5-2Протокол IPX (Лекции по 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: