Содержание

Протокол локальной сети windows
1.11 Протоколы локальных сетей
Протоколы локальных сетей и их применение в сетевых операционных системах

Протокол локальной сети windows

1.11 Протоколы локальных сетей

В прошлых лекциях мы узнали, как компьютеры объединяются в сети, разобрали понятие сетевой топологии и архитектуры, соединение компьютеров с помощью коммутаторов (или других устройств связи).

Однако чтобы компьютеры могли работать в сети, всего этого недостаточно. Теперь нужно научить сетевые приложения «разговаривать» друг с другом — обмениваться данными с помощью протоколов на уровнях, более высоких, чем канальный. Поскольку этих уровней несколько, нам потребуется не один, а несколько протоколов, объединенных в набор, или, как говорят, в стек.

В этой лекции мы изучим некоторые наиболее часто применяемые в сетях стеки протоколов, в том числе самый распространенный на сегодня набор протоколов — стек TCP/IP.

NetBEUI

Небольшой по объемам требуемого программного обеспечения протокол, реализующий поддержку сетевого, транспортного и сеансового уровней модели OSI. Наиболее прост в настройке (фактически ее не требует), работает эффективно и быстро в небольших и средних по размерам сетях (до 200 компьютеров). Серьезными, по современным меркам, недостатками протокола NetBEUI являются ограничения при работе в сетях с большим количеством компьютеров и, самое главное, отсутствие поддержки маршрутизации — возможности сетевой адресации и функции пересылки пакетов между сетями в нем просто не реализованы.

Соответственно, его нельзя использовать в крупных сетях, объединенных маршрутизаторами, и при работе с Интернетом. Протокол NetBEUI поставлялся в составе всех операционных систем Windows вплоть до Windows 2000, однако в последних версиях его поддержка прекращена .

IPS/SPX и NWLink

Стек протоколов IPX/SPX был разработан фирмой Novell в начале 80-х гг. для своей сетевой операционной системы NetWare. Основа стека — это протоколы IPX (Internetwork Packet eXchange) и SPX (Sequenced Packet eXchange), реализующие функции сетевого и транспортного уровней модели OSI соответственно. Как и NetBEUI, протокол IPX/SPX является небольшим (его программную поддержку легко уместить на обычной дискете 1,44 Мб вместе с DOS) и быстрым, что было особенно важно в эпоху первого поколения IBM-совместимых компьютеров с малым объемом оперативной памяти (640 Кбайт).

Кроме того, в стеке IPX/SPX поддерживается маршрутизация. Оба этих фактора, наряду с надежностью серверов на базе операционной системы Novell Netware тех лет, способствовали широкому распространению стека IPX/SPX в локальных сетях в 80-е и 90-е гг. К недостаткам этого стека протоколов следует отнести интенсивное использование широковещательных сообщений, серьезно нагружающих сеть, особенно при работе по медленным глобальным каналам. Это обстоятельство, а также то, что стек IPX/SPX при¬надлежит фирме Novell и для его реализации другим производителям сетевых операционных систем приходилось покупать лицензию, привели в итоге к вытеснению IPX/SPX общедоступным стеком TCP/IP.

Важную роль здесь сыграло и то, что все больше организаций в 90-е гг. стало подключаться к Интернету, в котором использовался именно стек TCP/IP, а поддерживать в сети два стека протоколов — лишняя «головная боль» для сетевых администраторов.

TCP/IP

История развития стека TCP/IP (как и история Интернета) началась еще в конце 60-х гг. прошло¬го, XX века с проекта ARPANet — сети Агентства перспективных исследовательских проектов (Advanced Research Project Agency Network) Министерства обороны США.

Поскольку для военных во времена «холодной войны» была особенно важна возможность передачи данных даже в условиях атомных бомбардировок, ARPANet задумывалась как высоконадежная сеть, объединяющая военные, государственные и научные учреждения. Получившаяся в результате сеть и разработанный несколько позже (в 70-х гг.) стек протоколов TCP/IP оказались настолько удачными, что даже после прекращения финансирования проекта ARPANet Министерством обороны продолжали жить и успешно развиваться, создав основы современного Интернета.

