Русские Блоги
Прежде чем представить сетевую архитектуру Windows, я сначала представлю две важные спецификации программирования в Windows-TDI, NDIS, а затем я представлю архитектуру сетевой системы. TDI, интерфейс драйвера транспорта. /Windows/System32/Drivers/Tdi.sys. При реализации драйвера сетевого API, поскольку задействовано много разных протоколов, используются интерфейсы, предоставляемые разными драйверами протоколов, что усложняет работу по разработке. Поэтому Microsoft добавила еще один уровень TDI между драйвером сетевого API и драйвером протокола. Интерфейс TDI — это просто стандартизация «форматирования сетевых запросов в IRP и применения сетевых адресов и передачи данных». Экспортируйте интерфейс TDI своим клиентам (таким как эмулятор Socket, эмулятор Netbios и т. Д.) В соответствии со стандартным протоколом передачи TDI, что выгодно для связи между верхним и нижним уровнями:
С одной стороны, для драйвера сетевого API верхнего уровня TDI нет необходимости использовать интерфейсы, предоставляемые всеми драйверами протокола, и непосредственно используется унифицированный интерфейс, предоставляемый TDI.
С другой стороны, базовый драйвер протокола (также известный как поставщик транспорта TDI) напрямую вызывается интерфейсом TDI для выполнения запроса.
После версии Windows Vista TDI больше не используется, его заменяют платформа фильтрации Windows и ядро Winsock.
NDIS, Спецификация интерфейса сетевого драйвера, спецификация интерфейса сетевого драйвера, расположение в операционной системе / Windows / System32 / Drivers / NDIS.sys. Когда драйвер протокола хочет проанализировать данные, считанные и записанные в Интернете, в соответствии с его форматом протокола, и эти данные должны быть получены через сетевой адаптер, для драйвера протокола невозможно понять нюансы каждого сетевого адаптера на рынке а. Таким образом, в 1989 году NDIS были совместно разработаны Microsoft и 3Com, чтобы драйвер протокола мог взаимодействовать с драйвером сетевого адаптера независимо от устройства. Совместимый с NDIS драйвер сетевого адаптера называется драйвером NDIS minport.
Спецификация NDIS реализует функции, аналогичные стандарту TDI, которые стандартизируют и стандартизируют сложные вызовы более низкого уровня, что значительно улучшает масштабируемость и совместимость операционной системы Windows. Это также проявляется в двух аспектах:
Для нижних уровней производитель сетевого адаптера может легко разработать собственный драйвер устройства, который является драйвером мини-порта Ndis. Эти драйверы минипорта используют интерфейс, предоставленный NDIS, для прямой отправки инструкций. NDIS анализирует эти отформатированные инструкции для дальнейшей обработки. (Это HAL)
Для верхнего уровня связь между несколькими драйверами протокола и нижним драйвером minport также осуществляется через унифицированный интерфейс NDIS, NidsAllocatePacket, NdisSend и другие функции для отправки и получения данных.
Драйвер мини-порта Ndis, разработанный производителем устройства, напрямую вызывает функции интерфейса в библиотеке NDIS, поэтому нет необходимости рассматривать проблему повторного входа. Когда запрос не завершился, приходит новый запрос , Библиотека NDIS сериализует запросы, но эта сериализация также предотвращает многопроцессорную масштабируемость. Поэтому в NDIS5 предусмотрены несериализуемые элементы операций. Позвольте мне представить разницу между Serialized и Serialized minport драйвером:
Десериализованный драйвер мини-порта NDIS выполняет сериализацию операций над функциями MinportXxx, а задачи постановки в очередь и управления несколькими одновременными запросами выполняются самим драйвером. Работа над драйвером минипорта Serialized NDIS зависит от библиотеки NDIS. С точки зрения производительности, производительность драйвера минипорта Serialized NDIS более чем в два раза выше, чем драйвера минипорта Serialized NDIS, поэтому все драйверы Miniport после NDIS 6.0 десериализованы.
Выше приведена схема сетевой архитектуры Windows, построенная со ссылкой на MSDN, и некоторые из моих собственных представлений. Ниже я кратко расскажу о различных уровнях сверху вниз.
