1.1 知识导航——网络操作系统概述

操作系统（Operating System，OS）是计算机系统中负责支撑应用程序的运行环境以及用户操作环境的系统软件，同时也是计算机系统的核心与基石。它的职责包括对硬件的直接监管、对各种计算资源（如内存、处理器时间等）的管理，以及提供诸如作业管理之类的面向应用程序的服务等。

操作系统是用户与计算机之间的接口，不同的使用者对操作系统的理解是不一样的。对于一个普通用户，可能只关心运行在操作系统上的应用软件，如字处理软件、绘图工具等，很少涉及计算机管理等方面的内容，从普通用户的角度来看，操作系统就是能够运行自己应用软件的平台。对于一个软件开发人员来说，操作系统是提供一系列的功能、接口等工具来编写和调试程序的裸机。对于系统管理员而言，操作系统则是一个资源管理者，包括对使用者的管理、对CPU和存储器等计算机资源的管理，以及对打印机、绘图仪等外部设备的管理，操作系统能够按照管理员的意图控制用户对计算机资源的访问。

网络操作系统（Network Operating System，NOS）除了实现单机操作系统的全部功能外，还具备管理网络中的共享资源，实现用户通信以及方便用户使用网络等功能，是网络的心脏和灵魂，所以，网络操作系统可以理解为网络用户与计算机网络之间的接口，是计算机网络中管理一台或多台主机的软硬件资源、支持网络通信、提供网络服务的程序集合。

网络操作系统是用于网络管理的核心软件，在市场上得到广泛应用的网络操作系统有UNIX、Linux、NetWare、Windows等。

1.1.1 UNIX

UNIX操作系统是一个通用的、交互式的分时系统，最早版本是美国电报电话公司（AT&T）Bell实验室的K.Thompson和M.Ritchie共同研制的，目的是在贝尔实验室内创造一种进行程序设计研究和开发的良好环境。它从一个非常简单的操作系统，发展成为性能先进、功能强大、使用广泛的操作系统，并成为事实上的多用户、多任务操作系统的标准。

1969-1970年，K.Thompson首先在PDP-7机器上实现了UNIX系统。最初的UNIX版本是用汇编语言写的，不久，Thompson用一种较高级的B语言重写了该系统。1973年，Ritchie又用C语言对UNIX进行了重写。1975年，正式公开发布了UNIX V.6版本，并开始向美国各大学及研究机构颁发UNIX的许可证并提供源代码。1978年发布了UNIX V.7版本，它是在PDP1l/70上运行的，1984年、1987年、1989年先后发布了UNIX SVR2、UNIX SVR3和UNIX SVR4。

目前使用较多的是1992年发布的UNIX SVR 4.2版本，值得说明的是，UNIX进入各大学及研究机构后，他们在第6版本和第7版本的基础上进行了改进，因而形成了许多UNIX的变型版本。其中最有影响的工作是加州大学Berkeley分校做的，他们在原来的UNIX中加入了具有请求调页和页面置换功能的虚拟存储器，从而在1978年形成了BSD UNIX版本；1982年推出了4BSD UNIX版本，后来是4.1 BSD及4.2 BSD；1986年发表了4.3 BSD；1993年6月推出了4.4 BSD版本。UNIX自正式问世以来，影响日益扩大，并广泛用于操作系统的教学中。

UNIX是为多用户环境设计的，即所谓的多用户、多任务操作系统，其内建TCP/IP支持，该协议已经成为互联网中通信的事实标准，由于UNIX发展历史悠久、技术成熟，具有分时操作、良好的稳定性、健壮性、安全性等优秀的特性，是能达到大型主机可靠性要求的少数操作系统之一。在全球，有不少大型企业或政府部门，将其整个信息系统建立并运行在以UNIX为主服务器的客户机/服务器架构上，其主要特性如下。

1）模块化的系统设计：系统设计分为内核模块和外部模块，内核程序尽量简化、缩小，外部模块提供操作系统所应具备的各种功能。

2）逻辑化文件系统：UNIX文件系统完全摆脱了实体设备的局限，它允许有限个硬盘合成单一的文件系统，也可以将一个硬盘分为多个文件系统。

3）开放式系统：遵循国际标准，UNIX以正规且完整的界面标准为基础提供计算机及通信综合应用环境，在这个环境下开发的软件具有高度的兼容性、系统与系统间的互通性以及在系统需要升级时有多重的选择性。系统界面涵盖用户界面、通信程序界面、通信界面、总线界面和外部界面。

