Архитектура виртуального интерфейса

Архитектура виртуального интерфейса (VIA) - это совместная разработка Microsoft, Intel и Compaq, которая определяет абстрактную модель низкоуровневой технологии ввода/вывода. VIA используется для организации высокоскоростного обмена данными между двумя процессами, которые работают на разных серверах или системах хранения в центрах обработки данных (ЦОД).

Virtual Interface (VI) — это протокол связи в архитектуре Virtual Interface Architecture

DAFS (Direct Access File System) — это стандартный протокол файлового доступа, который базируется на NFS v4. Он позволяет прикладным задачам передавать данные в обход операционной системы и ее буферного пространства напрямую к транспортным ресурсам, сохраняя семантику, свойственную файловым системам. DAFS использует преимущества новейших технологий передачи данных по схеме память-память. Его использование обеспечивает высокие скорости файлового ввода-вывода, минимальную загрузку CPU и всей системы, благодаря значительному уменьшению количества операций и прерываний, которые обычно необходимы при обработке сетевых протоколов. Особенно эффективным является использование аппаратных средств поддержки VI (Virtual Interface).

Кратко описать алгоритм работы DAFS можно следующим образом: пусть имеются два приложения, осуществляющие доступ к сети при помощи сетевого интерфейса пользовательского уровня (VI, рис. 3), тогда:

1. Драйвер устройств операционной системы управляет аппаратными средствами интерфейса традиционным способом, осуществляя контроль за доступом приложений к оборудованию.

2. Приложения выделяют буферы сообщений в собственном адресном пространстве и обращаются к драйверу устройств для получения доступа к сетевому интерфейсу. После соответствующей настройки они автоматически инициируют процесс передачи и приема, а интерфейс пересылает информацию в буферы приложений и в обратном направлении, используя обычный механизм прямого доступа к памяти (direct memory access, DMA)

Рис. 3. Общий принцип работы DAFS

Приложения имеют доступ к сети с использованием виртуального интерфейса. Драйвер NIC ОС управляет сетевым контроллером и обеспечивает прямой доступ приложений к интерфейсу. Приложения выделяют буферы в собственном адресном пространстве, куда принимают и откуда отправляют сообщения, используя DMA.

Архитектура сетевого интерфейса пользовательского уровня варьируется в зависимости от особенностей конкретных приложений и сетей — от способа определения приложениями местоположения пересылаемых сообщений, от местонахождения выделяемых для приема информации буферов, от порядка уведомления приложений о поступивших сообщениях. В некоторых сетевых интерфейсах (например, в интерфейсах Active Message или Fast Message) операции передачи и приема реализованы в виде функций, помещенных в пользовательскую библиотеку, которая загружается при инициализации каждого процесса. В других (например, в U-NET и VIA) для каждого процесса создаются очереди, которыми манипулируют сами приложения. Эти очереди обслуживаются аппаратными средствами интерфейса.

DAFS спроектирован для сетей хранения данных (NAS) и используется в кластерном и серверном окружении баз данных и разнообразных Интернет-приложений, ориентированных на непрерывную работу. Он обеспечивает наименьшие задержки доступа к общим файловым ресурсам и данным, а также поддерживает интеллектуальные механизмы восстановления работоспособности системы и данных.

Дистанционное управление компьютером. Терминалы и протоколы удаленного управления.

Режим дистанционного управления позволяет клиентам управлять работой удаленного сервера или рабочей станции по сети. Этот режим обычно используется сисадминами для администрирования выделенных серверов и технической поддержки пользователей.

Удаленный компьютер (удаленный хост) — сервер, физически размещенный на некотором расстоянии от клиента и доступ к которому (для клиентов) возможен только по сети. Для подключения к удаленному хосту используются специализированные протоколы удаленного управления. Эти протоколы, реализующие модель «терминал-сервер», позволяют работать с ресурсами сервера так же, как и с локальными ресурсами: выполнять команды, работать с файловой системой, запускать приложения и т.п. С распространением персональных ЭВМ терминальный доступ стал использоваться в основном для решения задач удаленного администрирования.

Терминалы

С середины 1970-х до середины 1980-х годов вся работа за компьютером выполнялась через специальные устройства ввода-вывода — терминалы. С помощью терминалов пользователи подключались к серверу (мэйнфрейму) и использовали его системные ресурсы для решения прикладных задач.

Изначально, терминал — это оконечное сетевое устройство, подключенное к вычислительной системе и предназначенное для ввода и вывода данных. Команды, принимаемые с устройства ввода терминала (клавиатуры), передаются на удаленный сервер, где и выполняются. Результаты обработки возвращаются и отображаются на устройстве вывода терминала (дисплее). Впоследствии были разработаны эмуляторы терминалов — специальные программы, выполняющие те же задачи.

Таким образом, можно выделить два основных типа терминалов:

1. Реальный, или физический терминал — как правило подразумевает устройство, вычислительные способности которого ограничены возможностью отображать то, что ему передано из сети (как максимум — полноэкранную графику).

2. Виртуальный терминал — сетевое приложение (программа), выполняющее функции физического терминала. Со стороны удаленного хоста такая программа, ничем не отличается от реального терминала.

Однако терминалы различаются не только по представлению, но и по возможностям. В зависимости от них различают:

• текстовые терминалы;
• графические терминалы;
• «интеллектуальные» терминалы.

Текстовые терминалы

Текстовый терминал, также известный как "последовательный терминал", "ASCII-терминал", "символьный терминал" и "видеодисплейный терминал" (VDT, video display terminal) — это устройство (или программа) ввода/вывода, работающее в дуплексном режиме и использующее символьно-ориентированные (байт-ориентированные) протоколы передачи данных, такие как telnet. Потоки данных между терминалом и сервером представляют ASCII-символы. Специальные символы (или последовательности символов) представляют команды управления сервером и ответы сервера. Существуют и служебные команды, управляющие выводом (перевод строки, полужирный/наклонный текст, звуковой сигнал и т.п.) и сеансом связи (согласование версий протокола и др.).

Текстовые терминалы отличаются минимальными требованиями к полосе пропускания сети. Это позволяет дистанционно управлять удаленными серверами (например, в сети Интернет), используя медленные коммутируемые соединения (модемную связь через порт RS-232C).

«Продвинутые» модели текстовых терминалов поддерживают т.н. «блочный режим», основанный на буферизации вводимых данных. Символы, которые были получены с клавиатуры, сохраняются в памяти терминала (и их можно отредактировать встроенным строковым редактором) до нажатия клавиши ввода/передачи (Enter или что-то подобное). Таким образом, серверу передается целая строка (блок символов).

«Тупые» (dumb) терминалы

Есть множество различных опреде­лений "dumb-терминалов", которые, суть, характеризуют максимальные возможностей терминала. Чаще всего под dumb-терминалами подразуме­вают текстовые терминалы, которые способны отображать на экране только алфавитно-цифровые символы.

Графические возможности текстовых терминалов ограничены специальными символами ASCII, которые могут быть использованы для рисования рамок таблиц, стрелок, горизонтальных и вертикальных линий, заливок разной плотности и т.д. Использование VGA палитры позволяет задавать цвет фона и текста. Но все это сводится к псевдографике, т.к. текстовые терминалы не управляют выводом на уровне отдельных пикселей (Рис. 1).

Рис. 1. Эмуляция текстового терминала

Графические терминалы

Графические терминалы, в отличие от текстовых, представляют возможности работы с полноцветной растровой и векторной графикой при вводе и отображении данных. Такие терминалы применяются в системах, поддерживающих графический пользовательский интерфейс (GUI, Graphic User Interface). Это позволяет получать данные от пользователя не только с клавиатуры, но и от точечных устройств ввода ("мышь", тачпад, сенсорный экран и т.п.)

Для графических терминалов применяются два типа дисплеев:

• Растровые - где изображение строится построчно электронным лучем (ЭЛТ-дисплеи) или попиксельно (ЖК-дисплеи). Растровая графика используется в подавляющем большинстве случаев, в силу универсальности и приемлемой стоимости подобных устройств. Примерами протоколов графических терминалов являются RDP, ICA, VNC.
• Векторные - используют интеллектуальную электронику, чтобы перемещать электронный луч не только построчно, но и в любом направлении. Это позволяет строить высококачественные изображения без искажений на устройствах с разной разрешающей способностью. Основной недостаток векторных терминалов — их дороговизна, из-за чего они мало распространены.

Требования к пропускной способности линии связи при использовании графических терминалов, в общем случае, существенно выше по сравнению с текстовыми, т.к передавать приходится не коды символов, а, фактически, скриншоты. Для снижения нагрузки на сеть используются разные способы: компрессия, ограничения на глубину цвета и разрешение экрана, передача только изменившихся областей и др. Нарис. 2 - эмуляция графического терминала на основе X-Window.

Рис. 2. Терминальный доступ по протоколу X11 (X-Window).

Текстовый режим работы также поддерживается графическими терминалами, но реализован иначе — внутри основного протокола.

«Интеллектуальные» терминалы

Под термином «интеллектуальный терминал» обычно подразумевают аппаратно-программный комплекс, ресурсов которого достаточно не только для вывода полноэкранной графики, но и для выполнения некоторых вычислений. Принципиальным отличием интеллектуального терминала от обычного ПК является то, что исполнимые программы должны загружаться с сервера, а выполняться на клиенте (самом терминале). В приведенной трактовке типичным примером интеллектуального терминала являетсябездисковая рабочая станция — компьютер, у которого отстутствует жесткий диск (а зачастую и сменные накопители). Загрузка операционной системы и приложений для такого компьютера выполняется по сети.

«Тонкие клиенты»

«Тонкий клиент» (thin client) — разно­видность интеллектуального тер­минала. Правильнее - его програм­мное обеспечение, которое позволяет загружать и выполнять сетевые приложения (клиентские скрипты, Java-апплеты, ActiveX-приложения и т.п.) в некотором программном окружении (например, в браузере или виртуальной машине).

Протоколы удаленного управления

telnet

Служба удаленного управления telnet (Tel etype Net work)) — одна из самых старых сетевых технологий Internet (первая спецификация — RFC 158 от 19.05.1971 г.). Текущая спецификация telnet — RFC 854/STD 8 – Telnet Protocol Specification. По умолчанию сервер telnet принимает входящие подключения на 23-ий порт TCP (см. Сетевые сервисы).

Протокол telnet изначально разрабатывался для использования в гетерогенных сетях. В его основе — концепция сетевого виртуального терминала (Network Virtual Terminal, NVT) — механизма абстрагирования от специфики ввода/вывода различных аппаратных и программных платформ. Так, например, в UNIX в качестве символа перехода на другую строку используется LF (код 13), в то время как в MS-DOS и Windows — пара символов CR-LF (коды 10 и 13). Сетевой виртуальный терминал NVT предлагает использование унифицированного набора символов, который используется для преобразования кодов клиента и сервера.

Хотя в сессии telnet выделяют клиентскую и серверную сторону, протокол является симметричным и обе стороны взаимодействуют через NVT, обмениваясь данными двух типов:

• Прикладными данными (т.е. данными, которые идут от пользователя к серверному приложению и обратно);
• Опциями протокола telnet, служащими для уяснения возможностей и предпочтений сторон.

Прикладные данные проходят через протокол без изменений т.е. на выходе второго виртуального терминала мы видим именно то, что было введено на вход первого. С точки зрения протокола эти данные - просто последовательность байтов (октетов), по умолчанию принадлежащих набору ASCII. Если же установлена опция Binary — то последовательность любых данных в двоичном представлении.

Все значения октетов прикладных данных кроме \377 (десятичное 255) передаются по транспорту как есть. Октет \377 передаётся последовательностью \377\377 из двух октетов. Это связано с тем, что октет \377 используется для кодирования опций протокола.

Telnet поддерживает четыре режима передачи:

• Полудуплексный режим. NVT по умолчанию это полудуплексное устройство, которое требует исполнения специальной команды (GO AHEAD, GA) от сервера, перед тем как будет принят ввод от пользователя. Ввод пользователя отображается локальным эхом от NVT клавиатуры на NVT принтер, таким образом, от клиента к серверу посылаются только полные строки.
• Посимвольный. Каждый вводимый символ отправляется серверу отдельно от других. Сервер отражает эхом (опция ECHO — RFC 857) большинство символов и эти символы отражаются на экране клиента.
• Блочный. Отправка данных производится по принципу "строка за один раз".
• Линейный режим (linemode). В данном случае этот термин означает реальную опцию linemode (RFC 1184). Эта опция обсуждается клиентом и сервером и корректирует все недостатки в режиме строка за один раз.

