ПІВНІЧНО-ЗАХІДНИЙ ЗАОЧНИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ.

Доповідь з інформатики.

На тему: «Протоколи і сервери Інтернету»

Виконала студентка гр. № 1

Чугунова Ю.В.

Санкт-Петербург, 2002 р.

Введення

Сьогодні безліч людей несподівано для себе відкривають для себеіснування глобальних мереж, що об'єднують комп'ютери в усьому світі вєдиний інформаційний простір, який називається Internet. Що цетаке, визначити непросто. З технічної точки зору Internet - цеоб'єднання транснаціональних комп'ютерних мереж, що працюють за різнимипротоколами, що зв'язують різні типи комп'ютерів, фізично передаютьдані за всіма доступними типах ліній - від витої пари і телефонних проводівдо оптоволокна і супутникових каналів. Більша частина комп'ютерів в Internetпов'язане по протоколу TCP/IP. Можна сказати, що Internet-це мережа мереж,обплутують всю земну кулю.

Тепер трохи інформації про технології «клієнт-сервер». Вона відомавже досить тривалий час, але раніше найчастіше використовувалася ввеликих мережах масштабу підприємства. Сьогодні, з розвитком Internet, цятехнологія все частіше приваблює погляди розробників програмногозабезпечення. У світі накопичено величезну кількість інформації з різнихпитань. Найчастіше ця інформація зберігається в базах даних (БД). Щобопублікувати її в Мережі доводилося експортувати БД в HTML-документи, щовимагало великих витрат і ускладнювало пошук інформації. Сьогодні євеликий досвід подібних робіт. Практично будь-який користувач Мережі не разстикався з подібними БД. Наприклад, головне в роботі популярногопошукового сервера Yahoo (адреса: http::www.yahoo.com) - це запити добазі даних WWW-сервера за ключовими словами. Відповідь сервера - списокгіпертекстових посилань на знайдені в Мережі сторінки, що містять потрібнуінформацію. Саме сьогодні проблема Web-інтерфейсу до БД як ніколиактуальна.

Протоколи мережі Internet.

Основне, що відрізняє Internet від інших мереж - це її протоколи -
TCP/IP. Взагалі, термін TCP/IP звичайно означає усе, що пов'язано зпротоколами взаємодії між комп'ютерами в Internet. Він охоплюєціле сімейство протоколів, прикладні програми, і навіть саму мережу. TCP/IP
- Це технологія міжмережевої взаємодії, технологія Internet. Мережа,яка використовує технологію Internet, називається "Internet". Якщо мовайде про глобальну мережу, що об'єднує безліч мереж з технологією
Internet, то її називають Internet.

Свою назва протокол TCP/IP одержав від двох комунікаційнихпротоколів (або протоколів зв'язку). Це Transmission Control Protocol (TCP)і Internet Protocol (IP). Незважаючи на те, що в мережі Internet використовуєтьсявелике число інших протоколів, мережа Internet часто називають TCP/IP-мережею,тому що ці два протоколи, безумовно, є найважливішими.

Як і у всякій іншій мережі в Internet існує 7 рівніввзаємодії між комп'ютерами: фізичний, логічний, мережний,транспортний, рівень сеансів зв'язку, представницький і прикладнийрівень. Відповідно кожному рівню взаємодії відповідає набірпротоколів (тобто правил взаємодії).

Протоколи фізичного рівня визначають вид і характеристики лінійзв'язку між комп'ютерами. У Internet використовуються практично всі відомів даний час способи зв'язку від простого проводу (кручена пари) доволоконно-оптичних ліній зв'язку (ВОЛЗ).

Для кожного типу ліній зв'язку розроблений відповідний протоколлогічного рівня, що займається управлінням передачею інформації поканалу. До протоколів логічного рівня для телефонних ліній відносятьсяпротоколи SLIP (Serial Line Interface Protocol) і PPP (Point to Point
Protocol). Для зв'язку по кабелю локальної мережі - це пакетні драйвери плат
ЛОМ.

Протоколи мережного рівня відповідають за передачу даних міжпристроями в різних мережах, тобто займаються маршрутизацією пакетів умережі. До протоколів мережного рівня належать IP (Internet Protocol) і ARP
(Address Resolution Protocol).

Протоколи транспортного рівня управляють передачею даних з однієїпрограми в іншу. До протоколів транспортного рівня належать TCP
(Transmission Control Protocol) і UDP (User Datagram Protocol).

Протоколи рівня сеансів зв'язку відповідають за установку, підтримку ізнищення відповідних каналів. У Internet цим займаються вжезгадані TCP і UDP протоколи, а також протокол UUCP (Unix to Unix Copy
Protocol).

Протоколи представницького рівня займаються обслуговуванням прикладнихпрограм. До програм представницького рівня належать програми,запускаються, приміром, на Unix-сервері, для надання різноманітних послугабонентам. До таких програм відносяться: telnet-сервер, FTP-сервер, Gopher -сервер, 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 відносяться мережні послуги і програми їхнадання.

Межсетевой протокол (IP).

