Протоколы і сервери интернета

ПІВНІЧНО-ЗАХІДНИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЗАОЧНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНИВЕРСИТЕТ.

Доповідь по информатике.

На тему: «Протоколи і сервери Интернета».

Виконала: студентка гр.№ 1.

Чугунова Ю.В.

Санкт-Петербург, 2002 г.

Сьогодні безліч людей несподівано собі відкривають собі існування глобальних мереж, що об'єднує комп’ютери в усьому світ у єдиний інформаційний простір, що називається Internet. Що це таке, визначити непросто. З технічною погляду Internet — це об'єднання транснаціональних комп’ютерних мереж, які працюють у різним протоколів, що пов’язують різноманітні типи комп’ютерів, фізично передавальних дані про всім доступним типам ліній — від кручений пари телефонних дротів до оптоволокна і супутникових каналів. Більшість комп’ютерів в Internet пов’язано за протоколом TCP/IP. Можна сміливо сказати, що Internetце мережу мереж, обплутує всю земну шар.

Тепер трохи інформації про технології «клієнт-сервер». Вона відома вже досить тривалий час, але раніше найчастіше використовувалася в великих мережах масштабу підприємства. Сьогодні, з недостатнім розвитком Internet, ця технологія дедалі більше приваблює погляди розробників програмного забезпечення. У накопичено дуже багато інформації з різним питанням. Найчастіше цю інформацію зберігається в базах даних (БД). Щоб опублікувати їх у Мережі доводилося експортувати БД в HTML-документы, що вимагало великих витрат і ускладнювало пошук інформації. Сьогодні є великий політичний досвід подібних робіт. Практично кожен користувач Мережі неодноразово стоїть перед подібними БД. Наприклад, головна складова роботі популярного пошукового серверу Yahoo (адресу: http: internet — це запити до базі даних WWW-сервера по ключовим словами. Відповідь серверу — список гіпертекстових посилань на характерні для Мережі сторінки, містять потрібну інформацію. Саме сьогодні проблема Web-интерфейса до БД як ніколи актуальна.

Протоколи мережі Internet.

Основне, що відрізняє Internet з інших мереж — це стосується її протоколи — TCP/IP. Взагалі, термін TCP/IP зазвичай означає усе, пов’язане з протоколами взаємодії між комп’ютерами в Internet. Він охоплює ціле сімейство протоколів, прикладні програми, і навіть саму мережу. TCP/IP — це технологія межсетевого взаємодії, технологія Internet. Мережа, що використовує технологію Internet, називається «Internet ». Якщо йдеться про глобальної мережі, об'єднуючою безліч мереж технологією Internet, що його називають Internet.

Свою назву протокол TCP/IP дістав листа від двох комунікаційних протоколів (чи протоколів зв’язку). Це Transmission Control Protocol (TCP) і Internet Protocol (IP). Попри те що, що у мережі Internet використовується велика кількість інших протоколів, мережу Internet часто називають TCP/IP-сетью, тому що ці два протоколу, безумовно, є важнейшими.

Як у всякою іншою мережі в Internet існує 7 рівнів взаємодії між комп’ютерами: фізичний, логічний, мережевий, транспортний, рівень сеансів зв’язку, представницький і прикладної рівень. Відповідно кожному рівню взаємодії відповідає набір протоколів (тобто. правил взаимодействия).

Протоколи фізичного рівня визначають вигляд і характеристики ліній зв’язок між комп’ютерами. У Internet використовуються майже всі відомі нині способи зв’язку від простого дроти (вита пара) до волоконно-оптичних ліній зв’язку (ВОЛС).

До кожного типу ліній зв’язку розроблений відповідний протокол логічного рівня, займається управлінням передачею інформації з каналу. До протоколів логічного рівня для телефонних ліній ставляться протоколи SLIP (Serial Line Interface Protocol) і PPP (Point to Point Protocol). Для зв’язку з кабелю локальної мережі - це пакетні драйвери плат ЛВС.

Протоколи мережного рівня визначають передачу даних між пристроями у різних мережах, тобто займаються маршрутизацією пакетів в мережі. До протоколів мережного рівня належать IP (Internet Protocol) і ARP (Address Resolution Protocol).

Протоколи транспортного рівня управляють передачею даних із однієї програми до іншої. До протоколів транспортного рівня належать TCP (Transmission Control Protocol) і UDP (User Datagram Protocol).

