Взаимодействие компьютеров между собой, а также с другим активным сетевым оборудованием, в TCP/IP-сетях организовано на основе использования сетевых служб, которые обеспечиваются специальными процессами сетевой операционной системы.
Специальные процессы операционной системы создают "слушающий" сокет и "привязывают" его к определенному порту (пассивное открытие соединения), обеспечивая тем самым возможность другим компьютерам обратиться к данной службе. Клиентская программа или процесс создаёт запрос на открытие сокета с указанием IP-адреса и порта сервера, в результате чего устанавливается соединение, позволяющее взаимодействовать двум компьютерам с использованием соответствующего сетевого протокола прикладного уровня.
Сокет – socket – название программного интерфейса для обеспечения обмена данными между процессами. Процессы при таком обмене могут исполняться как на одной ЭВМ, так и на различных ЭВМ, связанных между собой сетью. Сокет – абстрактный объект, представляющий конечную точку соединения. Сокет однозначно определяется парой значений: IP-адресом и номером порта.
Как правило, сетевые службы привязаны к определенному номеру порта. Номер порта для "привязки" службы выбирается в зависимости от его функционального назначения. За присвоение номеров портов определённым сетевым службам отвечает Администрация адресного пространства Интернет – Internet Assigned Numbers Authority (IANA).
Номера портов находятся в диапазоне 0 – 65535 и разделены на 3 категории:
– 0–1023 – общеизвестные порты;
– 1024–49151 – зарегистрированные порты;
– 49152–65535 – динамически используемые порты или порты, используемые внутри закрытых сетей.
Среди всего множества сетевых служб следует выделить следующие.
1. Службы, обеспечивающие работу в сети TCP/IP. К ним относятся службы DHCP, DNS и WINS.
Служба DHCP по запросу DHCP-клиента выдает ему такие параметры, как уникальный IP-адрес и маска подсети. Кроме них, клиент может получать от DHCP-сервера ряд дополнительных параметров, важных для взаимодействия с другими сетями и удобной работы в сети: адрес основного шлюза, адреса DNS- и WINS-серверов, название домена, в который входит этот компьютер, и некоторые другие.
Служба DNS выполняет преобразование (разрешение) имен узлов в соответствующие им IP-адреса. Служба DNS была реализована в Интернете в 1981 г., а с 2000 г. (с выходом ОС семейства Windows 2000) она стала основной службой преобразования имен в сетях Microsoft
Служба WINS регистрирует в сети NetBIOS-имена компьютеров и их IP-адреса, а затем по запросу WINS-клиентов преобразуют эти имена в IP-адреса. Название WINS (Windows Internet Name Service) правильно переводится как "служба межсетевых имен Windows"; эта служба была разработана, чтобы обеспечить поддержку работы NetBIOS- приложений в маршрутизируемых сетях на базе протокола TCP/IP. Сейчас она по-прежнему используется, чтобы в сети корректно работали такие устаревшие ОС, как Windows 9х или Windows NT.
2. Файловая служба обеспечивает хранение больших объемов данных и предоставляет к ним доступ пользователей. Один файловый сервер может поддерживать одновременную работу сотен и даже тысяч пользователей. Чтобы обеспечить сохранность информации, файл-серверы, как правило, оснащены отказоустойчивыми наборами (массивами) жестких дисков и системами резервного копирования на магнитную ленту или другой носитель.
3. Служба печати (принт-сервер) предназначена для обеспечения доступа пользователей к одному или нескольким общим принтерам. Она обеспечивает прием по сети задания на печать и управляет очередями заданий на печать, обычно обслуживая несколько печатающих устройств. Похожие функции выполняют и факс-серверы, обслуживающие клиентские задания на отправку факсов, но они, кроме того, отвечают за получение факсов и их доставку пользователям. Файл-серверы и серверы печати – это одни из наиболее часто встречающихся типов серверов
4. Служба приложений выполняет задачи обслуживания запросов пользователей на выборку или обработку какой-либо информации. Эта служба позволят одновременную работу с большим числом пользователей, причем выполнение клиентских запросов на специализированном многопроцессорном сервере производится намного быстрее, чем на компьютерах пользователей.
5. Служба удаленного доступа и серверы VPN (Virtual Private Network – "виртуальная частная сеть") обеспечивают удаленное подключение к локальной сети по модему или через Интернет. Это дает пользователям возможность работать с ресурсами локальной сети предприятия, офиса или учебного заведения из дома или из любого места, где есть подключение к Интернету, например из Интернет-кафе.
6. Служба терминалов предоставляет возможность работы с другими серверами через специальные программы – терминальные клиенты. С помощью этих программ администраторы, находясь вдалеке от локальной сети, оказываются как будто за консолью сервера и могут полностью управлять им, а пользователи могут удаленно работать с установленными на сервере приложениями.
7. Брандмауэры (межсетевые экраны) используются при подключении к Интернету для защиты внутренней сети от проникновения или атаки злоумышленников на корпоративные серверы. Прокси-серверы (серверы-посредники) выполняют функции контроля доступа пользователей в Интернет и кэширования часто запрашиваемых веб-страниц (что позволяет снизить расходы на пользование Интернетом). Поскольку оба этих сервера предназначены для установки на компьютер, связывающий локальную сеть с Интернетом, их часто объединяют в единую программно-аппаратную систему.
8. Служба электронной почты (почтовые серверы, mail-серверы) обслуживает почтовые ящики пользователей в данной организации, обеспечивая подключения к ним почтовых клиентов, а также обрабатывает все входящие и исходящие сообщения. Ее также можно использовать для ведения адресных книг, общих папок и систем электронного документооборота.
9. Службы Web и FTP предоставляют для внешних (а часто – и для внутренних) пользователей доступ к Web- и FTP-ресурсам, размещенным в данной сети.
Этот список сетевых служб далеко не полон, существуют и другие типы служб. Однако перечисленные выше их разновидности можно найти практически в любой корпоративной сети.
При разработке сетевых служб приходится решать проблемы, которые свойственны любым распределенным приложениям: определение протокола взаимодействия между клиентской и серверной частями, распределение функций между ними, выбор схемы адресации приложений и др.
Одним из главных показателей качества сетевой службы является ее удобство. Для одного и того же ресурса может быть разработано несколько служб, по-разному решающих одну и ту же задачу. Отличия могут заключаться в производительности или в уровне удобства предоставляемых услуг. Качество сетевой службы зависит и от качества пользовательского интерфейса – интуитивной понятности, наглядности, рациональности.
При определении степени удобства разделяемого ресурса часто употребляют термин "прозрачность". Прозрачный доступ – это такой доступ, при котором пользователь не замечает, где расположен нужный ему ресурс – на его компьютере или на удаленном.
Для обеспечения прозрачности важен способ адресации (именования) разделяемых сетевых ресурсов. Имена разделяемых сетевых ресурсов не должны зависеть от их физического расположения на том или ином компьютере. В идеале пользователь не должен ничего менять в своей работе, если администратор сети переместил том или каталог с одного компьютера на другой. Сам администратор и сетевая операционная система имеют информацию о расположении файловых систем, но от пользователя она скрыта. Такая степень прозрачности пока редко встречается в сетях, обычно для получения доступа к ресурсам определенного компьютера сначала приходится устанавливать с ним логическое соединение.
