Протокол блоков сообщений сервера (SMB — Server Message Blocks) является рабочей лошадкой мира Windows NT и Windows 2000. Он используется между компьютерами для общего доступа к файлам, принтерам, последовательным портам и для коммуникационных абстракций, таких как именованные каналы и почтовые ящики. SMB является клиент-серверным протоколом типа запрос-ответ.
Протокол SMB превратился в общую файловую систему Интернета (Common Internet File System, CIFS). CIFS предоставляет межплатформенный механизм клиентских систем для запроса служб файлов и печати на серверных системах. Он поддерживает файлы и печать, используя команды доступа open (открыть), close (закрыть), read (читать), write (писать) и seek (искать). Кроме того, он поддерживает доступ к файлам и записям как в блокированном, так и в неблокированном режиме. Когда приложение блокирует файл, ему не могут помешать другие приложения. Блокированные файл или запись недоступны не блокирующим приложениям.
SMB предоставляет кэширование с опережающим чтением и с обратной записью. Это безопасные операции до тех пор, пока только один клиент имеет доступ к файлу. Кэширование чтения и оптимизация упреждающего чтения являются безопасными при доступе к файлу или в режиме только чтения. Если несколько клиентов пытаются одновременно записывать в файл, то ничто не будет безопасным; поэтому все файловые операции должны управляться на сервере. SMB уведомляет обращающегося к файлу клиента об изменениях в режиме доступа, чтобы клиент мог использовать оптимальный метод доступа.
Приложения регистрируются для уведомления сервером об изменениях содержимого файла или каталога. Это позволяет приложению знать, когда обновить изображение, не требуя от него постоянно запрашивать сервер.
Существует почти столько же различных версий протокола SMB, сколько и поставщиков программного обеспечения. Каждая версия предоставляет дополнительные функции, свойства и средства. Чтобы справиться с этим изобилием, SMB выполняет так называемое согласование диалектов. Когда два компьютера вступают в контакт, они согласовывают диалект или версию SMB, которая будет использоваться при их общении. Это критический шаг в терминах как производительности, так и безошибочной коммуникации, так как каждый диалект может предоставлять различные сообщения, а также изменения в полях и семантике существующих сообщений других диалектов. В дополнение к обычным атрибутам файлов, например, времени создания и модификации, такими приложениями, как Word могут добавляться другие элементы, чтобы включить, например, имя автора или описание содержимого.
Протокол может поддерживать виртуальные тома, используя файловую систему, которая может охватывать несколько томов и серверов, но выглядеть при этом для клиентской машины как находящаяся на одном сервере. Файлы и каталоги поддерева могут перемещаться на другие серверы, имена при этом изменять не придется. В этом случае не нужно будет делать изменения на настольном компьютере, когда делаются изменения на сервере. Эти поддеревья могут также реплицироваться для выравнивания нагрузки и устойчивости к ошибкам. Когда клиент запрашивает файл, SMB использует направления для пересылки клиента на сервер, который содержит данные. Все это происходит за сценой без вмешательства клиента.
SMB позволяет клиенту преобразовывать имена серверов с помощью DNS, WINS, LMHOSTS или любого другого механизма преобразования имен. Это перемещает нас из неструктурированного, "плоского" пространства серверных имен в иерархически организованное пространство, поддерживающее более широкий диапазон взаимодействия. Чтобы сберечь полосу пропускания, SMB может пакетировать запросы в одном сообщении для минимизации задержки перемещения туда и обратно, даже когда более поздние запросы зависят от результатов предыдущих; он поддерживает также имена файлов в кодировке Unicode.
Обзор работы SM В
Для получения доступа к файлу на сервере клиентское приложение должно разобрать полное имя файла, чтобы определить имя сервера и относительное имя на этом сервере, разрешить имя сервера в адрес транспортировки, создать соединение с сервером и затем обменяться сообщениями. Если имя сервера было ранее разрешено, то оно может находиться в кэше, поэтому разрешение имени может не понадобиться. Кроме того, если предыдущее соединение все еще доступно, то новое соединение тогда не потребуется. Этот процесс повторяется множество раз в течение нормального рабочего дня. Если соединение простаивало в течение некоторого времени, оно будет разорвано.
SMB достаточно развит, чтобы преобразовывать имя сервера множеством различных методов. Например, в URL file://prox/users/teresa/movies.xIs клиент возьмет часть между двумя наклонными чертами и следующей наклонной чертой в качестве имени сервера, а остальное будет интерпретировано как относительное имя. В примере именем сервера будет PROX, а относительным именем USERS/TERESA/MOVIES.XLS.
В имени пути доступа \\prox\users\ed\booksbymred.ppt клиент возьмет часть между ведущими двумя обратными наклонными чертами и следующей обратной наклонной чертой в качестве имени сервера, а остальное как относительное имя. В этом примере именем сервера является PROX, а относительным именем будет USERS\ED\BOOKSBYMRED.PPT.
В пути доступа h:\booksbymred.ppt, клиент будет использовать "h" в качестве индекса в таблице, которая содержит имя сервера и префикс имени файла. Если содержимое таблицы для h будет PROX и пользователь \ed, то имя сервера и относительное имя будут такими же, как и в предыдущем примере.
Разрешение имени сервера
Когда имя сервера было определено, следующий шаг состоит в разрешении имени. Должны существовать некоторые средства для разрешения имени сервера SMB в транспортный адрес. Сервер должен также регистрировать свое имя в службе разрешения имен, известной его клиентам. Это обычно либо WINS, либо DNS.
Имя сервера можно также определить как строковую форму адреса IP в обычной десятичной нотации с точками, например 10.0.0.10. В этом случае "разрешение" состоит в преобразовании в 32-разрядный адрес IP.
Тип используемого разрешения имени может накладывать ограничения на форму имени сервера. Например, для NETBIOS имя сервера должно быть меньше 15 символов верхнего регистра.
Транспорт сообщения
Когда SMB использует надежный транспорт с поддержкой соединения, ему не нужно гарантировать упорядоченную доставку сообщений между клиентом и сервером. В этом вопросе он полагается на четвертый уровень (транспортный). Однако транспорт должен обнаруживать ошибки либо на клиентском, либо на серверном узле и сообщать о них программному обеспечению, чтобы можно было сделать исправления. Когда надежное транспортное соединение с клиентской стороны завершается, выполняющаяся работа и все открытые клиентом ресурсы закрываются. Транспорт сообщений выполняется с помощью службы сеанса NETBIOS.
Пример потока сообщений
Типичная последовательность обмена сообщениями для клиента, соединенного с сервером уровня пользователя включает открытие файла, чтение из него данных, закрытие файла и разъединение с сервером. Механизм пакетирования запросов CIFS (называемый механизмом "AndX") дополнительно позволяет объединять в одно до шести сообщений в этой последовательности, поэтому в действительности в этой последовательности существуют только три перехода туда и обратно, и последнее из них клиент может сделать асинхронно.
Основная функция редиректора клиентской машины — форматирование удаленных запросов таким образом, который будет понятен машине места назначения, и отправка их по сети. Редиректор использует структуру БМВ в качестве стандартного средства перемещения для отправки и ответа на запросы редиректора. Каждый заголовок БМВ содержит код команды (определяющий задачу, выполнение которой редиректор хочет поручить удаленной станции) и несколько полей окружения и параметров (которые определяют, как команда должна выполняться). Кроме того, в заголовке SMB последнее поле в SMB может содержать до 64Кбайт данных, посылаемых на удаленную станцию.
Read SMB (запрос) Команда read SMB (иногда называемая командой чтения диапазона байтов) приказывает серверу прочитать определенный диапазон байтов из дискового файла. Она также включает дескриптор фаи ла, число байтов для чтения и т.д. Сдвиг файла основывается на "указателе поиска", который хранится редиректором локально для файла. Серверный указатель поиска для этого дескриптора файла недействителен в данном случае, так как множество процессов удаленных рабочих станций могут обращаться к одному серверу, используя системный дескриптор файла.
Параметр "est'd total" (оценка общего числа байтов для чтения, включая прочитанные этим запросом) является необязательным. Сервер может использовать эту информацию для упреждающего чтения или для оптимизации выделения буферов.
Read SMB (ответ) Ответ на Read SMB несет с собой запрошенные данные. Мультиплексный идентификатор (MID) помечает ответ SMB для соответствующего запроса SMB.
Вот как работает этот процесс:
• Программа посылает запрос ввода-вывода операционной системе через вызов интерфейса прикладного программирования (API).
• Операционная система (или редиректор с помощью прерывания "int21") определяет, что запрос предназначен для удаленного ресурса, и передает его редиректору.
• Редиректор форматирует запрос ввода-вывода как запрос SMB и посылает его по сети на сервер.
• Сервер получает SMB и посылает запрос ввода-вывода локальной операционной системе сервера.
• Сервер форматирует данные ответа SMB. Данные возвращаются, если выполнена операция чтения, или возвращается код, если выполнена операция записи. Сервер посылает их по сети запрашивающей рабочей станции.
• Редиректор передает ответ в операционную систему.
• Операционная система передает ответ вызывающему приложению.
Если клиент CIFS хочет взаимодействовать с более старыми серверами SMB, он может повторить запрос с новым вызываемым именем, если вызов был отклонен сервером. Выбор нового имени зависит от типа используемого разрешения имени. Например, если используется DNS, вызываемое имя будет создаваться из первого компонента имени DNS сервера и затем обрезаться до 15 символов, если потребуется. Затем он будет дополнен до 16 символов с помощью символов пробела (20 hex). Если используется NETBIOS, то вызываемым именем является имя NETBIOS. Если это не работает, то можно сделать запрос NETBIOS "Состояние адаптера", чтобы получить имя NETBIOS на сервере и повторить создание соединения.
Настройка сеанса
Сервер CIFS ДОЛЖЕН зарегистрировать NETBIOS Listen, который принимает все вызывающие имена имени "*SMBSERVER". Кроме того, если он хочет поддерживать более старых клиентов SMB, он может иметь имя NETBIOS и зарегистрировать также порт 139 для прослушивания этого имени.
Управление соединением
Правила для прекращения надежного транспортного соединения перечислены ниже:
• Если сервер получает от клиента запрос создания транспорта, с которым он уже общается, сервер может прекратить все другие транспортные соединения с этим клиентом. Это позволяет серверу восстановиться из ситуации, когда клиент внезапно перезагружается и не может аккуратно прекратить свои действия по использованию общих ресурсов сервера.
• Сервер может прервать транспортное соединение с клиентом в любое время, если клиент создает неправильно сформированные или нелогичные запросы. Однако по возможности сервер будет сначала возвращать клиенту код ошибки, указывая причину прерывания.
• Если сервер получает тяжелую ошибку на транспорте (например, отказ передачи), то транспортное соединение с этим клиентом может быть прервано.
• Сервер может прекратить транспортное соединение, если клиент не имеет на сервере открытых ресурсов.
Windows NT 4 с Service Pack 3 включает усовершенствованную версию протокола аутентификации SMB, известную также как протокол совместного использования файлов общей системы файлов Интернета (CIFS). Модернизированный протокол имеет два основных усовершенствования. Он поддерживает взаимную аутентификацию, которая препятствует использованию атаки "человек в середине", и поддерживает аутентификацию сообщений, что препятствует использованию атак активных сообщений. Механизм подписи SMB обеспечивает эту аутентификацию, помещая цифровую подпись безопасности в каждый SMB. Затем она проверяется клиентом и сервером.
Чтобы использовать механизм подписи SMB, имеется две возможности: сделать возможным или потребовать ее использование на клиенте и на сервере. Если подпись SMB сделана возможной на сервере, то имеющие возможность клиенты будут использовать CIFS во время всех последующих сеансов. Преимущество такого подхода состоит в том, что клиенты, не имеющие возможности подписи SMB, смогут использовать более старый протокол SMB. Если на сервере требуется подпись SMB, то клиент не сможет создать сеанс, не будучи был специально инициирован для подписи SMB. Подпись SMB отключена по умолчанию на серверной системе при установке служебного пакета (service pack). Она, однако, инициирована по умолчанию, когда служебный пакет устанавливается на системе рабочей станции.
Примечание. Подпись SMB не будет работать с прямым протоколом хоста IPX. Это связано с тем, что прямой протокол хоста IPX изменяет SMB способом, который несовместим с поддерживающим подпись SMB. Эта несовместимость наиболее очевидна, когда используются прямые клиенты хоста IPX, и на сервере требуется подпись SMB. Требование на сервере подписей SMB не позволит серверу связываться с прямым интерфейсом хоста IPX, что заставит подписать все соединения с сервером. Если отключить связывание NWLink с сервером, то можно будет использовать подпись SMB.
Кроме того, подпись SMB будет снижать производительность системы. Хотя она не потребляет дополнительную полосу пропускания, но использует центральный процессор на клиенте и на сервере.