Структура сетевых компонентов Windows
1. Заявитель сети, заявитель сети, приложение пользовательского режима вызывает сетевой API, предоставляемый операционной системой Windows, сетевой API включает в себя:
а) Windows-сокет (winsock)
b) удаленный вызов процедур RPC
c) API веб-доступа
d) именованные каналы и почтовые слоты
e) другие сетевые API
Эти API могут быть реализованы как в режиме пользователя, так и в режиме пользователя и в режиме ядра. По сути, эти API являются просто еще одним уровнем инкапсуляции, предоставляемым нижележащим уровнем.
2. Клиенты TDI, клиенты интерфейса транспортных драйверов, являются драйверами режима ядра, которые реализуют ядро сетевой API-интерфейса. Запрос сетевого API преобразуется в IRP, форматируется стандартом TDI и отправляется в базовый драйвер протокола (то есть передатчик TDI). Из диаграммы архитектуры эмулятора сокетов видно, что реализация Клиентов TDI может иметь как часть пользовательского режима, так и часть режима ядра. Драйвер доступности AFD выполняет операции сетевого сокета, такие как отправка и получение сообщений, отправляя IRP TDI в драйвер протокола. AFD не определяет, какой драйвер протокола использовать, но верхний уровень уведомляет имя используемого протокола, а затем AFD открывает объект устройства соответствующего протокола.
2 Основные сетевые компоненты Windows
Наивысшее положение в сетевой модели Windows занимают 32-разрядные программные интерфейсы — интерфейс сетевой печати Print API и интерфейс WinNet, который занимается всеми делами приложений в сети, кроме печати. Поставщиками сетевых услуг Windows являются:
16-разрядный WinNet 16, аналогичный поставлявшемуся с Windows 3.x, для тех программ, которые могут использовать только его;
32-разрядный Windows NP/PP (Network Provider/Рп» Provider) обеспечивает поддержку всем приложениям, в том числе и 16-разрядным), использующим разделение файлов и принтеров для сетей Microsoft;
32-разрядный NetWare NP/PP для любых приложении, использующих сервис разделения файлов и принтеров Novell NetWare.
Ниже находится уровень диспетчера устанавливаемых файловых систем (IPS Manager) Windows.
Система переадресации Windows предоставляет механизм для операций обнаружения, открытия, чтения, записи и удаления файлов, а также для операций печати. Windows включает две системы переадресации — собственно систему переадресации для сетей Windows, использующую протокол SMB (server message block), и клиента Microsoft для NetWare, использующего протокол разделения ресурсов NCP (NetWare Core Protocol)
Транспортные интерфейсыWindows — Windows Sockets и NetBIOS. Интерфейс NetBIOS (Network Basic Input Output System) традиционно используется многими программами для доступа к сетевым протоколам. Windows Sockets обычно предоставляет интерфейс между программами и протоколами TCP/IP. Если программа не использует NetBIOS,то для получения доступа к TCP/IP ей необходимо использовать интерфейс Windows Sockets.
Ниже находится уровень транспортных протоколов. С Windows поставляются протоколы Microsoft: NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface), IPX/SPX-совместимый протокол и TCP/IP.
NetBEUI — это высокоскоростной, но не маршрутизируемый протокол. Это значит, что при помощи NetBEUI нельзя, например, объединить несколько локальных сетей таким образом, чтобы сообщения, предназначенные только для одной из них, не загружали остальные. Поэтому NetBEUI может применяться только в небольших сетях.
Протокол IPX/SPX — это маршрутизируемый протокол сетей NetWare, пригодный для сложных локальных сетей.
Набор протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) является промышленным стандартом для объединения локальных сетей — региональных сетей (WAN, Wide Area Networks), и используется в Internet.
Windows поддерживает драйверы устройств NDIS 3.1 и NDIS 2, а также ODI-драйверы (Open Datalink Interface, спецификация Novell). На одном компьютере могут сосуществовать протоколы NDIS 3.1, NDIS 2 и ODI.
NDIS 3.1 — переносимая архитектура сетевых драйверов, разработанная Microsoft для операционных систем защищенного режима — Windows 95/98 и Windows NT. Один NDIS 3.1-драйвер может обслуживать до восьми сетевых адаптеров. NDIS 3.1 поддерживает спецификацию Plug and Play.
