​​Эталонная модель OSI

Если вы работаете с сетями, то обязательно столкнетесь с моделью OSI, она будет всплывать в обсуждениях, в описаниях сетевого оборудования, каверзные вопросы по ней могут задавать на собеседованиях и т.д. и т.п.

Поэтому сегодня тоже уделим ей немного внимания. Название расшифровывается как The Open Systems Interconnection model – модель взаимосвязи открытых систем. Основная цель ее разработки – создание универсального стандарта, позволяющего организовать сетевое взаимодействие самых различных систем.

Для этого система была разделена на семь уровней абстракции, каждый из которых должен был выполнять свою функцию и представлен собственным набором протоколов. Каждый уровень ничего не знает о том, как работают другие уровни, но может взаимодействовать с низлежащим и вышележащим уровнем.

Модель оперирует протокольными блоками данных (PDU), которые передаются от уровня к уровню инкапсулируясь друг в друга. Таким образом блок данных верхнего уровня последовательно проходит все уровни сверху вниз на хосте-отправителе и снизу вверх – на хосте приемнике.

Но это в теории. Стандарт специально был написан таким образом, чтобы покрыть не только уже существующие протоколы, но и любые новые, которые могут появиться позже. Несмотря на это, на практике стройная картина модели то и дело нарушается. Но об этом поговорим позже.

А пока коротко пробежимся по модели снизу вверх, уровни OSI принято обозначать буквой L и цифрой, соответствующей уровню. Т.е. запись L2 обозначает второй уровень.

🔹 Уровень 1 – физический. Описывает процесс передачи сырых данных в физической среде. На входе мы имеем некоторый набор битов, на выходе физические сигналы (электрические, оптические, электромагнитные). Примеры протоколов этого уровня – это Ethernet или Wi-Fi в их физической части, USB, RS-232 и т.д.

🔹 Уровень 2 – канальный. Отвечает за передачу данных между физическими узлами, соединенными на физическом уровне (L1). На этом уровне для идентификации устройств используются физические адреса оборудования (MAC-адреса), также используются функции контроля целостности передаваемых данных и коррекции ошибок, а также управления скоростью потока.

Типичные протоколы этого уровня, использующиеся в настоящее время, это Ethernet или PPP.

🔹 Уровень 3 – сетевой. Совокупность устройств, объединенных на канальном уровне, образуют сеть. Для передачи данных между сетями используются логические идентификаторы этих сетей – сетевые адреса.

Здесь же появляется понятие маршрутизации – нахождения лучшего пути передачи данных от источника к получателю через несколько сетей.

Самый известный протокол сетевого уровня – IP, но он не является единственным, также сетевым протоколом является IPX из сетей Netware. Кроме них на этом уровне используются протоколы ICMP, IGMP, ARP, BGP, OSPF и другие.

Еще одной важной функцией 3 является фрагментация, позволяющая разбивать протокольные блоки данных большого размера на меньшие и потом обратно их собирать на приемнике.

🔹 Уровень 4 – транспортный. Он отвечает за надежную передачу данных между узлами, а также контроль доставки и целостности.

Основных протоколов транспортного уровня два: TCP и UDP. Последний, правда не совсем соответствует критериям уровня, но деть его в этой модели некуда, поэтому он тут и прижился.

По факту транспортный уровень отвечает за сегментацию, не путать с фрагментацией, т.е. нарезать протокольные блоки верхнего уровня на сегменты TCP или датаграммы UDP и отправить уровнем ниже. А потом или проконтролировать доставку, или забыть про нее.

Если немного отойти в сторону от IP, то в стеке Novell протоколом транспортного уровня был SPX.

Этот уровень, как никакой другой связан с низлежащим, сетевым, поэтому мы обычно говорим о стеке TCP/IP или SPX/IPX.

🤞 На этом сегодняшний разговор о модели OSI завершим, так как на этих уровнях она довольно адекватно ложится на объективную реальность. А вот дальше начинается разброд и шатание, цирк с конями и цыгане с медведями. Но об этом в следующей публикации.