С точки зрения безопасности протокол telnet уязвим для любого вида атак, к которым уязвим его транспорт, т.е. протокол TCP. В протоколе не предусмотрено использование ни шифрования, ни проверки подлинности данных. Поэтому telnet можно использовать в полностью контролируемой сети или с применением защиты на сетевом уровне (различные реализации виртуальных частных сетей). По причине ненадёжности от telnet как средства управления операционными системами давно отказались.

Иногда клиенты telnet используются для доступа к другим символьно-ориентрованным протоколам на основе транспорта TCP (HTTP, IRC, SMTP, POP3 и прочим). Однако, использование клиента telnet в этом качестве может привести к ошибкам, связанным с неправильной трактовкой сервером опций протокола (листнг 3).

Листинг 1. Использование telnet в качестве веб-браузера

[e-mail]:~> telnet 4stud.asoiu 80

Trying 194.188.210.1...

Connected to 4stud.asoiu.

Escape character is '^]'.

 

HTTP/1.1 400 Bad Request

Date: Wed, 03 Oct 2012 06:01:43 GMT

Server: Apache/2.2.17 (Linux/SUSE)

Content-Length: 307

Connection: close

Content-Type: text/html; charset=iso-8859-1

 

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//IETF//DTD HTML 2.0//EN">

<html><head>

<title>400 Bad Request</title>

</head><body>

<h1>Bad Request</h1>

<p>Your browser sent a request that this server could not understand.<br />

</p>

<hr>

<address>Apache/2.2.17 (Linux/SUSE) Server at 4stud.asoiu Port 80</address>

</body></html>

Connection closed by foreign host.

rlogin

Протокол rlogin (англ. remote login — удаленный вход в систему, RFC 1282, порт сервера - 513) позволяет пользователям рабочих станций UNIX подключаться к удаленным серверам UNIX через сеть Internet и работать так же, как при прямом подключении терминала к машине. Помимо rlogin существуют еще несколько подобных протоколов: rsh (remote shell), rcp (remote copy). Утилиты rlogin, rsh и rcp часто объединяют под общим названием r-команд.

Впервые появившаяся в составе 4.2BSD UNIX, программа rlogin (и остальные r-команды) одно время была исключительно популярной в этой среде. В качестве средства терминального доступа rlogin очень похожа на telnet, но из-за тесной интеграции с ОС нашла ограниченное применение в других системах.

В rlogin отсутствуют многие опции, свойственные telnet, в частности режим согласования параметров между клиентом и сервером. Однако rlogin предусматривает хотя бы минимальные средства защиты на основе доверительных отношений между хостами: на сервере rlogin в специальных системных файлах (обычно /etc/hosts.equiv и $HOME/.rhosts) администратор может перечислить компьютеры, доступ с которых к данному серверу будет разрешен без пароля. Пользователи других компьютеров (не перечисленных в этих файлах) могут войти на сервер лишь после ввода пароля (который как и в telnet передается в открытом виде). Но, доверительные отношения между хостами тоже не панацея, и могут устанавливаться лишь в изолированных сетях. Дело в том, что такие техники несанкционированного доступа, как подмена IP-адресов (IP-spoofing) и доменных имен (DNS-spoofing), делают r-сервисы в Интернет незащищенными. Поэтому современные дистрибутивы UNIX-подобных ОС включают не фактические r-команды, а замещающие ссылки на их SSH-аналоги: scp, sftp и др.(см. man rlogin в Ubuntu, выводящий руководство по OpenSSH).

SSH (Secure Shell)

SSH (англ. S ecure SH ell - безопасная оболочка) — безопасный протокол дистанционного управления компьютером. Основная спецификация - RFC 4251. The Secure Shell (SSH) Protocol Architecture, входящий порт - 22. По сравнению с протоколами telnet и rlogin, ssh отличается, в первую очередь, высокой защищенностью за счет поддержки криптостойких алгоритмов шифрования и рядом дополнительных возможностей.

SSH позволяет не только использовать защищенную оболочку на удаленном хосте, но и туннелировать графический интерфейс (X11 forwarding), превращая клиентов, использующих X-Window System, в графические терминалы. SSH также способен (при надлежащем конфигурированиии) передавать через безопасный канал любой другой сетевой протокол - port forwarding. Криптографическая защита протокола SSH не фиксирована, возможен выбор различных алгоритмов шифрования.

Согласно Указу Президента Российской Федерации № 334 от 03.04.95 физическим лицам и организациям, включая государственные, частные и акционерные, запрещена эксплуатация систем криптографии, не прошедших сертификации в ФАПСИ. А SSH (а иже с ним PGP) является именно такой системой.