Протоколи рівня сеансів зв’язку визначають установку, підтримання та знищення відповідних каналів. У Internet цим займаються вже згадані TCP і UDP протоколи, і навіть протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol).

Протоколи представницького рівня займаються обслуговуванням прикладних програм. До програмам представницького рівня належать програми, запущені, приміром, на Unix-сервере, надання різних послуг абонентам. До таких програмам ставляться: telnet-сервер, FTP-сервер, Gopherсервер, NFS-сервер, NNTP (Net News Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP2 і POP3 (Post Office Protocol) і т.д.

До протоколів прикладного рівня ставляться мережні послуги і програми з їх предоставления.

Міжмережевий протокол (IP).

З допомогою ліній зв’язку забезпечується доставка даних із одного пункту на другий. Але Ви вже знаєте, що Internet може доставляти дані в численні точки, розкидані всій земній кулі. Як це происходит?

Різні ділянки Internet пов’язуються з допомогою системи комп’ютерів (званих маршрутизаторами) що з'єднують між собою мережі. Це може бути мережі Internet, мережі з маркерным доступом, телефонні лінії (див. рис.2).

Малюнок 1. Апаратні кошти Internet.

[pic].

Телефонні лінії мережі Ethernet еквівалентні автомобілі й літакам служби доставки пошти. Маршрутизатори — це поштові підстанції; вони приймає рішення у тому, куди спрямовувати дані («пакети»), як і, як поштова підстанція вирішує, куди спрямовувати конверти з поштою. Кожна підстанція, чи маршрутизатор, немає через відкликання іншими станціями. Якщо Ви опустили лист у поштову скриньку в Нью-Хэмпшире, а адресат живе у Каліфорнії, то місцеве поштове відділення нічого очікувати бронювати літак, щоб доставити Вашого листа до Каліфорнії. Місцеве поштове відділення посилає лист на підстанцію, підстанція посилає його за іншу підстанцію тощо, поки лист не сягне адресата. Отже, кожної підстанції треба знати лише, які є з'єднання та який із «наступних стрибків» буде найкращим для переміщення пакета ближчі один до пункту призначення. Схожа ситуація складається у Internet: маршрутизатор дивиться, куди адресовані Ваші дані, і вирішує, куди їх посылать.

Звідки Internet знає, куди слід спрямувати Ваші дані? Якщо ви відправляєте лист, то, просто опустивши їх у поштову скриньку без конверта, Ви не можете розраховувати, що кореспонденція буде доставлена за призначенням. Лист потрібно вкласти у конверт, написати на конверті адреса київська і наклеїти марку. Так само, як поштове відділення слід за правилам, які визначають порядок роботи поштової мережі, певні правила регламентують порядок роботи Internet. Ці правила називають протоколами. Міжмережевий протокол (Internet Protocol, IP) відпо-відає адресацію, тобто. гарантує, що маршрутизатор знає, що робити з Вашими даними, коли діятимуть. Дотримуючись нашої аналогії з поштовим відомством, можна сказати, що міжмережевий протокол виконує функції конверта.

Деяка адресна інформація наводиться на початку Вашого повідомлення. Вона дає мережі достатньо даних для доставки пакета данных.

Internet — адреси складаються з чотирьох чисел, кожна з яких немає перевищує 256. При записи числа відокремлюються одне одного точками, например:

192.112.36.5.

128.174.5.6.

Адреса фактично складається з кількох частин. Оскільки Internet — це мережу мереж, то початок адреси містить інформацію для маршрутизаторів про тому, якої мережі належить Ваш комп’ютер. Права частина адреси служить для здобуття права повідомити мережі, який комп’ютер повинен мати цей пакет. 1] Кожен комп’ютер в Internet має власний унікальний адресу. Тут нам знову допоможе аналогія зі службою доставки пошти. Візьмемо адресу «50 Kelly Road, Hamden, CT». Елемент «Hamden, CT» нагадує адресу мережі. Завдяки цьому конверт потрапляє у необхідне поштове відділення, то, яке знає вулицях у певному районі. Елемент «Kelly Road» нагадує адресу комп’ютера; вказує на конкретний поштову скриньку у районі, який обслуговує дане поштове відділення. Поштове відомство виконало свою завдання, доставивши пошту у потрібний відділення, але це відділення поклало лист у відповідний поштову скриньку. Так, Internet виконала своє завдання, коли її маршрутизатори направили дані в відповідну мережу, а ця локальна мережу — в відповідний компьютер.

