Курс лекций "Сетевым технологиям"

Протоколы сетевого уровня (продолжение)

Протокол  IPX

Создавая  систему NetWare, компания Novell разработала собственный набор протоколов, называемый обычно IPX (Internetwork Packet Exchange) no имени протокола сетевого уровня. Протоколы IPX никогда не публиковались в виде открытых стандартов, подобных TCP/ IP или Ethernet, и по сей день остаются собственностью Novell. Файловые и принтерные службы ядра NetWare основывались исключительно на этих протоколах вплоть до 1998 г., когда компания Novell наконец-то включила в свою коммуникационную архитектуру протоколы TCP/IP. Корпорация Microsoft спроектировала собственную версию IPX независимо от Novell, чтобы обеспечить взаимодействие между NetWare и Windows.

Примечание Поддержка протоколов TCP/IP включена в NetWare давно, но их можно было использовать только со специально разработанными приложениями. Организовать совместное использование файлов и принтеров средствами TCP/IP можно было только с помощью процедуры туннелирования, т. е. передачи пакетов IPX внутри дейтаграмм IP. Полностью без протоколов IPX начала обходиться лишь версия NetWare 5, выпущенная в 1998 г. С тех пор протоколы IPX постепенно теряют популярность даже в NetWare, уступая дорогу TCP/IP.

  IPX основан на протоколе IDP (Internetwork Datagram Packet), спроектированном для одной из самых первых сетей — Xerox Network System (XNS). Протокол IPX не ориентирован на соединение. Он похож на IP в том смысле, что функционирует на сетевом уровне эталонной модели OSI и переносит по сети данные, сгенерированные другими протоколами. Тем не менее сам IPX и другие протоколы из этого стека предназначены для применения в ЛВС, тогда как протоколы ТСР/IР спроектированы для сетей, которые в наши дни стали Интернетом. Это означает, что в IPX нет собственной системы адресации, подобной IP-адресации. Другие же функции протокола IP, например, маршрутизация и идентификация протокола, сгенерировавшего данные, в IPX также поддерживаются.

  Заголовок IPX

Как и  IP, IPX создает дейтаграмму, добавляя заголовок к данным, полученным от протоколов транспортного уровня. Заголовок IPX длиннее заголовка IP — 30 байтов против 20. Формат заголовка IPX показан на рис.1.

Рис. 1. Формат заголовка IPX

Назначение  полей описано ниже.

• Checksum (2 байта) — изначально это поле не применялось и всегда содержало шестнадцатеричную величину FFFF. Теперь в это поле записывается значение кода CRC, используемое для обнаружения ошибок.

• Length (2 байта) — полная длина дейтаграммы в байтах, с учетом данных и всех полей заголовка.

• Transport Control (1 байт) — число маршрутизаторов, уже пройденных дейтаграммой на пути к целевой системе.

• Packet Type (1 байт) — код протокола, создавшего информацию в поле данных.

• Destination Network Address (4 байта) — адрес сети, в которой расположена целевая система.

• Destination Node Address (6 байт) — аппаратный адрес целевой системы.

• Destination Socket (2 байта) — номер сокета, идентифицирующий приложение целевой системы, которому предназначена дейтаграмма.

• Source Network Address (4 байта) — адрес сети, в которой расположена система-источник.

• Source Node Address (6 байт) — аппаратный адрес системы-источника.

• Source Socket (2 байта) — номер сокета, идентифицирующий приложение системы-источника, которое создало дейтаграмму.

• Data (переменной длины) — информация, сгенерированная протоколом, код которого указан в поле Packet Type.

  Поле  Transport Control в заголовке IPX играет ту же роль, что и поле TTL в заголовке IP. Разница в том, что стартовое значение поля Transport Control равно 0 и увеличивается на 1 при передаче дейтаграммы через очередной маршрутизатор. Когда значение в этом поле достигает 16, пакет отбрасывается (при использовании динамической маршрутизации, основанной на протоколе NLSP, максимальное число транзитов может быть увеличено до 127). В поле TTL заголовка IP, как Вы помните, записывается максимально допустимое число маршрутизаторов, которое с каждым пройденным маршрутизатором уменьшается на 1. Разница в функционировании двух этих полей отражает различие между IPX и IP в целом. IP ориентирован на неограниченный рост сети: систему можно сконфигурировать так, что она будет записывать в поле TTL большое значение. Например, в Windows-системах в это поле по умолчанию записывается число 128. IPX разрабатывался для небольших сетей, и в нем «пробег» пакета ограничен 16 шагами. Этого достаточно для большинства корпоративных сетей, но не для Интернета.