Драйверы NDIS 2 — это драйверы реального режима. Собственно, это обычные MS-DOS-драйверы, как правило, они являются файлами с расширениями DOS или SYS. Загруженный NDIS 2-драйвер работает с одним и только одним устройством. Таким образом, для поддержки нескольких одинаковых сетевых плат на одном компьютере в среде Windows достаточно одного загруженного NDIS 3.1-драйвера, но если необходимо обеспечить работу клиента сети в режиме DOS или если поставщик сетевых плат не снабжает их NDIS 3.1-драйверами, придется загрузить несколько копий одного и того же драйвера NDIS 2.
Модель сетевой архитектуры Windows
Физический уровень направляет неструктурированный поток битов через физическую среду передачи (сетевой кабель). На этом уровне определяется способ соединения сетевого кабеля с платой сетевого адаптера. Физический уровень описывает топологию сети (Token Ring, Ethernet или другой) и определяет метод, используемый для передачи данных по сетевому кабелю.
Канальный уровень осуществляет упаковку битов данных с физического уровня во фреймы данных, которые представляют собой структурированные пакеты данных. Точный формат фрейма зависит от топологии сети. Канальный уровень отвечает за безошибочную передачу данных через сетевое соединение. Фреймы содержат адреса передающего и получающего компьютеров.
Сетевой уровень отвечает за адресацию сообщений и преобразование логических адресов и имен в физические. На этом уровне определяется маршрут от передающего к принимающему компьютеру. Сетевой уровень осуществляет управление трафиком сети (переключение, маршрутизация и управление буферизацией пакета данных).
Транспортный уровень отвечает за распознавание и коррекцию ошибок. Он производит переупаковку сообщений, разрезая длинные сообщения на несколько пакетов и объединяя по несколько коротких сообщений в один пакет. На транспортном уровне осуществляется связь между приложениями.
Сеансовый уровень обеспечивает синхронизацию пользовательских задач. Если в сети происходит сбой, то выполняется повторная передача данных, следующих за последней контрольной точкой. Кроме того, на этом уровне реализовано управление диалогом между взаимодействующими процессами, определяющее, какая сторона передает, когда, как долго и т.д.
Уровень представления определяет форму, используемую для обмена данными между компьютерами, объединенными в сеть. На отправляющем данные компьютере этот уровень осуществляет преобразование данных из формата, полученного с уровня приложений, в повсеместно распознаваемый промежуточный формат. Уровень представления осуществляет защиту данных в сети (шифрование данных), обеспечивает сжатие данных.
Уровень приложений позволяет прикладным процессам получать доступ к сетевому сервису. Этот уровень предоставляет сервис, непосредственно поддерживающий пользовательские приложения, такие, как программное обеспечение для передачи файлов, доступ к базам данных и электронная почта.
Многоуровневое построение сетевых средств Windows позволяет обеспечить расширяемость операционной системы путем добавления новых функций и сервисных услуг.
Модель сетевой архитектуры Windows начинается на подуровне МАС, где располагаются драйверы плат сетевых адаптеров. Эти драйверы связывают Windows с сетью через платы соответствующих сетевых адаптеров.
В состав сетевой модели входят два важных интерфейса: спецификация интерфейса сетевого драйвера (Network Driver Interface Specification) NDIS и интерфейс драйвера транспорта (Transport Driver Interface) TDI. Эти интерфейсы обеспечивают независимость уровней друг от друга, позволяя сменным компонентам соответствовать одному общему стандарту.
Между этими двумя интерфейсами располагаются Транспортные протоколы, действующие в сети как организаторы данных. Транспортный протокол упаковывает данные и передаёт драйверу платы сетевого адаптера через интерфейс NDIS и редиректору — через интерфейс TDI.
Над интерфейсом TDI располагаются редиректоры, которые “переназначают” сетевым сервисам другого компьютера локальные запросы на сетевые ресурсы.
В целях обеспечения межсетевого взаимодействия с сетями от других поставщиков, Windows допускает множественные редиректоры. Для каждого редиректора компьютер Windows должен иметь соответствующий провайдер, который представляет собой динамически загружаемую библиотеку DLL.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: