无盘网络技术在局域网中的应用
摘要：针对机房管理工作量大，需要更新和安装的软件多之事实，为加强公用机房的有效管理与快速维护，介绍一套基于远程引导技术的机房管理系统，首先介绍了盘网络优点和技术分类；然后介绍无盘网络的硬件配置、主要架构、拓扑结构和应用协议；最后介绍了无盘网络的搭建过程。
关键词：无盘网络；分类；配置；拓扑；协议；搭建
中图分类号：TP393.02 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 20-0000-02
Diskless Network Technology Applications in LAN
Zhao Meihui
(Nanjing Institute of Chemical Technology,Nanjing210048,China)
Abstract:Room management workload,need to update and install the software more than the fact that,in order to enhance the effective management of the common room and quick service,introduced a set of room-based remote boot technology management system,first introduced the DISH Network and technical advantages classification;then describes the hardware configuration of diskless network,the main structure,topology and application protocols;Finally a diskless network build process.
Keywords:Diskless network;Classification;Configuration;
Ttopology;Agreement;Building
一、无盘网络优点简介
无盘网络是指在一个局域网络中，所有工作站都不安装硬盘，所属网络中的工作站启动均通过网卡Boot ROM自举启动系统由服务器启动，然后共享服务器软硬件资源，于的普通的PC机相比，无盘工作站可以在没有任何外存（软驱、硬件、光盘等）支持的情况启动并运行操作系统，为了支撑这样的网络构架，需要采用专门的软件系统。
无盘网络的优点：一是方便系统管理和维护。由于在一个局域网中，工作站要用到的操作系统文件和所有软件都在服务器上配置，系统的管理和维护只需在服务器上完成，因此在一个局域网中，进行新软件的安装、升级等操作比在多台工作站上安装和更新要方便的多；二是节约成本。局域网中的工作站无需安装硬盘，组建一个40-50台机器的网络也能节约几万元；三是速度快、稳定。服务器采用高速磁盘阵列，加上大内存、大缓存和高速CPU配置，响应速度极高，大大提高了普通工作站性能。四是安全性高。服务器的超级保护功能可以防止恶意攻击和破坏，工作站无硬盘，不怕随意关机或人为破坏，因此可以实现无人值守及零维护。目前，无盘网络的应用已经扩展至教育、企事业单位、金融、娱乐等国民经济的各个领域。
二、无盘技术分类
无盘技术可以按照不同的方式进行不同的分类，并且还可以进行有限组合。例如：按照启动方式分类，主要有RPL（Remote Initial Program Load的缩写）、PXE（Preboot Execution Environment的缩写）和BOOTP（BOOT strap Protocol的缩写）等方式，工作站所配备的网络适配卡不同，其启动方式亦不同；按照服务器操作系统分类，主要有基于Windows 2000的无盘系统、基于Windows NT 4.0的无盘系统、基于Windows XP的无盘系统、基于Novell NetWare的无盘系统及基于Linux的无盘系统等；按虚拟磁盘分类，主要有3Com VLD、Boot-NIC、BXP和Edisk等；按照系统是否具有移植能力，可以分为PNP（即插即用）系统、非PNP系统；还可以按照工作站的操作系统及所使用的无盘安装工具进行分类。
三、无盘网络的硬件配置及主要架构
无盘网络的硬件配置主要包括：服务器、工作站、网络设备、上网设备及附属设备的配置，其主要架构涵盖了硬件配置及网络拓扑结构、系统操作平台及无盘支持软件等。可以根据用户对网络速度要求，确定选用什么样的主干网及上网设备网络；根据工作站的台数及应用场合，决定服务器的硬件配置；根据用户对应用软件的要求，决定配置什么样的工作站。例如，只用于常规上网浏览或一些办公软件、学习软件的应用，一般的工作站配置都能满足，若用于图像处理或3D游戏等较大规模的应用时，工作站的配置就要高很多；此外，对于网络的一些附属设施，如UPS、防静电设施、防雷设施等，也要根据具体情况进行决定。
四、无盘网络的拓扑结构
无盘网络的拓扑结构，基本上采用星形网络结构，但运用于不同的场景，其拓扑结构亦不相同，以下为二种不同的无盘网络拓扑结构：
（一）全双工交换式以太网拓扑结构
全双工交换式以太网（AFDX）采用网络交换机来替代传统以太网中的集线器、网桥和路由器，采用MAC帧交换技术，使得交换机可以提供10M-100M全双工端口，从而满足人们对高带宽的需求，由于摆脱了共享信道模式，每个站口独享带宽，端口之间交换互不冲突，传输速率得到了提高，也为更好地实现局域网的安全提供了技术基础，其网络拓扑结构如图一所示。
全双工交换式以太网比较适用于新建的无盘网络。为了增加主干网频宽，可以在服务器与中心结点交换机之间使用千兆位的全双工链路。网络部件全部使用交换机与工作站连接，工作站网卡也全部采用全双工的快速以太网卡，这样由全交换机配置的网络系统所提供的总频宽可以达到数千兆位，因此，可以满足较大规模的无盘网络应用。
（二）折迭式主干网络拓扑结构
利用10/100兆网络，配置一台高性能的服务器，再加一台性能较好的交换机，作为网络的中心结点，在二级结点可用价格较便宜的HUB构成折迭式主干网络。二级集线器全部接入中心交换机，服务器通过100Mbps的链路接入中心交换机，高速链路可以使服务器同时为多个10的终端机提供数据，而中心交换机提供的高频宽可以加快终端的启动和运行速度，其网络拓扑结构如图二所示。
折迭式主干网络比较适用于无盘win2003/2000终端网络，典型的100M交换机总的频宽可到达几千兆位，比共享介质的网速提高大大提高，因此也是老机房改造中的首选方案。
五、无盘网络协议
从应用功能的角度可将无盘网络协议分为局域网通信协议和实现某一特殊通信功能而开发的协议。局域网通信协议包括TCP/IP（传输控制协议/互联网络协议）、IPX/SPS（网际包交换协议/顺序包交换协议）、NetBUI（用户扩展接口协议）等。而实现某一特殊通信功能的协议包括DLC（Data Link Control）协议，它是微软在windows NT Server4.0和widnos 2000 Server中为无盘工作站专门开发的协议，该协议与NetBEUI协议一起完成对无盘工作站的引导控制，并在无盘工作站与服务器之间建立连接后，协助其他协议进行工作；此外还有专门用作微软公司Winodws终端的RDP（Remote Display Protocol）协议和为Windows终端服务软件WinFrame开发的ICA（Independent Computing Archtectuer）协议等，ICA是一个独立计算构件的终端控制协议，逐步成为Citrix公司后续开发的各种终端仿真软件的基础性协议。
六、无盘网络搭建
目前市场上有许多基于PXE技术的软件产品，如CA公司的Unicenter Software Delivery软件、3Com公司的DABS软件等都可以很方便的实现PXE无盘网络的构架，在此以Venturcom公司出品的BXP软件为例简述基于PXE启动的无盘管理系统搭建过程。
（一）BXP服务端软件的安装设置
首先要在服务器上安装服务版操作系统，配置TCP/IP协议，并为服务器设置网卡的IP地址，同时，预留足够的存放客户端磁盘映像文件和工作站临时文件以及还原点文件的磁盘空间，这些文件所在磁盘格式必须为NTFS格式。第二，通过Windows组件向导安装DHCP服务组件。第三，按照下载的BXP软件包默认值安装BXP软件，当安装到“setup type”对话框时，注意选择第一项（Full Server）安装完整服务端，当安装过程中系统会提示“找到新硬件向导”时，选择“自动安装软件”，此时会在系统中自动添加一块虚拟磁盘，这块磁盘就是以后用来存放无盘系统启动镜像的磁盘，同时也是网络映射磁盘。第四，通过控制面板，分别打开BOOTP、PXE和TFTP Settings三个页面选项，进行引导协议、预置启动环境和网络地址绑定设置，前两个选项按系统默认设置，网络地址绑定按前服务器IP地址设置。第五，配置DHCP服务器并新建作用域。第六，新建BXP读写服务器。第七，建立虚拟磁盘。第八，设置PXE启动引导文件。
服务器设置的正确与否是无盘启动能否成功的关键所在，在服务端软件BXP中，还需进行相关无盘工作站的管理设置，例如，为了保证无盘工作站的稳定运行，需要对服务器进行客户端启动规则和硬盘读取模式等设置，在客户端属性的磁盘标签页可以对启动规则进行设置，而在BXP的服务端软件中可以对磁盘读取模式进行相应的设定。
（二）BXP客户端软件的安装设置
首先用硬盘安装好操作系统，网卡驱动，系统驱动等，能正常连网即可。在此以windows XP系统为例，简介BXP客户端软件的安装和配置，为了避免硬盘安装拆卸的麻烦，新建一个虚拟机来虚拟客户机，安装windows XP系统，确认系统运行正常后，再安装BXP的客户端软件。第二，运行BXP安装程序，在安装类型选择窗口中选择第三项“Client”安装客户端程序，为了服务器虚拟磁盘映射，客户端程序同样会安装新的虚拟磁盘硬件，因此，要在新硬件添加向导中按照系统提示添加硬件驱动程序。第三，完成安装后系统自动重新启动，在客户机启动时按DEL键进入BIOS，设置计算机启动顺序为网络启动优先，设置完成后保存退出。第四，系统再次启动进入PXE引导模式，自动寻找到DHCP服务器，出现PXE启动界面，在界面中输入客户端名称（首次启动需要输入），选择启动所用的虚拟磁盘后系统询问启动方式，其中H代表本地硬盘启动，V代表网络虚拟磁盘启动，本次启动选择本地硬盘启动，即进入PXE引导的有硬盘操作系统。第五，在完成PXE引导过程后，客户端计算机仍然进入之前安装的硬盘操作系统，同时在服务器的BXP控制台软件中生成刚输入的客户机图标。第六，系统成功启动后，在我的电脑窗口中会出现一个新的虚拟磁盘，这块磁盘为服务器映射磁盘，在系统镜像上传完成后，PXE将会用这块映射磁盘中的系统镜像启动工作站。第七，工作站成功启动后进入PXE引导的有盘操作系统，此时，需要将硬盘中的操作系统镜像上传到服务器的虚拟磁盘中，系统开始上传镜像的时间因系统数据大小而异，当镜像上传完毕后，在虚拟机软件中移除工作站的硬盘，重新启动虚拟机，工作站将自动引导进入无盘windows xp操作系统。
七、结语
基于PXE的无盘管理系统，不仅对系统进行了统一的管理，还极大地降低了系统使用的风险性。由于其所有维护均针对服务器，所以无论是进行系统软件的更新，还是安装特定的应用软件，甚至重新安装一个操作系统，都只需对服务器进行操作，即可完成对所有客户端的更新。
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[基金项目]本项目为江苏现代教育技术研究“十一•五”规划2009年度滚动课题的重点课题，课题编号为：2009-R-14036，本文作者分别为为项目负责人和项目组成员。
[作者简介]赵美惠（1956-），女，河北省张北人，河北工学院毕业，现为南京化工职业技术学院纪委书记，副教授，研究方向为计算机网络应用。