無盤網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中的分析與探索

摘 要：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，企業(yè)、單位、個人對網(wǎng)絡(luò)的需求日益增強(qiáng)，因此安全可靠的無盤網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被運(yùn)用到各個領(lǐng)域，但在其運(yùn)用過程中，人們在追求網(wǎng)絡(luò)安全、節(jié)約成本的同時，缺忽視了無盤網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)條件和缺陷，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用過程中達(dá)不到理想的預(yù)期。文章通過對無盤引導(dǎo)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等多方面的分析，找出影響網(wǎng)絡(luò)的因素，提出改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：無盤技術(shù)；實(shí)踐應(yīng)用；分析探索

中圖分類號：TP393.05 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）20-0077-02

1 無盤網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概況

20世紀(jì)90年代以前，受計算機(jī)硬件價格的制約，及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的改進(jìn)和企業(yè)、單位、個人等創(chuàng)建者對其投入因素的現(xiàn)實(shí)考慮，對網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、性能和運(yùn)行狀況提出了越來越高的要求。人們開始尋求以經(jīng)濟(jì)安全的方式組建網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享和利用，因此無盤技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。無盤網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程包括以下幾個時段：

①無盤DOS時代。最早的無盤網(wǎng)絡(luò)是由Novell公司研發(fā)的，在1996年以前，Netware被網(wǎng)絡(luò)界作為局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)時服務(wù)器的安裝運(yùn)行平臺基于Novell Netware3.x，受到各大網(wǎng)絡(luò)公司和網(wǎng)絡(luò)愛好者的青睞，無盤客戶端主要以IPX協(xié)議進(jìn)行認(rèn)證，主要處理各種命令行模式下的各種應(yīng)用問題。

②無盤WIN95時代。1996年～1999年，微軟公司看到了無盤網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景，在微軟開發(fā)團(tuán)隊的一致努力下，發(fā)布了基于Windows服務(wù)器NT 4.0版本，同時相繼推出了Windows 95操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)版本，它嵌入了”Netsetup”命令，該系統(tǒng)可以與Windows NT 4.0 Server進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，Windows NT 4.0 Server作為服務(wù)器平臺，工作站以RPL方式進(jìn)行訪問。此時出現(xiàn)了以Novell NetWare 作為服務(wù)器平臺+DOS工作環(huán)境，和Windows NT 4.0 Server 服務(wù)器平臺+WINDOWS工作環(huán)境并存的局面。

③無盤WIN98網(wǎng)絡(luò)。20世紀(jì)初期，世界知名的IT公司QUALSTEM、3COM和英特爾等紛紛加入，無盤網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，并且研發(fā)出基于各種操作系統(tǒng)平臺的無盤管理軟件，以RPL方式的工作站可以運(yùn)行Windows 98系統(tǒng)，使得無盤網(wǎng)路架構(gòu)方案出現(xiàn)多元化。

④無盤其它系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。隨著Windows產(chǎn)品的不斷升級，Venturcom公司自主研發(fā)了遠(yuǎn)程引導(dǎo)軟件（嵌入式），并與微軟公司合作研發(fā)了Boot-NIC 第一代版本，主要用于Windows 2000系統(tǒng)遠(yuǎn)程引導(dǎo)；另一款BXP無盤產(chǎn)品則專為Windows XP系統(tǒng)設(shè)計的遠(yuǎn)程引導(dǎo)。運(yùn)行于服務(wù)器平臺的操作系統(tǒng)由Windows 2000 server升級到2003server、2007server等更高，同時開發(fā)出多種無盤軟件，幾乎所有的應(yīng)用軟件都能在無盤工作站中順利運(yùn)行。無盤網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域更廣，其性能更可靠、穩(wěn)定。

2 無盤網(wǎng)絡(luò)啟動方式及原理

無盤網(wǎng)絡(luò)：指工作站中沒有硬盤、光驅(qū)、軟驅(qū)，利用其網(wǎng)卡或主板中集成遠(yuǎn)程啟動芯片，配合服務(wù)器遠(yuǎn)程啟動服務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)訪問上傳至服務(wù)器中的系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)工作站運(yùn)行操作系統(tǒng)及各種應(yīng)用程序。

