue funcionando.

Desventajas

• Software: existe poco software disponible para sistemas distribuidos.

• Interconexión: las redes se pueden saturar u

ocasionar otros problemas.

• Seguridad: el fácil acceso también se aplica a la información secreta.