  В поле Packet Type указан код протокола, сгенерировавшего информацию, которая записана в дейтаграмме. Коды предусмотрены как для протоколов верхних уровней NetWare, например NCP (NetWare Core Protocol), так и для протоколов RIP (Routing Information Protocol) и SAP (Service Advertising Protocol). Протоколом RIP серверы NetWare пользуются для обмена данными о маршрутизации, а протоколом SAP — для объявления по сети о своем существовании.

Адресация

Как уже  говорилось, IPX, в отличие от IP, не имеет собственной системы адресации. Для идентификации компьютеров в сети в IPX используются те же аппаратные адреса, что и в протоколах канального уровня. В NetWare это проблем не вызывает, так как эта ОС предназначена для использования в рамках локальных сетей, тогда как IP вынужден иметь дело с Интернетом. Аппаратные адреса, присвоенные сетевым адаптерам компьютеров, записываются в 6-байтовые поля Destination Node Address и Source Node Address. Другое важное различие между аппаратными и IP-адресами заключается в том, что IP-адрес идентифицирует как сеть, так и хост в ней, а аппаратный адрес указывает только на сетевой адаптер. Чтобы правильно передавать пакеты, маршрутизатор в сети NetWare должен знать, в какой сети находится целевая система, а для этого необходим какой-то способ идентификации конкретных сетей.

  Адрес сети назначается администратором  при установке сервера NetWare. Поскольку NetWare предназначена для использования в локальных сетях, этот адрес не нужно централизованно регистрировать, как это делается с IP-адресом, достаточно убедиться, что адрес, присвоенный каждой сети, уникален. Длина адреса сети равна 4 байтам. В заголовке IPX он размещается в полях Destination Network Address и Source Network Address. Комбинация адресов сети и узла (аппаратного) полностью задает положение компьютера в интерсети.

  IPX должен не только доставить данные на нужный компьютер, но и передать их правильному процессу на этом компьютере. На целевой процесс указывают 2-байтовые номера сокетов в полях Destination Socket и Source Socket. 

Краткое содержание занятия

• IPX является эквивалентом IP в сетях NetWare.

• Для  идентификации компьютеров в  IPX используются аппаратные адреса сетевых адаптеров.

• Для  идентификации сетей в IPX используются адреса, присвоенные им в процессе установки NetWare.

• Для  идентификации процесса, породившего  дейтаграмму, в IPX используются номера сокетов.

Протокол  NetBEUI

В современных версиях ОС Microsoft Windows протоколом по умолчанию является TCP/IP, но в предыдущих версиях Windows NT и Windows for Workgroups вместо него использовался NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface). Поддержка NetBEUI и по сей день включается во все ОС Windows. Определенные элементы этого протокола являются неотъемлемой частью сетей Windows независимо от того, пользуетесь Вы им или нет.

  NetBEUI существенно отличается от IP и IPX. Главное отличие в том, что NetBEUI не способен маршрутизировать пакет между сетями, а значит, не подходит для использования в интерсетях.

  Решение об использовании NetBEUI в Windows было принято Microsoft, когда включение сетевых возможностей в эту ОС только начиналось. Как и NetWare, Windows поначалу использовалась в небольших ЛВС, и в тех условиях NetBEUI работал безупречно, обеспечивая прекрасную производительность, автоматическую настройку и конфигурирование, а также избавляя от необходимости назначать клиенту адрес и другие параметры, как этого требует TCP/IP. С другой стороны, NetBEUI не поддерживает подключения к Интернету, и, если Вы собираетесь использовать сеть для совместного выхода в Интернет, Вам придется использовать TCP/IP.

Совет Установка NetBEUI часто помогает локализовать источник сбоев в сетях Windows. Если с помощью NetBEUI системы общаются нормально, значит сетевое оборудование и драйверы сетевых адаптеров функционируют правильно, и проблема связана с конфигурацией TCP/IP на одной или обеих системах.

Имена NetBIOS

Система NetBIOS (Network Basic Input/Output System) является программным интерфейсом, с помощью которого приложения получают доступ к сетевому оборудованию компьютера, а значит, и \к сети. У NetBIOS есть собственное пространство имен, которым NetBEUI пользуется для идентификации компьютеров в сети, как IP пользуется IP-адресами, a IPX — аппаратными адресами. Имя, которое Вы присваиваете компьютеру в процессе установки Windows, на самом деле является NetBIOS-именем и в сети должно быть уникальным.