Не стоит думать, что нам пытаются запретить защищать конфиденциальную информацию: организации не только могут, но и обязаны защищать важную информацию. Только для этого они должны применять сертифицированные средства. Применяя свободное, но несертифицированное ПО на основе ssh, SSL, PGP и т.п. следует помнить, что его использование чревато разбирательством со стороны спецслужб.

Сервис SSH использует по умолчанию порт 22 и объединяет протоколы трех уровней:

• Протокол аутентификации (The Secure Shell (SSH) Authentication Protocol, RFC 4252) — этот уровень предоставляет несколько механизмов для аутентификации пользователя: здесь может использоваться традиционная парольная аутентификация, аутентификация, основанная на публичном ключе и т.д.
• Протокол транспортного уровня (The Secure Shell (SSH) Transport Layer Protocol, RFC 4253) — обеспечивает взаимодействие алгоритма и обмен ключами. Обмен ключами позволяет аутентифицировать сервер и создать криптографически защищённое соединение: обеспечивая целостность, конфиденциальность и дополнительное сжатие.
• Протокол соединения (The Secure Shell (SSH) Connection Protocol, RFC 4254) — создает безопасный (шифруемый) канал, представляя его в виде нескольких логических каналов, которые используются для различных целей (различных видов служб).

Поддержка SSH реализована во всех UNIX системах и на большинстве из них в типовую поставку включено как клиентское, так и серверное ПО (см. man ssh). Для не-UNIX систем имеются как платное, так и бесплатное клиентское ПО (SecureCRT, putty). Серверное ПО - платное.

X-Window System

[актуальную информацию см. в man Xorg]

Практически все задачи управления UNIX могут выполняться в текстовом режиме, однако администраторы нередко предпочитают графический интерфейс, как более удобный. Вдобавок, некоторыми приложениями UNIX можно управлять только в графической среде. Программное обеспечение X-server, отвечающее за вывод графической информации, имеется для множества платформ, включая DOS, Windows, Macintosh, UNIX и т.д.

Следует иметь в виду, что применение X Window System предполагает наличие достаточно большой пропускной способности сети. Система прекрасно работает в локальных сетях, но очень медленно — по глобальным каналам. Поэтому при использовании X Window System на домашнем компьютере администратора управление лучше осуществлять через терминальные утилиты наподобие xterm, а не посредством графических утилит.

При подключении к серверу UNIX (на котором запускаются клиенты X11) аутентификация может осуществляться двумя методами: через терминальные утилиты (telnet, rlogin и т. п.) и через менеджер дисплеев X (X Display Manager, xdm). В первом варианте передачи пароля в открытом виде можно избежать, применяя вместо telnet и rlogin уже упоминавшиеся программы ssh и OTP. В случае X Display Manager пароли по умолчанию передаются в открытом виде. Поэтому при удаленном управлении сервером UNIX по общедоступным сетям xdm пользоваться не стоит.

Очень осторожно администраторы должны подходить к вопросу использования сервера UNIX в качестве сервера X (т. е., говоря понятным языком, к запуску графической оболочки X11 на сервере UNIX). X Window System устроена так, что пользователь может со своей машины запустить клиента X на удаленном сервере X и перехватывать на нем ввод/вывод информации. В результате злоумышленник получает возможность считывать конфиденциальную информацию с сервера X, включая пароли, вводимые пользователем на сервере X (хотя эмулятор терминала xterm позволяет блокировать перехват пароля, этой возможностью редко кто пользуется).

На серверах X применяются две схемы аутентификации клиентов: по имени хоста и с помощью «магических плюшек» (MIT-MAGIC-COOKIE-1). При аутентификации по имени хоста на сервере X создаются системные файлы, где перечисляются хосты, откуда разрешено запускать клиентские программы X на данном сервере X. Но подобную защиту никак не назовешь достаточной, так как с помощью подмены IP-адресов или доменных имен злоумышленник может провести атаку на X11. При использовании же схемы «магических плюшек» (их поддержка встроена в протокол XDMCP, на основе которого функционирует X Display Manager) аутентификация осуществляется на основании учетных записей пользователей. Чтобы иметь право запустить клиента на сервере X, пользователь в своем домашнем каталоге машины-клиента X11 должен иметь системный файл с записанным секретным кодом сервера X. Этот секретный код и называется магической плюшкой. Беда только в том, что плюшка передается по сети в открытом виде, поэтому данный метод также вряд ли можно считать безопасным.