По цілої низки технічні причини (переважно це апаратні обмеження) інформація, посылаемая по IPмереж, розбивається на порції, звані пакетами. У першому пакеті зазвичай посилається від однієї до 1500 символів інформації. Не дозволяє одному користувачеві монополізувати мережу, проте дозволяє кожному прогнозувати своєчасне обслуговування. І це означає, у разі перевантаження мережі якість її кілька погіршується всім користувачів: вона вмирає, коли його монополізували кілька солідних пользователей.

Один із достоїнств Internet у тому, що з роботи з базовому рівні достатньо тільки межсетевого протоколу. Мережа буде дуже дружньої, якщо Ви продовжуватимете поводитися досить розумно, то вирішите свої завдання. Оскільки Ваші дані вкладаються у IP-конверт, то мережу має усю інформацію, необхідну переміщення цього пакета з Вашого комп’ютера до пункту призначення. Тут, проте, відразу кілька проблем. По-перше, здебільшого обсяг пересылаемой інформації перевищує 1500 символів. Якби пошта приймала лише листівки, Вас б це, природно, розчарувало. По-друге, може відбутися помилка. Поштове відомство іноді втрачає листи, а мережі іноді втрачають пакети чи ушкоджують їх під час передачі. Ви побачите, що на відміну поштових відділень Internet успішно вирішує такі проблеми. По-третє, послідовність доставки пакетів може бути порушена. Якщо ви послали за адресою одне одним два листи, то немає жодної гарантії, що вони підуть за одним маршруту чи надійдуть у порядку їх відправлення. Така сама проблема існує й Internet.

Тому наступна рівень мережі дасть нам можливість пересилати більш великі порції інформації та подбати про усунення тих спотворень, які вносить сама сеть.

Протокол керування передаванням (ТСР).

Аби вирішити згаданих вище проблем використовується «протокол управління передачею» (Transmission Control Protocol, TCP), який часто згадують разом із протоколом IP. Як було б діяти за разі, коли хочете послати комусь книжку, а пошта бере лише листи? Вихід один: вирвати з оповідання все сторінки, вкласти кожну в окремий конверт і кинути все конверти в поштову скриньку. Одержувачу довелося б збирати все сторінки (за умови, що жодне лист не пропало) і склеювати знову на книжку. Саме ці завдання й виконує ТСР.

Інформацію, яку Ви цього хочете передати, ТСР розбиває на порції. Кожна порція нумерується, щоб було перевірити, вся чи інформація отримана, і прихилити дані в правильному порядку. Для передачі цього порядкового номери через мережу у протоколу є свій власний «конверт», на якому «написана» необхідна інформація. Порція Ваших даних міститься у конверт ТСР. Конверт ТСР, своєю чергою, міститься у конверт IP і передається в сеть.

На приймаючої боці програмне забезпечення протоколу ТСР збирає конверти, витягує зі них дані і розміщує їх в правильному порядку. Якщо якихось конвертів немає, програма просить відправника передати їх вкотре. Після розміщення всієї необхідної інформації в правильному порядку ці дані передаються тієї прикладної програмі, що використовує послуги ТСР.

Однак це, кілька идеализированное уявлення про ТСР. У реальному житті пакети як губляться, а й змінюються по дорозі через короткочасних відмов в телефонних лініях. ТСР вирішує й цю проблему. При приміщенні даних в конверт виробляється обчислення так званої контрольної суми. Контрольна сума — їх кількість, яке дозволять що бере ТСР виявляти помилки у пакете. 2] Коли пакет прибуває до пункту призначення, приймає ТСР, обчислює контрольну суму і порівнює її з тим, яку послав відправник. Якщо значення не збігаються, то, при передачі відбулася помилка. Приймає ТСР відкидає цей пакет і затребувана повторну передачу.

Інші протоколи передачи.

Протокол ТСР створює видимість виділеної лінії зв’язок між двома прикладними програмами, т.к. гарантує, що, яка входить на одному кінці, входить у другому. Насправді немає виділеного каналу між відправником і одержувачем (інші люди можуть використовувати ці самі маршрутизатори і мережні дроти передачі своєї інформацією проміжку між Вашими пакетами), проте створюється враження, що вона є, на практиці цього зазвичай буває достаточно.

Не найкращий підхід для використання мережі. Формування ТСР — сполуки вимагає великих витрат і витрат часу; коли цей механізм непотрібен, кращим використати його. Якщо є, які необхідно послати, вкладаються у одному пакеті, гарантія доставки не дуже багато важить, ТСР може бути обузой.