​​История Windows NT

Windows NT без преувеличения можно назвать ключевой системой для Microsoft, именно она и заложенные в нее технологии заложила ту основу, которую системы Windows используют сейчас.

Начиная с Windows XP закончилось деление ОС Windows на пользовательскую и профессиональную линейку и дальше пошла развиваться именно линия NT и сегодня, запуская Windows 10 или 11 мы имеем под капотом потомка той самой NT.

Вся эта история началась очень давно, в 1980 году, когда IBM готовилась к выводу на рынок IBM PC и искала для него операционную систему. Сложность дополнительно состояла в том, что все существующие на тот момент ПК были 8-битными и для 16-битного IBM PC систему еще предстояло написать.

В этот момент на сцену вышел Билл Гейтс, который пообещал недорого решить проблему IBM, для чего купил 86-DOS у компании Seattle Computer Products и перепродал лицензию IBM.

Затем, если систему продавал IBM, то она называлась PC-DOS, а если Microsoft или кто-то еще – MS-DOS.

Несмотря на то, что на момент выхода IBM PC уже вышли 16-битные версии уже существовавших ОС DOS уверенно занял рыночную нишу. Все дело было в цене, лицензия на DOS-стоила всего 40$, а CP/M – 450$ (144$ и 1613$ в нынешних ценах).

Однако дальше дела пошли не столь хорошо, ожидаемая на замену DOS операционная система Windows в версиях 1 и 2 провалилась, а выпушенная в 1987 году OS/2 оказалась тяжелой и трудно конфигурируемой, вследствие чего тоже не достигла успеха.

Понимая, что для успеха нужна новая операционная система партнеры принялись за разработку NT OS/2, которая была полностью новой системой и не базировалась ни на DOS, ни на OS/2.

Для этого Microsoft пригласила команду специалистов из DEC во главе с Девидом Катлером, который до этого разрабатывал там VAX/VMS и RSX-11M. Система изначально разрабатывалась как полностью 32-разрядная, переносимая и многопользовательская.

Сначала данный проект должен был основываться на графическом интерфейсе OS/2 и планировался к выходу как OS/2 3.0, но отношения между партерами начали портится.

IBM была недовольна открытой архитектурой IBM PC и предпринимала действия к выпуску нового поколения компьютеров PS/2 на максимально закрытой архитектуре и с использованием в качестве системы OS/2.

Но ни PS/2, ни OS/2 не имели коммерческого успеха, а в 1990 вышла в свет Windows 3.0, которая имела оглушительный рыночный успех.

В свете успехов Microsoft решила добавить в проект NT OS/2 подсистему для программной совместимости с Windows, что очень сильно не понравилось IBM, которая, наоборот, продолжала курс на максимальную закрытость и возврат контроля над всеми компонентами ПК.

В итоге в 1991 пути компаний полностью разошлись. IBM продолжило работы над OS/2, а Microsoft забрали свои наработки и выпустила в 1993 году новую ОС под именем Windows NT.

Система позиционировалась как для сетей и профессионалов, а номер первой версии был взят от рыночно успешной Windows 3.0, и новая система вышла как Windows NT 3.1

Вместе с ней увидела свет и файловая система нового поколения NTFS, а также очень многое из того, что широко применяется сейчас.

Взрывного успеха Windows NT не получила, но за год, до момента выхода NT 3.5 было продано более 300 тыс. копий по 495$ каждая (1080$ в текущих ценах).

Несмотря на наличие ресурсов и хорошие заделы по OS/2 Warp 3 компания IBM проиграла рыночную гонку с Microsoft и так и не смогла предоставить достойного конкурента Windows.

Во многом это было связано с тем, что Microsoft и лично Билл Гейтс сделали ставку на Windows и выиграли, в то время как в IBM никто не был готов взять на себя такую ответственность за проект OS/2, который продолжал оставаться еще одним из многочисленных проектов гиганта.

Вокруг этой истории до сих пор ходит масса мифов, но на самом деле Windows NT не имеет ничего общего с IBM OS/2, кроме того, что работа некоторое время велась в рамках одного проекта, это совершенно новая ОС.

