При использовании в сети TCP/IP существует вероятность, что в сети применяется DHCP для раздачи IP-адресов клиентским машинам и, возможно, некоторым принтерам. Нечего и говорить, что если TCP/IP является единственным протоколом в сети, то клиентская машина должна иметь допустимый IP-адрес, чтобы общаться с другими устройствами в сети, например компьютерами, маршрутизаторами, принтерами и серверами. Этот IP-адрес должен иметь подходящий сетевой адрес, адрес хоста и маску подсети, иначе коммуникация просто не будет происходить. Если имеется несколько сегментов, то требуется также используемый по умолчанию шлюз.
DHCP может управлять этими простыми задачами, и даже сделать больше. В действительности это четкий и эффективный протокол, которому требуются только четыре кадра для выдачи адреса и два кадра для обновления этого адреса позже. Рассмотрим это подробнее.
Процесс получения адреса Когда загружается клиент DHCP, первое что он должен сделать, это найти сервер DHCP, выдающий IP-адреса для подсети, к которой он присоединен. Для этого устройство пошлет сообщение поиска DHCP, указывающее, что оно хотело бы получить IP-адрес. Сервер DHCP, получив сообщение поиска, ответит предложением DHCP. Оно говорит: "Я получил ваш запрос и вот адрес, который у меня есть". Клиентская машина может получить несколько предложений DHCP от нескольких серверов, которые могут услышать сообщение поиска DHCP. Клиент выберет первое полученное им предложение DHCP и ответит серверу DHCP, что он хочет получить предложенный IP-адрес. Это называется запросом DHCP. Сервер DHCP при получении запроса ответит подтверждением (АСК): "Можете начинать использовать IP-адрес". Таблица резюмирует этот процесс.
Как можно видеть в таблице, DHCP использует широковещание в течение всего процесса. Это позволяет другим машинам в сети знать о том, что происходит. Рассмотрим этот процесс подробнее. В приведенной ниже распечатке заголовка Ethernet можно видеть, что адресом назначения является FFFFFFFFFFFF. Это широковещательный адрес для уровня доступа к среде передачи. Все устройства в сегменте Ethernet должны будут обрабатывать этот кадр, пока не дойдут до раздела UDP (порта дейтаграмм пользователя) и не обнаружат, что они не имеют указанного порта UDP. В распечатке также видно, что размер кадра Ethernet равен 342 байтам. Это размер данного кадра Ethernet, включая заголовок. Число остающихся байтов равно 328, что является полезной нагрузкой минус 14-байтовый заголовок Ethernet.
Выделенный IP-адрес должен обновляться до истечения срока своей службы. Как можно видеть в распечатке выше, когда выделенный адрес подтверждается, одновременно задается время обновления. Процесс обновления требует только двух кадров: запроса DHCP и последующего АСК.
Клиент DHCP будет запрашивать обновление дважды — при запуске и при истечение половины выделенного времени. В каждом из этих случаев, если запрос успешен, он будет использовать только два кадра. Эти два кадра выглядят точно так же, как кадры запроса и подтверждения, показанные в предыдущем разделе. Единственное различие состоит в том, что при запросе во время истечения половины выделенного времени это будет направленная дейтаграмма, а не широковещательное сообщение, как в случае обновления при запуске.
Эти два кадра имеют размер всего 684 байта и требуют только 100 миллисекунд для завершения. Если клиентской машине DHCP не удалось получить обновление после двух попыток, она будет ждать до следующего периода обновления. Если срок выделенного адреса истекает, то машина возвращается к описанному ранее процессу из четырех кадров, как если бы она пыталась получить адрес в первый раз.
Оптимизация трафика DHCP В действительности трафик DHCP имеет минимальное влияние на объем создаваемого сетевого трафика. Существуют только шесть случаев, когда трафик будет присутствовать вообще. Они перечислены ниже:
• Клиенту DHCP требуется адрес в первый раз — четыре кадра.
• Автоматическое обновление при истечении половины выделенного времени — два кадра.
• Перезапуск клиентской машины DHCP — два кадра.
• Машина перемещается в новую подсеть. Это будет создавать два кадра обновления, которые получат отрицательное подтверждение, затем четыре кадра для получения адреса — всего шесть кадров.
