ch8-8.4实例研究：Windows2000网络体系结构和网络服务8.5Linux小网络体系结构

1、8.4实例研究：Windows2000网络体系结构和网络服务 8.4.1Windows 2000网络体系结构8.4.2 WindowS 2000的层次化网络服务 8.4.1Windows 2000网络体系结构 1.Windows 2000 网络构架的组件(1) Windows 2000网络架构： 为网络API、网络协议驱动程序和网络适配驱动程序提供灵活的基础设施。 利用I/0层次支持网络的扩展性，新协议诞生时，可实现此协议。 新的API能够接入现存的协议驱动程序中。 Windows 2000的网络构架的组件(2)网络构架各类组件(1) (1)网络API 为应用程序提供一种独立于协议的方式用于网

2、络通信。 (2)传输驱动程序接口TDI客户是核心态的设备驱动程序，而设备驱动程序通常实现了网络API的核心态部分。 (3) TDI传送器是工作在核心态的协议驱动程序。 Windows 2000的网络构架的组件(3)网络构架各类组件(2) (4) NDIS库（Ndis.sys） 为适配驱动程序提供了封装，隐藏核心态环境下的细节。为适配驱动程序提供支持函数，也为TDI传送器的使用提供函数接口。(5) NDIS小端口驱动程序是工作在核心态的驱动程序，它负责将TDI传送器接入特定的网络适配器。 2.网络API(1) 实现多种网络APl用于支持传统应用，以及兼容工业标准： 命名管道和邮件槽 Window

3、s套接字（Winsock） 远程过程调用（RPC） 公共互连网络文件系统（CIFS） NetBIOS网络API(2) (1)命名管道和邮件槽(1) 命名管道提供可靠的双向通信，邮件槽只提供不可靠的单向通信，邮件槽的一个优点在于它具有广播能力。两种APl都利用Windows 的安全特性，能让服务器精确地控制哪些客户可以连接它。网络API(3) 命名管道和邮件槽(2) 1)命名管道的操作 在建立命名管道的连接之后，客户和服务器可以使用ReadFile和WriteFile Win32函数从管道中读取和写入管道。命名管道支持同步和异步的传输操作。 服务器应用程序客户机应用程序ServerPipeApp

4、Pipe命名管道实例命名管道客户接入端 命名管道的通信 网络API(4) 命名管道和邮件槽(3)网络API(5) 命名管道和邮件槽(4) 2)邮件槽的操作 邮件槽提供不可靠的，单向广播机制。例如应用程序可是时间同步服务，每几秒就向域内广播源端报时间。 服务器应用程序客户机应用程序ServerMailslotAppslot*MailslotAppslot邮件槽客户接入端 邮件槽的广播ServerMailslotAppslot服务器应用程序 网络API(6) 命名管道和邮件槽(5)网络API(5) (2) Windows套接字(1) 套接字Winsock是根据BSD套接字实现的编程API，包括大多

5、数BSD套接字功能，也增加一些带有微软特色的增强功能。Winsock既支持不可靠的、面向无连接的通信，也支持可靠的、面向连接的通信。 网络API(6) Windows套接字(2) Winsock特点：支持拆分重组和异步模式的应用程序I/O操作；定义了服务质量（QoS）的标准，当下层网络支持QoS的时候，应用程序可以协商延迟和带宽要求；扩展性好，除支持指定协议外，还能使用其他协议；除了由Winsock应用程序使用的协议定义的名字空间外，它还支持集中名字空间。网络API(7) Windows套接字(3) 1)Winsock的操作 完成对Winsock APl的初始化， 创建套接字，必须绑定到本机地

6、址， 绑定完成后，服务器和客户的执行步骤有所不同，对应面向连接和面向无连接的套接字操作步骤也不一样。 服务器应用程序客户机应用程序Listen socketC l i e n t socketconnect面向连接的Winsock操作邮件槽的广播Server socketlistenacceptSendreceive 网络API(8) Windows套接字(4) 2)Winsock的可扩展性3)扩展Winsock 4)Winsock的实现 网络API(9) Windows套接字(5)应用程序 Ws2-32.dllMswsock.dllMsafd.dllWshtcpip.dllNtdll.dll

7、服务提供者NtReadFile,NtWriteFileNtCreateFile,NtDeviceloControlFile用户态核心态SPIDeviceAFDAFD FSDIPX/SPXNetBEUITCP/IPTDITDI IRPs协议驱动程序 网络API(10) Windows套接字(6)网络API(11) (3)远程过程调用(1) RPC客户端应用ServerFunction()RPC服务器端应用ServerFunction() RPC stub libRPC stub lib网络网络API(12) 远程过程调用(2) RPC操作方式：应用程序运行时，它调用本地和远程过程。对后者来说，应

8、用程序连接到本地包含桩过程的静态连接库或者DLL，每个桩过程对应一个远程过程。 对简单应用，桩过程与应用静态连接，而对大组件，桩过程都包含在独立的DLL中。 桩过程与远程过程有相同名称，使用相同的接口，然而，桩过程并不执行所要求的操作，它只是将应用程序传入的参数进行打包，再送至网络上传送。网络API(13) 远程过程调用(3) 桩过程调用RPC运行时的过程来定位远程过程所寄居的计算机，确定远程计算机使用哪种传送机制，利用传输软件发送请求给它。 当远程服务器收到RPC请求之后，它对参数解包，重建原有的过程调用，然后调用此过程。当服务器完成调用之后，它执行相反的操作将结果返回调用者。 支持异步RP

9、C。应用程序执行一个函数却不必等它执行完成，可继续应用程序的运行。应用程序在取得来自服务器的应答后，可在之后的其他代码中执行程序，RPC运行库产生一个事件对象，客户通过它与异步调用相关联。客户能使用标准的Win32函数探测函数是否完成，如WaitForSingleObject。网络API(14) 远程过程调用(4) 网络API(15) 远程过程调用(5) 3)RPC的实现 除提供相应的发送、接收打包数据的函数，RPC运行时DLL还为应用程序的RPC函数桩提供参数打包和参数解包的函数。RPC运行时DLL包含一些例程支持网络RPC的处理，而不仅仅是本地RPC的形式。 Client pcrt.dll

10、 应用 stubs Winsock 程序 Named pipes LPCSvchost.exe Rpcss.dllWs2-32.dllWinsock serverproviders用户态核心态命名管道FSDAFD FSD本地过程调用设施ActiveDirec. 网络API(16) 远程过程调用(6) (4)通用互联网文件系统 通用互联网文件系统（CIFS）作为服务器消息块（SMB）协议的增强形式，是用于互联网文件共享的协议。应用程序通过标准的Win32文件I/O函数访问远程文件，所以应用程序不直接使用CIFS协议，但CIFS负责处理远程I/O调用请求。 CIFS定义了打印机共享规范，因此也使用

11、CIFS进行打印机共享。(5)NetBIOS 网络基本I/O系统（NetBIOS）编程API是PC上使用最广的网络编程API。支持可靠的面向连接的通信和非可靠的无连接的通信。Windows为了运行基于NetBIOS的遗留程序，提供对NetBIOS的支持，是通过TCPIP、NetBEUI和IPXSPX协议来支持NetBIOS的。3、网络资源的名字解析(1) 应用程序可以通过两种方法查询和访问远程机器上的资源。 一种是使用UNC标准，通过Win32函数直接访问远程资源。 另一种方法是使用微软网络（WNet）API枚举所有计算机提供的可共享的计算机和资源。 两种方法都使用重定向器访问网络上的资源。

12、网络资源的名字解析(2) 重定向器被调用的软件是以下两个组件： 多提供者路由器MPR （Multipleproviderrouter）是一个DLL。它决定一个应用程序通过Win32 WNetAPI访问远程文件时使用何种网络。 多UNC提供者MUP （MultipleUNCProvider）是一个驱动程序。决定应用程序通过Win32IO API访问远程文件时使用何种网络。4.协议驱动程序 网络API驱动程序接受API请求，把它们转换为底层网络协议的传输请求。API和下层的网络协议是分开的，使得整个网络体系结构灵活，允许每个API使用不同的网络协议。Windows 带有DLC、NetBEUI、TC

13、PIP和NWLink传输协议的驱动程序。 5. NDIS驱动程序(1) 当一个协议驱动程序在网络上读写相应协议格式的消息时，要使用网络适配器。只有靠网络适配器供应商提供驱动程序，利用驱动程序在他们的硬件上传输和接收网络消息。NDIS驱动程序(2) 微软和3COM联合开发了网络驱动程序接口规范（NDIS），允许协议驱动程序以与设备无关的方式和网络适配器驱动程序通信。 遵守NDIS的网络适配器驱动程序被称为NDIS驱动程序或NDIS小端口驱动程序。NDIS驱动程序(3) (1)NDIS小端口的变体 (2)面向连接的NDIS8.4.2 WindowS 2000的层次化网络服务 Windows 建立在

