Логика и язык. 4 страница

Если в сети менее десяти компьютеров, администратор может успешно справляться с задачей настройки стека TCP/IP вручную, т. е. на каждом компьютере отдельно вводить параметры. IP-адрес, назначенный таким образом, называется статическим. При числе узлов сети более десяти (а многие сети включают десятки и сотни хостов) задача распределения параметров вручную становится трудной или вовсе не выполнимой.

В стеке TCP/IP существует протокол, позволяющий автоматизировать процесс назначения IP-адресов и других сетевых параметров, который называется DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol (протокол динамической конфигурации хоста). Использование этого протокола значительно облегчает труд системного администратора по настройке сетей средних и больших размеров. Описание протокола DHCP приводится в документе RFC 2131.

Реализация DHCP в Windows

Протокол DHCP реализуется по модели «клиент-сервер», т. е. в сети должны присутствовать DHCP-сервер (роль которого может исполнять компьютер с операционной системой Windows Server 2003) и DHCP-клиент. На компьютере-сервере хранится база данных с сетевыми параметрами и работает служба DHCP сервера. Компьютер-клиент (точнее, служба клиента DHCP) осуществляет запросы на автоматическую конфигурацию, и DHCP‑сервер при наличии свободных IP-адресов выдает требуемые параметры.

Набор IP-адресов, выделяемых для компьютеров одной физической подсети, называется областью действия (scope). На одном сервере можно создать несколько областей действия. Важно только отслеживать, чтобы области действия не пересекались.

При запросе клиента DHCP-сервер выделяет ему произвольный свободный IP-адрес из области действия совместно с набором дополнительных сетевых параметров. При необходимости некоторые адреса из области действия можно зарезервировать (reserve) за определенным МАС-адресом. В этом случае только компьютеру с этим МАС-адресом (например, DNS-серверу, адрес которого не должен меняться) будет выделяться зарезервированный IP-адрес.

Адреса выделяются клиентам на определенное время, поэтому предоставление адреса называется арендой (lease). Время аренды в Windows Server 2003 может быть от 1 минуты до 999 дней (или неограниченно) и устанавливается администратором.

Параметры DHCP

Основная функция протокола DHCP – предоставление в аренду IP‑адреса. Однако для правильной работы в сети TCP/IP хосту необходим ещё ряд параметров, которые также можно распространять посредством DHCP. Набор параметров указан в RFC 2132.

Перечислим только основные параметры:

· Subnet mask – маска подсети;

· Router – список IP-адресов маршрутизаторов;

· Domain Name Servers – список адресов DNS-серверов;

· DNS Domain Name – DNS-суффикс клиента;

· WINS Server Names – список адресов WINS-серверов;

· Lease Time – срок аренды (в секундах);

· Renewal Time (T1) – период времени, через который клиент начинает продлевать аренду;

· Rebinding Time (T2) – период времени, через который клиент начинает осуществлять широковещательные запросы на продление аренды.

Параметры могут применяться на следующих уровнях:

· уровень сервера;

· уровень области действия;

· уровень класса;

· уровень клиента (для зарезервированных адресов).

Параметры, определенные на нижележащем уровне, перекрывают параметры вышележащего уровня, например параметры клиента имеют больший приоритет, чем параметры сервера. Самый высокий приоритет имеют параметры, настроенные вручную на клиентском компьютере.

Уровень класса используется для объединения клиентов в группы и применения для этой группы отдельных параметров. Отнести клиента к определенному классу можно, применив утилиту IPconfig с ключом /setclassid.

Адреса для динамической конфигурации

При настройке областей действия перед администратором встает вопрос, какой диапазон адресов выбрать для сети своей организации? Ответ зависит от того, подключена ли сеть к Интернету.

Если сеть имеет доступ в Интернет, диапазон адресов назначается провайдером (ISP – Internet Service Provider, поставщик интернет-услуг) таким образом, чтобы обеспечить уникальность адресов в Интернете. Чаще всего бывает так, что провайдер выделяет один или несколько адресов для прямого доступа в Интернет и они присваиваются прокси-серверам, почтовым серверам и другим хостам, которые являются буферными узлами между сетью организации и Интернетом. Большинство остальных хостов получают доступ к интернет-трафику через эти буферные узлы. В этом случае диапазон внутренних адресов организации должен выбираться из множества частных адресов.