• Замена NIC на машине — четыре кадра.
• Адрес IP освобождается или обновляется вручную, с помощью либо ipconfig, либо winipcfg.
Одним из основных способов сокращения объема трафика DHCP является настройка длительности времени выделения. Это делается менеджером DHCP, как показано на рис. Если длительность выделения адреса изменяется с используемых по умолчанию трех дней до тридцати дней, то сокращение трафика может быть существенным — 13684 байта на каждую машину. Такое изменение имеет смысл, когда область адресов значительно больше, чем число хостов, которые необходимо адресовать. Если это не так, то придется либо использовать длительность выделения по умолчанию, либо сделать длительность еще короче. Другой сценарий при настройке длительности выделения номера может возникать в ситуации, когда существует большое количество переносных компьютеров, которые соединяются с сетью на регулярной основе. Если пользователи не обучены освобождать свои IP-адреса при выходе из сети, они могут получать несколько адресов, требуя тем самым большего пространства адресов, чем необходимо.
Получив подходящий IP-адрес, клиентский компьютер должен зарегистрировать в сети свое имя NetBIOS. В большинстве ситуаций эта регистрация будет вовлекать WINS. Большинство ресурсов, доступных в сети, включает некоторый вид компьютерного имени. Компьютеры в сети должны регистрировать по крайней мере одно имя. Как правило они будут регистрировать более одного имени, чтобы обеспечить в сети коммуникацию по имени. В мире Windows NT имя хоста и имя NetBIOS обычно совпадают (они не являются одним и тем же по сути, но обозначаются одним и тем же словом или комбинацией символов). В мире Unix имя хоста и имя NetBIOS могут быть различаться.
В главе 1 говорилось, что NetBIOS (сетевая базовая система ввода-вывода) не то же самое, что NetBEUI. NetBIOS является протоколом, используемым различными приложениями. Он может переноситься через TCP/IP, IPX/SPX и, конечно, NetBEUI. Мы рассмотрим NetBIOS, потому что она используется через TCP/IP.
Чтобы приложения могли общаться, имя NetBIOS должно быть преобразовано в адрес IP. Способ, которым это обычно делается, состоит в испо льзовании либо широковещания b-узлов, либо сервера имен NetBIOS, например WINS. Есть несколько преимуществ использования сервера WINS, а не просто широковещания. Первое состоит в том, что широковещание является очень дорогим предложением, когда речь идет о сетевой производительности. Каждое одиночное устройство в сегменте должно остановить и проверить каждый одиночный кадр широковещания, чтобы определить, не может ли он обслужить запрос. В большой сети широковещание NetBIOS может буквально заполнить всю сеть. С этим надо как-то бороться. К счастью, компания Microsoft разработала для этой цели WINS. WINS полностью соответствует реализации сервера имен NetBIOS на основе RFC. С помощью WINS хосты могут отбрасывать кадр, как только они видят адрес MAC места назначения. Все функции службы имен NetBIOS через TCP/IP используют UDP порт 137. Рассмотрим регистрацию имен и процесс обновления.
Регистрация имен и обновление
Имена NetBIOS должны быть зарегистрированы для каждой службы или приложения, которые хотят использовать их коммуникационный механизм. Примерами таких регистрируемых служб являются служба рабочей станции и служба сервера. Другие имена указывают специальные роли, которые выполняются в сети, такие как основной, или первичный, контроллер домена (Primary Domain Controller, PDC) или резервный контроллер домена (Backup Domain Controller, BDC). Регистрируется само имя домена, а также имена пользователей, регистрирующихся в домене. Эти имена нужны для некоторых функций сообщений и коммуникации. Например, если необходимо послать сообщение, используя сетевую команду send (послать) некому Джейсону, он должен иметь зарегистрированное имя пользователя, иначе ничего не получится. Общее число зарегистрированных имен зависит, очевидно, от числа запущенных служб. Каждое зарегистрированное имя будет использовать всего 214 байтов — 110 байтов для запроса регистрации имени и 104 байта для ответа. Посмотрим теперь на такую транзакцию на листинге ниже:
Система имен доменов (DNS) является относительно эффективным протоколом, созданным для помощи компьютерам в преобразовании имени хоста в IP-адрес. Это старший брат WINS, который, как мы знаем из предыдущей главы, преобразует имя NetBIOS в IP-адрес. В этом загадочном мире сетей различные приложения общаются по-разному. Например, когда вводится команда net use, используется команда, которая общается с NetBIOS. Когда вводится команда ping, используется команда с именем хоста. Другой способ: DNS является файлом hosts, a WINS является файлом lmhosts.