В X Window System 11 Release 5 добавлены еще две схемы (XDM-AUTHORIZATION-1 и SUN-DES-1), напоминающие схему MIT-MAGIC-COOKIE-1, но использующие алгоритм шифрования DES. Однако из-за экспортных ограничений такие схемы в комплект поставки X Window System не включают. Исходя из вышеприведенных соображений, запускать серверное ПО X11 на сервере UNIX можно лишь в том случае, когда запрещен доступ клиентов X11 с других компьютеров.

Remote Desktop Protocol *

RDP (англ. Remote Desktop Protocol, протокол удалённого рабочего стола) — открытый протокол прикладного уровня, разработанный Microsoft и изначально предназначенный для подключения графических терминалов к Windows Terminal Server. Клиенты существуют практически для всех версий Windows (включая Windows CE и Mobile), Linux, Free BSD, Mac OS X. По-умолчанию используется порт TCP 3389. Офицальное название Майкрософт для клиентского ПО - Remote Desktop Connection или Terminal Services Client (TSC), в частности, клиент в Windows XP/2003/vista называется mstsc.exe.

RDP-клиент, - Remote Desktop - позволяет вам, находясь на одном компьютере, удаленно управлять другим. Например, если вам нужно зайти в свой компьютер, находящийся в офисе, из дома (предположим, что вы заблаговременно настроили свой рабочий компьютер), то вы можете с помощью инструмента Remote Desktop получить доступ ко всем данным, находящимся на рабочем компьютере, включая файлы, приложения и сетевые соединения. Вы даже можете слышать звук, с которым открываются файлы (спрашивается: зачем? прим. aag).

Фактически Remote Desktop позволяет не только получать доступ к файлам удаленного компьютера, но и на самом деле видеть рабочий стол таким, какой он есть на удаленном компьютере. Более того, если удаленный компьютер работает в операционной системе Windows 2000 или.NET Server, то на нем могут удаленно работать несколько пользователей одновременно.

Технология Terminal Services является основой для работы удаленного помощника, который позволяет вашему другу или работнику технической поддержки устанавливать соединение с вашим компьютером, видеть ваш рабочий стол и управлять компьютером.

Для соединения инструмент Remote Desktop использует LAN, виртуальную частную сеть (VPN) или интернет-соединение. Работа удаленного рабочего стола сильно зависит от скорости установленного соединения.

Remote Desktop поддерживает работу в двух режимах:

• Remote Desktop (Удаленный рабочий стол) - подходит для использования в локальной сети и требует установки программного обеспечения на компьютере-клиенте.
• Remote Desktop Web Connection (Интернет-подключение к удаленному рабочему столу) - требует на клиентской машине только наличия браузера Internet Explorer, но на сервере для нее необходимо установить и настроить большее количество программ.

Remote Desktop поддерживает 24-битные цвета - это позволяет варьировать качество картинки в широких пределах.

Переадресация ресурсов позволяет, например, использовать файловую систему удаленного компьютера в качестве сетевого ресурса общего доступа.

Переадресация звуков позволяет компьютеру-клиенту воспроизводить звуки, которые генерируются на компьютере-сервере. При проигрывании звуков Remote Desktop также учитывает пропускную способность полосы частот. Вместо того чтобы перегружать соединение звуковым сигналом при изменении пропускной способности, Remote Desktop снижает качество звука.

Remote Desktop-сервер и Remote Desktop-клиент пользуются общим буфером. Это позволяет им свободно обмениваться информацией.

Веб-технологии удаленного управления

Всемирная Паутина (World Wide Web) оказывает все большее влияние на средства управления сетевой средой. Уже сейчас многие маршрутизаторы, коммутаторы, сетевые принтеры допускают управление через web-браузеры. Но список этот далеко не исчерпывается ими и Web вторгается и в сферу управления сетевыми ОС. Вначале из Web можно было управлять лишь серверами HTTP и FTP, но этот список постоянно расширяется и охватывает теперь СУБД (например, phpMyAdmin как веб-интерфейс к СУБД MySQL), файловые системы, межсетевые экраны, сетевые службы DNS, DHCP и многое другое (пример - Webmin для управления UNIX-подобными системами). Несмотря на все увеличивающееся количество подобных решений, до полнофункциональных специализированных административных систем они не доросли. Основная проблема здесь в том, что для многих приложений и, особенно, сетевых устройств пароль по HTTP передается в открытом виде.