Частные адреса (Private addresses), описанные в RFC 1918, специально выделены для применения во внутренних сетях и не могут быть присвоены хостам в Интернете. Существует три диапазона частных адресов:

· ID подсети – 10.0.0.0, маска подсети: 255.0.0.0;

· ID подсети – 172.16.0.0, маска подсети: 255.240.0.0;

· ID подсети – 192.168.0.0, маска подсети: 255.255.0.0.

Внутри этих диапазонов адресов можно организовывать любые возможные подсети.

Если сеть не имеет доступа в Интернет, то теоретически можно выбрать любой диапазон IP-адресов, не учитывая наличия хостов с такими же адресами в Интернете. Однако на практике все равно лучше выбирать адреса из диапазона частных адресов, так как для сети, не имеющей выхода в Интернет, в ближайшем будущем подключение к глобальной сети может оказаться необходимым, и тогда возникнет проблема изменения схемы адресации.

Также следует отметить, что помимо описанных частных адресов существует диапазон автоматических частных адресов APIPA (Automatic Private IP Address): ID подсети – 169.254.0.0, маска подсети: 255.255.0.0. Адрес из этого диапазона выбирается хостом TCP/IP случайно, если отсутствует статический IP-адрес, DHCP-сервер не отвечает, и не указан альтернативный статический адрес. После выбора IP-адреса, хост продолжает посылать запросы DHCP-серверу каждые пять минут.

DHCP-сообщения

Процесс функционирования служб DHCP заключается в обмене сообщениями между сервером и клиентом. Типы DHCP-сообщений приведены в таблице.

Тип сообщения	Направление	Значение
DHCPDISCOVER (DHCP-обнаружение)	Клиент ® сервер	Широковещательный запрос для обнаружения DHCP‑сервера
DHCPOFFER (DHCP-предложение)	Сервер ® клиент	Ответ на DHCPDISCOVER, содержит предлагаемые сетевые параметры
DHCPREQUEST (DHCP-запрос)	Клиент ® сервер	Запрос предложенных параметров
DHCPACK (DHCP-подтверждение)	Сервер ® клиент	Подтверждение сетевых параметров
DHCPNAK (DHCP-несогласие)	Сервер ® клиент	Отклонение запроса клиента
DHCPDECLINE (DHCP-отказ)	Клиент ® сервер	Отказ клиента от предложенных параметров
DHCPRELEASE (DHCP-освобождение)	Клиент ® сервер	Освобождение арендованного IP-адреса
DHCPINFORM (DHCP-информация)	Клиент ® сервер	Запрос дополнительных параметров

Принцип работы DHCP

Диаграмма переходов, иллюстрирующая принципы работы протокола DHCP, приведена на рис. 6.1. На схеме овалами обозначены состояния, в которых может находиться DHCP-клиент. Из одного состояния в другое клиент может переходить только по дугам. Каждая дуга помечена дробью, числитель которой обозначает событие (чаще всего это сообщение от DHCP‑сервера), после которого клиент переходит в соответствующее состояние, а знаменатель описывает действия DHCP-клиента при переходе. Черточка в числителе означает безусловный переход.

Начальное состояние, в котором оказывается служба DHCP-клиента при запуске, – это «Инициализация». Из этого состояния происходит безусловный переход в состояние «Выбор» с рассылкой широковещательного сообщения DHCPDISCOVER. DHCP-серверы (в одной сети их может быть несколько), принимая сообщение, анализируют свою базу данных на предмет наличия свободных IP-адресов. В случае успеха, серверы отправляют сообщение DHCPOFFER, которое помимо IP-адреса содержит дополнительные параметры, призванные помочь клиенту выбрать лучшее предложение.

Рис. 6.1. Принцип работы протокола DHCP

Сделав выбор, клиент посылает широковещательное сообщение DHCPREQUEST, запрашивая предложенный IP-адрес и требуемые параметры (например, маска подсети, шлюз по умолчанию, IP-адреса DNS‑серверов и др.) и переходит в состояние «Запрос». Данное сообщение требуется посылать широковещательно (т. е. оно должно доставляться всем компьютерам подсети), так как DHCP-серверы, предложения которых клиент отклонил, должны знать об отказе.

