总的来说,无盘工作站都是由网卡的启动芯片( Boot ROM
)以不同的形式向服务器发出启动请求号,服务器收到后,根据不同的机制,向工作站发送启动数据,工作站下载完启动数据后,系统控制权由
Boot ROM 转到内存中的某些特定区域,并引导操作系统。根据不同的启动机制,目录比较常用无盘工作站可分为 RPL 和 PXE
,而目前的 Windows 2000
终端从其原理来说,并不属于无盘工作站,它也可以用终端卡或硬盘引导系统,进入工作站操作系统后,再连接 Windows2000
服务器,而这个连接程序与一般的应用软件并没有什么本质区别,我们把它归结到无盘网络的原因是:目前大多数的终端都是先通过 RPL 或
PXE 启动无盘到 DOS 或 Windows3x ,再从无盘站中连接,成为终端。
4.1.1 RPL 启动工作原理
RPL 为 Remote Initial Program Load 的缩写,启动过程分析如下:
客户机开机后,初始化网卡,网卡 BootROM 上固化的软件向网络广播一个 FIND 帧,即引导请求帧,该帧中包含有客户机的网卡
ID 号。
服务器端的远程启动服务接收到客户机广播的 FIND 帧后,根据帧中所带的网卡 ID
号在远程启动数据库中查找相应的工作站记录,如果不存在这样一个记录,引导过程不能继续 ;
如果此工作站记录已经存在,远程启动服务则发送一个 FOUND 帧给客户机的 RPLROM , FOUND 帧中已包含了服务器的网卡
ID 。
当网络上有数台服务器在运行远程启动服务时, RPLROM 有可能会接收到多个 FOUND 帧,但
RPLROM 只对它收到的第一个 FOUND 帧有反应,它将根据第一个 FOUND 帧中所带的服务器网卡 ID 号,返回一个
SEND.FILE.REQUEST 帧给对应的服务器。 SEND.FILE.REQUEST 帧是一个要求服务器发送文件的请求。
服务器端的远程启动服务在收到 SEND.FILE.REQUEST
帧后,将根据远程启动数据库中的工作站记录查找对应的启动块( BootBlock ) —— 在实际配置时我们知道,它位于
NETBEUI 目录,名为 DOSBB.CNF 和 W95BB.CNF—— 用 FILE.DAT.RESPONSE
帧将启动块送回客户机端的 RPLROM 。
RPLROM 在收齐所有的 FILE.DAT.RESPONSE
帧后,将执行点转向启动块的入口,启动工作站。工作站以 Windows 95 实模式启动后,将创建一个 RAM 盘,并将
Windows 95 实模式文件从远程启动服务器拷贝到 RAM 盘,加载 Windows 95 实模式网络设备启动并建立一个到
SBS 服务器的连接。最后,连接到该客户机的计算机目录( Machine Directory
)所在的服务器上,并根据计算机目录中的有关设置及数据完成 Windows 95 启动过程。
4.1.2 PXE
启动原理
PXE 是 RPL 的升级品,它是 Preboot Execution Environment
的缩写。它们的不同之处在于 RPL 是静态路由,而 PXE 是动态路由。其通信协议采用 TCP/IP ,与 Internet
连接高效而可靠, PXE 无盘工作站的启动过程分析如下:
¨ 客户端个人电脑开机后 , 在 TCP/IP
Bootrom 获得控制权之前先做自我测试。
¨ Bootprom 送出 BOOTP/DHCP 要求以取得 IP 。
¨ 如果服务器收到个人电脑所送出的要求 , 就会送回 BOOTP/DHCP 回应 , 内容包括
客户端的 IP 地址 , 预设网关 , 及开机影像文件。否则 , 服务器会忽略这个要求。
¨ Bootprom 由
TFTP 通讯协议从服务器下载开机影像文件。
¨ 个人电脑通过这个开机影像文件开机 ,
这个开机文件可以只是单纯的开机程式也可
以是操作系统。
¨ 开机影像文件将包含 kernel
loader 及压缩过的 kernel, 此 kernel 将支持 NTFS root