  Длина имени NetBIOS равна 16 символам. Шестнадцатый символ зарезервирован Windows для кода ресурса, которому присвоено имя, а оставшиеся 15 символов (букв и цифр) назначаются пользователем. Коды позволяют различать имена компьютеров, контроллеров домена, пользователей, групп и других ресурсов. Если Вы назначаете компьютеру имя короче 15 символов, система дополняет его пробелами, чтобы код ресурса всегда приходился на шестнадцатый символ.

Примечание. В отличие от предыдущих версий, в Windows 2000 имена компьютерам и пользователям назначаются с помощью пространства имен DNS (Domain Name System), а не NetBIOS. Но служба каталога Windows 2000 Active Directory поддерживает NetBIOS для обеспечения обратной совместимости. Компьютер, работающий под управлением одной из предыдущий версий Windows, взаимодействует с системами Windows 2000, используя вместо DNS-имен их NetBIOS-эквиваленты.

  Имена NetBIOS хранятся в простой двухмерной базе данных, без организации иерархии имен. Как IP, так и IPX используют иерархическую систему адресов с разделением идентификаторов компьютера и сети, в которой он расположен. В имена NetBIOS идентификатор сети не входит, и потому этот протокол не является маршрутизируемым, т. е. не способен адресовать пакеты в другие сети и не поддерживает таблицы маршрутизации. NetBEUI работает исключительно с идентификаторами компьютеров, а это означает, что все системы должны находиться в одной локальной сети.

Кадр  NetBEUI

Многоцелевым  протоколом NBF (NetBEUI Frame) Windows-системы пользуются для решения различных задач, включая регистрацию и разрешение имен NetBIOS, установку сеанса связи между компьютерами в сети, передачу файлов и печать с помощью протокола Windows SMB (Server Message Blocks). Независимо от выполняемой функции формат кадра NetBEUI всегда один и тот же (рис. 6.6). Назначение полей NBF таково.

• Length (2 байта) — длина заголовка NBF в байтах.

• Delimiter (2 байта) — информирует принимающую систему, что сообщение должно быть доставлено интерфейсу NetBIOS.

• Command (I байт) — идентификатор функции сообщения NBF.

• Datal (1 байт) — вспомогательные данные для сообщения, тип которого указан в поле Command.

• Data2 (2 байта) — вспомогательные данные для сообщения, тип которого указан в поле Command.

• Transmit Correlator (2 байта) — значение, которое принимающая система продублирует в аналогичном поле ответного сообщения, позволив системе-отправителю связать запрос и ответ на него.

• Response Correlator (2 байта) — значение, которое система-отправитель ожидает найти в поле Transmit Correlator ответного сообщения.

• Destination Name (16 байтов) — NetBIOS-имя системы, которой адресован пакет.

• Source Name (16 байтов) — NetBIOS-имя системы, отправившей пакет.

• Destination Number (1 байт) — номер, присвоенный сеансу целевой системой.

• Source Number (1 байт) — номер, присвоенный сеансу системой-источником.

• Optional (переменной длины) — собственно передаваемые в пакете данные.

Рис. 2. Формат кадра NetBEUI

Поле  Command может принимать следующие значения, идентифицирующие функцию сообщения NBF:

• 00 Add Group Name Query;

• 01 Add Name Query;

• 02 Name in Conflict;

• 03 Status Query;

• 07 Terminate Trace (удаленное);

• 08 Datagram;

• 09 Datagram Broadcast;

• 0A Name Query;

• 0D Add Name Response;

• 0E Name Recognized;

• 0F Status Response;

• 13 Terminate Trace (локальное и удаленное);

• 14 Data Ack;

• 15 Data First Middle;

• 16 Data Only Last;

• 17 Session Confirm;

• 18 Session End;

• 19 Session Initialize;

• 1A No Receive;

• 1B Receive Outstanding;

• 1C Receive Continue;

• IF Session Alive.

  Кадром NetBEUI пользуются четыре различных протокола: NMP (Name Management Protocol), SMP (Session Management Protocol), UDP (User Datagram Protocol) и DMP (Diagnostic and Monitoring Protocol).

Протокол  NMP

С помощью  протокола NMP системы в сети регистрируют и разрешают имена NetBIOS. При первом запуске системы она генерирует запрос на добавление имени Add Name Query со своим NetBIOS-именем и передает его другим системам NetBIOS в сети. Это сообщение необходимо, чтобы убедиться в уникальности этого имени. Если имя уже использовано, система, которой оно принадлежит, посылает ответное сообщение Add Name Response, и запрашивающая система выдает сообщение об ошибке. Если ни от одной системы сообщение Add Name Response не получено, имя считается зарегистрированным.