Также IBM никогда не подавала к Microsoft судебных исков по поводу Windows NT.

​​Взлет и падение Novell NetWare

Давным-давно осенью 1981 года группа вчерашних выпускников Дэйл Найбауэр, Дрю Мэйджер, Кайл Пауэл и Марк Хёрст основали небольшую компанию SuperSet Software, которая занималась внедрением персональных компьютеров и начала писать софт для файлового сервера на базе CP/M с процессором Motorola 68000.

Именно такие сервера продавала в их городке небольшая, основанная в 1979 году фирма Novell Джорджа Кановы.

Довольно скоро разработчики осознали, что перспективы у операционной системы CP/M нет, поэтому они решили разрабатывать собственную сетевую операционную систему.

Джордж Канова тем временем активно искал инвестиции и в 1983 году компания была преобразована в Novell, Inc., а её главой стал инвестор Рей Нурда.

Таким образом все герои нашего сегодняшнего повествования в итоге собрались под одной крышей и в этом же году выпустили операционную систему NetWare 68 для Motorola 68000, а в 1985 NetWare 86 для Intel 8086.

Для своего времени система оказалась революционной, все что вам нужно было для организации собственной сети – это купить сервер с Novell NetWare и установить на ПК программу-клиент, которая позволяла организовать плоскую сеть с общим доступом к файлам и папкам, что для 1983 года было технологическим прорывом.

Система использовала сетевой стек IPX/SPX разработки Novell, а для доступа к файлам, папкам, печати, синхронизации часов и т.д. использовался протокол NetWare Core Protocol (NCP).

При этом сетевые папки подключались на клиентские ПК как сетевые диски, но работа с ними благодаря протоколу NCP шла не на уровне блочных устройств, а именно на уровне файлов, что позволяло получать выдающуюся по тем временам производительность.

В дальнейшем в Novell отказались от поддержки Motorola 68000 и вообще выпуска собственного оборудования, а сосредоточили все усилия на сетевой операционной системе.

В 1986 году после выпуска Intel 80286 появилась NetWare 286, а в 1989 NetWare 386 для процессора Intel 80386, в дальнейшем, на фоне выпуска Windows 3.0 системы были переименованы в NetWare 2.х и NetWare 3.x соответственно.
Реальных конкурентов в то время у Netware не было, система отличалась простотой, модульностью, скоростью работы и стабильностью, один раз настроенный сервер Netware мог работать годами без вмешательства администратора.

Также Novell обеспечивала серьезное преимущество по производительности, иногда даже в соотношении от 5:1 до 10:1 с основными своими конкурентами.

Лебединой песней стал выпуск NetWare 4.x в которой впервые была представлена собственная служба каталогов NDS (домен) и произошло это в 1993 году. Началась эпоха доминирования NetWare в локальных сетях, а руководство начало почивать на лаврах, что не довело до добра.

Первый звоночек прозвучал в 1994 году с выходом Windows NT 3.5, Novell желая усложнить жизнь основному конкуренту начала затягивать выпуск клиента Novell для Windows NT в результате чего Microsoft написала собственный клиент, который оказался настолько удачным, что продолжал широко использоваться даже после выхода официального клиента.

Но время уже было упущено и было упущено не только оно, внедрение в Windows стека протоколов TCP/IP делало его универсальным клиентом для любых сетей и только увеличивала его популярность.

Разработка модуля NetWare/IP не спасло положение, как и выпуск Netware 5.x с встроенной поддержкой стека TCP/IP. Еще одной проблемой стало то, что Netware предоставлял только файловые службы и не был способен работать в качестве сервера приложений.

А былые преимущества стремительно нивелировались подросшей мощностью железа. Сказалось также и наплевательское отношение к разработчикам под Netware, что серьезно затруднило создание сторонних приложений.

Окончательную точку в истории поставил Windows NT 4.0 Terminal Server, который вышел в 1998 году и позволял сделать то, чего не умел Novell – терминальный сервер. С этого момента популярность Netware неуклонно покатилась вниз.

Последними версиями стали 6.0 (2001) и 6.5 (2003), но они уже ничего не могли изменить.

​​История создания и развития IBM PC

На рынок персональных компьютеров руководство IBM обратило внимание в начале 80-го года, когда он был плотно занять такими признанными игроками Apple, Atari, Tandy и Commodore. Они выпускали 8-битные компьютеры для любителей писать программы на языке Бейсик.

Основным разработчиком Бейсик-продуктов была небольшая компания Microsoft, которую возглавлял недоучившийся студент Гарварда Билл Гейтс.

Бизнес по производству ПК в то время не представлялся руководству IBM имеющим настоящее, не говоря уже о будущем, но тем не менее компания считала нужным свое присутствие на этом рынке.

Команде разработчиков были поставлены самые жесткие сроки – менее года, а провал проекта грозил серьезными оргвыводами, поэтому были приняты многие решения, о которых компания впоследствии сильно пожалела.

Сжатые сроки означали, что система должна была строиться на основе уже существующих технологий и в качестве процессора был выбран 16-разрядный процессор 8088 от компании Intel.

Руководитель проекта, Дональд Эстридж, настоял на том, чтобы сделать архитектуру будущего IBM PC открытой, это позволяло воспользоваться силами сторонних производителей для выпуска периферии для нового компьютера, чтобы сразу обеспечить ее широкий ассортимент.

Вторая роковая ошибка была в том, что IBM позволило Билу Гейтсу самостоятельно продавать новую операционную систему под именем MS-DOS. Но тут деваться было некуда.

Первоначально Эстридж хотел использовать уже существующую CP/M, но руководитель Digital Research Гари Килдалл отказался подписать соглашение о неразглашении и проект зашел в тупик. Также версию CP/M для 16-разрядных компьютеров еще только предстояло разработать.

Ограничение по времени было очень жестким и тогда Гейтс и Эстридж пошли на авантюрное решение.

У Пола Аллена был знакомый Тим Паттерсон, который в начале 80-года начал писать CP/M совместимую систему для Intel 8086, назвав ее QDOS

Гейтсу осталось только перекупить QDOS за скромные 50 тыс. долларов и силами того же Тима довести до ума.

Это решение, несмотря не все его недостатки, фактически созданное в невероятной спешке на коленках стало для Эстриджа палочкой-выручалочкой, позволившей получить в срок операционную систему для будущего компьютера.

IBM PC (IBM 5150, процессор Intel 8088) был представлен публике 12 августа 1981 года и неожиданно стал пользоваться огромным успехом, если изначально компания планировала продать 250 тыс. ПК в течении пяти лет, то очень скоро она начала продавать такое же количество ПК ежемесячно.

Эстридж, как грамотный инженер, получил то, что хотел – ПК практически сразу стал поддержан большим количеством периферии, но компания получила еще один неприятный момент – клоны.

Действительно, любой мог купить процессор от Intel и операционную систему от Microsoft и уже в 1982 некая компания-выскочка Compaq представила клон IBM PC, а к 1984 году на рынке IBM-совместимых ПК конкурировали как новички, так и известные компании.

Но IBM сохраняло за собой лидерство, выпустив в 1983 году IBM PC XT, в состав которого впервые входил жесткий диск, а в 1984 PC AT на базе процессора 286.

Лидерство ускользнуло в 1986, когда Compaq первым представил 32-разрядный компьютер на базе процессора 386. Несмотря на то, что технически это клон AT, все-таки это был самый быстрый и современный ПК и выпустила его не IBM.

Тем временем компания готовила «ответный удар» в виде нового поколения ПК PS/2, для которого учла ошибки прошлого и которое базировалась на закрытой, обложенной патентами архитектуре.

Но несмотря на мощную рекламную компанию PS/2 провалился и термин IBM-совместимые компьютеры стал просто неуместен и все бывшие клоны IBM PC превратились просто в ПК или персональные компьютеры.

А компании IBM так и не смогла вернуть себе лидерство на рынке персональных компьютеров.

Эта история закончилась в декабре 2004 г. продажей IBM за 1,75 млрд. долл. своего подразделения ПК китайской компании Lenovo.