①RPL啟動方式及原理。RPL（Remote Initial Program Load）是一種靜態(tài)匹配方式，應(yīng)用在Netware、Windows nt 4.0 server服務(wù)器平臺上，無盤工作站采用該方式啟動?？蛻舳藛雍螅跏蓟W(wǎng)卡，網(wǎng)卡的遠(yuǎn)程啟動芯片會產(chǎn)生一個”FIND”地址全為1的廣播幀，即Remote boot quest幀，請求幀中攜帶有該客戶機(jī)的網(wǎng)卡硬件MAC地址號；當(dāng)服務(wù)器的內(nèi)置遠(yuǎn)程啟動服務(wù)收到客戶端發(fā)出的廣播幀后，服務(wù)器通過分析該廣播幀所攜帶的網(wǎng)卡MAC硬件碼，然后在數(shù)據(jù)庫中查找與該網(wǎng)卡相匹配的記錄。如果網(wǎng)卡ID信息不存在，引導(dǎo)失??；如果網(wǎng)卡ID匹配成功，服務(wù)器遠(yuǎn)程啟動服務(wù)則回饋一個響應(yīng)幀”FOUND 幀”給客戶機(jī)，F(xiàn)OUND幀中攜帶了服務(wù)器的網(wǎng)卡MAC地址，服務(wù)器將激活BOOTP協(xié)議來響應(yīng)無盤客戶端的請求。

②PXE預(yù)置啟動方式及原理。PXE中文全稱預(yù)啟動執(zhí)行環(huán)境，Intel公司開發(fā)的新一代無盤啟動方式，是一種動態(tài)匹配方式，應(yīng)用在Windows 98系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟動和運(yùn)行，其通信協(xié)議采用TCP/IP。其啟動過程前一部分與RPL啟動基本相似，當(dāng)服務(wù)器在遠(yuǎn)程啟動數(shù)據(jù)庫中找到該網(wǎng)卡ID號后，服務(wù)器啟動其DHCP協(xié)議來為該網(wǎng)卡動態(tài)分配一個IP地址，并且把相應(yīng)的系統(tǒng)引導(dǎo)文件塊傳送給請求的客戶端，客戶端開始遠(yuǎn)程引導(dǎo)系統(tǒng)。

③BOOTP啟動方式及原理。BOOTP的全稱是BOOT strap Protocol，是最早支持遠(yuǎn)程啟動的協(xié)議，設(shè)計初衷應(yīng)用在字符形式的操作系統(tǒng)中如UNIX系統(tǒng)，LINUX系統(tǒng)中，主要應(yīng)用于該類系統(tǒng)的遠(yuǎn)程引導(dǎo)，到目前為止，仍然常用在UNIX及Linux系統(tǒng)中。在微軟Windows無盤系統(tǒng)中很少使用，但隨著Windows系統(tǒng)的逐漸成熟，Windows 2000及后續(xù)系統(tǒng)不在使用RPL遠(yuǎn)程引導(dǎo)，并且微軟系統(tǒng)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以TCP/IP為主，因此以純TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)將是今后發(fā)展的方向。BOOTP引導(dǎo)方式主要是客戶端從服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中獲取本機(jī)MAC地址以及服務(wù)器MAC地址后，調(diào)用服務(wù)器中的系統(tǒng)鏡像文件，最終完成客戶端的遠(yuǎn)程系統(tǒng)引導(dǎo)。

④虛擬磁盤方式。虛擬磁盤，指工作站啟動時，利用Windows系統(tǒng)中的共享設(shè)置以及無盤管理軟件在服務(wù)器的硬盤中虛擬出一塊硬盤空間，作為工作站的本地磁盤的方式。原理如下：在客戶端中臨時安裝一塊硬盤，安裝好系統(tǒng)及應(yīng)用程序后，通過網(wǎng)絡(luò)的方式，由專用上傳軟件將系統(tǒng)及程序上傳至服務(wù)器中，作為系統(tǒng)的鏡像。無盤客戶端啟動時，在實(shí)模式下以PXE的方式啟動，登錄到服務(wù)器，根據(jù)啟動配置信息連接虛擬硬盤映像文件，完成虛擬磁盤的啟動。

3 無盤網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

①經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。由于無盤客戶端無需硬盤、光驅(qū)等，僅服務(wù)器配置該硬件，從成本上節(jié)約很大硬件費(fèi)用。

②便于維護(hù)。僅服務(wù)器安裝有操作系統(tǒng)，無盤客戶端本身沒有系統(tǒng)，因此維護(hù)由多臺計算機(jī)變?yōu)橹痪S護(hù)服務(wù)器，可以減少維護(hù)的費(fèi)用和時間。同時無需擔(dān)心惡意攻擊及熱插拔電源導(dǎo)致系統(tǒng)損壞。

③安全性好。獨(dú)一無二的超級保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)無人值守，只需在服務(wù)器端設(shè)置每次關(guān)機(jī)后系統(tǒng)自動還原，即可保持每次開機(jī)系統(tǒng)都一致。

④工作站的硬件要求低。無盤網(wǎng)絡(luò)中僅需配置高性能服務(wù)器，對客戶端硬件要求極低，因此客戶端能在低配置下實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行。

4 無盤網(wǎng)絡(luò)在實(shí)踐應(yīng)用中實(shí)例分析

通過對無盤網(wǎng)絡(luò)在實(shí)踐應(yīng)用中的觀察，發(fā)現(xiàn)客戶端啟動速度和程序運(yùn)行速率受以下因素的影響：硬件配置情況（計算機(jī)、網(wǎng)路設(shè)備等）、局域網(wǎng)中計算機(jī)數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等?，F(xiàn)將以某大學(xué)無盤網(wǎng)絡(luò)教室為例（客戶端總數(shù)為60臺，服務(wù)器1臺，采用VIM無盤系統(tǒng)），在硬件配置相同的情況下，因同時啟動客戶端數(shù)量的不同，來分析對啟動速度造成的影響，提出改進(jìn)措施。無盤網(wǎng)絡(luò)教室配置情況如表1所示。

由于無盤工作站利用網(wǎng)卡遠(yuǎn)程啟動芯片配合服務(wù)器的遠(yuǎn)程啟動服務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)來調(diào)用服務(wù)器上的系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)偽本地系統(tǒng)及應(yīng)用程序的訪問。

4.1 實(shí)例結(jié)論

根據(jù)表1延遲時間可以看出，當(dāng)同時啟動數(shù)量較少時，客戶端啟動速度較快，就如一臺獨(dú)立的客戶端運(yùn)行，且因網(wǎng)絡(luò)爭用帶寬的造成擁堵的狀況不會出現(xiàn)；當(dāng)同時啟動客戶端的數(shù)量達(dá)到一定程度（如40臺以上），客戶端啟動的時間明顯延長，且因調(diào)用無盤系統(tǒng)鏡像，網(wǎng)絡(luò)爭用帶寬現(xiàn)象較為嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)因網(wǎng)絡(luò)端口堵塞造成死機(jī)現(xiàn)象，有些客戶端需要重復(fù)啟動多次，嚴(yán)重影響正常使用。

4.2 改進(jìn)無盤網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行措施

①網(wǎng)絡(luò)硬件升級：由于該無盤網(wǎng)絡(luò)采用TP-link非智能型24端口100 Mbps帶寬，端口速度無法滿足突發(fā)的大數(shù)據(jù)量的傳輸，導(dǎo)致客戶端啟動和運(yùn)行的速度較慢，可將該交換機(jī)進(jìn)行升級，更換普通端口帶寬達(dá)到1000 Mbps的交換機(jī)；網(wǎng)線可用六類線代替現(xiàn)有的超五類雙絞線。

②服務(wù)器升級：將現(xiàn)有服務(wù)器升級為專用服務(wù)器，采用磁盤陣列的方式，將服務(wù)器的讀寫分開，提高訪問速度。

③分布式服務(wù)器處理系統(tǒng)：在現(xiàn)有應(yīng)用服務(wù)器的基礎(chǔ)上，增加新的服務(wù)器，利用服務(wù)器管理軟件，進(jìn)行配置和管理，組成一個整體的處理系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡，對服務(wù)器的訪問進(jìn)行隨機(jī)分配，從而提高服務(wù)器響應(yīng)速度。

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