4）优秀的网络功能：其定义的TCP/IP已成为Internet的网络协议标准。

5）优秀的安全性：其设计有多级别、完整的安全性能，UNIX很少被病毒侵扰。

6）良好的移植性：UNIX操作系统和核外程序基本上是用C语言编写的，这使得系统易于理解、修改和扩充，并使系统具有良好的可移植性。

7）可以在任何档次的计算机上使用，UNIX可以运行在笔记本电脑以及超级计算机上。

由于长期以来，UNIX都是由一些大型的公司在维护，因此UNIX通常与这些公司所生产的硬件相配套，例如Oracle Solaris在很长的一段时间都只有SPARC平台的版本，HP-UX可以在HP的PA-RISC处理器、Intel的Itanium处理器的上运行，IBM AlX则运行在IBM的Power PC架构之上。正因为如此，一定程度上限制了UNIX的广泛应用。

1.1.2 Linux

1991年，芬兰赫尔辛基大学的一位年轻学生Linus B.Torvalds发布了第一个Linux，它是一个完全免费的操作系统，在遵守自由软件联盟协议下，用户可以自由地获取程序及其源代码，并能自由地使用它们，包括修改和复制等。Linux是一种在PC上执行的类似UNIX的操作系统，提供了一个稳定、完整、多用户、多任务和多进程的运行环境。Linux是网络时代的产物，在互联网上经过了众多技术人员的测试和除错，并不断被扩充。其主要特性如下。

1）完全遵循POSIX标准，并扩展支持所有AT&T和BSD UNIX特性的网络操作系统：由于继承了UNIX优秀的设计思想，且拥有干净、健壮、高效且稳定的内核，没有AT&T或伯克利的任何UNIX代码，所以Linux不是UNIX，但与UNIX完全兼容。

2）真正的多任务、多用户系统，内置网络支持，能与NetWare、Windows Server、OS/2、UNIX等无缝连接，网络效能在各种UNIX测试评比中速度最快，同时支持FAT16、FAT32、NTFS、Ext2FS、ISO9600等多种文件系统。

3）可运行于多种硬件平台，包括Alpha、SPARC、Power PC、MIPS等处理器，对各种新型外围硬件，可以从分布于全球的众多程序员那里迅速得到支持。

4）对硬件要求较低，可在较低档的机器上获得很好的性能，特别值得一提的是Linux出色的稳定性，其运行时间往往能以“年”计。

5）有广泛的应用程序支持：已经有越来越多的应用程序移植到Linux上，包括一些大型厂商的关键应用。

6）设备独立性：设备独立性是指操作系统把所有外部设备统一当作文件来看待，只要安装它们的驱动程序，任何用户都可以像使用文件一样，操纵、使用这些设备，而不必知道它们的具体存在形式。Linux是具有设备独立性的操作系统，由于用户可以免费得到Linux的内核源代码，因此，可以修改内核源代码，适应新增加的外部设备。

7）安全性：Linux采取了许多安全技术措施，包括对读、写进行权限控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等，这为网络多用户环境中的用户提供了必要的安全保障。

8）良好的可移植性：Linux是一种可移植的操作系统，能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境和任何平台上运行。

9）具有庞大且素质较高的用户群，其中不乏优秀的编程人员和发烧级的“hacker”（黑客），他们提供商业支持之外的技术支持。

正是因为以上这些特点，Linux在个人和商业应用领域中的应用都获得了飞速的发展，已经渗透到了电信、金融、政府、教育、银行、石油等各个行业，应用越来越广泛。

Linux发行版本可以大体分为两类：一类是商业公司维护的发行版本，以著名的Redhat（RHEL）为代表；另一类是社区组织维护的发行版本，以Debian为代表。Redhat系列主要包括RHEL、Fedora、CentOS等，Debian系列主要包括Debian和Ubuntu等，用户可以根据自己的网络环境、需求以及实际应用，来选择不同的发行版本，除了架构的严谨度与选择的套件内容外，其实内容差异并不大。