Так как DNS создан эффективным протоколом, большая часть трафика создается, когда клиентская машина запрашивает сервер DNS и получает его ответ. Определение того, как часто это происходит, поможет при оценке влияния DNS на сеть. Различаются все и все пользователи (хотя иногда они обладают раздражающе похожими характеристиками).
Одним из факторов, который имеет существенное влияние на сеть, является рекурсивный поиск DNS. Рекурсивный поиск происходит, когда сервер DNS не может самостоятельно разрешить имя и поэтому запрашивает другой сервер DNS или даже сервер WINS. Полученный ответ передается затем клиенту в ответ на запрос. Здесь есть потенциальная возможность удвоения объема трафика, связанного с DNS.
Разрешение адреса
Поиск DNS является простым разговором между клиентской машиной и сервером DNS. Запрос равен приблизительно 81 байту, а ответ — 97 байтам, в зависимости от количества перечисленных имен серверов. Отметим, что
DNS является направленным протоколом, и адрес MAC места назначения является реальным адресом сервера DNS, а не широковещательным адресом, как в других протоколах. Кроме того, мы видим в разделе IP, что место назначения является реальным IP-адресом сервера DNS в этой сети.
Когда Exchange общается с другим сервером, он использует не РОРЗ или SMTP, а вызовы удаленной процедуры (RPC), которые являются значительно более безопасной и надежной формой коммуникации. Чтобы понять более полно, как работает эта коммуникация, нам необходимо рассмотреть несколько вещей, уникальных для RPC. Служба вызова удаленной процедуры выполняется на сервере Windows NT и решает множество задач, таких как идентификация номера порта, на котором действует определенная служба. Вызов удаленной процедуры помогает Exchange при поиске номеров UUID (универсальной уникальной идентификации), связанных с определенной службой. Эти UUID классифицируются по первым двум символам числа, и хотя другие службы помимо Exchange используют эти числа, несколько из них являются уникальными для продукта. Три наиболее важных номера перечислены ниже.
• А4 — хранилище обмена
• F5 — каталог обмена
• Е1 — служба вызова удаленной процедуры
Если служба вызова удаленной процедуры отказывает, то серверы обмена (Exchange) не могут общаться друг с другом, а также с другими клиентскими машинами. По этой причине хорошее понимание функции RPC может существенно помочь при поиске неисправностей.
Если два сервера обмена (Exchange) хотят общаться друг с другом, прежде всего необходимо запросить службу вызова удаленной процедуры на другом сервере обмена, чтобы определить, где осуществляет прием МТА (агент транспорта сообщений). Необходимость этого обусловлена тем, что МТА будет перемещаться и осуществлять прием на различных портах при последовательных перезагрузках. Служба вызова удаленной процедуры занимается отслеживанием всех различных служб и поддерживает список портов, которые они используют. Когда сервер Microsoft Exchange запускается, он зарегистрируется в службе вызова удаленной процедуры и запросит номер выделенного порта. Служба вызова удаленной процедуры обслуживает запросы TCP/IP на порте 135. Она имеет фиксированный UUID, равный E1AF8308-5D1F-11C9-91A4-08002B14A0FA.
Общение между серверами будет начинаться с механизма разрешения имени (поиск WINS, DNS, Broadcast, LMHOST), после чего следует трехходовое квитирование. Затем Exchange посылает кадр в порт TCP 135, который является службой местонахождения на другом сервере, и связывает RPC со службой вызова удаленной процедуры на другом сервере обмена. Мы узнаем об этом, рассматривая абстрактный интерфейс UUID E1AF8308-5D1F-11C9-91A1-08002B14A0FA. El сообщает нам, что это служба вызова удаленной процедуры.
