4.Внутреннее устройство Windows (гл. 12-14) - Марк Руссинович

Драйвер MUP активизируется, когда приложение впервые пытается открыть удаленный файл или устройство по UNC-имени (а не по букве сетевого диска). Получив запрос на ввод-вывод с UNC-путем, Kernel32.dll (экспортирующая API-функции файлового ввода-вывода) на клиентской стороне добавляет переданный в запросе UNC-путь к строке Global??UNC после чего вызывает системный сервис NtCreateFile для открытия файла.

Если зарегистрирован только один провайдер сети, то Global??UNC разрешается в объект «устройство», представляющий драйвер, и запрос обрабатывается этим драйвером. При наличии нескольких зарегистрированных провайдеров Global??UNC разрешается в DeviceMUP, и MUP должен определить, какой провайдер будет обрабатывать данный запрос.

Когда драйвер MUP принимает запрос ввода-вывода и клиент DFS включен, MUP сначала определяет, соответствует ли указанный путь DFS-пути (DFS-пути тоже форматируются по стандарту UNC), и, если да, сам обрабатывает запрос. Если клиент DFS отключен или путь не соответствует DFS-пути, MUP считывает параметр реестра HKLMSYSTEMCurrentControlSet ControlNetworkProviderOrderProviderOrder, чтобы определить приоритет провайдеров сетей, зарегистрированных через FsRtlRegisterUncProvider. Затем MUP поочередно опрашивает провайдеры в том порядке, в каком они перечислены в данном параметре реестра, до тех пор, пока один из них не сообщит, что он распознал данный путь, или пока не будут опрошены все имеющиеся провайдеры. MUP игнорирует те редиректоры, которые указаны в параметре ProviderOrder, но не зарегистрированы. Когда один из редиректоров распознает путь, он сообщает, какая часть пути уникальна именно для него. Например, если путем является строка «\WIN2K3SERVERPUBLICWin-dowsinternalsChapl3.doc», редиректор может распознать и объявить своей подстроку «\WIN2K3SERVERPUBLIC». Драйвер MUP кэширует эту информацию и впоследствии пересылает запросы, начинающиеся с данной подстроки, непосредственно этому редиректору, пропуская стадию опроса. Кэш драйвера MUP хранит данные в течение определенного периода, поэтому через некоторое время сопоставление подстроки с данным редиректором становится недействительным.

Разрешение имен (name resolution) — это процесс, в ходе которого символьное имя вроде Mycomputer или www.microsoft.com транслируется в числовой адрес типа 192.l68.1.1, распознаваемый стеком протоколов. B этом разделе описываются два TCP/IP-протокола разрешения имен, предоставляемые Windows, — DNS (Domain Name System) и WINS (Windows Internet Name Service).

DNS (Domain Name System) — стандарт трансляции имен в Интернете (например, www.microsoft.com) в соответствующие IP-адреса. Сетевое приложение, которому требуется разрешить DNS-имя в IP-адрес, использует TCP/IP для передачи серверу запроса на поиск DNS-имени. DNS-серверы реализуют распределенную базу данных сопоставлений имен и IP-адресов, используемых при разрешении. Каждый сервер обслуживает разрешение имен для определенной зоны. Подробное описание DNS не входит в задачи этой книги, но DNS представляет собой основной протокол разрешения имен в Windows.

DNS-сервер реализован в виде Windows-сервиса (WindowsSystem32 Dns.exe), который входит в состав серверных версий Windows. DNS-сервер в стандартной реализации использует в качестве базы данных текстовый файл, но DNS-сервер в Windows может быть сконфигурирован на хранение зонной информации в Active Directory.

Сетевая служба WINS (Windows Internet Name Service) хранит и поддерживает сопоставления между NetBIOS-именами и IP-адресами, используемые TCP/IP-приложениями на основе NetBIOS. Если WINS не установлена, NetBIOS разрешает имена, рассылая широковещательные сообщения в локальной подсети. Заметьте, что NetBIOS-имена вторичны по отношению к DNS-именам в случае приложений Windows Sockets: имена компьютеров регистрируются и разрешаются сначала через DNS. Windows возвращается к NetBIOS-именам, только если разрешение имени через DNS заканчивается неудачно.

Драйверы сетевых API должны принимать запросы, адресованные к API, и транслировать их в низкоуровневые запросы сетевых протоколов для передачи по сети. Драйверы API выполняют реальную трансляцию с помощью драйверов транспортных протоколов в режиме ядра. Отделение API от нижележащих протоколов придает сетевой архитектуре гибкость, позволяющую каждому API использовать множество различных протоколов. B Windows входят следующие драйверы протоколов: TCP/IP, TCP/IP с IPv6, NWLink и Apple-Talk. Ниже дается краткое описание каждого из этих протоколов.