系统。
¨ 远程客户端根据下载的文件启动机器。
4.1.3 Windows 2000 终端( WBT
)的特点及纯软件终端启动原理
WBT ( Windows Based Termintal )是 Windows2000
Server / Advanced Server 推出的一项标准服务,它允许用户以 Windows
界面的客户端访问服务器,运行服务器中的应用程序,使用户就像用自己的计算机一样。在 WBT
的网络中,所有应用软件的安装、配置、运行和存储等均在服务器上进行,客户机(终端)只作为输入输出设备。当终端用户登录到服务器后,就可以像使用本地资源一样使用服务器上的资源,运行服务器上
Windows
应用程序。多个终端用户可以同时登录到服务器上,互不影响地工作。这样的网络十分容易进行集中管理,很适合学校和中小企业的局域网构建。
WBT 的这一特点跟早期的 UNIX 的字符终端类似,但 WBT 的优势在于它是基于 Windows 的,具有友好的图形界面和
Windows 的易用性。另外,在 WBT
的网络环境下,网络传输的数据主要是键盘和鼠标的输入信息与显示器的输出信息,数据的处理都在服务器上进行,这就大大减少了网络的传输量。
此方案中将原本要淘汰的 386 、 486
计算机作为终端使用,有利于资源的再利用;同时,安装软件及运算等都在服务器上进行,一般情况只需维护一台服务器就行,对于软件及防病毒的管理也降低了,所以利用该方案大大降低了总体拥有成本,节省了大量的资金。它有以下一些特点:
¨
运算、存储都在服务器内进行,安装软件只需安装在服务器上一份,所有终端就都可以使用;所有终端用户的文件都各自独立地存放在服务器上,即使掉电,也不会造成资料丢失;
¨ 机房维护由维护每一台 PC ,转变为维护一台服务器,维护成本大大降低;总拥有成本( TCO )大大降低;
¨ Windows2000 服务器版本是最新的服务器操作系统,性能非常稳定,整个系统的稳定性得到可靠保障;
¨ Windows2000 终端的界面是标准的 Windows 风格界面,使用最新的 Windows2000
的界面,用户非常熟悉,无需特殊培训;
¨ 能满足对因特网的需求;应用当今流行软件时单机反映速度快;使用
Windows 终端与使用 PC 完全相同,所以在 Windows 终端上的学习经验,可以应用到 PC 上;
¨
管理和控制性强:终端服务器能够对终端进行管理,设定终端机运行的软件,同时能对终端机进行随时监控。
纯软件终端的启动原理:它的启动原理前一部分与 RPL 或 PXE 无盘启动原理完全相同,这里就不再详述了,后一部分的连接是基于
Windows 2000 多用户、多任务的基础上的终端服务,在工作站上安装由微软提供的 32 位的连接程序,或由第三方的提供的 16
位或 32 位在 DOS 、 Windows 3x 或 Windows 9x
无盘站安装连接程序,并设置好连接属性,然后在启动无盘站时将其连接命令加到 DOS 站的开机批处理,或加到无盘 Windows
的启动组,使其自动连接 Windows 2000 服务器。在终端安装 Windows CE ,服务器端安装 Windows 2000
专业版,终端启动以后透过 RDP 协议运行服务器端的应用程序,服务器端进行应用程序运算后同样透过 RDP 协议将结果在终端显示。
4.2 无盘网络的历史及发展
最早使用的无盘网络,应该是 UNIX
的字符终端,本书所指无盘网络是广义上的定义,也是就是说只客户机上无软硬盘,我们就称为无盘网络。
从 1994
年至 1996 年,绝大多数无盘网络基本构架都是采用 Novell Netware 3.11 或 Novell Netware
3.12 作服务器的操作平台,工作站以 IPX 方式登录。当时我们称它为 IPX 无盘网络,主要是用于教学网络,应用程序主要以
DOS 为主。
从 1996 年至 1999 年,以 RPL 方式登录的无盘网络占绝大多数,服务器端可以选择
Novell Netware 4.1 或 Windows NT 4.0 Server ,在此期间,由于微软的大力支持,在它的
Windows 95 产品系列中,推出了网络版的 Windows 95 即所谓的完全版,它包含了网络安装命令 Netsetup
,之后的几年 RPL 几乎成为了无盘网络的代名词, 1998 年微软推出的 Windows 98 ,没过多久,又推出了
Windows 98 第二版,其内核较 Windows95 有较大变化,与 Internet 联系更加紧密,功能也有所增强,遗憾的是
Windows98 不再提供 Netsetup 命令,也就是说 Windows98
无法安装在无盘站上,尽管众多的爱好者不断的努力,无盘仍然不能 98 ,期间,也有人声称成功安装无盘 Windows 98
,其实,只是改头换面的 Windows 95 ,其内核仍然是 Windows 95 ,我们把它称之为伪 Windows 98 。
自 2000 年至今的一年多来,由于 Inter 、 3COM 和 QUALSTEM 等大公司的界入 ,
使无盘技术得到了飞速的发展,大量高质量的无盘支持软件不断出现,例如 Inter PXE PDK 、 3COM DABS 、 3COM
虚拟硬盘和 QUALSTEM 的 Litenet 。与之相对应的无盘方案也层出不穷,令人目不暇接,无盘站不能运行 Windows
98 已成为过去,新的无盘启动机制反过来被用到了 RPL 中,使得 RPL 工作站上也可以运行 Windows 98
了。与此同时,微软公司在其划时代的产品 Windows2000 中将终端技术收为标准组件,加上第三方软件 Mateframe
对终端的支持,使其可以在无盘 DOS 或无盘 Windows3x 下连接 Windows2000 Server 而形成所谓的纯软件
Windows 2000 终端。目前在无盘技术方面有三个主流即: RPL 无盘 Windows98 、 PXE 无盘 Windows
98 系统和纯软件的 Windows 2000
终端。可以看出在无盘组网方面用户有了更多的选择,而且无盘技术的应用领域更广,几乎所有有盘站能运行的软件在无盘站都能运行。
4.3 三种主流无盘网络的对比
面对各种无盘解决方案读者可能无可适从,本节将对 PXE 、 RPL 、
Windows 2000 自带的终端(下面称为标准 WBT ) 与基于 MetaFrame 的终端(下面称为 Meta WBT
)之间的区别作一详细的介绍。我们把标准 WBT 和 Meta WBT 合称为终端。
标准 WBT
名气最大,是软件巨人微软推出,捆绑在 Windows 2000
里面。它也是微软针对嵌入式产品推出的重量级产品,微软希望籍此在嵌入式产品市场中抢得垄断地位。
标准 WBT
的优点是对终端的硬件要求不高,只须运行 Windows CE 以及处理一些简单 I/O
动作。不须对现有终端作更多改造升级或再投资,通常 586 机器即可满足要求,无须硬盘,在网卡的 bootrom 中增加
Windows CE 或 PCI 槽中插一片带 Windows CE 的 DOS
即可,终端的其它方面无须改动,保护现有投资。缺点:对服务器硬件要求高,因为所有的终端运行的应用程序都在服务器上运行, CPU
及内存资源消耗相当大。同时,由于 Windows CE 本身受限的缺陷,即 “ 客户机过瘦 ”
,对各种外设的支持不足,相应的驱动程序较难找到,多媒体方面的性能较弱。大型软件的运行速度较慢。由于微软的惯例,客户端只限于
Windows CE 设备,服务器须是 Windows 2000 服务器,从而大大限制了它的应用场合。
MetaFrame 国内较少见,大家较为陌生,是美国 Citrix 公司开发,支持 16 位, 32 位
Windows PC , Windows 终端,网络电脑, Windows CE 设备,及范围很广的非 Windows 终端,
web 浏览器等。服务器端是 MetaFrame Server ,其实质是用 Windows 2000 Server 上装有
MetaFrame 服务端程序。服务器可以采用多个服务器群集的方式,但须指定一个主服务器( Master metal frame
Server )由于客户端程序可以跨平台工作,所以在未来 ASP 中竞争更强。工作方式也与标准 WBT
极为相似,客户端须自举启动(不一定选择 Windows CE ,可以用其它 OS ,包括 DOS 、 UNIX 等),然后可以透过
ICA 协议在服务器执行应用程序,服务器端也通过 ICA 传输用户界面,包括运行结果。服务器可以置在远端,然后终端通过 ISDN ,
MODEN 拨号,局域网,甚至无线传输等方式,以 ICA 协议与远端的服务器通信。这与标准 WBT 相比有着很大的优势,意味着
ASP 供应商可以透过 Intenet 提供应用服务。 MetaFrame
还有一个工具很诱人,管理员可以远程操控客户端界面,控制客户端的键盘,鼠标以及输出界面。 MetaFrame 的缺点与标准 WBT
一样,对服务器硬件资源要求较高。 实质上, MetaFrame 与 WBT
的核心技术是将用户界面程序与逻辑运行程序剥离,逻辑运行程序在服务器端运行,用户界面程序通过 ICA 或 RDP
协议传输到客户端,同时 ICA 或 RDP
将用户交互响应的信息(如键盘,鼠标操作等)送回至逻辑运行程序处理。但客户端系统的自举还须靠本地原有的 OS 如 Windows CE
等完成,故严格而言,并不算是远程启动技术。
PXE 是真正意义上的远程启动技术。 PXE 是 Intel
公司开发,虽然推出时间不短,但真正有价值的应用却是今年内才体现。据网站记载,国内 DTK 公司,长城电脑都已成功在 Intel
PXE 技术上研发 Windows 98 无盘工作站,并在教育系统中大力推广。 工作站具有一个带有 Intel PXE
bootrom 的网卡或集成到 BIOS 的英特尔 PXE 代码。当一个终端启动后,服务器的操作系统( OS
)将被加载至其内存中。在远程启动软件外接附件的帮助下,服务器操作系统远程启动服务可以支持学生站运行 Windows 95 和
Windows 98 。当终端启动时, PXE 代码将从服务器检索启动和配置软件,这一过程就是远程启动。
与终端技术不同的是, PXE
运行应用程序用到的是本地的资源,及内存,只是相当于硬盘由网络代替了,服务器的负荷也大为减少,配置要求相对较低,这是比 WBT
先进的一大优点。由于工作站上运行的是真正的 Windows 98 ,所以支持的应用软件十分丰富。工作站加上硬盘后就变成一个标准的
PC 机,可以在其它场合应用,从而保护了客户的投资。可惜的是, PXE 现在还不支持拨号, ISDN 等方式,因而不能透过
Internet 实现远程启动,因此作为 ASP
工具不太合适。但如果应用于电子教室,办公室,酒店,网吧,证券等场合则相当具有竞争力。在速度方面,与终端不相上下,但在多媒体方面,
PXE 占优势。
综上所述,三者各具优势,用户可根据自身的需求选择适当的技术和产品。一般而言,若 ASP
,远程教育选择 Metal frame 最为合适,局域网场合选用 PXE 较为合适,而 PDA ,手持设备等则选 Windows
CE 为佳。
PXE 与 RPL
在运行应用程序所使用的资源除硬盘外,都是本地的资源,从其运行模式来看两者有很多相似之处,但内核是截然不同的,以下从几个方面进行比较:
¨ 发展前景
PXE : Intel
新推出的软件,从理论上来讲应该是很先进的,尽管还存在一些问题,但其优越的一面已经在应用中得到了充分的体现,而且 Intel
公司还将继续提供这方面的支持,并且公开源码,相信以后会更加改进。
RPL : Microsoft
产品,已经很成熟了,而且许多爱好者都比较熟,技术资料到处都是,但 Microsoft
已经放弃了此产品开发与支持,不会再有更新的升级产品了。
¨ 工作站启动速度
从少量机器来看
,PXE 与 RPL 似乎没有太多的区别,但如果机器数量较多, PXE 会快一些,其原因主要是 RPL 采用 NETBEUI
通信协议,若传送过程中有错误帧, RPL 会要求整个数据包重发,而 PXE 采用基于 TCP/IP 的 MTFTP
(多点传送)的通信协议,若在传送过程中有错误帧, PXE
并不是将整个数据包重发,只是将某一出错线程的数据重发,这样使整个网络的启动的速度加快。在工作站较多的情况下,出错的概率较高,因此在这种情况下启动速度的差别较大。
¨ 安装方面
PXE
安装是基于本地上传的,也就是说,只要在一个工作站上安装好一台有盘工作站,然后通过上传软件,将整个硬盘上传服务器的一个共享目录下,安装步骤比较少,整个过程也很简单,安装成功率很高。传统方式下的
RPL Windows 95 无盘站的安装过程十分繁琐,且很容易出错,安装成功率很低。目前的 RPL 技术吸取了 PXE
的本地上传方式,使安装的方法接近 PXE 的安装,但需掌握 RPL 和 PXE 两项技术才能进行安装。当然目前出现的许多 RPL98
的安装工具,给安装无盘 RPL Windows 98 带来方便。
¨ 运行速度
PXE
要快一些,特别是在运行一些大的应用软件或上网时更加明显,主要原因是由于 PXE 的默认协议为 TCP/IP 。而在低配置无盘网络中,
RPL 无盘 Windows 95 要快一些。
¨ 日后维护方面
PXE 和改良的 RPL
在日后的维护方面十分方便,软件的维护量极低,所需的维护只是升级应用软件,删除客户机无用文件。若一段时间不用应用程序,且硬盘作好磁盘配额,那么在这段时间内可以作到软件零维护,对机房管理人员来说可以说是一个解放。传统的
RPL 网络的维护量极大,客户机可以轻意的破坏系统,虽然可以通过各种手段加以限制,但无法从根本上解决,而且由于各种限制的存在使
Windows 界面面目全非。
¨ 硬件兼容性
PXE 软件可以大多数的网卡和主板,但 PXE
的启动芯片支持的网卡并不多,对主板的 BIOS 要求为 AWORD 的,其它的 BIOS 版本则有不兼容的现象,这是目前制约 PXE
发展的重要因素。 RPL 的硬件兼容性则很好几乎所有的网卡和主板都能支持。
三种主流无盘网络系统(四种方案)对比如表 4.1 所示。
表 4.1 四种无盘启动技术的比较表
PXE
RPL
标准 WBT
Mate WBT
服务器操
作平台
Windows NT 4.0 Server
Windows2000
Server
Windows2000 Advance Server
Novell Netware 3xx
Windows NT 4.0 Server
Windows2000 Server
Windows2000 Advance Server
Windows2000 Server
Windows2000 advance Server
显示服务协议
由本机设备处理
由本机设备处理
RDP 协议,仅支持在 TCP/IP 环境下运行的 wan , lan
或远程访问网络。仅适用宽带企业网
ICA 网络协议,适用于宽带网及窄带网,并支持屏蔽技术,管理员可远程操纵瘦客户端设备
客户端支持
无盘 DOS 工作站
无盘 Windows 95 工作站
无盘 Windows 98 工作站
无盘 DOS 工作站
无盘
Windows95 工作站
无盘 Windows98 工作站
Windowsce 设备,包括
Windows 终端
超过 200 个客户终端,支持 16 位, 32 位 Windows 终端,网络电脑,
Windows ce 设备,及范围很广的非 windows 终端, web 浏览器
服务器的要求
较低
最低
高
高
工作站的要求
最高
较高
较低
低
应用场合
新建机房,无盘网吧
教学网络,游戏网等
配置较差的无盘网络
教学网络、游戏网
Windows9x
网络,企业内部网资源共享 手持设备
配置很差的 386 、 486 机房改造,主要用于教学网
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