Основные преимущества стека TCP/IP перед другими (например, перед стеком IPX/SPX) — более удобная система сетевой адресации, возможность фрагментации пакетов и очень небольшое количество широковещательных сообщений. Эти преимущества оказались решающими не только при построении глобальных сетей, объединяющих сети с разнородными архитектурами, но и при создании крупных корпоративных сетей. В результате сегодня стек TCP/IP практически вытеснил все остальные — он используется и в небольших домашних сетях, и в глобальной сети Интернет.

Поскольку стек TCP/IP является общедоступным, его стандарты (а также просто информационные материалы) публикуются в Интернете в виде специальных документов под названием «RFC» («Request for Comments», «запрос комментариев») с последовательно возрастающим номером. К примеру, спецификация протокола IP опубликована в RFC 791, а протокола HTTP версии 1.1 — в RFC 2616. Первый документ RFC был представлен еще в апреле 1969 г., а сейчас текущие номера RFC перевалили за 4 тысячи.
Стек TCP/IP, в отличие от семиуровневой модели OSI, принято описывать в рамках четырех уровней (рис. 1).

Рис.1 Основные протоколы стека TCP/IP

На физическом уровне TCP/IP поддерживает работу с основными технологиями локальных сетей — Ethernet, Token Ring, Wi-Fi, Bluetooth и т. д.
На сетевом уровне располагаются несколько протоколов:
- протокол ARP (Address Resolution Protocol) является звеном, связывающим сетевой уровень с физическим. Он отвечает за преобразование сетевых IP-адресов в аппаратные МАС-адреса;
- протокол RARP (Reverse Address Resolution Protocol) — осуществляет обратное преобразование МАС-адресов в IP-адреса (в операционных системах Windows поддержка протокола RARP не предусмотрена);
- протокол ICMP (Internet Control Message Protocol) — используется для передачи сообщений об ошибках, диагностики доступности сетевого узла и маршрута доставки пакетов (именно его используют такие популярные утилиты, как PING и TRACERT);
- протокол IGMP (Internet Group Management Protocol) — используется для управления группами компьютеров, например, при передаче в сетях потокового видео и звука, когда для снижения нагрузки на сеть пакет посылается по специальному адресу сразу нескольким компьютерам (многоадресная рассылка);
- протокол IP (Internet Protocol) — один из самых важных в стеке TCP/IP. Как следует из его названия («IР» переводится как «межсетевой протокол»), он отвечает за доставку IP-дейтаграмм (так правильно называются пакеты на уровне протокола IP), обеспечивая передачу пакета из одной сети в другую. О том, как это происходит, будет подробно рассказано далее.
На транспортном уровне работают два протокола:
- протокол TCP (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей) — основной протокол транспортного уровня. Обеспечивает установку соединения между отправителем и получателем, разбиение крупного блока информации (например, файла) на небольшие TCP-пакеты и их гарантированную доставку получателю (в нужном порядке и без ошибок). Соответственно, протокол TCP используется в тех приложениях, где важно обеспечить целостность при передаче данных;
- протокол UDP (User Datagram Protocol), в отличие от TCP, не устанавливает соединения перед передачей информации и не обеспечивает надежной доставки данных, работая при этом быстрее, чем TCP. Его используют там, где обеспечение доставки информации не особенно важно по сравнению со скоростью передачи (контроль за целостностью данных в этом случае возлагается на использующее протокол UDP приложение).