В состоянии «Запрос» клиент ожидает подтверждение сервера о возможности использования предложенных сетевых параметров. В случае прихода такого подтверждения (сообщение DHCPACK) клиент переходит в состояние «Аренда», одновременно начиная отсчет интервалов времени Т1 и Т2. Если сервер по каким-либо причинам не готов предоставить клиенту предложенный IP-адрес, он посылает сообщение DHCPNAK. Клиент реагирует на это сообщение переходом в исходное состояние «Инициализация», чтобы снова начать процесс получения IP-адреса.

Состояние «Аренда» является основным рабочим состоянием – у клиента присутствуют все необходимые сетевые параметры, и сеть может успешно функционировать.

Через временной интервал Т1 от момента получения аренды (обычно Т1 равно половине общего времени аренды)[7] DHCP-клиент переходит в состояние «Обновление» и начинает процесс обновления аренды IP-адреса. Сначала клиент посылает DHCP-серверу сообщение DHCPREQUEST, включающее арендованный IP-адрес. Если DHCP-сервер готов продлить аренду этого адреса, то он отвечает сообщением DHCPACK и клиент возвращается в состояние «Аренда» и заново начинает отсчитывать интервалы Т1 и Т2.

В случае, если в состоянии «Обновление» по истечении интервала времени Т2 (который обычно устанавливается равным 87,5% от общего времени аренды) все ещё не получено подтверждение DHCPACK, клиент переходит в состояние «Широковещательное обновление» с рассылкой широковещательного сообщения DHCPREQUEST. Такая рассылка делается в предположении, что DHCP-сервер поменял свой IP-адрес (или перешел в другую подсеть) и передал свою область действия другому серверу. В этом состоянии получение DHCPACK возвращает клиента в состояние «Аренда» и аренда данного IP-адреса продлевается. Если клиент получает от сервера сообщение DHCPNAK или общее время аренды истекает, то происходит переход в состояние «Инициализация» и клиент снова пытается получить IP‑адрес.

В процессе работы может оказаться, что время аренды не истекло, а служба DHCP-клиента прекратила работу (например, в случае перезагрузки). В этом случае DHCP-клиент начинает работу в состоянии «Инициализация после перезагрузки», рассылает широковещательное сообщение DHCPREQUEST и переходит в состояние «Перезагрузка». В случае подтверждения продления аренды (сообщение DHCPACK от DHCP-сервера) клиент переходит в состояние «Аренда». Иначе (сообщение DHCPNAK) клиент оказывается в состоянии «Инициализация».

Авторизация DHCP-сервера

Неправильное функционирование DHCP-сервера в любой сети может привести к нарушению работы всей сети. Ошибки в настройке могут быть вызваны неправильным планированием, когда в одной подсети оказываются несколько DHCP-серверов, или действиями некомпетентного лица (а возможно, и злоумышленника). Для предотвращения последствий таких действий в Windows Server 2003 предусмотрен механизм авторизации DHCP-серверов. Неавторизованный DHCP-сервер (unauthorized DHCP server) не будет работать в этой операционной системе.

Процедуру авторизации может выполнить только администратор. При этом адрес авторизованного DHCP-сервера регистрируется в каталоге Active Directory (см. лекцию 7). Затем при запуске служба DHCP-сервера проверяет наличие IP-адреса своего компьютера в списке авторизованных DHCP‑серверов Active Directory и только после этого может продолжать свою работу.

Резюме

Существенной проблемой в компьютерных сетях является настройка сетевых параметров на всех узлах сети в условиях большого числа узлов и возможных изменений параметров. В сетях TCP/IP для решения указанной проблемы служит протокол DHCP, обеспечивающий автоматическую настройку сетевых параметров.

Протокол DHCP реализует соответствующая служба, работающая по модели «клиент-сервер». Служба DHCP по запросу клиентов выдает им IP‑адреса из заданного диапазона и другие сетевые параметры в аренду на определенное время. По истечении времени аренды клиенты должны обновлять её.

Наиболее часто в локальных сетях применяются адреса из частных диапазонов, которые не используются в Интернете. В случае, если клиенту не назначен IP-адрес и он не смог получить его самостоятельно у DHCP‑сервера, выбирается случайный автоматический частный адрес из подсети 169.254.0.0/16.

Для предотвращения несанкционированного использования DHCP‑серверов в сетях Active Directory применяется механизм авторизации.

Контрольные вопросы

1. Для решения какой проблемы предназначен протокол DНCP?

2. Что такое область действия?

3. Почему адреса предоставляются в аренду на время, а не навсегда?

4. Перечислите основные параметры DHCP.

5. Назовите диапазоны частных адресов. Для чего они нужны?

6. Поясните значение сообщений DHCPDISCOVER, DHCPOFFER, DHCPREQUEST, DHCPACK.

7. По диаграмме переходов на рис. 6.1 объясните принципы работы DHCP-клиента.

Лекция 7. Служба каталога Active Directory

План лекции

· Понятие Active Directory.

· Структура каталога Active Directory.

· Объекты каталога и их именование.

· Иерархия доменов.

· Доверительные отношения.

· Организационные подразделения.

· Резюме.

· Контрольные вопросы.

Понятие Active Directory

В лекции 6 отмечалось, что в средних и крупных сетях задача настройки параметров протокола TCP/IP является очень сложной для администратора и вручную практически не выполнима. Для решения этой проблемы был разработан протокол DHCP, реализованный посредством службы DHCP.

Однако настройка сетевых параметров – лишь одна из множества задач, встающих перед системным администратором. В частности, в любой сети важнейшей является задача управления её ресурсами (файлами и устройствами, предоставленными в общий доступ), а также компьютерами и пользователями.

Для решения задач управления ресурсами в сетях под управлением Windows Server 2003 применяется служба каталога Active Directory (Активный Каталог). Данная служба обеспечивает доступ к базе данных (каталогу), в которой хранится информация обо всех объектах сети, и позволяет управлять этими объектами.

Группа компьютеров, имеющая общий каталог и единую политику безопасности[8], называется доменом (domain). Каждый домен имеет один или несколько серверов, именуемых контроллерами домена (domain controller), на которых хранятся копии каталога.

Перечислим основные преимущества, предоставляемые службой каталога Active Directory:

· централизованное управление – если в сети развернута служба Active Directory, системный администратор может выполнять большинство своих задач, используя единственный компьютер – контроллер домена;

· простой доступ пользователей к ресурсам – пользователь, зарегистрировавшись в домене на произвольном компьютере, может получить доступ к любому ресурсу сети при условии наличия соответствующих прав;

· обеспечение безопасности – служба Active Directory совместно с подсистемой безопасности Windows Server 2003 предоставляет возможность гибкой настройки прав пользователей на доступ к ресурсам сети;

· масштабируемость – это способность системы повышать свои размеры и производительность по мере увеличения требований к ним. При расширении сети организации служба каталога Active Directory способна наращивать свои возможности – увеличивать размер каталога и число контроллеров домена.

Таким образом, служба каталога Active Directory, подобно службе DHCP, существенно облегчает работу системного администратора по управлению сетевыми объектами. Кроме того, пользователи получают возможность использовать ресурсы сети, не заботясь об их месторасположении, так как все запросы обрабатываются службой Active Directory.

Структура каталога Active Directory

Вся информация об объектах сети содержится в каталоге Active Directory. Физически эта база данных представляет собой файл Ntds.dit, который хранится на контроллере домена.

Каталог Active Directory может рассматриваться с двух позиций: с точки зрения логической структуры и с точки зрения физической структуры.

Логическая структура каталога Active Directory представлена на рис. 7.1. Цель такой структуризации – облегчение процесса администрирования.

Рис. 7.1. Логическая структура Active Directory

Все сетевые объекты (пользователи, группы пользователей, компьютеры, принтеры) объединяются в домен, который является основной структурной единицей каталога. Для удобства управления объекты также могут быть сгруппированы при помощи организационных подразделений (ОП). Несколько иерархически связанных доменов образуют дерево доменов. Совокупность деревьев, имеющих общие части каталога Active Directory и общих администраторов, называется лесом доменов. Более подробно эти понятия будут рассмотрены далее в этой лекции.

