网络三大服务之三：WINS基础知识

本文是曲洋原创的第五篇网络知识科普文章，发表于由信息产业部（现工信部）主管的全国唯一以网络管理员为受众的《网管员世界》杂志2004年第3期第97页“进阶驿站”--“知识讲堂”栏目。

以下为杂志发表时状态，经编辑稍作修改。

（图源：《网管员世界》杂志2004年第3期封面、目录页、第97页至第98页）

以下为文章的原生状态。

WINS全称Windows Internet Name Service，即Windows互联网名称服务。它和DNS一样，都是用来将主机名转换成IP地址的。但在互联网解析主机名的是DNS，事实上WINS主要的是用在局域网内缓解网络风暴。

WINS基于计算机的NetBIOS名工作，所以要了解WINS，必须对计算机名、NetBIOS及NetBIOS名有一个初步的认识。

在微软的系统中，任何一台计算机，不论是否联网，都必须定义一个不超过15位的字符作为计算机名，该名在系统安装时指定，如不指定，则由系统随机生成。设定以后，可在我的电脑—属性—计算机选项卡（WIN2000以上）或网上邻居—属性—标识选项卡中（WINME以下）查看并管理；如果该计算机处于网络环境下，则该计算机名还必须在网络中保证唯一。这个计算机名的存在，是实现NetBIOS的前提。

在局域网发展早期，为在个人机上实现网络能力，MS和IBM合作开发了一套网络协议，认为它如同计算机的BIOS一样，将成为最基本的网络访问接口，因此使用了NetBIOS（Network Basic Input/Output System）这个名字。MS就利用NetBIOS接口开发网络服务器及相应的客户软件，后来，打通NetBIOS和网络物理层的各种具体接口的NetBEUI（NetBIOS Extend User Interface）又开发成功，成为NetBIOS的增强版。它直接控制Token Ring（令牌环）和Ethernet（以太网）驱动程序，使之只能运行于局域网，其缺点是不支持路由， 要在大型的或路由式的网络间通信，必须使用基于路由的传输机制（一般是TCP/IP）

加以补充，叫做NetBIOS over TCP/IP（NetBT），意为运

行于TCP/IP基础上的NetBIOS。

WIN2000以下的计算机强制使用NetBIOS名；WIN2000以上的计算机为了在网络中和WIN2000以下的计算机保持通信，保留NetBIOS名。

NetBIOS名的前15位沿用计算机名，最后增加一位字符作为后缀，用于标识某种服务或应用程序，所以对同一个计算机名，可以生成多个NetBIOS名；而同一计算机的多个服务也可以注册到另一个计算机的NetBIOS名上，均由该后缀加以区分。WIN2000中专门提供文件和打印机共享的server服务就是典型的例子，它的后缀是八进制的20。

不难看出，即使没有WINS服务器，只要是基于NetBIOS的主机，它们都能够自己管理自己，其原理如下：

主机A登录网络时，它将向网络发送注册广播6--10次，声明自身的NetBIOS名称，确保网内其他主机收到该消息，如果该名与主机B重名，主机B将发出一个包括它自己NetBIOS名称的广播包，要求主机A停止注册，主机A会发出一个负的名称注册（negative name registration）广播作为响应，主机A注册失败；如无其他主机反对，A成功注册。

与此同时，网络上的其它主机也向A发出一个包括自己NetBIOS名称的广播包，声明自己的存在。这在形式上表现为其它主机的网络邻居窗口在刷新后会出现该主机A的NetBIOS名；而主机A的网络邻居窗口中也出现了其它主机的NetBIOS名，也就是通常所认为的计算机名。

当主机A联系主机B时，A广播一个包含B主机NetBIOS名的地址请求，如果B在线，它将向主机A广播一个包括自己IP地址的正的名称查询（positive name query）消息予以响应，然后A就可以利用这个地址连接到主机B；

当主机A正确关机时，自动发生名称释放操作，这时其它主机可以用主机A的名称登陆网络；但主机A非正常关机时，其它主机的网络邻居窗口中仍然会有该主机名，双击后会出现“找不到网络路径”的错误提示：主机A已经名存实亡。

这种“无组织无纪律”的自我管理，带来的是通信效率的大大下降：每台主机在登陆和重登陆网络的时候，都将向网络发送广播；然后所有主机再向它发送广播；然后主机间要求通信都以广播的方式进行……，每台主机随时都在大呼小叫，其巨大的数据流量将造成网络响应速度直线下降，这是最不能接受的网络问题。

所以，必须有一个“老板”对所有主机的NetBIOS名称和IP地址进行集中统一的管理和维护，NetBIOS客户端通过直接与“老板”进行名称的注册、更新、查询和释放操作，最大程度的减少了广播流量。这个“老板”就是WINS服务器。

在WINS中，NetBIOS名可以被注册为唯一的名称，这时它对应一个IP地址；也可以映射为一个组的名称，这时它对应多个IP地址。所以准确的说，WINS服务应该叫WINS的NetBIOS名称服务，正是它使NetBIOS名称到地址的解析成为可能。

为更深刻的理解WINS，我们还要说明由NetBT规定的WINS名称解析的四种方法（又叫nodes，节点）：①nodeB：广播的方法（broadcast）；②nodeP：对等的方法（peer-to-peer）,直接在WINS服务器中查询；③nodeM：混合的方法（mixed），即联合使用nodeB和nodeP，默认为B；④nodeH：另一种混合的方法（hybrid）,和nodeM一样，但默认为nodeP。如果网络中没有WINS服务器，则系统默认使用B节点的方法，如前所述；如果系统中至少有一台WINS服务器，则系统默认使用H节点的方法。

NetBIOS客户机——即WINS客户机向WINS服务器注册、更新、查询和释放的工作流程与DHCP的工作流程异曲同工：都是以租约的形式进行——但在表现形式上更像是老板与员工之间签订用工合同的一幕。仍以客户机A和B为例描述如下：

一、注册

客户机A一诶启动，就向TCP/IP配置中指定的WINS服务器发送一个名称查询请求（请求签订合同），要求注册其NetBIOS名和IP地址，如果WINS在线，它首先检查自己的数据库中是否已有该NetBIOS名，如客户机B与该名同名，则WINS以500毫秒为间隔向B发送三次名称查询请求，用以确定B是否仍然还在上班，如收到响应，则向A发出一个负的名称注册（negative name registration）。A注册失败；如果没有响应，则A注册成功，该WINS服务器会将这一对应关系（重新）记录在自己的数据库中，并向该客户机返回一个注册成功的消息，其中包括一个指定的生存周期TTL（Time to Live）——它的存在表明了WINS客户机只是一个钟点工，此时合同签订成功。

一旦A三次联系WINS服务器都失败的话，意味着WINS服务器宕机或不可用，这时，如果网络中再无其它的WINS服务器存在，则又回到了无组织无纪律的洪荒状态，WINS客户机会按照上述“广播”的方式来工作。

二、更新

默认情况下，WINS服务器数据库更新时间（合同期限）即TTL是六天，如果到时客户机没有发出更新请求（要求续签合同），名称注册即告失效（合同终止），WINS会将该员工从花名册上删除，这就是TTL的作用。

所以一般来说，客户机会在相应的TTL值过去50%也就是三天的时候向服务器发出一次名称刷新请求，说明自己还在任劳任怨的继续上班，当WINS服务器收到该请求后，即向该客户机发出包含了一个新的TTL的名称刷新响应，表示合同已然重签。

三、查询

当A需要联系B的时候，它首先检查缓存，看是否有B的NetBIOS名对应IP地址的记录，如果没有，则向WINS服务器发出该NetBIOS名称的IP查询请求，要求WINS回应其IP地址。如果没有任何WINS服务器响应，或者某个WINS服务器发出了一个“Requested Name Does Not Exist”（请求的名称不存在）消息，客户机即启用广播的方式查找，如果仍未响应，如果有事先的设置，主机A还要尽最后的努力，去查找自己的数据库文件Lmhost,仍然无效的时候，才善罢甘休。

四、释放

如果WINS客户机A停止某个注册的网络服务或正常关机的时候，该A即针对注册的某个服务或者A的NetBIOS名直接向WINS发出一个包括A机IP地址和NetBIOS名称的释放请求（要求解除合同）。WINS收到该请求后，先检查它的数据库，如果WINS找到了一个对应的记录，则向A发送一个正的名称释放（positive name release）消息作为响应，其中包括了被释放的NetBIOS名称和值为的TTL，同时在数据库中将这条记录标记为已经释放，合同正式解除；

如果WINS没有找到对应的记录或者该NetBIOS名被指向了另一个IP地址，那么WINS会向A发出一个负的名称释放（negative name release）消息作为回应。合同无法解除。

如果A非正常关机，是不会发出名称释放消息的，显然，WINS服务器的数据库中就会多出一条“假”记录，当B向WINS发出A的地址请求时，WINS仍然会向B给出已不存在了的A的地址信息，当然B不可能再通过这个地址联系到A，最终会出现超时错。在B的网络邻居窗口中，A的存在仅仅证明了A“曾经来过”。

限于篇辐，WINS与DNS的集成、WINS代理以及多个WINS服务器的管理维护和排故等WINS服务器的高级应用只有以后再谈了。

WINS是老生常谈了，希望本文对老资格的网管朋友能温故知新，对初入道的新网管朋友能有一些帮助。敬请专家指正。

五蕴书院第86篇文章 ｜ 2018年12月4日于成都

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