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SMB / CIFS Protokoll V1.2 (c) Stor IT Back 2018


SMB und CIFS - Server Message Block, Fileserver und NFS

Wo liegt der Unterschied zwischen SMB und CIFS? Sind das eigentlich zwei unterschiedliche Begriffe für die gleiche Sache? Oder ist das eine von Microsoft und das andere von einem anderen Hersteller, also eine reine Patentfrage des Begriffes?
Die erste Entwicklung in diesem Fall stammt von IBM aus den Achtziger Jahren und wurde SMB genannt. SMB steht hierbei für Server Message Block. Es handelt sich hierbei um ein Filesharing-Protokoll. Es sollten Dateien einfach und komfortable über ein lokales Netzwerk geschrieben und gelesen werden. Die Freigaben auf dem Host wurden als Shares bezeichnet.

CIFS (Common Internet File System) ist eine Implementierung von SMB von der Firma Microsoft, entwickelt für das Windows Betriebssystem. Es ist also eine Form von SMB, eine spezielle Implementierung.

Die beiden Begriffe bedeuten also etwas vereinfacht die gleiche Sache. Ein Client der CIFS spricht kann auf einen Server mit SMB zugreifen und umgekehrt.

Welcher Begriff ist den jetzt der richtige? Der heute passende Begriff ist SMB, moderne Systeme setzen nicht mehr CIFS, sondern SMB ein. Selbst bei Microsoft wird seit Windows Vista SMB 2 und seit Windows 8 bzw. Windows Server 2012 SMB 3 eingesetzt. SMB 2 und SMB 3 nutzen also deutliche Verbesserungen gegenüber von CIFS.

Was ist denn jetzt aber Samba? Samba ist eine Implementierung von SMB auf Unix bzw. Linux Rechnern. Samba wurde entwickelt, um Linux Clients einen Zugriff auf Windows Server zu ermöglichen bzw. Windows Clients den Zugriff auf Linux Server.
Unter Linux bzw. Unix Rechnern wird sonst nur das NFS Netzwerkdateisystem (Networked File System) genutzt. Das ist allerdings ein vollständig anderes Protokoll als SMB oder CIFS. Eine NFS Client kann also nicht mit einem SMB Server Daten austauschen.


Implementierung und Funktion in Windows und Linux Samba

Das SMB Protokoll implementiert ein Netzwerkdateisystem (File-Server-Protokoll), welches vom Filesystem des Servers relativ unabhängig ist. Microsoft stellt SMB bzw. früher CIFS auf Basis des NTFS zur Verfügung, mit Samba wird SMB auf Linux und Unix Servern mit zum Beispiel EXT3, EXT4, ZFS oder XFS aufgebaut. Eine ältere Entwicklung des SMB bzw. CIFS Protokoll war das LAN-Manager-Produkt auf Basis des NetBIOS-Protokoll.
In der Praxis wird das SMB-Protokoll für die Freigabe von Dateien von einem zentralen Server an verschiedene Clients genutzt. Dies sind häufig Office-Daten, Bilder und Zeichnungen oder Videos. Seit SMB 3.0 können die Freigaben auch für Virtualisierung (Hyper-V) und Microsoft SQL Server genutzt werden.
Wie bei NFS können bei SMB auch Dateien gemeinsam genutzt werden, es können Dateien gleichzeitig gelesen werden. Auf eine Datei kann meist nur ein Client schreibend zugreifen, aber verschiedene Clients können auf verschiedene Dateien auf einer Freigabe schreibend zugreifen. Dies ist ein großer Unterschied zu iSCSI-Freigaben oder anderen Block-Devices.


CIFS / SMB Historie

Das SMB Protokoll wurde 1983 bei IBM vorgestellt. Verschiedene Firmen arbeiteten dann an der Weiterentwicklung des Protokolls, unter anderem Microsoft, IBM, SCO und das Samba-Team. Microsoft entwickelte in dieser Zeit sicherlich die meisten Erweiterungen, allerdings bis 2007 als Closed Source. Danach hat Microsoft wichtige Verfahren offen gelegt.
Mit Windows NT 4.0 hat Microsoft das Ur-SMB veröffentlicht, damals als CIFS bezeichnet. Mit Windows 2000 kam dann die SMB Version 1.0 raus, bei Windows Server 2008 dann die SMB Version 2 und mit Windows Server 2012 die neuste SMB 3 Version.

SMB-VersionWindows VersionSamba VersionFeatures
CIFSWindows NT 4.0Samba 1
SMB1 / SMB 1.0Windows 2000Samba 2SMB über TCP/IP
SMB2 / SMB 2.0Windows Vista / Server 2008Samba 3.5Performancesteigerung, weniger Befehle
SMB2 / SMB 2.1Windows 7 / Server 2008 R2neuer Locking-Mechanismus
SMB3 / SMB 3.0Windows 8 / Server 2012Samba 4.0für Hyper-V, Verschlüsselung
SMB3 / SMB 3.0.2Windows 8.1 / Server 2012 R2
SMB3 / SMB 3.1.1Windows 10 / Server 2016Samba 4.3Verschlüsselung, Integritätsprüfung


SMB 3.0 - Features und Neuerungen

SMB Transparent Failover:
Ist eine Freigabe auf einem Clusterdateiserver vorhanden, so wird beim Ausfall eines Nodes (oder der Wartung) die Freigabe transparent auf einem anderen Node weiter bedient, ohne die Anwendungen zu unterbrechen, die Dateien in diesen Freigaben speichern. Neben einem Fileserver-Cluster auf Basis von Windows Server 2012 werden auch Clients in der Version Windows 8 bzw. Server 2012 benötigt.

SMB Scale Out:
Werden in einem Fileserver-Cluster Clustervolumes der Version 2 (Cluster Shared Volumes CSV) genutzt, so kann ein direkter Zugriff von Clients auf alle Cluster-Nodes über SMB 3.0 erfolgen. Dies bedeutet eine bessere Laster-Verteilung, sowohl für die Cluster-Nodes wie auch für die Clients.

SMB Multichannel:
Mit dem Multichannel werden verschiedene Netzwerkverbindungen zwischen Client und Server zusammengefasst. Die Daten laufen über die verschiedenen Pfade und bieten einen Lastausgleich. Sollte ein Pfad ausfallen, so werden transparent die übrigen Pfade genutzt. Dieses Verfahren ist ähnlich dem Multipathing bei iSCSI oder Fibre Channel.

SMB Direct:
SMB Direct unterstützt Netzwerkkarten mit RDMA Features. RDMA (Remote Direct Memory Access) ermöglicht den direkten Zugriff der Netzwerkkarte auf den Speicher einer Applikation. Damit müssen die Daten nicht zwischen Applikationsspeicher und Netzwerk-Buffer hin und her kopiert werden. Dies spart einmal CPU-Zeit und verringert die Latenzzeit einer IO-Operation. Bei SMB 3.0 bedeutet dies einen performanteren Zugriff auf die Daten, was sich speziell bei Hyper-V und Microsoft SQL Server positiv auswirkt.

Leistungsindikatoren für Serveranwendungen:
Die neuen SMB-Leistungsindikatoren liefern detaillierte, nach Freigabe unterteilte Daten über Durchsatz, Latenz und I/O pro Sekunde. Dies ermöglicht die Leistung von SMB 3.0-Dateifreigaben zu analysieren, in denen ihre Daten gespeichert sind. Diese Indikatoren sind speziell für Serveranwendungen wie Hyper-V und SQL Server konzipiert, die Dateien in Remotedateifreigaben speichern.

SMB Verschlüsselung:
Dies ist eine End-to-End Verschlüsselung vom SMB 3.0 Client zum Server. Es schützt den Datenstrom vor Lauschangriffen auf nicht vertrauenswürdigen Verbindungen. So kann zum Beispiel eine Filialanbindung über das Internet ohne zusätzliche Hard- oder Software realisiert werden. Die Verschlüsselung wird auf Freigabebasis oder für einen gesamten Server konfiguriert.

SMB Directory Leasing:
Das Directory Leasing verbessert die Antwortzeiten von Anwendungen in Filialen mit langsamer Anbindung. Durch die Verwendung von Verzeichnisleases werden Roundtrips vom Client zum Server reduziert, da Metadaten von einem Verzeichniscache mit längerer Lebensdauer abgerufen werden. Die Cachekohärenz bleibt erhalten, da Clients benachrichtigt werden, wenn sich Verzeichnisinformationen auf dem Server ändern.


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