Читайте также: Экран кто вы linux

Чтобы лучше представить себе работу протоколов TCP и UDP, рассмотрим аналогию с почтой. Пусть вам надо переслать в издательство целый роман, а в письмо разрешается вкладывать не больше нескольких страниц текста. Чтобы в такой ситуации ничего не потерять при пересылке и не перепутать при приеме рукописи в печать, вначале хорошо бы договориться с издательством о системах обозначения именно для вашего романа (есть ведь и другие авторы!) и о нумерации сообщений. Для этого нужно послать письмо, извещающее издательство о вашем намерении переслать роман, в котором указать исходящий номер вашего следующего сообщения. Издательство подтвердит получение вашего сообщения и в ответном письме сообщит вам свои исходящие и входящие номера, а вы подтвердите получение этих номеров. Таким образом, обе стороны согласуют номера сообщений, которые они позже будут ожидать друг от друга, что и означает установку связи. Дальше вам остается только разделить роман на небольшие части и посылать каждую в отдельном письме, а издательству — подтверждать получение этих частей. Ошибки работы почты (если какое-то сообщение не дойдет до издательства из-за потери или повреждения письма либо придет вне очереди) легко определить по входящим и исходящим номерам, чтобы принять соответствующие меры — заново переслать утерянную часть или собрать страницы романа в нужном порядке.

Примерно также работает и протокол TCP:

устанавливает соединение между компьютерами по определенным портам;
на компьютере-отправителе разбивает информацию на пакеты, нумерует их и с помощью протокола IP передает получателю;
на компьютере-получателе проверяет, все ли пакеты получены, а если пакет пропущен или поврежден, запрашивает у отправителя повторную пересылку;
после получения всех пакетов закрывает соединение, собирает пакеты в нужном порядке и передает полученные данные приложению более высокого уровня.

Протокол же UDP в этой аналогии можно сравнить с рассылкой рекламных сообщений. Никакого установления связи и подтверждения получения корреспонденции здесь нет — письма с рекламной информацией просто бросают в ваш почтовый ящик.

При этом ни отправителя, ни получателя надежность доставки информации или ее целостность, во¬обще говоря, не особенно беспокоят.

Очевидно, почтовые отправления в обоих этих примерах являются аналогами IP-пакетов, а почтальоны выполняют функции протокола IP.

Порт в TCP или UDP — это логический канал с определенным номером (от 0 до 65536), обеспечивающий текущее взаимодействие между отправителем и получателем. Порты позволяют компьютеру с одним IP-адресом параллельно обмениваться данными с множеством других компьютеров. Некоторые номера портов (так называемые «хорошо известные», или «well-known», порты с номерами от 0 до 1024) привязаны к определенным службам и приложениям, что позволяет клиентам легко обращаться к нужным им сетевым сервисам.

Наконец, самым богатым по набору протоколов является прикладной уровень стека TCP/IP. Ниже в табл. 1-3 приведены самые популярные протоколы, а также зарезервированные для них порты.

Заметим, что, хотя для протоколов обычно резервируются одинаковые номера портов и для TCP, и для UDP, в таблице приведены порты для наиболее часто применяемого протокола транспортного уровня (TCP или UDP).

Несмотря на существование большого количества наборов протоколов, основным сегодня является общедоступный стек TCP/IP. Он используется практически повсеместно, начиная с небольших домашних сетей и заканчивая крупнейшей сетью — Интернетом

Табл. 1 Протоколы прикладного уровня стека TCP/IP

Табл. 2 Протоколы прикладного уровня стека TCP/IP

Табл 3. Протоколы прикладного уровня стека TCP/IP

Вопросы для повторения
1. Что такое набор (стек) протоколов? В чем смысл термина «стек»?
2. Какие наборы протоколов вы знаете? Чем они различаются?
3. Какой стек протоколов сегодня наиболее популя рен? Почему?
4. Какие уровни модели OSI поддерживаются в сте ке протоколов TCP/IP?
5. В чем сходство и различие между протоколами TCP и UDP? Когда какой из этих протоколов ре комендуется использовать?
6. Перечислите известые вам протоколы прикладно го уровня в стеке TCP/IP. Для чего предназначен каждый из них?
7. Что такое «порт» в TCP/IP? Для чего нужны порты?
8. Какой из транспортных протоколов стека TCP/IP вы бы использовали:
• для пересылки по сети Интернет архивных файлов ?
• для реализации IP-телефонии (передачи голосовых сообщений в реальном времени) между пользователями двух мобильных компьютеров (КПК), соединенных по беспроводному каналу Wi-Fi?
9. Выясните, какие протоколы установлены на ваших ПК.