1.1.3 NetWare

20世纪80年代初，随着IBM PC的问世，迎来了PC（Personal Computer）时代。但当时的PC，由于外部存储设备极其昂贵，配置普遍不高，人们普遍需要一种能够提供“共享文件存取”和“打印”功能的服务器，使多台PC可以通过局域网同文件服务器连接起来，共享大硬盘和打印机。1983年，伴随着Novell公司的面世，NetWare网络操作系统出现了，上述问题在NetWare面前迎刃而解。

NetWare最初是为Novell S-Net网络开发的服务器操作系统。从1983-1989年，Novell不断推出功能增强的NetWare版本，虽然同期出现的局域网操作系统还有3Com的3[+]、IBM的PC LAN以及Banyan公司的Vines等，但NetWare以其独特的设计思想、优秀的性能和良好的用户界面在竞争中胜出。在20世纪90年代初的中国，NetWare几乎是局域网操作系统的代名词，NetWare 3.12、4.11两个版本得到了广泛使用。1998年，Novell公司发布了NetWare 5版本。2001年，Novell公司发布NetWare 6，其主要特性如下。

1）NetWare 6提供简化的资源访问和管理：用户可以在任意位置，利用各种设备，实现对全部信息和打印机的访问和连接；可以跨越各种网络、存储平台和操作环境，综合使用文件、打印机和其他资源（电子目录、电子邮件、数据库等）。

2）NetWare 6确保企业数据资源的完整性和可用性：以安全策略为基础，通过高精确度方式，采用单步登录和访问控制手段进行用户身份验证，防止恶意攻击行为。

3）NetWare 6以实时方式支持在中心位置进行关键性商业信息的备份与恢复。

4）NetWare 6支持企业网络的高可扩展性：可以配置使用2～32台规模的集群服务器和负载均衡服务器，每台服务器最多可支持32个处理器，利用多处理器硬件的工作能力，提高可扩展性和数据吞吐率。可以方便地添加卷以满足日益增加的需求，能够跨越多个服务器配置，最高可支持8TB的存储空间，在企业网络环境中支持上百万数量的用户。

5）NetWare 6包括iFolder功能，用户可以在多台计算机上建立文件夹；该文件夹可以使用任何种类的网络浏览器进行访问，并可以在一个iFolder服务器上完成同步，从而保证用户的信息内容永远处于最新状态，并可从任何位置（办公室、家庭或移动之中）进行访问。

6）NetWare 6包含开放标准及文件协议，无需复杂的客户端软件就可以在混合型客户端环境中访问存储资源。

7）NetWare 6使用了名为IPP的开放标准协议，具有通过互联网安全完成文件打印工作的能力。用户在某个网站中寻找到一台打印机，下载所需的驱动程序，即可向世界上几乎任何一台打印机发出打印工作。

随着技术的不断发展，NetWare操作系统由于缺少第三方厂商的支持，没有可靠的开发工具，已成为明日黄花，逐步退出市场。

1.1.4 Windows Server

对于这类操作系统，相信用过计算机的人都不会陌生。这是微软公司开发的，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具有非常强劲的力量。Windows网络操作系统在中小型局域网配置中是最常见的，但由于它对服务器的硬件要求较高，一般只是用在中低档服务器中。微软的网络操作系统主要有：Windows NT 4.0 Server、Windows 2000 Server、Windows Server 2003/2008/2012/2016。

1.Windows NT Server

在整个Windows网络操作系统中，Windows NT几乎是中小型企业局域网的标准操作系统。一是它继承了Windows家族统一的界面，使用户学习、使用起来更加容易；二是它的功能也确实比较强大，基本上能满足中小型企业的各项网络需求。Windows NT对服务器的硬件配置要求要低许多，可以更大程度上适合中小企业的PC服务器配置需求。

Windows NT可以说是发展最快的一种操作系统，它采用多任务、多流程操作及多处理器系统（SMP）。在SMP系统中，工作量比较均匀地分布在各个CPU上，提供了极佳的系统性能。Windows NT系列从3.1版、3.50版、3.51版，发展到4.0版。