14、APl及组件之上的网络服务有：远程访问、活动目录、网络负载平衡、文件复制服务（FRS）以及分布式文件系统（DFS）。 Windows 支持几种基于TCPIP协议的扩展特性服务，包括网络地址翻译（NAT）、网际协议安全性（1PSec）以及服务质量（QoS）。1远程访问 Windows 支持远程访问，允许远程访问的客户连接远程访问服务器并访问网络资源，例如文件、打印机以及网络服务。 2活动目录(1) 活动目录是轻量目录访问协议（LDAP）中目录服务的Windows 的实现方式。活动目录基于存储资源对象的数据库，这些对象由网络中的应用程序定义。例如Windows 域的成员以及结构，包括用户账号和密码

15、信息都存储在活动目录中。 活动目录(2) 活动目录是作为一个数据库文件实现的，文件名称是WinntkNtdsNtdsdit，此文件在域中的域控制器上复制。 LDAP/ADSINet Logon service(Netlogon.dll)Kerberos密钥发布中心(kdcsvc.dll)NT LAN Manager(Msv1-0.dll)SAM server(Samsrv.dll)活动目录服务(Ntdsa.dll)Ese.dllNet APIMAPILsassLsass活动目录(Ntds.dll)远程网络登录服务Kerberos.clientAuthenticationDLL(kerberos

16、.dll)Winsock 活动目录的体系结构 活动目录(3) 网络负载平衡服务基于NDIS中间驱动程序。允许建立可以多达32台计算机的集群主机。 集群服务器维护虚拟IP地址，并公开给客户访问，客户的请求能够送至集群中的所有计算机。只有一台集群主机能够响应请求。网络负载平衡的NDIS驱动程序能够在有效的集群主机中，分布式地、高效地分配客户空间。 3. 网络负载平衡(1)网络负载平衡(2) 客户请求总能被一台且只有一台主机所应答。集群主机一旦决定处理某个客户请求，就将此请求送给TCPIP协议驱动程序，最终到达服务器应用程序。 如果一台集群主机不再运行，则集群中的其余主机得知那台主机不再参与处理请求

17、后，就会将那台主机所获得的请求再发送给其余的主机。网络负载平衡(3) 任何一台集群主机可以添加到一个集群中去替换一台已有的主机，并且它能够做到无缝地开始处理客户请求。4文件复制服务 复制域控制器SYSVOL目录的内容是它的主要功能，SYSVOL目录是Windows 域控制器保存登录脚本和组策略的地方。 FRS可用于复制系统之间的分布式文件系统（DFS）的共享资源。 FRS还提供分布式多主控复制，它能使任何一台服务器执行复制操作。复制的目录或文件一旦改变，这些变化会广播到其他域控制器上。 5分布式文件系统(1) 分布式文件系统（DFS）服务器位于工作站服务器的顶层，它将文件共享共同连入一个单一名

18、字空间。文件能够在同一台或者多台不同计算机上共享，而且DFS可以为客户提供位置透明的资源访问。分布式文件系统(2) Kemel32.dll应用程序 File I/O API Ntdll.dllMUPRedirector FSDDfs.sysDFS客户DFS服务器Dfsvc.exe DFS的组成ActiveDirec.RegistryDFS totopology用户态用户态核心态6 TCPIP的一些扩展特性(1) 网络服务扩展了TCPIP协议驱动程序的基本网络特性，这些利用专用接口的附加驱动程序与TCPIP协议集成在一起。这些服务包括网络地址翻译（NAT）、网际协议安全性（1PSec）以及服务质

19、量（QoS）。1)网络地址翻译 网络地址翻译（NAT）是一个路由服务，允许多个本地IP地址映射成单个IP地址。NAT使得局域网中的某台计算机可分配一个公共IP地址，而其他计算机通过那台计算机访问因特网。 NAT完成局域网地址与公共IP地址之间的翻译，并且将分组从因特网路由至指定的局域网中的计算机。2)网际协议安全性(1) 网际协议安全性（1PSec）与Windows TCPIP栈集成在一起，提供对IP数据的保护以防止窃听与伪造，并且防御基于IP的攻击。这两个目标通过基于密码技术的保护服务、安全性协议以及动态密钥管理服务得以实现。基于IPSec的通信包括如下一些特点： 网际协议安全性(2) 验证服务确认IP消息的源及其一致性。 保证IP数据在传输过程中不