Общий доступ к ресурсам

Опубликовано: 05.09.2018

видео Общий доступ к ресурсам

Локальная сеть между Windows 7, 8.1 и 10
Служба общего доступа (sharing) Протоколы общего доступа Низкоуровневые средства общего доступа. Протокол DAFS

Служба общего доступа (sharing)

Компьютерная сеть по определению представляет собой распределенную систему. Ее предназначение — совместная работа пользователей. Такая работа подразумевает доступ к сетевым ресурсам, как то файлы и каталоги, принтеры и т.д. Для пользователя обращение к сетевым ресурсам должно быть прозрачным, т.е.:



Удаленные ресурсы должны выглядеть так, словно они являются локальными и обращение к ним из приложений происходит единообразно. Клиенту должно быть безразлично, какая платформа используется в качестве сервера общего доступа.

При этом нужно учитывать и то, что не всякий пользователь должен иметь доступ к конкретному ресурсу, и не всякий ресурс олжен быть доступен всем. Т.е. необходимо обеспечить возможности управления общим доступом как на уровне пользователей, так и на уровне отдельных ресурсов.


Настройка и управление общим доступом в сети (Windows 2008 R2, 7, 8, 10)

Указанные возможности предоставляют специальные протоколы общего доступа. Наиболее распространенными из них являются SMB/CIFS для ОС Windows и NFS, используемый в UNIX-подобных системах.

Протоколы общего доступа

SMB/CIFS

SMB (Server Message Block) — это протокол, предложенный IBM для организации общего доступа к файлам, принтерам, последовательным портам, почтовым ячейкам (mail slots), именованным каналам (named pipes) и API сетевых компьютеров. Протокол SMB может быть использован поверх сетевых протоколов стека TCP/IP, а также поверх ряда других сетевых протоколов.


Как разграничить права доступа к общей папке

SMB — это типичный клиент-серверный протокол, который позволяет клиентскому приложению выполнять операции доступа к общему ресурсу (чтение, запись и т.п.) через запросы к серверу. SMB требует установления и поддержания соединения, но может работать и в датаграммном режиме.

В 1992 году появилась Samba — свободная реализация протокола SMB для UNIX-подобных операционных систем. Поскольку Microsoft не публиковала спецификации SMB и дополнений к нему, создателю Samba Эндрю Триджеллу (Andrew Tridgell) пришлось провести обратную разработку протокола на основе анализа пакетов.

Продвижение протокола SMB обеспечила корпорация Microsoft, включив его поддержку в свои продукты. В сетевой среде Microsoft Windows SMB являлся основным протоколом прикладного уровня для работы с ресурсами ЛВС. Он предназначен для выполнения функций общего доступа к файлам и принтерам, авторизации пользователей и обмена сообщениями.

Протокол SMB представляет четыре вида севисов:

Управление сессиями . Создание, поддержание и разрыв логического канала между рабочей станцией и сетевыми ресурсами файлового сервера. Файловый доступ . Рабочая станция может обратиться к файл-серверу с запросами на выполнение типовых файловых операций (открытие файла, чтение данных и т.п.). Сервис печати . Рабочая станция может ставить файлы в очередь для печати на сервере и получать информацию об очереди печати. Сервис сообщений . SMB поддерживает простую передачу адресных и широковещательных сообщений по локальной сети.

Если режим управления сеансами в SMB прозрачен для пользователя, то остальными сервисами пользователь может управлять непосредственно с помощью команды net (см. net /? в консоли ОС Windows).

Рис. 1. NetBIOS/SMB

Для управления сессиями протокол SMB изначально использовал NetBIOS в реализации NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) — расширенный пользовательский интерфейс дейтаграммной передачи NetBIOS, рассчитанный на сети порядка 20-200 рабочих станций. Сети, основанные на протоколе NetBEUI, легко реализуются, но их трудно расширять, так как протокол NetBEUI не маршрутизируемый.