2.Windows 2000 Server

通常见到的网络操作系统Windows 2000 Server有3个版本。

● Windows 2000 Server：用于工作组和部门服务器等中小型网络。

● Windows 2000 Advanced Server：用于应用程序服务器和功能更强的部门服务器。

● Windows 2000 Datacenter Server：用于运行数据中心服务器等大型网络系统。

Windows 2000 Server为重要的商务解决方案提高了整个系统的可靠性和可扩展性。通过操作系统中内置的增强的容错能力，提高了信息和服务对用户的可用性。

Windows 2000 Server包含了对远程管理所做的大量改进，其中包括新的管理员委托授权支持、终端服务、Microsoft管理控制台等。Windows 2000 Server通过IIS 5.0为磁盘分配、动态卷管理、Internet打印以及Web服务等提供了新的支持。对文件、打印服务和卷管理的改进使得Windows 2000成为一个理想的文件服务器，并且在Windows 2000 Server上可以更容易地查询或访问信息。

Windows 2000 Server集成了对虚拟专用网络、电话服务、高性能的网络工作、流式传输的音频/视频服务、首选的网络带宽等的支持，允许客户在单一的、具有有效价值的操作平台上集成所有的通信基础结构。

3.Windows Server 2003

Windows Server 2003家族包括以下产品。

● Windows Server 2003标准版：是一个可靠的网络操作系统，可支持文件和打印机共享，提供安全的Internet连接，允许集中化的桌面应用程序部署。

● Windows Server 2003企业版：是为满足各种规模的企业的一般用途而设计的，是一种全功能的服务器操作系统，最多可支持8个处理器。提供的企业级功能有：8节点集群、支持高达32GB内存等；可用于基于Intel Itanium系列的计算机；支持8个处理器和64GB RAM的64位计算平台。

● Windows Server 2003数据中心版：是为运行企业和任务所倚重的应用程序而设计的，这些应用程序需要最高的可伸缩性和可用性，是微软公司开发的功能非常经典的服务器操作系统。提供支持高达32路的SMP和64GB的RAM，提供8节点集群和负载平衡服务是它的标准功能，可用于能够支持64位处理器和512GB RAM的64位计算平台。

● Windows Server 2003 Web版：用于Web服务和托管。Windows Server 2003 Web版用于生成和承载Web应用程序、Web页面及XML Web服务。

Windows Server 2003通过提供集成结构，用于确保商务信息的安全性；提供可靠性、可用性和可伸缩性，提供用户需要的网络结构；通过提供灵活易用的工具，有助于使用户的设计和部署与单位和网络的要求相匹配；通过加强策略、使任务自动化以及简化升级来帮助用户主动管理网络；通过让用户自行处理更多的任务来降低支持开销。

4.Windows Server 2008/2012/2016

与Windows Server 2003操作系统相比，Windows Server 2008代表了下一代操作系统，为了满足客户的需要，对Windows Server操作系统的全部功能进行了改进，如Web服务的改进，虚拟化技术的集成和高安全性等。很显然，微软公司想借助Windows Server 2008在网络操作系统这条道路上通过增加新的特性来继续前进。就核心服务器产品而言，很多特性都是最新亮相，建立在网络和虚拟化技术之上，提高了基础服务器设备的可靠性和灵活性。

Windows Server 2012是Windows Server 2008的继任者，它可向企业和服务提供商提供可伸缩、动态、支持多租户以及通过云计算得到优化的基础结构，包含了大量的更新以及新功能，通过虚拟化技术、Hyper-V、云计算、构建私有云等，让Windows Server 2012变成一个无比强大且灵活的网络服务器平台。

Windows Server 2016是第6个Windows Server版本，围绕着软件定义存储、网络和虚拟化引入了新的功能：引入新的安全层，强化平台应对威胁的能力，控制访问权限和保护虚拟机；简化虚拟化升级，新的安装选项，增加弹性，确保基础设备的稳定性而又不失灵活性；软件定义存储的扩展能力，强调适应性、降低成本、增强控制；新的网络栈带来核心网络功能集、SDN软件架构，直接从Azure到数据中心；提供新的方式进行打包、配置、部署、运行、测试和保护应用程序，连续运行在本地或云端，使用新的Windows容器和Nano Server轻量级系统部署选项。Windows Server 2016是对这个平台之前版本的一次全面的升级，帮助企业打造更强大、更灵活的IT基础架构，本书将重点介绍该版本的网络操作系统。

注意

网络操作系统对于网络的应用、性能有着至关重要的影响，选择一个合适的网络操作系统，既能实现建设网络的目标，又能省钱、省力，提高系统的效率，而盲目地上一个网络操作系统，往往会事倍功半。网络操作系统的选择要从网络管理和应用出发，除了考虑标准化、可靠性、安全性、易用性以及网络应用服务的支持之外，还应考虑成本、可集成性以及可扩展性，分析所设计的网络到底需要提供什么服务，然后分析各种操作系统提供这些服务的性能与特点，最后确定使用何种网络操作系统。当然在网络规划设计中，还是要和具体的网络环境结合起来，例如可以根据网站的开发语言、数据库类型以及用户的使用习惯来进行选择：如果开发语言为ASP、.NET、HTML，数据库为Access、SQL Server，请选择Windows Server；如果开发语言为PHP、HTML，数据库为MySQL，请选择Linux；针对安全性要求很高的场景，如金融、银行、军事及大型企业网络，则推荐选用UNIX；在一些特定场景（工业控制、证券系统），仍有人在使用Novell Netware。

1.1.5 Windows Server 2016安装前的准备

安装Windows Server 2016之前，应该了解一下计算机系统应具备的软硬件基本条件。按照微软公司官方的建议配置，Windows Server 2016系统的硬件配置需求见表1-1。

为了确保顺利安装Windows Server 2016，开始安装之前应该做好如下准备工作。

1）切断非必要的硬件连接：如果计算机与打印机、扫描仪、UPS等非必要外设连接，则在运行安装程序之前请将其断开，安装程序会自动监测连接到计算机串口的所有设备，特别是UPS有可能会接收到自动关闭的错误指令，因而造成计算机断电。

2）查看硬件和软件兼容性：升级启动安装程序时，执行的第一个过程是检查计算机硬件和软件的兼容性。安装程序在继续执行前将显示报告，使用该报告以及Relnotes.htm（位于安装光盘的\Docs文件夹）中的信息来确定在升级前是否需要更新硬件、驱动程序或软件。可以通过访问网址“http//www.microsoft.com/windows/catalog/”，检查Windows Catalog中的硬件和软件兼容性信息，判断是否兼容。

3）运行Windows内存诊断工具：它可以经常对计算机内存（RAM）进行检测或者修正错误，如果计算机不稳定，经常出现蓝屏等现象，那么很有可能是RAM（内存）出现了问题。

4）检查系统日志错误：如果计算机中以前安装有Windows的操作系统，建议使用“事件查看器”查看系统日志，寻找可能在升级期间引发问题的最新错误或重复发生的错误。

5）备份文件：如果从其他操作系统升级到Windows Server 2016，建议在升级前备份当前的文件，包括含有配置信息（如系统状态、系统分区和启动分区）的所有内容，以及所有的用户和相关数据。建议将文件备份到不同的媒体，例如备份到磁带驱动器或网络上其他计算机的硬盘，而尽量不要保存在本地计算机的其他非系统分区。

6）重新格式化硬盘：虽然Windows Server 2016在安装过程中可以进行分区和格式化，但是，如果在安装之前就完成这项工作，那么在执行新的安装时，磁盘的效率有可能得到提高（与不执行重新格式化相比）。另外，重新分区和格式化时，还可以根据自己的需要调整磁盘分区的大小或数量，以便更好地满足需求。

1.1.6 Windows Server 2016安装注意事项

了解Windows Server 2016的安装注意事项是非常有必要的，网络操作系统毕竟不同于个人计算机系统，无论是安全性还是稳定性都是要仔细考虑的。

1.选择安装方式

Windows Server 2016有多种安装方式，主要有以下三种方式。

1）利用安装光盘启动进行全新安装：这种安装方式是最常见的，可以让用户利用图形用户界面（GUI）来使用和管理Windows Server 2016。如果计算机上没有安装Windows Server 2016以前版本的Windows操作系统（如Windows Server 2003等），或者需要把原有的操作系统删除时，这种方式很合适。为了保证计算机能够通过光盘进行启动，除了要保证光盘是可用的，还要在安装前将计算机的BIOS设定为从DVD-ROM启动系统。

2）升级安装：如果原来的计算机已经安装了Windows Server 2012，可以在不破坏以前的各种设置和已经安装的各种应用程序的前提下对系统进行升级，这样可以大大减少重新配置系统的工作量，同时可保证系统过渡的连续性。

3）其他安装方式：还可以采用其他一些更高级的安装方式，如无人参与安装，使用Window Automated Installation Kit中的Imagex进行克隆安装，微软提供的部署解决方案（如Windows Deployment Service使用Windows Server 2016包含的功能进行网络安装），以及第三方解决方案（如Ghost与微软系统准备工具Sysprep结合起来进行快速安装）。

2.选择文件系统

硬盘中的任何一个分区，都必须被格式化成合适的文件系统后才能正常使用，安装程序提供两种格式化方式——执行快速格式化与执行完全格式化。

● 执行快速格式化：安装程序不会检查扇区的完整性，而只是删除分区中的文件；如果用户确保硬盘中没有坏扇区，且以前没有任何文件损坏的记录，就可以选择“快速格式化”。

● 执行完全格式化：程序就会检查是否有坏扇区，避免系统将数据存储到坏扇区中；如果硬盘中有坏扇区，或者以前有文件损坏的记录，最好选择“完全格式化”。如果用户无法判断是否有坏扇区，最好也选择“完全格式化”。

注意

除exFAT、FAT32、FAT与目前Windows主流文件系统NTFS（New Technology File System，新技术文件系统）之外，Windows Server 2016还支持最新的ReFS，它提供更高的安全性、更大的磁盘容量与更好的磁盘性能。不过，只能将Windows Server 2016安装到NTFS磁盘分区内，而ReFS、exFAT、FAT32与FAT磁盘仅能用来存储数据，否则安装过程中会出现错误提示而无法正常安装。

3.硬盘分区的规划

若执行全新安装，需要在运行安装程序之前规划磁盘分区。磁盘分区是一种划分物理磁盘的方式，以便每个部分都能够作为一个单独的单元使用。当在磁盘上创建分区时，可以将磁盘划分为一个或多个区域，并可以用NTFS格式化分区。主分区（或称为系统分区）是安装加载操作系统所需文件的分区。

运行安装程序，执行全新安装之前，需要决定安装Windows Server 2016的主分区大小。没有固定的公式计算分区大小，基本规则就是为一同安装在该分区上的操作系统、应用程序及其他文件预留足够的磁盘空间。例如安装Windows Server 2016的文件需要至少32GB的可用磁盘空间，建议要预留比最小需求多得多的磁盘空间，如60GB的磁盘空间。这样为各种项目预留了空间，如安装可选组件、用户账户、Active Directory信息、日志、未来的Service Pack、操作系统使用的分页文件以及其他项目。

在安装过程中，只需创建和规划要安装Windows Server 2016的分区，安装完系统之后，可以使用磁盘管理来新建和管理已有的磁盘和卷，包括利用未分区的空间创建新的分区，删除、重命名和重新格式化现有的分区，添加和卸掉硬盘以及在基本和动态磁盘格式之间升级和还原硬盘。

4.是否使用多重引导操作系统

计算机可以被设置多重引导，即在一台计算机上安装多个操作系统。例如，可以将服务器设置为大部分时间运行Windows Server 2016，但有时也运行Windows Server 2008。在系统重新启动的过程中，会列出系统选择选项，如果没有做出选择，将运行默认的操作系统。在安装多重引导的操作系统时，还要注意版本的类型，一般应先安装版本低的，再安装版本高的，否则不能正常安装。例如，在一台计算机上同时安装Windows Server 2008和Windows Server 2016网络操作系统时，应当先安装Windows Server 2008再安装Windows Server 2016。

设置多重引导操作系统的缺点是：每个操作系统都将占用大量的磁盘空间，并使兼容性问题变得复杂，尤其是文件系统的兼容性。此外，动态磁盘格式并不在多个操作系统上起作用。所以一般情况下不推荐使用多重引导操作系统，如果在比较特殊的环境中确实需要在一台计算机上使用多版本的操作系统，建议使用虚拟机软件来实现多个版本的操作系统，项目2将具体介绍相关的内容。