Серверные технологии хранения данных в среде Windows® 2000 Windows® Server 2003 - Наик Дайлип

Ответ на запрос SMB_NEG0TIATE_PR0T0C0L используется для предоставления клиенту информации о поддержке сервером подписывания пакетов SMB и о необходимости обязательного подписывания пакетов SMB.

Протокол CIFS позволяет определять уровень безопасности при взаимодействии серверов и клиентов. Сервер может быть настроен на отказ в обслуживании клиентов, которые предлагают слишком низкий уровень безопасности.

Протокол CIFS предоставляет механизмы аутентификации, необходимые серверу для аутентификации клиента. Кроме того, предоставляются методы аутентификации сервера клиентом. В базовом уровне аутентификации клиент сообщает имя пользователя и незашифрованный пароль. По очевидным причинам такой подход нежелателен. Более того, сервер можно настроить на отказ в обслуживании клиентов, которые отправляют пароли в незашифрованном виде.

Аутентификация может выполняться с помощью технологии, которая называется протокол запрос/ответ (challenge/response protocol). При отправке клиентом пакета SMB_NEGOTIATE_PROTOCOL для выбора типа CIFS флаг в ответе сервера указывает на возможность использования протокола запрос/ответ. Если сервер поддерживает этот протокол, в ответе сервера предоставляется 8-байтовый запрос. Запрос – это случайное значение с очень низкой вероятностью повторной генерации. И клиент и сервер формируют ключ из пароля пользователя. После этого запрос шифруется с помощью ключа и алгоритма DES (Data Encryption Standart). Клиент отправляет запрос серверу, а сервер сравнивает ответ с собственным подсчитанным значением. Если два значения совпадают, клиент доказывает знание пароля и подтверждает свою аутентичность.

Кроме того, протокол CIFS поддерживает систему расширенной безопасности (можете и не надеяться, что читатель, который догадается об указании на поддержку расширенной безопасности в ответе сервера на запрос SMB_NEG0TIATE_PR0T0C0L, получит награду). Механизм расширенной безопасности предоставляет возможность поддержки произвольного протокола аутентификации в рамках протокола CIFS. При выборе расширенной безопасности первый двоичный объект безопасности предоставляется в ответе на запрос SMB_NEG0TIATE_PR0T0C0L. Двоичные объекты безопасности не обрабатываются протоколом CIFS. В этом он полагается на механизмы клиента и сервера, предназначенные для генерации и обработки двоичных объектов. Последующие двоичные объекты безопасности могут передаваться с данными SMB.

Использование механизма расширенной безопасности позволило Microsoft обеспечить поддержку протокола Kerberos в Windows 2000 и более поздних версиях. Реализация Kerberos в Windows 2000 является примером использования закрытых элементов. Например, некоторые поля мандатов Kerberos применяются для передачи информации о группах, в которые входит клиент. Реализация Kerberos от Microsoft допускает взаимную аутентификацию, когда не только сервер проводит аутентификацию клиента, но и наоборот, клиент аутентифицирует сервер.

Компания Microsoft предлагает еще один способ установки сеанса связи между клиентом и сервером, который называется Netlogon. При этом используются данные о компьютере (а не о пользователе). Протокол Netlogon необходим для установки безопасного сеанса RPC и имеет намного больше возможностей, так как поддерживает маркеры доступа пользователей, которые не поддерживаются при регистрации средствами протокола CIFS. Обычно Netlogon используется для связи между серверами (один сервер выступает в роли клиента другого сервера). В ныне устаревшем документе RFC от Microsoft протокол Netlogon не описан.

Наконец, сервер CIFS не обязательно должен обеспечивать работу механизма аутентификации. Протокол CIFS поддерживает сквозную аутентификацию, когда сервер получает запрос у другого сервера, передает этот запрос клиенту и возвращает ответ клиента серверу аутентификации. При этом, если сервер аутентификации отвечает положительно, клиенту предоставляется доступ- к запрошенным ресурсам. Этот механизм известен как сквозная аутентификация.

Протокол CIFS обладает различными возможностями по оптимизации взаимодействия между клиентом и сервером. Эти возможности рассматриваются в разделах 3.3.5.1 и 3.3.5.2.

Протокол CIFS позволяет формировать последовательность взаимно зависящих друг от друга запросов, поэтому оптимизация этих операций позволяет завершить выполнение запроса за одно обращение к серверу. Эта функция называется AndX; Файловая система NFS версии 4 обеспечивает подобную функцию в виде процедуры COMPOUND. Примером может быть отправка запросов OpenAndRead или WriteAndClose серверу CIFS. При этом вместо отправки отдельных двух запросов, например Open, а затем Read, и получения двух ответов отправляется один запрос OpenAndRead и получается один ответ. Это имеет особое значение в том случае, когда время обращения запрос/ответ слишком велико.

Протокол CIFS поддерживает такую технологию оптимизации производительности, как оппортунистическая блокировка (opportunistic locking, или oplock). Существует две основные причины для использования оппортунистической блокировки.

Первая заключается в блокировке файла и инициализации его локального кэширования. Когда условие блокировки больше не может поддерживаться, протокол допускает определенную задержку, в течение которой клиент должен очистить кэш. Блокировка и разблокировка выполняются незаметно для приложения с помощью механизмов CIFS клиентской и серверной систем. При этом для повышения производительности модификации приложения не требуется.

Представьте себе приложение, которое открывает файл на сетевом сервере для чтения и записи и записывает в файл 128-байтовые записи. Без оппортунистической блокировки каждая запись размером 128 байт потребует передачи данных по сети. Использование oplock позволяет локально кэшировать файл на клиентской системе и объединять несколько операций записи в одну, которая приводит к передаче данных по сети. Например, предположим, что клиент использует буферы размером 4096 и последовательно записывает в файл по 128 байт. Первый буфер будет содержать данные 32 операций записи (4096/128 = 32), и все данные 32 записей будут переданы по сети одним запросом на запись в файл. Если операция записи не может быть кэширова- на, по сети будет передаваться 32 операции записи (а не одна, как при кэшировании). Сокращение количества операций записи с 32 до одной приводит к значительному снижению нагрузки на сеть и существенному повышению производительности.

Вторым назначением оппортунистической блокировки является расширение условий, при которых подобная блокировка возможна. При использовании oplock можно увеличить эффективность кэширования. Расширение условий, при которых возможна оппортунистическая блокировка, предоставляет несколько дополнительных преимуществ. Предположим, что экземпляр приложения открывает файл (на сетевом сервере) для чтения и записи. При этом запрашивается и предоставляется оппортунистическая блокировка. Программный код клиента может кэшировать операции записи в файле. Предположим, что другой экземпляр того же приложения запущен на другом клиенте. Одним из выходов из подобной ситуации будет снятие оппортунистической блокировки и использование сетевого ввода-вывода для передачи запросов на запись в файл от обоих приложений. Еще одним способом будет снятие оппортунистической блокировки в тот момент, когда второй экземпляр приложения попытается выполнить операцию записи. Очень часто приложения вообще не выполняют операции записи.

При изменении условий сервер отправляет уведомление клиенту о снятии оппортунистической блокировки. В качестве примера ситуации, когда сервер отправляет уведомление о снятии оппортунистической блокировки, можно указать запрос на доступ к файлу или запись данных в файл другим клиентом. Сервер обеспечивает очистку данных состояния сервера (включая закрытие сеанса клиента), если клиент не отвечает на запрос о снятии оппортунистической блокировки. Клиент запрашивает oplock только в случае необходимости; например, если приложение запрашивает открытие файла для эксклюзивного доступа, запрос оппортунистической блокировки просто не имеет смысла.

Оппортунистические блокировки реализуются в трех вариантах:

Рис. 3.3. Последовательность операций при эксклюзивной оппортунистической блокировке

эксклюзивная оппортунистическая блокировка;

пакетная оппортунистическая блокировка;

оппортунистическая блокировка второго уровня.