Протоколы локальных сетей и их применение в сетевых операционных системах

Протоколы локальных сетей

По прочтении этой главы и после выполнения практических заданий вы сможете:

Ø рассказать о следующих протоколах и об их использовании в различных сетевых операционных системах:

Ø обсуждать и внедрять методы повышения производительности локальных сетей.

В начале XX века социолог Георг Герберт Мид (George Herbert Mead), изучая влияние языка на людей, пришел к выводу о том, что человеческий интеллект в первую очередь развился благодаря языку. Язык помогает нам находить смысл в окружающей реальности и истолковывать ее детали. В сетях аналогичную роль выполняют сетевые протоколы, которые позволяют разнообразным системам находить общую среду для взаимодействия.

Читайте также: Mac os startup hotkeys

В этой главе описываются протоколы, чаще всего используемые в локальных сетях, а также сетевые операционные системы, в которых они применяются. Вы узнаете о преимуществах и недостатках каждого протокола, благодаря чему вам станут понятны области их использования. Самый популярный протокол локальных сетей – TCP/IP – рассматривается в этой главе лишь кратко, поскольку подробнее он будет описан в главе 6. В заключении текущей главы вы познакомитесь с методами повышения производительности локальных сетей и выбора тех протоколов, которые необходимы в конкретной ситуации.

Общие свойства протоколов локальной сети

В основном протоколы локальных сетей имеют такие же свойства, как и Другие коммуникационные протоколы, однако некоторые из них были разработаны давно, при создании первых сетей, которые работали медленно, были ненадежными и более подверженными электромагнитным и радиопомехам. Поэтому для современных коммуникаций некоторые протоколы не вполне пригодны. К недостаткам таких протоколов относится слабая защита от ошибок или избыточный сетевой трафик. Кроме того, определенные протоколы были созданы для небольших локальных сетей и задолго до появления современных корпоративных сетей с развитыми средствами маршрутизации.

Протоколы локальных сетей должны иметь следующие основные характеристики:

• обеспечивать надежность сетевых каналов;

• обладать высоким быстродействием;

• обрабатывать исходные и целевые адреса узлов;

• соответствовать сетевым стандартам, в особенности – стандарту IEEE 802.

В основном все протоколы, рассматриваемые в этой главе, соответствуют перечисленным требованиям, однако, как вы узнаете позднее, у одних протоколов возможностей больше, чем у других.

В табл. 5.1 перечислены протоколы локальных сетей и операционные системы, с которыми эти протоколы могут работать. Далее в главе указаны протоколы и системы (в частности, операционные системы серверов и хост компьютеров) будут описаны подробнее.

4 Таблица 5.1. Протоколы локальных сетей и сетевые операционные системы

Протокол	Соответствующая операционная система
IPX/SPX	Novell NetWare
NetBEUI	Первые версии операционных систем Microsoft Windows
AppleTalk	Apple Macintosh
TCP/IP	UNIX, Novel NetWare, современные версии операционных систем Microsoft Windows, операционные системы мэйнфреймов IBM
SNA	Операционные системы мэйнфреймов и миникомпьютеров IBM
DLC	Клиентские системы, взаимодействующие с мэйнфреймами IBM, настроенными на работу с протоколом SNA

Достоинства и недостатки

Достоинством протокола IPX (несмотря на его солидный возраст) по сравнению с другими ранними протоколами является возможность его маршрутизации, т. е. то, что с его помощью можно передавать данные по многим подсетям внутри предприятия. Недостатком протокола является дополнительный трафик, возникающий из-за того, что активные рабочие станции используют часто генерируемые широковещательные пакеты для подтверждения своего присутствия в сети. При наличии множества серверов NetWare и нескольких сотен клиентов применяемые протоколом IPX широковещательные пакеты типа «я здесь» могут создавать значительный сетевой трафик (рис. 5.2).