​​Система отслеживания состояния соединений conntrack, часть 1

Conntrack – важная часть сетевого стека Linux ответственная за определение сетевых соединений и связывания с ними конкретных пакетов. На основе состояния соединения строится логика работы брандмауэра netfilter, а также высокоуровневых интерфейсов к нему, таких как iptables и nftables.

Несмотря на видимую простоту с работой conntrack связано множество заблуждений и в этой заметке мы постараемся разобрать некоторые из них.

Прежде всего соединения conntrack, равно как и их состояния существуют сугубо в пределах брандмауэра и нигде более. Кроме того, это исключительно Linux-технология и в среде других ОС она не применима.

В рамках пользовательского пространства доступно четыре состояния, это всем известные NEW, ESTABLISHED, RELATED и INVALID.

Трассировка соединений происходит в цепочке PREROUTING или OUTPUT, если пакет был порожден локальным процессом. Первый пакет соединения получает статус NEW.

И вот здесь есть один важный момент, как conntrack определяет, что этот пакет первый. Например, для TCP мы можем ориентироваться на флаг SYN, но как быть с UDP, где каждый пакет, по сути, первый и последний?

Тут все просто, анализируется адрес и порт источника, адрес и порт приемника и если такой записи в таблице трассировщика нет, то пакет становится первый и ему присваивается состояние NEW.

Таким образом если в брандмауэр придет TCP пакет уже установленного соединения (без SYN), то conntrack все равно повесит ему состояние NEW и отправит дальше по цепочкам.

Это позволяет подхватывать уже установленные TCP-соединения если таблица трассировщика была утеряна (скажем мы перезагрузили роутер).

Что будет с пакетом NEW дальше? Он пойдет по цепочкам брандмауэра и будет либо пропущен, либо отброшен.

С отброшен все понятно, соединение было отвергнуто с нашей стороны и все повторные попытки соединения снова получат состояние NEW.

А вот если пакет был пропущен, то ему присваивается состояние ESTABLISHED? А вот и нет. Для перехода соединения в состояние ESTABLISHED требуется, чтобы через conntrack прошел ответ на этот пакет.

И только при наличии ответа узла состояние соединения перейдет в установленное – ESTABLISHED. Причем данное состояние устанавливается как для TCP, так и для UDP, хотя последний в принципе не подразумевает установление соединений.

Но, напоминаем, все эти соединения живут только внутри брандмауэра Linux и никак не отражаются в самих пакетах.

Для времени жизни UDP соединения используется таймаут, если за указанное в нем время через соединение не прошел ни один пакет – оно считается закрытым. Если пакет прошел – то таймаут сбрасывается и начинается новый отсчет.

С TCP все немного сложнее, при нормальном завершении соединения после получения FIN соединение в брандмауэре переходит в состояние TIME OUT (буферное время) и еще в течении некоторого времени считается ESTABLISHED. Это сделано для того, чтобы через брандмауэр могли пройти пакеты «застрявшие» где-то там по дороге.

Если соединение было закрыто по RST, то оно сразу переходит в состояние закрытого без выделения буферного времени.

При аварийном завершении TCP-соединения его состояние в conntrack будет ESTABLISHED до истечения тайм-аута.

Еще интереснее с ICMP, может ли ICMP быть ESTABLISHED? Может, и даже становится. Почему? Потому что многие типы ICMP подразумевают ответ на запрос. Поэтому пришедший ICMP пакет получит состояние NEW, а ответ на него переведет соединение в состояние ESTABLISHED.

Однако conntrack понимает, что дальнейшей передачи данных такое «соединение» не подразумевает и после прохождения ответного пакета через netfilter запись о соединении из таблицы трассировщика удаляется.

Электроника ВМ-12

Данный советский видеомагнитофон не пользовался большой популярностью по прямому назначению, особенно когда в начале 90-х в страну хлынула волна зарубежной техники.

Но, в конце 90-х и начале нулевых эти видеомагнитофоны пользовались ажиотажным спросом. Их искали по комиссионкам, по объявлениям в газетах, сами давали такие объявления.

Зачем? И почему? Какие секреты хранил советский видик?