Имея возможность такой логической структуризации, администратор может подбирать конфигурацию сети в зависимости от своих задач и масштабов организации.

Основной целью физической структуризации каталога Active Directory является оптимизация процесса копирования изменений, произведенных на одном из контроллеров домена, на все остальные контроллеры. Этот процесс называется репликацией (replication).

Основой физической структуры является сайт (site) – это часть сети, все контроллеры домена которой связаны высокоскоростным соединением. Между сайтами, наоборот, установлены более медленные линии связи (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Физическая структура Active Directory

Подобная структура позволяет планировать процесс репликации следующим образом: внутри сайта репликация осуществляется часто и могут передаваться большие объемы информации без сжатия; между сайтами изменения реплицируются редко и данные требуется сжимать.

Логическая и физическая структуры предназначены для решения разных задач и поэтому между собой практически не связаны: в одном домене может быть несколько сайтов, так же как один сайт может содержать несколько доменов. Общим объектом для той и другой структуры является контроллер домена с хранящимся на нем файлом каталога Ntds.dit (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Связь логической и физической структур

В файле каталога Active Directory содержится информация как о логической, так и о физической структурах. Этот файл состоит из нескольких разделов:

· раздел домена (domain partition) – содержатся данные обо всех объектах домена (пользователях, компьютерах, принтерах и т. д.);

· раздел схемы (schema partition) – хранится информация о типах всех объектов, которые могут быть созданы в данном лесе доменов;

· раздел конфигурации (configuration partition) – описывается конфигурация леса доменов – информация о сайтах, соединениях между сайтами и направлениях репликации;

· раздел приложений (application partition) – специальный раздел для хранения данных приложений, не относящихся к службе Active Directory. По умолчанию здесь создается подраздел для службы DNS;

· раздел глобального каталога (global catalog partition). Глобальный каталог – это база данных, в которой содержится список всех объектов леса доменов без информации об атрибутах этих объектов. Глобальный каталог необходим для поиска ресурсов леса из любого принадлежащего ему домена.

В зависимости от принадлежности к разделу информация реплицируется между контроллерами доменов следующим образом:

– раздел домена реплицируется между контроллерами одного домена;

– разделы схемы, конфигурации и глобального каталога реплицируются на все контроллеры леса;

– репликацией раздела приложений можно управлять – указывать, какие контроллеры будут получать реплику данного раздела.

Объекты каталога и их именование

Объект каталога Active Directory – это элемент, содержащийся в базе данных Active Directory и имеющий набор атрибутов (характеристик). Например, объектом является пользователь, а его атрибутами – имя, фамилия и адрес электронной почты.

Некоторые объекты являются контейнерами. Это означает, что данные объекты могут содержать в своем составе другие объекты. Например, объект домен является контейнером и может включать пользователей, компьютеры, другие домены и т. д.

Каталог Active Directory содержит следующие основные типы объектов, не являющихся контейнерами:

· пользователь (user);

· группы пользователей (group);

· контакты (contact);

· компьютеры (computer);

· принтеры (printer);

· общедоступные папки (shared folder).

В Active Directory для именования объектов используется несколько способов.

Различающееся имя (Distinguished Name, DN) – состоит из нескольких частей, например для пользователя Петрова, принадлежащего к организационному подразделению Teachers домена faculty.ru, различающееся имя выглядит так:

DC = ru, DC = faculty, OU = teachers, CN = users, CN = petrov.

При этом используются следующие сокращения:

· DC (Domain Component) – домен;

· OU (Organizational Unit) – организационное подразделение;

· CN (Common Name) – общее имя.

Различающиеся имена являются уникальными в пределах всего каталога Active Directory. В целях упрощения именования может использоваться относительное различающееся имя (Relative Distinguished Name, RDN). Для приведенного примера это имя CN = petrov. Имя RDN должно быть уникально в рамках объекта-контейнера, т. е. в пределах контейнера CN = users пользователь petrov должен быть единственным.

Основное имя пользователя (User Principal Name, UPN) – используется для входа пользователя в систему и состоит из двух частей: имени учетной записи пользователя и имени домена, к которому принадлежит пользователь. Например: [e-mail].