• Взрывное развитие Интернета и популярность TCP/IP обусловили статус этих протоколов как основных в Windows. TCP/IP был разработан DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) в 1969 году как фундамент Интернета, поэтому характеристики TCP/IP (поддержка маршрутизации и хорошая производительность в WAN) благоприятствуют его использованию в глобальных сетях. TCP/IP — основной стек протоколов в Windows. Он устанавливается по умолчанию, и его нельзя удалить.

• 4-байтовые сетевые адреса, используемые протоколом IPv4 в стандартном стеке протоколов TCP/IP, ограничивают число общедоступных IР-адресов примерно до 4 миллиардов. И это становится серьезной проблемой, поскольку в Интернете появляется все больше и больше устройств, таких как сотовые телефоны и КПК. По этой причине начинается внедрение протокола IPv6, в котором каждый адрес имеет 16 байтов. B Windows XP (Service Pack 1 и выше) и Windows Server 2003 включен стек TCP/IP, Win-dowsSystem32DriversTcpip6.sys, реализующий IPv6. Windows-реализация IPv6 совместима с сетями на основе IPv4 за счет туннелирования.

• NWLink состоит из протоколов Novell IPX и SPX. NWLink включен в Windows для взаимодействия с серверами Novell NetWare.

• Протокол AppleTalk используется в сетях Apple Macintosh; его поддержка позволяет Windows взаимодействовать со службами доступа к файлам и принтерам в сетях на основе AppleTalk.

B Windows транспорты TDI в общем случае реализуют все протоколы, сопоставленные с основным стеком протоколов. Например, драйвер TCP/IP IPv4 (WindowsSystem32DriversTcpip.sys) реализует протоколы TCP, UDP, IP, ARP, ICMP и IGMP Для представления конкретных протоколов транспорт TDI обычно создает объекты «устройство», что позволяет клиентам получать объект «файл», представляющий нужный протокол, и выдавать ему запросы на сетевой ввод-вывод с использованием IRP Драйвер TCP/IP создает несколько объектов «устройство» для представления различных протоколов, доступных клиентам TDI: DeviceTcp, DeviceUdp и DeviceIp, а также (в Windows XP и Windows Server 2003) DeviceRawip и DeviceIpmulticast.

ЭКСПЕРИМЕНТ: просмотр объектов «устройство», принадлежащих TCP/IP

C помощью отладчика ядра можно изучить эти объекты в работающей системе. Команда !drvobj позволяет узнать адрес каждого объекта «устройство» драйвера, a !devobj — просмотреть имя и другие сведения о конкретном объекте.

Microsoft определила стандарт TDI (Transport Driver Interface), чтобы драйверам сетевых API не приходилось использовать отдельные интерфейсы для каждого необходимого им транспортного протокола. Как уже говорилось, интерфейс TDI фактически представляет собой правила форматирования сетевых запросов в IRP, а также выделения сетевых адресов и коммуникационных соединений. Транспортные протоколы, отвечающие стандарту TDI, экспортируют интерфейс TDI своим клиентам, в число которых входят драйверы сетевых API, например AFD и редиректор. Транспортный протокол, реализованный в виде драйвера устройства Windows, называется транспортом TDI. Поскольку транспорты TDI являются драйверами устройств, они преобразуют получаемые от клиентов запросы в формат IRP.

Интерфейс TDI образуют функции поддержки из библиотеки Windows System32DriversTdi.sys вместе с определениями, включаемыми разработчиками в свои драйверы. Модель программирования TDI очень напоминает таковую в Winsock. Устанавливая соединение с удаленным сервером, клиент TDI выполняет следующие действия.

1. Чтобы выделить адрес, клиент создает и форматирует TDI IRP-пакет address open. Транспорт TDI возвращает объект «файл», который представляет адрес и называется объектом адреса (address object). Эта операция эквивалентна вызову Winsock-функции bind.

2. Далее клиент создает и форматирует TDI IRP-пакет connection open, a транспорт TDI возвращает объект «файл», который представляет соединение и называется объектом соединения (connection object). Эта операция эквивалентна вызову Winsock-функции socket.

3. Клиент сопоставляет объект соединения с объектом адреса с помощью TDI IRP-пакета associate address (для этой операции эквивалентных функций Winsock нет).

4. Клиент TDI, соглашающийся установить удаленное соединение, выдает TDI IRP-пакет listen, указывая для объекта соединения максимальное число подключений. После этого он выдает TDI IRP-пакет accept, обработка которого заканчивается либо установлением соединения с удаленной системой, либо ошибкой. Эти операции эквивалентны вызову Winsock-функций listen и accept.