SMB1.0/2.0/3.0 协议全解析：版本演进、速度对比与系统支持

一、SMB 协议的起源与发展历程

二、SMB 各版本协议深度解析

1. SMB 1.0（CIFS）

• 发布时间：1987 年（微软引入）
• 核心特性：
  • 基于 NetBIOS 协议，使用 TCP 139/445 端口通信。
  • 单线程处理请求，无加密机制，安全性薄弱。
  • 最大传输单元（MTU）固定为 1500 字节，受限于早期以太网硬件。
• 速度限制：
  • 理论峰值约 100 Mbps（12.5 MB/s），实际受协议开销影响通常低于 80 Mbps。
• 系统支持：
  • Windows NT 至 Windows 7/Server 2008 R2 默认启用，但微软自 Windows 10 1709 版本起默认禁用。
  • 部分老旧设备（如早期 NAS、打印机）仍依赖此协议。
• 应用场景：
  • 家庭网络中与旧设备兼容，但因 WannaCry 等勒索软件风险，已被微软强烈建议禁用。

2. SMB 2.0

• 发布时间：2006 年（Windows Vista/Server 2008）
• 核心特性：
  • 引入复合请求（Compound Operation），减少网络往返次数。
  • 支持符号链接、配额管理和加密（需手动启用）。
  • 引入 Large MTU（最大 1 MB），提升大文件传输效率。
• 速度限制：
  • 理论峰值 2 Gbps（250 MB/s），实际在千兆网络中可达 900 Mbps（112.5 MB/s）。
• 系统支持：
  • Windows Vista 及以上、macOS 10.7+、Linux 内核 3.10+（通过 Samba）。
• 应用场景：
  • 企业局域网中替代 SMB 1.0，兼顾性能与兼容性，但加密性能较弱。

3. SMB 2.1

• 发布时间：2009 年（Windows 7/Server 2008 R2）
• 核心特性：
  • 优化能源管理（SMB 节能），支持网络适配器自动降速。
  • 改进目录枚举性能，减少内存占用。
• 速度限制：
  • 与 SMB 2.0 相当，理论峰值 2 Gbps，但实际提升约 10%。
• 系统支持：
  • Windows 7 及以上、macOS 10.10+、Linux 内核 4.1+。

4. SMB 3.0

• 发布时间：2012 年（Windows 8/Server 2012）
• 核心特性：
  • 强制加密（AES-128），端到端保护数据安全。
  • 多通道（Multi-Channel）技术，支持多网卡聚合带宽。
  • 支持远程直接内存访问（RDMA），零 CPU 拷贝传输。
• 速度限制：
  • 单通道理论峰值 10 Gbps（1.25 GB/s），实际受硬件限制通常为 8-9 Gbps（1-1.125 GB/s）。
  • 多通道模式下，双 10 GbE 网卡可叠加至 20 Gbps（2.5 GB/s），QNAP 实测达 2475 MB/s。
• 系统支持：
  • Windows 8 及以上、macOS 11.3+、Linux 内核 5.3+（需手动配置）。
• 应用场景：
  • 企业级数据中心、虚拟化平台（如 Hyper-V）和 8K 视频剪辑，平衡性能与安全。

5. SMB 3.1.1

• 发布时间：2014 年（Windows 10/Server 2016）
• 核心特性：
  • 升级加密算法至 AES-256-GCM，抗量子计算攻击能力增强。
  • 预身份验证完整性（PAI）防止中间人攻击降级协议版本。
  • 支持 SMB over QUIC，减少延迟并提升弱网环境稳定性。
• 速度限制：
  • 加密性能显著提升，AES-256-GCM 比 SMB 3.0 的 AES-128 快 15-20%。
  • 多通道模式下，四 10 GbE 网卡理论峰值 40 Gbps（5 GB/s），实际受 CPU 加密能力影响约 3.5-4 GB/s。
• 系统支持：
  • Windows 10 及以上、macOS 12+、Linux 内核 5.15+（需 Samba 4.15+）。
• 应用场景：
  • 金融、医疗等对数据安全要求极高的行业，以及云存储（如 Azure 文件服务默认支持）。

三、各版本速度对比与硬件依赖

• 速度影响因素：
  • 硬件配置：SMB 3.0 多通道需多网卡 + 支持 RSS（接收端缩放）的交换机。
  • 加密开销：SMB 3.1.1 的 AES-256-GCM 在现代 CPU（如 Intel Ice Lake）上损耗可忽略不计。
  • 文件类型：小文件（<100 KB）传输速度受协议开销影响显著，SMB 3.0 比 SMB 1.0 快 3-5 倍。

四、主流系统对 SMB 协议的支持现状

五、选择建议与最佳实践

1. 协议选择优先级：

   • 企业用户：优先使用 SMB 3.1.1，强制开启加密和多通道，搭配 RDMA 网卡提升虚拟化性能。
   • 家庭用户：推荐 SMB 3.0，兼顾速度与兼容性，避免旧设备无法访问。
   • 安全敏感场景：禁用 SMB 1.0/2.0，仅允许 SMB 3.1.1 连接，通过组策略强制加密。

2. 性能优化技巧：

   • Windows 客户端：在 “高级共享设置” 中启用 “启用 SMB 多通道” 和 “加密文件共享”。
   • Linux 客户端：挂载时指定参数vers=3.1.1,rsize=1048576,wsize=1048576以提升大文件传输效率。
   • NAS 配置：使用双 2.5 GbE 或 10 GbE 网卡，启用链路聚合或多通道模式（如极空间 Z4 Pro 实测达 600 MB/s）。

3. 安全加固措施：

   • 定期扫描网络，禁用所有 SMB 1.0 设备。
   • 为敏感共享启用 “仅 SMB 3.1.1 加密连接”，拒绝未加密访问。
   • 配置防火墙规则，限制 SMB 端口（TCP 445）仅允许受信任 IP 访问。

六、未来发展趋势

• QUIC 传输层：减少延迟，提升弱网环境下的稳定性。
• AI 驱动的流量预测：动态优化多通道带宽分配。
• 零信任网络访问（ZTNA）：集成 Azure AD 进行细粒度权限控制。