آشنایی با پروتکل nfs (سیستم فایل شبکه‌)

در گذشته، انتقال فایل‌ها بین رایانه‌ها نیازمند روش‌های پیچیده و زمان‌بر بود. اما با ظهور پروتکل nfs، این فرآیند به سادگی اتصال به یک پوشه محلی تبدیل شد. با استفاده از این پروتکل شما می‌توانید به فایل‌ها دسترسی پیدا کرده، آن‌ها را ویرایش کنید و تغییرات را ذخیره کنید. اما سوال اینجا است که نحوه کار این پروتکل چگونه است و چگونه می‌توان از آن استفاده کرد؟ برای پاسخ به این سوالات و آشنایی کامل با پروتکل اشتراک فایل شبکه‌ای (Network File System) تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.

پروتکل NFS چیست؟

پروتکل nfs یک پروتکل شبکه‌ای است که به شما اجازه می‌دهد فایل‌های ذخیره‌شده روی یک سرور را طوری ببینید و استفاده کنید که انگار روی رایانه خودتان قرار دارند. این پروتکل در سال ۱۹۸۴ توسط شرکت Sun Microsystems توسعه یافت و به سرعت به یکی از پایه‌های اصلی اشتراک‌گذاری فایل در سیستم‌های یونیکس تبدیل شد.

این سیستم به صورت لایه‌ای از پروتکل‌های شبکه عمل می‌کند و می‌تواند روی پروتکل‌های مختلفی مانند TCP/IP اجرا شود. این انعطاف‌پذیری باعث شده است که NFS در محیط‌های مختلفی از جمله سیستم‌های لینوکس، ویندوز و حتی در سرویس‌های ابری مانند Amazon EFS و Google Cloud Filestore مورد استفاده قرار گیرد.

پروتکل NFS چگونه کار می‌کند؟

برای درک نحوه عملکرد Network File System (NFS)، به این مثال توجه کنید. فرض کنید که رایانه‌ها در یک شبکه، مانند افرادی هستند که از یک کتابخانه مشترک استفاده می‌کنند. در این سناریو، یک رایانه نقش کتابدار را ایفا می‌کند و سایر رایانه‌ها به عنوان اعضای کتابخانه به منابع دسترسی دارند.

در این ساختار، رایانه‌ای که نقش کتابدار را دارد، به عنوان سرور NFS شناخته می‌شود. این سرور باید نرم‌افزار NFS را روی خود نصب داشته و همچنین به درستی پیکربندی شده باشد تا درخواست‌های اعضا را مدیریت کند. علاوه بر این، باید به شبکه‌ای متصل باشد که منابع را از طریق آن به اشتراک می‌گذارد.

از سوی دیگر، رایانه‌هایی که به عنوان اعضای کتابخانه عمل می‌کنند، به عنوان مشتری‌ها یا کلاینت‌های پروتکل NFS شناخته می‌شوند. این مشتری‌ها نیز باید نرم‌افزار NFS را نصب کرده و به همان شبکه‌ای متصل باشند که سرور در آن حضور دارد. با این پیکربندی، مشتری‌ها می‌توانند به منابعی که سرور به اشتراک گذاشته است، دسترسی پیدا کنند.

برای اینکه این ارتباط به درستی برقرار شود، سرور باید یک نقطه اتصال (mount point) تعریف کند که به عنوان دروازه‌ای برای دسترسی به منابع عمل می‌کند. کلاینت‌ها با استفاده از این نقطه اتصال می‌توانند منابع را به سیستم فایل خود متصل کرده و به آن‌ها دسترسی پیدا کنند.

در این فرآیند، سرور از یک برنامه به نام nfs استفاده می‌کند که مسئول پاسخ‌گویی به درخواست‌های کلاینت‌ها است. کلاینت‌ها نیز با ارسال درخواست‌هایی از طریق پروتکل‌های شبکه، مانند TCP/IP، به سرور متصل می‌شوند و منابع مورد نیاز خود را دریافت می‌کنند.

یکی از نکات مهم در این ساختار، هماهنگی در مجوزهای دسترسی است. برای اینکه کلاینت‌ها بتوانند به درستی به منابع دسترسی پیدا کنند، باید شناسه‌های کاربری (UID) و گروهی (GID) آن‌ها با مقادیر مربوطه در سرور مطابقت داشته باشد. در غیر این صورت، ممکن است با خطاهای دسترسی مواجه شوند.