Для использования SMB в сетях с более сложной топологией в NetBIOS была добавлена поддержка транспортных протоколов TCP (NBT, NetBIOS over TCP), IPX, DECNet и Xerox Networking (XNS) ( рис. 1 )

Сервисы SMB, работающие в среде TCP/IP, используют различные порты (стандартные названия портов подчеркивают тесную связь SMB с NetBIOS):

netbios-ns 137/tcp # NETBIOS Name Service netbios-ns 137/udp netbios-dgm 138/tcp # NETBIOS Datagram Service netbios-dgm 138/udp netbios-ssn 139/tcp # NETBIOS session service netbios-ssn 139/udp

В SMB первых версий отсутствовала аутентификация — то есть любой пользователь мог использовать любые ресурсы, что, конечно, ограничивало область применения малыми локальными сетями. Современные версии SMB поддерживают два уровня доступа:

Доступ на уровне ресурсов . Ограничения накладываются серверной стороной на каталоги общего доступа. Каждый сетевой каталог может быть защищен паролем и клиент должен указать этот пароль для получения доступа к файлам из общего каталога. Доступ на уровне пользователей . Ограничения налагаются на каждый файл в каждом общем каталоге и они основаны на пользовательских правах. Каждый пользователь (клиент) должен войти на сервер под своей учетной записью и пройти аутентификацию. После завершения проверки подлинности клиент получает соответствующий идентификатор пользователя (user ID), который он должен предъявлять для получения доступа к ресурсам сервера.

Привязка к NetBIOS ограничивало использование SMB небольшими локальными сетями. Первая причина — отсутствие в NetBIOS понятия сети как такового и средств перенаправления трафика (маршрутизации). Вторая — в принятой схеме адресации: имя ресурса, по сути, строка из 15 символов, плюс байт типа ресурса: сервер, контроллер домена и т.д. Естественно, такая одноранговая система именования не годится для интернета.

Для устранения этих ограничений в последних версиях SMB использовался протокол NBT (NetBIOS over TCP), работавший поверх стека TCP/IP.

CIFS создавался совместно разра­бот­чика­ми Samba Team, неза­виси­мым сооб­щест­вом и Microsoft. После того как про­то­кол CIFS был пред­став­лен как откры­тый стан­дарт, Microsoft прекратила финан­сирова­ние про­екта и сотрудничество с Samba Team, а поддержка CIFS в переработке Microsoft для совместимости с прежними версиями SMB была включена в ОС Windows 2000.

CIFS (Common Internet File System) — это открытый стандартный протокол (см. CIFS ) на основе SMB, который обеспечивает доступ к файлам и сервисам на удаленных компьютерах в сетях TCP/IP. В отличие от SMB, основным транспортом для CIFS является протокол TCP. Для серверов CIFS зарегистрированы порты 445/TCP и 445/UDP (microsoft-ds # Microsoft Naked CIFS, см. /etc/services)

CIFS обеспечивает функциональность похожую на FTP (File Transfer Protocol), но предоставляет клиентам улучшенный (похожий на прямой) контроль над файлами. Основные возможности CIFS приведены в таблице 1 .

Возможность Описание
Доступ к файловой системе Поддержка файловых операций, таких как открытие, чтение, запись, поиск и закрытие файла или каталога
Блокировка файлов и записей Неблокирующие приложения не имеют доступа к заблокированному файлу или записи.
Безопасное кэширование (опережающее чтение (read-ahead) и отложенная запись (write-behind)) Поддерживается одновременный доступ на чтение/запись файла множеством клиентов
Уведомления об изменении файла Приложения могут регистрироваться на сервере для получения уведомлений об изменениях в файлах или директориях
"Переговоры" о версии протокола Когда клиент и сервер устанавливают первый сетевой контакт, они обмениваются информацией о версии протокола (диалекте), который будет использоваться. Разные диалекты могут включать новые типы сообщений, а также отличия в форматах от других диалектов.
Расширенные атрибуты Поддерживаются атрибуты, не относящиеся к атрибутам файловой системы. Такие, например, атрибуты как имя автора, могут быть добавлены к встроенным системным атрибутам файла (дата создания, дата модификации и проч.)
Распределенные реплицируемые виртуальные тома Протокол поддерживает многотомную виртуальную файловую систему, в которой все "поддеревья" файловой иерархии для клиента выглядят как одно целое. CIFS прозрачно для пользователя обрабатывает доступ к физически перемещенным или реплицированным элементам такой файловой системы.
Независимость от серверов распознавания имен Клиенты могут использовать любой механизм распознавания имен. К примеру, серверы DNS могут использоваться для получения доступа к файловым ресурсам сервера через Internet.
Пакетные запросы Множественные файловые запросы могут быть "упакованы" в одно сообщение, что сокращает время ожидания ответа сервера. Пакетная обработка возможна даже тогда, когда последующие запросы зависят от результатов выполнения предыдущих.
Поддержка символов Unicode Строки в формате Unicode могут использоваться в именах файлов, ресурсов и учетных записях пользователей.

Сетевая файловая система NFS

NFS (Network File System, сетевая файловая система) — это стандарт, который включает описание распределенной файловой системы и сетевого протокола для работы с ней. Первая спецификация NFS была разработана компанией Sun в 1989 году и предназначалась для использования только в UNIX. Позже реализации клиентской и серверной частей стали распространенными и в других системах. Текущая версия (на момент написания этого материала) имеет название NFS v4 и является открытым стандартом ( RFC 3010 ).

Эта система позволяет пользователю работать с удаленными данными так же, как с локальными — то есть абсолютно прозрачно. Не считая, естественно, временных задержек.

Протокол NFS, как и SMB/CIFS, использует клиент-серверную модель взаимодействия. В ранних версиях NFS для транспортирования данных использовался UDP-протокол, в современных — используется TCP. Сервис NFS работает на следующих зарегистрированных портах:

nfs 2049/tcp # Network File System - Sun Microsystems nfs 2049/udp # Network File System - Sun Microsystems

Применение протокола TCP в качестве транспорта позволило решить вопросы совместного доступа прямолинейно, без обходных маневров, однако ценой этому является некоторое снижение производительности по сравнению с UDP.

NFS является «родной» файловой системой для UNIX и соответствует логике файловых операций этой операционной системы. Это относится как к пространству имен файлов, так и к поддерживаемым файловым атрибутам. Поддержка NFS имеется у всех популярных систем на основе UNIX.

Рис. 2. Организация NFS в соответствии с сетевой моделью OSI.

Структура NFS включает три компонента разного уровня:

Прикладной уровень (собственно NFS) — это вызовы удаленных процедур (rpc), которые и выполняют необходимые операции с файлами и каталогами на стороне сервера. Функции презентационного уровня выполняет протокол XDR ( eXternal Data Representation ), который является межплатформенным стандартом абстракции данных. Протокол XDR описывает унифицированную, каноническую, форму представления данных, не зависящую от архитектуры вычислительной системы. При передаче пакетов RPC-клиент переводит локальные данные в каноническую форму, а сервер проделывает обратную операцию. Сервис RPC ( Remote Procedure Call ), обеспечивающий запрос удаленных процедур клиентом и их выполнение на сервере, представляет функции сеансового уровня.

Процедура подключения сетевого ресурса средствами NFS называется «экспортированием». Клиент может запросить у сервера список представляемых им экспортируемых ресурсов. Сам сервер NFS, в отличие от, например, сервера SMB, не занимается широковещательной рассылкой списка своих экспортируемых ресурсов.

В зависимости от заданных опций, экспортируемый ресурс может быть смонтирован «только для чтения», можно определить список хостов, которым разрешено монтирование, указать использование защищенного RPC (secureRPC) и пр. Одна из опций определяет способ монтирования: «жесткое» (hard) или «мягкое» (soft).

При «жестком» монтировании клиент будет пытаться смонтировать файловую систему во что бы то ни стало. Если сервер не работает, это приведет к тому, что весь сервис NFS как бы зависнет: процессы, обращающиеся к файловой системе, перейдут в состояние ожидания окончания выполнения запросов RPC. С точки зрения пользовательских процессов файловая система будет выглядеть как очень медленный локальный диск. При возврате сервера в рабочее состояние сервис NFS продолжит функционирование. При «мягком» монтировании клиент NFS сделает несколько попыток подключиться к серверу. Если сервер не откликается, то система выдает сообщение об ошибке и прекращает попытки произвести монтирование. С точки зрения логики файловых операций при отказе сервера «мягкое» монтирование эмулирует сбой локального диска.

На вопрос, какой из режимов, «мягкий» или «жесткий», лучше, однозначно ответить невозможно. Если данные на клиенте и сервере должны быть синхронизированы при временном отказе сервиса, то «жесткое» монтирование оказывается предпочтительнее. Этот режим незаменим также в случаях, когда монтируемые файловые системы содержат в своем составе программы и файлы, жизненно важные для работы клиента, в частности для бездисковых машин. В других случаях, особенно когда речь идет о системах «только для чтения», режим «мягкого» монтирования представляется более удобным.