Централизованное управление ресурсами. Службы каталогов

Централизованное управление ресурсами сети подразумевает концентрацию данных об этих ресурсах в базе данных службы каталогов. Каталог хранит сведения о пользователях, компьютерах, принтерах, сетевых сервисах и т.п.

Что такое служба каталогов?

Служба каталогов — это сетевой сервис, представляющий централизованные средства управления ресурсами автоматизированной системы. Под ресурсами подразумеваются все компоненты сетевой инфраструктуры, которые используются для выполнения функций АСУ: пользователи, файлы и каталоги, устройства, сетевые сервисы и т.д. (рис.1).

Рис. 1. Служба каталогов

Как правило, служба каталогов состоит из базы данных, в которой размещены сведения о сетевых ресурсах и серверного ПО, представляющего механизмы доступа к этой базе. Как база данных сервиса каталогов, так и ее управляющая программа могут быть распределены на несколько серверов (рис. 2).

Рис. 2. Распределенная служба каталогов

Основными функциями службы каталогов являются следующие:

• Управление пользователями и группами (создание/удаление, настройка прав доступа).
• Управление ресурсами (представление в общий доступ, установка ограничений, удаленное администрирование и т.п.).
• Разграничение прав доступа (как правило, на уровне пользователей, групп и отдельных ресурсов).

Среди дополнительных функций сервиса каталогов можно указать, например, такие:

• поиск ресурсов;
• распространение сетевых политик;
• интеграция с другими сервисами.

Сетевая политика — совокупность правил, определяющих методы и средства взаимодействия с общими ресурсами в корпоративной сети.

Сетевые ресурсы в службе каталогов обычно представлены в виде иерархической структуры. Такой способ наиболее близок к реальной организационной модели подавляющего большинства предприятий и организаций. Корень иерархии описывает предприятие в целом, нижележащие уровни — подразделения и отдельные элементы. Для единообразного обращения к любому элементу иерархии протокол взаимодействия представляет унифицированную схему адресации — либо собственную, либо совместимую со стандартными схемами.

Рассмотрим основные особенности некоторых сервисов каталогов, различных по представляемым возможностям.

Популярные службы каталогов

Network Information Service (NIS/YP)

NIS (Сетевая Информационная Служба) — служба каталогов, разработанная и реализованная Sun Microsystems для систем на основе UNIX. NIS первоначально назывались Yellow Pages (YP), но из-за проблем с торговым знаком Sun изменила это название. Старое название (yp) используется в названиях утилит NIS.

NIS - это иерархическая система, в которой существует три типа хостов: основные (master) серверы, вторичные (slave) серверы и клиентские машины (рис. 3). В качестве источников данных для клиентов используются системные файлы (в терминах NIS — карты ресурсов) основного сервера NIS: passwd, hosts, group, services и прочие. В сети может быть один основной сервер NIS и ни одного или более вторичных серверов. Вторичные серверы хранят копии общих файлов основного сервера для обеспечения избыточности. Клиенты могут быть настроены как на работу с основным сервером NIS, так и со вторичными. Чтобы получить доступ к запрашиваемой информации клиент должен являться членом домена NIS.

Рис. 3. Структура Network Information Service (NIS)

Домен NIS — это совокупность доверенных ресурсов с уникальным в пределах сети именем. Имя домена NIS и способ именования ресурсов напоминает адресацию в системе доменных имен (DNS), но никакого отношения к DNS не имеет. Информация о домене хранится на основном сервере NIS и реплицируется на вторичные сервера наравне с прочими ресурсами. Один основной сервер может вести базы нескольких доменов NIS.

Общий доступ реализуется по следующей схеме: когда клиентскому приложению требуется доступ к некоему ресурсу, то локальные обращения (например, к файлу hosts) транслируются в вызовы удаленных процедур сервера NIS, с которым связан клиент. Поскольку NIS использует RPC, то NIS-серверы работают на тех портах, которые им представляет сервис RPC (т.е. у службы NIS нет выделенного номера порта, в отличие от, например, ftp-сервера или веб-сервера).

Установление связи с сервером NIS выполняется путем широковещательной рассылки запросов. Если в сети имеется несколько серверов (основной и несколько вторичных), то клиент NIS (обычно это программа ypbind) будет использовать адрес первого ответившего и направлять все свои запросы на этот сервер. Время от времени ypbind будет проверять доступность сервера. Если тот не ответит за разумное время, то клиент снова начнет процедуру опроса сети в поисках «живого» сервера.

Сервис NIS поддерживается большинством UNIX-систем общего назначения и представляет простые и удобные средства для организации централизованного управления сетью. NIS хорошо интегрируется с такими сетевыми сервисами, как например DHCP или NFS.

Среди сновных проблемы NIS выделим две:

• использовании RPC, что может привести к неработоспособности клиентов при недоступности NIS-сервера;
• передача карт в открытом виде, что может привести к нарушению информационной безопасности.

Из-за второго недостатка NIS не рекомендуется применять в публичных сетях. Для устранения недостатков NIS были разработаны усовершенствованные спецификации протокола (NYS и NIS+), но они не столь популярны.

Практическое задание по развертыванию NIS в локальной сети приведено в этой лабораторной работе. Исходную спецификацию NIS можно получить на сервере Sun Microsystems (теперь Oracle), в разделе документации (Network Information Service), а практические советы по планированию и развертыванию этой службы — например, на сервере Linux Documentation Project (NIS-HOWTO).

LDAP

Модель OSI определяет самые разные аспекты взаимодействия открытых систем. Имеется в ней и спецификация X.500, описывающая службу каталогов. X.500 — это серия рекомендаций разработанныхITU-T в 1993 г. и получивших статус международного стандарта (ISO/IEC 9594-1). Спецификация X.511 описывает протокол DAP для доступа к каталогам X.500. DAP, принятый в качестве международного стандарта, оказался избыточным и сложным в реализации и на его основе были разработаны адаптированные версии, среди которых NDS и LDAP.

Протокол LDAP (Lightweight Directory Access Protocol, упрощенный протокол доступа к каталогу) — бинарный клиент-серверный протокол прикладного уровня, предназначенный для доступа к распределенной службе каталогов через Интернет. Этот протокол может использоваться как в качестве шлюза к любым X.500-совместимым каталогам (рис. 4), так и в качестве основного сервиса каталогов (рис. 5). Спецификация текущей версии (LDAP v3) приведена в RFC 4510.

Рис. 4. LDAP в роли шлюза к каталогу X.500

Рис. 5. LDAP в качестве самостоятельного сервиса

В терминах X.500 каталог представляет собой «совокупность открытых систем, совместно предоставляющих службы каталогов». Проще говоря, это распределенная клиент-серверная база данных, доступ к которой возможен через унифицированные интерфейсы. Пользователь каталога, который может быть человеком или другим каким-то объектом, получает доступ к каталогу (Directory) с помощью клиентского приложения (DUA). Клиент взаимодействует с одним или более серверами через агентов системы каталогов (DSA) (рис. 4).

LDAP устанавливает порядок взаимодействия между клиентом и сервером на основе обмена сообщениями. Сообщения определяют запрашиваемые клиентом операции, ответы сервера и формат передаваемых данных. LDAP — это сессионный протокол, требующий установления, поддержания и разрыва соединения между клиентом и сервером, поэтому основным транспортом для него является TCP. Для сервиса LDAP имеется стандартный порт 389 (TCP/UDP, см. описание «хорошо известных» (well-known) портов в локальном файле /etc/services).

Основной единицей информации, хранимой в каталоге, является отдельная запись (entry). Каждая запись представляет какой-либо реальный объект: человека, компьютер, организацию и т.д. Запись описывает объект через набор присущих ему атрибутов. Атрибуты представляют собой пары вида «имя — значение». Фактическое значение атрибута зависит от его типа (рис. 6).

Рис. 6. Записи и атрибуты LDAP

Записи хранятся в иерархической структуре, называемой «Информационное дерево каталога» (Directory Information Tree, DIT). Обращение к записям осуществляется по их уникальным именам (DN, distinguished name). DN включает полный путь к записи от корня DIT и этим напоминает путь к файлу в файловой системе. Помимо DN используется и относительное уникальное имя (RDN, relative distinguished name).

Если сравнивать DN и RDN с именами файлов, то DN можно представить так:

/home/user/documents/somefile.txt

а, соответственно, RDN так:

somefile.txt