نسخه‌های مختلف پروتکل NFS

انواع مختلفی از شبکه اشتراک فایل وجود دارد که در ادامه، به معرفی این نسخه‌ها می‌پردازیم:​

NFSv2

NFS  نسخه 2 که در سال 1989 معرفی شد، به عنوان اولین نسخه عمومی این پروتکل شناخته می‌شود. این نسخه از پروتکل UDP استفاده می‌کرد و طراحی آن به گونه‌ای بود که سرور بدون نیاز به حفظ وضعیت کاربران عمل می‌کرد. در این نسخه، حداکثر اندازه فایل‌هایی که می‌توانستند توسط کلاینت‌ها خوانده شوند، به ۲ گیگابایت محدود بود. با وجود محدودیت‌ها، NFSv2  پایه‌گذار اشتراک‌گذاری فایل‌ها در شبکه‌های محلی بود.

NFSv3

در سال 1995، نسخه 3 NFS به عنوان یک نسخه پیشرفته‌تر به کاربران ارائه شد. این نسخه، از پروتکل TCP که امکان استفاده از NFS در شبکه‌های گسترده‌تر را فراهم می‌کرد، پشتیبانی می‌کرد. همچنین، محدودیت اندازه فایل‌ها برداشته شد و امکان دسترسی به فایل‌های بزرگ‌تر از 2 گیگابایت فراهم گردید. پشتیبانی از نوشتن‌های ناهمزمان نیز بهبود یافت که عملکرد نوشتن فایل‌ها را افزایش داد.

NFSv4

نسخه 4 NFS که در سال 2003 معرفی شد و تغییرات اساسی در ساختار پروتکل ایجاد کرد. این نسخه به جای پروتکل‌های متعدد، از یک پورت ثابت (2049) برای ارتباط استفاده می‌کند که عبور از فایروال‌ها را ساده‌تر می‌کند. همچنین، NFSv4 از مدل stateful استفاده می‌کند؛ به این معنا که سرور وضعیت کاربران و فایل‌ها را حفظ می‌کند. 

می‌توان گفت NFSv4 پیشرفته‌ترین نسخه این پروتکل است و ویژگی‌های مثبتی زیادی در آن وجود دارد. به عنوان مثال، احراز هویت قوی‌تر و پشتیبانی از لیست‌های کنترل دسترسی (ACLs) که به هر کاربر مجوز دقیقی به جای مجوزهای سنتی می‌دهد، در این نسخه وجود دارد و تجربه کاربری را بهبود می‌بخشد. علاوه بر این، قابلیت delegation نیز به منظور کاهش تعاملات با سرور، مدیریت موقتی فایل را به کلاینت می‌سپارد و مدیریت فایل‌‌ها را آسان‌تر خواهد کرد.

مزایا و معایب پروتکل NFS

پروتکل NFS می‌تواند مزایا و معایبی داشته باشد که شما را با ساختار آن بهتر آشنا خواهد کرد:

مزایای NFS

• امکان دسترسی چندین کاربر به فایل‌های مشترک را برای شما فراهم می‌کند. 
• شما و همکارانتان با اتصال به سرور NFS می‌توانید به صورت همزمان فایل‌ها را بخوانید و بنویسید که این امر باعث می‌شود داده‌ها همواره به‌ روز و هماهنگ باشند.
• با ذخیره‌سازی فایل‌ها در سرور مرکزی، دیگر نیازی به نگهداری نسخه‌های دیگر آن‌ها ندارید که این موضوع به صرفه‌جویی در فضای ذخیره‌سازی کمک می‌کند.
• این پروتکل می‌تواند با رشد شبکه و افزایش منابع، به راحتی گسترش یابد و نیازهای جدید را برآورده کند.
• با استفاده از NFS نیاز به استفاده از دیسک‌ها و فلش‌درایوهای قابل حمل کاهش می‌یابد پس خطرات مرتبط با انتقال بدافزارها از طریق این دستگاه‌ها نیز کمتر خواهد شد.
• NFS به عنوان یک پروتکل بالغ، دارای منابع آموزشی و مستندات فراوانی است که یادگیری و پیاده‌سازی آن را تسهیل می‌کند.

معایب NFS

• نسخه‌های قدیمی‌تر NFS دارای ویژگی‌های امنیتی محدودی بودند. اگرچه نسخه‌های جدیدتر بهبودهایی در این زمینه داشته‌اند، اما همچنان نیاز به اقدامات امنیتی اضافی وجود دارد.
• عملکرد آن به کیفیت و پایداری شبکه بستگی دارد. در صورت بروز مشکلات شبکه، دسترسی به فایل‌ها ممکن است مختل شود.
• حتی نسخه‌های جدیدتر آن نیز در هر درخواست خواندن یا نوشتن، تنها مقادیر محدودی از داده‌ها را منتقل می‌کنند که ممکن است برای عملیات‌های بزرگ‌تر ناکافی باشد.
• مدیریت قفل‌گذاری فایل‌ها در این شبکه ممکن است پیچیده باشد، به ویژه زمانی که چندین کلاینت به صورت همزمان به یک فایل دسترسی دارند.
• این پروتکل ممکن است در مدیریت فایل‌های بسیار بزرگ یا دایرکتوری‌های با تعداد فایل‌های زیاد، عملکردی ضعیف‌تر از خود نشان دهد.

امنیت پروتکل NFS

حال که با پروتکل Network File System (NFS) به طور کامل آشنا شدید، مطمئنا می‌پرسید آیا NFS امن است؟ پاسخ کوتاه این است که این شبکه ذاتا برای امنیت طراحی نشده است، اما با پیکربندی و مدیریت صحیح، می‌توان آن را به سطح قابل قبولی از امنیت رساند. پس، سعی کنید اصول امنیتی که در ادامه توضیح می‌دهیم را به خاطر بسپارید تا فایل‌های شما در امان بمانند:

• احراز هویت دومرحله‌ای را فعال کنید

اگر کارکنان شما برای ورود به شبکه‌های سازمانی از حساب‌های کاربری استفاده می‌کنند، فعال‌سازی احراز هویت دومرحله‌ای می‌تواند سد محکمی در برابر دسترسی غیرمجاز هکرها باشد.

• فایل‌های خود را رمزنگاری کنید

NFS  فقط یک پروتکل اشتراک‌گذاری فایل است و به‌ صورت پیش‌فرض از رمزنگاری فایل‌ها پشتیبانی نمی‌کند. با این حال، روش‌هایی برای افزودن لایه‌ رمزنگاری به شبکه وجود دارد. همچنین، می‌توانید آن را با پروتکل Kerberos که برای احراز هویت کاربران به‌کار می‌رود، ترکیب کنید تا امنیت را افزایش دهید.

• نصب وصله‌های نرم‌افزاری را به تعویق نیندازید

هرگاه وصله‌ای برای نرم‌افزار منتشر می‌شود، نصب فوری آن ضروری است. به ‌تعویق انداختن این به‌روزرسانی‌ها، سیستم را در برابر آسیب‌پذیری‌هایی که ممکن است توسط مهاجمان استفاده شوند، باز می‌گذارد.

• دسترسی به فایل‌سیستم‌های NFS را محدود کنید

نباید به هر کسی اجازه دسترسی به فایل‌ها را بدهید. بهتر است تعیین کنید که کدام کلاینت‌ها به چه منابعی نیاز دارند و فقط همان‌ها را مجاز به دسترسی کنید. این کار خطر نفوذ غیرمجاز را به ‌شدت کاهش می‌دهد.

• سطوح دسترسی کاربران را مدیریت کنید

در این شبکه می‌توان مجوزهای کاربران را مشخص یا اصلاح کرد. به ‌عنوان یک اصل کلی، فقط دسترسی‌های لازم را به کاربران بدهید. برای مثال، اگر کاربری نیازی به نوشتن در فایل ‌سیستم ندارد، بهتر است فقط مجوز خواندن به او داده شود.

• از شبکه‌ی خصوصی مجازی (VPN) استفاده کنید

اگر قصد دارید از طریق اینترنت به سرور متصل شوید، استفاده از تونل امن VPN را در نظر بگیرید و سرور را طوری پیکربندی کنید که دسترسی از سایر مسیرها مسدود شود. داشتن VPN یک اقدام موثر است، اما نباید به ‌تنهایی به آن اتکا کرد، بلکه باید بخشی از یک راهبرد جامع امنیتی باشد.

نتیجه گیری

پروتکل NFS یا سیستم فایل شبکه‌ای، راهی ساده و کارآمد برای اشتراک‌گذاری فایل‌ها بین رایانه‌ها فراهم می‌کند، به‌ طوری ‌که کاربران می‌توانند به فایل‌های روی سرور از راه دور دسترسی داشته باشند، آن‌ها را ویرایش کنند و بدون کوچک‌ترین احساس تفاوت با فایل‌های محلی، از آن‌ها استفاده کنند. این پروتکل با نسخه‌های مختلفی که طی سال‌ها توسعه یافته، توانسته پاسخ‌گوی نیازهای متنوع کاربران در محیط‌های لینوکس، یونیکس و حتی فضای ابری باشد.