С точки зрения безопасности первые реализации NFS были крайне слабы: аутентификация выполнялась, по сути, только по ip-адресу клиента. Использование NIS не намного увеличивало защищенность системы. В версиях NFS 3 и 4 эти вопросы были переработаны путем добавления поддержки списков доступа (ACL), защищенного rpc и ряда других решений, которые позволили сертифицировать NFS в минобороны США.

Общий доступ в смешанной сети

Сервис NFS идеально подходит для сетей на основе UNIX, так как поставляется практически со всеми версиями этой операционной системы. Более того, поддержка NFS реализована на уровне ядра UNIX. К сожалению, использование NFS на клиентских компьютерах с Windows создает определенные проблемы, связанные с необходимостью установки специализированного и довольно дорогого клиентского ПО. В таких сетях использование средств разделения ресурсов на основе протокола SMB/CIFS, в частности ПО Samba, выглядит более предпочтительным.

Низкоуровневые средства общего доступа. Протокол DAFS

Архитектура виртуального интерфейса

Архитектура виртуального интерфейса (VIA) - это совместная разработка Microsoft, Intel и Compaq, которая определяет абстрактную модель низкоуровневой технологии ввода/вывода. VIA используется для организации высокоскоростного обмена данными между двумя процессами, которые работают на разных серверах или системах хранения в центрах обработки данных (ЦОД).

Virtual Interface (VI) — это протокол связи в архитектуре Virtual Interface Architecture

DAFS (Direct Access File System) — это стандартный протокол файлового доступа, который базируется на NFS v4. Он позволяет прикладным задачам передавать данные в обход операционной системы и ее буферного пространства напрямую к транспортным ресурсам, сохраняя семантику, свойственную файловым системам. DAFS использует преимущества новейших технологий передачи данных по схеме память-память. Его использование обеспечивает высокие скорости файлового ввода-вывода, минимальную загрузку CPU и всей системы, благодаря значительному уменьшению количества операций и прерываний, которые обычно необходимы при обработке сетевых протоколов. Особенно эффективным является использование аппаратных средств поддержки VI (Virtual Interface) .

Кратко описать алгоритм работы DAFS можно следующим образом: пусть имеются два приложения, осуществляющие доступ к сети при помощи сетевого интерфейса пользовательского уровня (VI, рис. 3 ), тогда:

Драйвер устройств операционной системы управляет аппаратными средствами интерфейса традиционным способом, осуществляя контроль за доступом приложений к оборудованию. Приложения выделяют буферы сообщений в собственном адресном пространстве и обращаются к драйверу устройств для получения доступа к сетевому интерфейсу. После соответствующей настройки они автоматически инициируют процесс передачи и приема, а интерфейс пересылает информацию в буферы приложений и в обратном направлении, используя обычный механизм прямого доступа к памяти (direct memory access, DMA)

Рис. 3. Общий принцип работы DAFS

Приложения имеют доступ к сети с использованием виртуального интерфейса. Драйвер NIC ОС управляет сетевым контроллером и обеспечивает прямой доступ приложений к интерфейсу. Приложения выделяют буферы в собственном адресном пространстве, куда принимают и откуда отправляют сообщения, используя DMA.

Архитектура сетевого интерфейса пользовательского уровня варьируется в зависимости от особенностей конкретных приложений и сетей — от способа определения приложениями местоположения пересылаемых сообщений, от местонахождения выделяемых для приема информации буферов, от порядка уведомления приложений о поступивших сообщениях. В некоторых сетевых интерфейсах (например, в интерфейсах Active Message или Fast Message) операции передачи и приема реализованы в виде функций, помещенных в пользовательскую библиотеку, которая загружается при инициализации каждого процесса. В других (например, в U-NET и VIA) для каждого процесса создаются очереди, которыми манипулируют сами приложения. Эти очереди обслуживаются аппаратными средствами интерфейса.

DAFS спроектирован для сетей хранения данных (NAS) и используется в кластерном и серверном окружении баз данных и разнообразных Интернет-приложений, ориентированных на непрерывную работу. Он обеспечивает наименьшие задержки доступа к общим файловым ресурсам и данным, а также поддерживает интеллектуальные механизмы восстановления работоспособности системы и данных.

Контрольные вопросы

Какой протокол используется для организации общего доступа к ресурсам в сетях Windows? Какие ресурсы можно выделить в общий доступ при помощи протокола SMB? Зачем в NFS выделен специальный протокол презентационного уровня? Чем отличается «жесткое» монтирование томов NFS от «мягкого»?

Постоянный адрес этой страницы:

rss