Назначение протокола SPX

Протокол SPX, дополняющий IPX, обеспечивает передачу данных прикладных программ с большей надежностью, чем IPX. Протокол IPX работает несколько быстрее своего «компаньона», однако в нем используются службы без установления соединения, работающие на подуровне LLC Канального уровня. Это означает, что IPX гарантирует доставку фрейма в пункт назначения с меньшей вероятностью. В протоколе SPX применяются службы с установлением соединения, что повышает надежность передачи данных. Чаще всего при упоминаниях обоих протоколов (IPX и SPX) используют сокращение IPX/SPX.

Протокол SPX широко применяется для передачи по сети содержимого Я данных. Кроме того, на основе этого протокола работают утилита удаленной консоли и службы печати фирмы Novell. Удаленная консоль позволяет рабочей станции администратора видеть ту же информацию, которая отображается на консоли файл-сервера NetWare, благодаря чему пользователь может удаленно выполнять системные команды сервера, не находясь за его клавиатурой.

Область применения NetBEUI

Протокол NetBEUI разрабатывался в то время, когда компьютерные сети в первую очередь означали локальные сети для относительно небольшого количества компьютеров (от нескольких до двух сотен). В процессе проектирования не учитывались особенности корпоративных сетей с маршрутизацией пакетов. По этой причине протокол NetBEUI нельзя маршрутизировать и лучше всего его применять в небольших локальных сетях под управлением относительно старых операционных систем компаний Microsoft и IBM:

· Microsoft Windows 3.1 или 3.11;

· Microsoft Windows 95;

· Microsoft Windows 98;

· Microsoft LAN Manager;

· Microsoft LAN Manager for UNIX;

· Microsoft Windows NT 3.51 или 4.0

При переводе сети с Windows NT Server на Windows 2000 или Windows Server 2003 в первую очередь настройте серверы и рабочие станции, использующие NetBEUI, на работу с TCP/IP. Хотя системы Windows 2000 и поддерживают NetBEUI, компания Microsoft не рекомендует применять этот протокол более поздних операционных системах. Однако в том случае, если сеть небольшая (менее 50 клиентов) и не требуется доступ к Интернету, то протокол NetBEUI может оказаться более эффективным, чем TCP/IP.

Недостатки NetBEUI

Невозможность маршрутизации является главным недостатком протокола NetBEUI в средних и крупных сетях, включая корпоративные сети. Маршрутизаторы не могут перенаправить пакет NetBEUI из одной сети другую, поскольку фрейм NetBEUI не содержит информации, указующие на конкретные подсети. Еще одним недостатком протокола является то, что для него имеется мало сетевых анализаторов (помимо тех инструментов, которые выпустила Microsoft).

Службы AppleTalk

В состав протокола AppleTalk входят три базовые службы:

· удаленный доступ к сетевым файлам с использованием программ средств AppleShare File Server (в сочетании с протоколом AppleTalk Filing Protocol);

· службы печати на основе программных средств AppleShare Print Server (которые используют протоколы Name Binding Protocol и Printer Access Protocol);

· файловые службы на базе программ AppleShare PC для DOS- и Windows систем.

Сетевая адресация AppleTalk

Адресация в сетях AppleTalk, использующих протокол ELAP и TLAP, осуществляется с помощью протокола AppleTalk Address Resolution Protocol, AARP, который позволяет распознавать физические или МАС-адреса сетевых адаптеров, благодаря чему эти адреса можно вставлять во фреймы AppleTalk. (Если компьютер Macintosh настроен на работу с AppleTalk и IP, протокол AARP используется для распознавания физических и IP-адресов.)

Достоинства TCP/IP

Среди многих достоинств стека TCP/IP можно упомянуть следующие:

· он применяется во многих сетях и в Интернете, что делает его международным языком сетевых коммуникаций;

· имеется множество сетевых устройств, предназначенных для работы с этим протоколом;

· многие современные компьютерные операционные системы используют TCP/IP в качестве основного протокола;

· для этого протокола существует много диагностических средств и анализаторов;

· многие специалисты по сетям знакомы с протоколом и умеют его использовать.

Проблема каналов связи

Наличие подключения к Интернету или веб-службам требует развертывания Протокола TCP/IP, при этом службы FTP могут использоваться для передачи файлов. Также протокол TCP/IP лучше всего применять для связи с со временными мэйнфреймами и компьютерами UNIX, поскольку для подключения к мэйнфрейму или к приложению, работающему на компьютере UNIX, может потребоваться эмуляция терминала по протоколу Telnet. Для подключения к мэйнфреймам IBM и мини-компьютерам (если они работа ют в среде SNA) можно также использовать протокол DLC. И, наконец, протокол DNA по-прежнему может понадобиться в сети, где имеются старые компьютеры DEC (например, DEC VAX).

Во многих случаях для разных сетевых приложений нужно использовать различные протоколы локальных сетей. Иногда в современных сетях в любых сочетаниях применяются протоколы TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX, SM и даже DNA. Как вы уже знаете, развернутые протоколы связаны с типом используемых операционных систем. Также на их выбор влияет наличие связи с глобальными сетями (например, для выхода в Интернет нужен протокол TCP/IP, который может также потребоваться для связи локальных сетей между собой через глобальную сеть). Если, скажем, TCP/IP используется серверами в одной локальной сети, а рабочие станции из другой сетидолжны обращаться к этим серверам, то обе локальные сети и связывающая их глобальная сеть должны обеспечивать передачу протокола TCP/IP.

Протоколы локальных сетей

По прочтении этой главы и после выполнения практических заданий вы сможете:

Ø рассказать о следующих протоколах и об их использовании в различных сетевых операционных системах:

Ø обсуждать и внедрять методы повышения производительности локальных сетей.

Протоколы локальных сетей и их применение в сетевых операционных системах

Сетевые протоколы напоминают местный язык или диалект: они обеспечивают в сетях беспрепятственный обмен информацией между подключенными устройствами. Эти протоколы имеют значение и для простых электрических сигналов, передаваемых по сетевому коммуникационному кабелю. Я протоколов сетевые коммуникации были бы просто невозможны. Для та чтобы два компьютера могли свободно общаться друг с другом, они должны использовать один и тот же протокол подобно тому, как два человека вынуждены общаться на одном языке.I

В локальной сети несколько протоколов могут работать индивидуально ив некоторых сочетаниях. Сетевые устройства (например, маршрутизаторы) часто настраиваются на автоматическое распознавание и конфигурирование различных протоколов (в зависимости от операционной системы, используемой в маршрутизаторе). Например, в одной локальной сети Ethernet одинпротокол может использоваться для подключения к мэйнфрейму, другой для работы с серверами Novell NetWare, а третий – для серверов Windows (например, под управлением системы Windows NT Server) (рис. 5.1).

Можно установить мост-маршрутизатор, который будет автоматически распознавать каждый протокол и конфигурироваться соответствующим образом, в результате чего для одних протоколов он будет выступать в роли маршрутизатора, а для других – в роли моста. Наличие нескольких протоколов в сети эффективно тем, что такая сеть сможет одновременно выполнять множество функций (например, обеспечивать доступ к Интернета также к мэйнфреймам и серверам). Недостатком такого подхода является что некоторые протоколы будут работать в режиме широковещания, то есть, будут периодически посылать пакеты для идентификации сетевых устройств, генерируя значительный избыточный трафик.

Некоторые сетевые протоколы получили широкое распространение благодаря тому, что они связаны с конкретными сетевыми операционными системами (например, с Windows-системами, мэйнфреймами IBM, сервера UNIX и Novell NetWare). Имеет смысл изучать протоколы применительно тем операционным системам, где они применяются. В этом случае становится понятным, для чего конкретный протокол нужен в сети определенного типа. Кроме того, в этом случае вам легче будет понять, как один протокол (например, NetBEUI) можно заменить другими протоколами (такими как TCP/IP). Однако перед тем как изучать протоколы и их взаимосвязь операционными системами, важно узнать об общих свойствах протокол локальных сетей.