Є ще один стандартний протокол, що дозволяє уникнути таких накладних витрат. Він називається «протокол користувальних дейтаграмм» (user datagram protocol, UDP) і використовують у деяких прикладних програмах. Замість вкладання Ваших даних в конверт TCP і приміщення цього конверта в конверт IP прикладна програма вкладає дані в конверт UDP, який і поміщається в конверт IP.

UPD простіше ТСР, оскільки цей протокол не піклується зниклі пакетах, розташуванні даних в правильному порядку та інших тонкощах. UDP використовується тим програм, що надсилають лише короткі повідомлення й можуть повторити передачу даних, якщо відповідь затримується. Припустимо, що Ви пишете програму, яка шукає номери телефонів на одній із мережевих баз даних. Немає сенсу встановлювати ТСР — з'єднання у тому, щоб передати на усіх напрямах по 20−30 символів. Можна просто помістити ім'я до одного UDPпакет, вкласти їх у IP-пакет й надіслати. Приймаюча прикладна програма отримає цей пакет, прочитає ім'я, знайде номер телефону, вкладе їх у інший UDPпакет і доправить назад. Що буде, якщо пакет по дорозі загубиться? Це — проблема Вашої програми: якщо занадто довго немає відповіді, вона посилає іще одна запрос.

MNPпротоколы.

MNP (Microsoft Network Protocols) — серія найпоширеніших апаратних протоколів, вперше реалізована на модемах фірми Microsoft. Ці протоколи забезпечують автоматичну корекцію помилок, і компресію переданих даних. Зараз відомі 10 протоколов:

MNP1. Протокол корекції помилок, використовує асинхронний полудуплексный метод передачі. Це найбільш простий з протоколів MNP.

MNP2. Протокол корекції помилок, використовує асинхронний двобічний метод передачі данных.

MNP3. Протокол корекції помилок, використовує синхронний двобічний метод передачі між модемами (інтерфейс модем — комп’ютер залишається асинхронним). Бо за асинхронної передачі використовується десять біт на байт — вісім біт даних, стартовий біт і стоповый біт, а при синхронної лише вісім, то цьому полягає можливість прискорити обмін даними на 20%.

MNP4. Протокол, використовує синхронний метод передачі, забезпечує оптимізацію фази даних, котра ще кілька покращує неефективність протоколів MNP2 і MNP3. З іншого боку, за зміни числа помилок на лінії відповідно змінюється від і розмір блоків переданих даних. При збільшенні кількості помилок розмір блоків зменшується, збільшуючи ймовірність успішного проходження окремих блоків. Ефективність цього методу становить близько 20% проти простий передачею данных.

MNP5. Додатково до методів MNP4, MNP5 часто використовує простий метод стискування переданої інформації. Символи часто які в переданій блоці кодуються ланцюжками бітов меншою довжини, ніж рідко які символи. Додатково кодуються довгі ланцюжка однакових символів. Зазвичай у своїй текстові файли стискуються до 35% своєї вихідної довжини. Разом з 20% MNP4 це справді дає підвищення ефективності до 50%. Зауважимо, що ви передаєте вже стислі файли, а більшості так і є, додаткового збільшення ефективності з допомогою стискування даних модемом цього происходит.

MNP6. Додатково до методів протоколу MNP5 протокол MNP6 автоматично переключається між дуплексным і полудуплексным методами передачі у залежність від типу інформації. Протокол MNP6 також забезпечує сумісність з протоколом V.29.

MNP7. У порівняні з ранніми протоколами використано більш ефективний метод стискування данных.

MNP9. Використовує протокол V.32 і відповідні метод роботи, який би сумісність з низкоскоростными модемами.

MNP10. Призначений задля забезпечення зв’язку на сильно зашумленных лініях, як-от лінії стільникового зв’язку, міжміськими лініями, сільські лінії. Це досягається з допомогою наступних методов:

— багаторазового повторення спроби встановити связь.

— зміни розміру пакетів відповідно до зміною рівня перешкод на линии.

— динамічного зміни швидкості передачі у відповідність до рівнем перешкод линии.

Усі протоколи MNP сумісні між собою знизу вгору. При встановленні зв’язку відбувається установка найвищого можливого рівня MNPпротоколу. Якщо один з связывающихся модемів підтримувати не може протокол MNP, то MNP-модем працює без MNP-протокола.

Поштовий сервер.

Поштові сервери — це сервери, отримують і котрі відправляють електронні сообщения.

Сервер, який одержує електронні повідомлення, працює за протоколу POP (Post Office Protocol).

Сервер, отправляющий електронні повідомлення працює за протоколу SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

Один сервер (що означає один комп’ютер) може виконувати функції як серверу SMTP, і РОР. Кожен конкретний постачальник послуг встановлює або і той ж сервер щоб одержати і відправлення пошти, або два різних — залежить від його апаратного обеспечения.

FTP-сервер.

Зараз майже всі вузли, які можна знайти у мережі, є власне Web-серверами, сховищами гіпертекстових документів (лише, на відміну звичайних серверів, вони мають набагато більшими графічними можливостями). І з нього є безліч FTPсерверів, які представляють справжні сховища файлів. На світанку Internet було створено систему, покликана керувати передачею файлів від однієї комп’ютера до іншого; цієї системою та був FTP (File Transfer Protocol, Протокол передачі). З допомогою FTP користувачі можуть одержати доступ подібним сховищам і завантажити собі на комп’ютер текстові файли, програми розвитку й багато другое.

Існує безліч FTP-серверов, де можна шукати цікаві для вас файли. Адміністратори загальнодоступних вузлів надають «анонімний» доступ до даних. Багато FTP-серверы дозволяють використовувати такий доступ для з'єднання заліза і отримання файлів в необмежених межах. Установивши зв’язок, ви шукайте потрібні дані, та був завантажуєте файли на комп’ютер, виходячи з Web-броузера.

Сервер новостей.

Сервер новин — це з'єднаний з Internet комп’ютер, з якого користувачі отримують доступом до групам новостей.

Сервер новин можна порівняти з рознощиком газет — саме цей сервер йде завантаження статей груп новин на ваш комп’ютер. Щоб читати ці статті й відправлятиме свої повідомлення, ви повинні встановити зв’язку з сервером новостей.

Кластеризація серверов.

Бувають ситуації, коли сервер, з що ви намагаєтеся зв’язатися не відповідає. Потенційних причин для відмов серверу значна частина — скажімо, аварійний збій; выполняющееся в останній момент вашого звернення відновлення програмного чи апаратного забезпечення; аварійний стан серверу, яка потребує ремонта.

Щоб чи впорається з що така проблемами, потрібна якась система, що передбачає дублювання. Одне з таких рішень називається кластеризацией передбачає з'єднання кількох серверів таким способом, щоб яка утворювалася у своїй система функціонувала як біжать машина. Для користувачів кластерна система прозора, тобто їм відмінність між кластерів і одиночним сервером невідчутна — крім той факт, що час простою системи зводиться до мінімуму. Принцип взаємодії машин кластера ось у чому: якщо з серверів перестає працювати (незапланированно чи відповідно до раніше запланованого графіку), його функції протягом однієї хвилини переходять в іншу машині кластера — процес, під назвою подоланням відмов. Обслуговування які надійшли від користувачів запитів на документи і ресурси триває як у ніж не бувало, а системний адміністратор може зайнятися рішенням що виникли проблем.

Використана литература:

1. Д. Крейнак, Д. Хебрейкен «Енциклопедія ІНТЕРНЕТ». Санкт-Петербург,.

2000 г.

2. М. Рендалл «Кластеризація серверів». PC Magazine № 2, 1998 г.

3. Б. Лівінгстон, Д. Штрауб «Комп'ютер ви вдома», Москва 2001 г.

———————————- [1] Провести межу між подадресом сіті й подадресом комп’ютера досить складно. Цей кордон встановлюється за згодою між сусідніми маршрутизаторами. На щастя, як користувачеві, Вам будь-коли доведеться турбуватися про цьому. Це має значення під час створення мережі. [2] Припустимо, Ви передаёте необроблені цифрові дані 8-місячного битовыми порціями чи байтами. Найпростіший варіант контрольної суми — скласти значення цих байтів і розмістити у кінець цієї порції інформації додатковий байт, у якому цю суму. (Або хоча б ту її частка, яка міститься у 8-місячного бітах.) Приймає TCP виконує той самий розрахунок. Якщо у процесі передачі який-небудь байт зміниться, то контрольні суми ні збігатися, і… Ви дізнаєтеся про помилку. Звісно, при наявності двох помилок можуть компенсувати одне одного, але такі помилки можна виявити складнішими вычислениями.