Глобальный уникальный идентификатор (Global Unique Identifier, GUID) – это 128-битовое шестнадцатеричное число, которое ассоциируется с объектом в момент его создания и никогда не меняется. В случае перемещения или переименования объекта его GUID остается прежним.

Иерархия доменов

Домен является основным элементом в логической структуре Active Directory. В рамках домена действуют единые административные полномочия и политика безопасности, применяется общее пространство доменных имен.

Каждый домен имеет по крайней мере один контроллер домена, на котором хранится каталог Active Directory с информацией о домене.

Для организаций со сложной структурой может создаваться иерархия доменов. Первый образованный домен называется корневым (root domain). У него могут быть дочерние домены, имеющие общее пространство доменных имен. В свою очередь, у дочерних доменов могут быть свои домены-потомки. Таким образом, создается иерархия доменов, называемая доменным деревом (domain tree).

Если требуется в рамках одной организации организовать ещё одно пространство имен, то создается отдельное дерево доменов. При этом несколько деревьев, входящих в состав одного каталога Active Directory, образуют лес доменов (forest).

Для именования доменов используются правила, принятые в системе доменных имен DNS. Вследствие этого доменная структура организации может при необходимости (и соблюдении требования уникальности имен) встраиваться в доменную структуру Интернета. Кроме того, для разрешения доменных имен становится возможным использование службы DNS.

На рис. 7.4 приведен фрагмент доменной структуры университета. В данном примере лес состоит из двух деревьев – дерева головной организации (домен univ) и дерева филиала-института (домен institute). Корневой домен головной организации имеет три дочерних домена – rector (ректорат), math (факультет математики), physics (факультет физики). Корневой домен института является родителем для двух доменов – director (руководство института) и chemistry (факультет химии).

Рис. 7.4. Фрагмент возможной доменной структуры вуза

Следуя правилам DNS, полное имя (FQDN) домена rector будет иметь следующий вид: rector.univ, а полное имя домена chemistry: chemistry.institute.

Вопросы планирования доменной структуры рассмотрены в следующей лекции.

Доверительные отношения

Для доступа к ресурсам своего домена пользователю достаточно ввести имя своей учетной записи и пройти процедуры аутентификации и авторизации. Аутентификация (authentication) – это процесс проверки подлинности пользователя, т. е. подтверждение того, что пользователь является тем, за кого себя выдает. Аутентификация в Windows Server 2003 осуществляется путем предъявления системе пароля. В случае успешной аутентификации наступает этап авторизации (authorization) – это определение набора прав, которыми обладает пользователь.

При наличии необходимых прав (подробнее о правах доступа – в следующей лекции) пользователь может получить доступ к любому ресурсу домена. Однако для доступа к ресурсам другого домена между доменами должны быть установлены доверительные отношения (trust relationship).

Существует два вида доверительных отношений: односторонние (one-way trust relationship) и двусторонние (two-way trust relationship). Односторонние доверительные отношения означают, что пользователь одного домена (доверенного, trusted domain) получает доступ к ресурсам другого домена (доверяющего, trusting domain), но обратное неверно (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Односторонние доверительные отношения

Иначе говоря, доверяющий домен делегирует право аутентификации пользователей доверенному домену.

Двусторонние доверительные отношения предполагают обоюдный процесс делегирования права аутентификации (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Двусторонние доверительные отношения

При создании доменной структуры некоторые доверительные отношения устанавливаются автоматически, другие приходится настраивать вручную.

Перечислим автоматически устанавливаемые двусторонние доверительные отношения:

- внутри дерева доменов;

- между корневыми доменами деревьев одного леса;

- между деревьями одного леса (эти отношения являются следствием доверительных отношений между корневыми доменами деревьев).

В остальных случаях доверительные отношения следует устанавливать вручную (например, между лесами доменов или между лесом и внешним доменом, не принадлежащим этому лесу).

Организационные подразделения

Структурирование сетевых ресурсов организации при помощи доменов не всегда бывает оправданно, так как домен подразумевает достаточно крупную часть сети. Часто для администратора возникает необходимость группировки объектов внутри одного домена. В этом случае следует использовать организационные подразделения (organizational unit).

Организационные подразделения можно использовать в качестве контейнера для следующих объектов:

- пользователей;

- групп пользователей;

Дата добавления: 2017-01-13