NetBIOS - Network Basic Input/Output System

NetBIOS stammt aus dem Jahr 1983 und ist eine Entwicklung von IBM. Es steht für Network Basic Input/Output System und stellt auf der 5. Schicht des OSI-Schichtenmodells (Kommunikationsschicht) eine Schnittstelle für Anwendungen zum Windows-basierten Netzwerk zur Verfügung. Diese Schnittstelle dient als API (Application Programming Interface) zu den Protokollen die sich auf den unteren Schichten des OSI-Schichtenmodells befinden.

NetBIOS im OSI-Schichtenmodell

Schicht Dienste / Protokolle / Anwendungen
Anwendung (7) Anwendungen
Darstellung (6) Dienste und Protokolle SMB / CIFS
Kommunikation (5) NetBIOS
Transport (4) TCP IPX/SPX NetBEUI
Internet (3) IP
NDIS
Sicherung (2) LLC
MAC
Netzzugang (1) Ethernet, WLAN, ...

Ursprünglich sollte NetBIOS die Kommunikation in kleinen Netzwerken mit maximal 80 Hosts ermöglichen. Später wurde NetBIOS als Protokoll definiert, das direkt auf der Ebene 2 des OSI-Schichtenmodells aufsetzt. Später wurde daraus NetBEUI, ein sehr einfaches Protokoll ohne Routing-Funktionen, das aber ausschließlich den Anforderungen kleiner Netze gewachsen war.
Doch weder NetBIOS noch NetBEUI haben je an die Funktionalität von TCP/IP heran gereicht.

NetBIOS-Dienste

  • Name-Service (137/udp): Dienst zur Auflösung von NetBIOS-Namen
  • Datagram-Service (138/udp): Statusmeldungen
  • Session-Service (445/tcp und 139/tcp): Übertragung von Nutzdaten und Steuerungsinformationen mit SMB und CIFS

NetBIOS in Windows-Netzwerken

Alle Microsoft-Betriebssysteme vor Windows 2000 waren zwingend auf das Protokoll NetBIOS angewiesen. Damit wurden Systeme und Dienste im lokalen Netzwerk adressiert. Da NetBIOS ein Protokoll der Schicht 5 des OSI-Schichtenmodells ist, wurde anfangs NetBEUI auf Schicht 3 und 4 als Transport-Protokoll für NetBIOS verwendet.
Aufgrund der Beschränkung von 254 Netzwerkstationen und der fehlenden Routing-Fähigkeit von NetBEUI wurden später Implementierungen von NetBIOS over TCP/IP, kurz NBT, und NetBIOS over IPX/SPX entwickelt.

Die Nutzung von NetBIOS/NetBEUI ist durch die Verbreitung von TCP/IP in lokalen Netzwerken stark zurückgegangen. Seit Windows 2000 kann man auf NetBIOS/NetBEUI verzichten und die gesamte Kommunikation komplett über TCP/IP realisieren.
Aus Kompatibilitätsgründen ist NetBIOS immer noch in allen Microsoft-Betriebssystemen vorhanden und aktiv. Auf Windows-Clients ist der Computersuchdienst, der die Netzwerkumgebung füllt, stark von NetBIOS abhängig. Auf NetBIOS kann man ganz verzichten, wenn die Verwaltung der Dienste und Rechner in einem Windows-Netzwerk von Active Directory übernommen wird. In manchen Windows-Netzwerken bleibt NetBIOS dann immer noch aktiv, weil die Anwender an die klassische Netzwerkumgebung gewöhnt sind. In der sind Computer, Laufwerke und Drucker abgebildet.

NetBIOS-Konfiguration

NetBIOS-Konfiguration über Arbeitsplatz/Eigenschaften

Die Vorteile von NetBIOS liegen in der einfachen Konfiguration und der hohen Geschwindigkeit in kleinen lokalen Netzwerken, sowie die Möglichkeit der Datei- und Druckerfreigabe in Windows-Betriebssystemen innerhalb eines lokalen Netzwerks. Zur Konfiguration eines NetBIOS-Hosts muss man nur den Namen des Hosts (Computername) festlegen. Der NetBIOS-Name darf 15 Zeichen lang sein und Buchstaben, Zahlen und einige Sonderzeichen enthalten. Die Einstellungen werden in den Eigenschaften des Arbeitsplatzes (Windows) vorgenommen.
In regelmäßigen Abständen verschickt jede NetBIOS-Station ihren NetBIOS-Namen als Broadcast. Auf diese Weise ist kein Routing notwendig. Irgendwann kennt jede Station alle anderen Stationen (in einer reinen Peer-to-Peer-Umgebung ohne zentralen WINS-Server). In großen Netzwerken dauert es natürlich ewig, bis sich alle Stationen bekannt gemacht haben. Außerdem sorgen die Broadcasts für eine hohe Netzwerklast.

NetBIOS und Routing

NetBIOS kann nur mit TCP/IP oder IPX/SPX, aber nicht mit NetBEUI, geroutet werden. Damit NetBIOS-Namen in TCP/IP-Adressen bzw. umgekehrt aufgelöst werden können, wird der Dienst WINS (Windows Internet Naming Service) benötigt. Dieser ist ab Windows NT in allen Windows-Betriebssystemen enthalten. Programme, die NetBIOS nutzen, können dann über TCP/IP Dateien austauschen oder Drucker nutzen.

Namensauflösung mit NetBIOS

Die Namensauflösung in einem Windows-Netzwerk erfolgt üblicherweise durch Broadcasts. Broadcasts haben aber mehrere Nachteile: Sie belasten das Netzwerk mehr als nötig und Namen, die in einem anderen Subnetz liegen, können nicht aufgelöst werden.
Man kann auf Broadcasts verzichten, wenn man eine statische Namensauflösung der NetBIOS-Namen über die Datei "lmhosts" auf jedem Rechner einrichtet.
In größeren Netzwerken stößt man dabei sehr schnell an Grenzen. Es ist sehr umständlich, jede Änderung von Hand einzutragen. Deshalb gibt es den Dienst WINS (Windows Internet Naming Service). Dieser Dienst dient zur Namensauflösung von NetBIOS-Namen. Er ist mit DNS vergleichbar.
Ein WINS-Server ist immer dann nötig, wenn sich viele Hosts in einem Netzwerk befinden oder wenn sich das Netzwerk aus mehreren, durch Router verbundenen Subnetzen zusammensetzt. Nur mit einem WINS-Server ist es dann möglich, die Namensauflösung der NetBIOS-Namen zu realisieren.

SMB - Server Message Block

SMB ist ein auf NetBEUI/NetBIOS oder TCP/IP aufbauendes Protokoll, um Dienste im Netzwerk zur Verfügung zu stellen. Es wurde ursprünglich von der Firma IBM entwickelt und bildete auch die Grundlage für frühere Samba-Versionen auf Linux-Systemen.

CIFS - Common Internet File System

CIPS ist eine Weiterentwicklung für SMB von Microsoft aus dem Jahre 1996. CIFS ist das Protokoll, mit dem Windows- und Samba-Server ihre Freigaben bereitstellen. CIFS ist in einem gewissen Umfang abwärtskompatibel zu SMB (mit NetBEUI), da es das ursprüngliche SMB nur erweitert. SMB-Clients können darauf zwar zugreifen, aber von den erweiterten Funktionen von CIFS nicht profitieren.
Eine Unterscheidung zwischen SMB und CIFS trifft man heute eigentlich nicht mehr. Beide Protokolle werden synonym verwendet.

Aufgaben und Übungen mit dem Raspberry Pi

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