За допомогою ліній зв'язку забезпечується доставка даних з одного пунктув іншій. Але Ви вже знаєте, що Internet може доставляти дані в багатоточки, розкидані по всій земній кулі. Як це відбувається?

Різні ділянки Internet зв'язуються за допомогою системи комп'ютерів
(званих маршрутизаторами) з'єднують між собою мережі. Це можуть бутимережі Internet, мережі з маркерні доступом, телефонні лінії (див. рис.2).

Малюнок 1. Апаратні засоби Internet.

Телефонні лінії та мережі Ethernet еквівалентні автомобілів і літаківслужби доставки пошти. Маршрутизатори - це поштові підстанції; вониприймають рішення про те, куди направляти дані ( «пакети»), так само, якпоштова підстанція вирішує, куди направляти конверти з поштою. Кожнапідстанція, або маршрутизатор, не має зв'язку з іншими станціями. Якщо
Ви опустили листа в поштову скриньку в Нью-Гемпширі, а адресат живе в
Каліфорнії, то місцеве поштове відділення не буде бронювати літак,щоб доставити Ваш лист до Каліфорнії. Місцеве поштове відділеннянадсилає листа на підстанцію, підстанція посилає його на іншу підстанціюі так далі, поки лист не дійде до адресата. Таким чином, кожнійпідстанції потрібно знати тільки, які є з'єднання і який з
«Наступних стрибків» буде кращим для переміщення пакету ближче до пунктупризначення. Схожа ситуація складається і в Internet: маршрутизатордивиться, куди адресовані Ваші дані, і вирішує, куди їх посилати.

Звідки Internet знає, куди слід направити Ваші дані? Якщо Винадсилаєте листа, то, просто опустивши його в поштову скриньку без конверта, Вине можете розраховувати, що кореспонденція буде доставлена за призначенням.
Лист потрібно вкласти в конверт, написати на конверті адресу і наклеїтимарку. Точно так само, як поштове відділення слід за правилами, яківизначають порядок роботи поштової мережі, певні правиларегламентують порядок роботи Internet. Ці правила називають протоколами.
Межсетевой протокол (Internet Protocol, IP) відповідає за адресацію, тобтогарантує, що маршрутизатор знає, що робити з Вашими даними, коливони надійдуть. Дотримуючись нашої аналогії з поштовим відомством, можна сказати,що міжмережевий протокол виконує функції конверту.

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

Internet - адреси складаються з чотирьох чисел, кожне з яких неперевищує 256. При запису числа відділяються одне від одного крапками,наприклад:

192.112.36.5

128.174.5.6

Адреса фактично складається з кількох частин. Оскільки Internet --це мережа мереж, то початок адреси містить інформацію для маршрутизаторів проте, до якої мережі належить ваш комп'ютер. Права частина адреси служить длятого, щоб повідомити мережі, який комп'ютер повинен отримати цей пакет. [1]
Кожен комп'ютер в Internet має свій унікальний адресу. Тут нам зновудопоможе аналогія зі службою доставки пошти. Візьмемо адресу «50 Kelly Road,
Hamden, CT ». Елемент «Hamden, CT» схожий на адресу мережі. Завдяки цьомуконверт потрапляє в необхідне поштове відділення, той, що знає провулицях в певному районі. Елемент «Kelly Road» схожий на адресукомп'ютера; він вказує на конкретну поштову скриньку в районі, якийобслуговує дану поштове відділення. Поштове відомство виконало своюзавдання, доставив пошту в потрібне місцеве відділення, а це відділення поклалолист до відповідного поштову скриньку. Аналогічним чином, Internetвиконала своє завдання, коли її маршрутизатори направили дані ввідповідну мережу, а ця локальна мережа - у відповідний комп'ютер.

По цілому ряду технічних причин (в основному це апаратніобмеження) інформація, що їх посилають по IP-мережах, розбивається на порції,звані пакетами. В одному пакеті звичайно посилається від одного до 1500символів інформації. Це не дає можливості одному користувачевімонополізувати мережу, проте дозволяє кожному розраховувати насвоєчасне обслуговування. Це також означає, що у разі перевантаженнямережі якість її роботи кілька погіршується для всіх користувачів: вона невмирає, якщо її монополізували кілька солідних користувачів.

Одна з переваг Internet полягає в тому, що для роботи на базовомурівні достатньо лише міжмережевого протоколу. Мережа буде не дужедружній, але якщо Ви будете вести себе досить розумно, то вирішитесвої завдання. Оскільки Ваші дані поміщаються в IP-конверт, то мережа маєвсю інформацію, необхідну для переміщення цього пакету з Вашогокомп'ютера в пункт призначення. Тут, однак, виникає відразу кількапроблем.
По-перше, в більшості випадків обсяг пересилається інформації перевищує
1500 символів. Якби пошта брала тільки листівки, Вас би це,природно, розчарувало.
По-друге, може статися помилка. Поштове відомство іноді втрачає листи,а мережі іноді втрачають пакети або ушкоджують їх при передачі. Ви побачите, щона відміну від поштових відділень Internet успішно вирішує такі проблеми.
По-третє, послідовність доставки пакетів може бути порушена. Якщо Випослали за однією адресою один за одним два листи, то немає ніякоїгарантії, що вони підуть по одному маршруту або прийдуть в порядку їхвідправлення. Така ж проблема існує і в Internet.

Тому наступний рівень мережі дасть нам можливість пересилати більшвеликі порції інформації і подбати про усунення тих спотворень,які вносить сама мережа.

Протокол управління передачею (ТСР).

Для вирішення згаданих вище проблем використовується «протокол управлінняпередачею »(Transmission Control Protocol, TCP), який часто згадуютьразом з протоколом IP. Як слід було б поступити у випадку, якщо Ви хочетепослати кому-небудь книгу, а пошта приймає тільки листи? Вихід один:вирвати з книги всі сторінки, вкласти кожну в окремий конверт і кинутивсі конверти у поштову скриньку. Одержувачу довелося б збирати всі сторінки
(за умови, що жоден лист не пропало) і склеювати назад у книгу.
Ось ці завдання і виконує ТСР.

Інформацію, яку Ви хочете передати, ТСР розбиває на порції.
Кожна порція нумерується, щоб можна було перевірити, чи вся інформаціяотримана, і розташувати дані у правильному порядку. Для передачі цьогопорядкового номера по мережі у протоколу є свій власний «конверт», наякому "написана" необхідна інформація. Порція ваших даних розміщується вконверт ТСР. Конверт ТСР, у свою чергу, міститься в конверт IP іпередається в мережу.

На приймаючій стороні програмне забезпечення протоколу ТСР збираєконверти, витягує з них дані і розташовує їх в правильному порядку.
Якщо яких-небудь конвертів немає, програма просить відправника передати їхще раз. Після розміщення всієї інформації в правильному порядку ці даніпередаються тій прикладній програмі, яка використовує послуги ТСР.

Це, однак, трохи ідеалізований уявлення про ТСР. Уреальному житті пакети не тільки губляться, але й зазнають змін подорозі через короткочасних відмов у телефонних лініях. ТСР вирішує і цюпроблему. При приміщенні даних у конверт виробляється обчислення такзваної контрольної суми. Контрольна сума - це число, якедозволять приймає ТСР виявляти помилки в пакеті. [2] Коли пакетприбуває в пункт призначення, що приймає ТСР, обчислює контрольну сумуі порівнює її з тою, яку послав відправник. Якщо значення неспівпадають, то при передачі виникла помилка. Приймаючий ТСР відкидаєцей пакет і запитує повторну передачу.

Інші протоколи передачі.

Протокол ТСР створює видимість виділеної лінії зв'язку між двомаприкладними програмами, тому що гарантує, що інформація, що входить наодному кінці, виходить на друге. Насправді не існуєвиділеного каналу між відправником і одержувачем (інші люди можутьвикористовувати ці ж маршрутизатори і мережеві дроти для передачі своєїінформації в проміжку між Вашими пакетами), однак створюєтьсявраження, що він є, і на практиці цього зазвичай буває достатньо.

Це не найкращий підхід до використання мережі. Формування ТСР --з'єднання потребує значних витрат і витрат часу; якщо цеймеханізм не потрібен, краще не використовувати його. Якщо дані, якінеобхідно надіслати, зберігаються в одному пакеті, і гарантія доставки неособливо важлива, ТСР може стати тягарем.

Існує ще один стандартний протокол, який дозволяє уникнутитаких накладних витрат. Він називається «протокол призначених для користувачадейтаграм »(user datagram protocol, UDP) і використовується в деякихприкладних програмах. Замість вкладання Ваших даних в конверт TCP іприміщення цього конверта в конверт IP прикладна програма вкладаєдані в конверт UDP, який і поміщається в конверт IP.

UPD простіше ТСР, тому що цей протокол не піклується про зниклихпакетах, розташування даних у правильному порядку і інші тонкощі. UDPвикористовується для тих програм, які посилають тільки короткі повідомлення іможуть повторити передачу даних, якщо відповідь затримується. Припустимо, що
Ви пишете програму, яка шукає номери телефонів в одній з мережевих базданих. Немає потреби встановлювати ТСР - з'єднання для того, щоб передатив усіх напрямках по 20-30 символів. Можна просто помістити ім'я в один
UDP-пакет, вкласти його в IP-пакет і відіслати. Приймаюча прикладнапрограма отримає цей пакет, прочитає ім'я, знайде номер телефону, вкладейого в іншій UDP-пакет і відправить назад. Що трапиться, якщо пакет подорозі загубиться? Це - проблема Вашої програми: якщо надто довго немаєвідповіді, вона посилає ще один запит.

MNP-протоколи

MNP (Microsoft Network Protocols) - серія найбільш поширенихапаратних протоколів, вперше реалізована на модемах фірми Microsoft.
Ці протоколи забезпечують автоматичну корекцію помилок і компресіюпереданих даних. Зараз відомі 10 протоколів:

MNP1. Протокол корекції помилок, який використовує асинхроннийнапівдуплексний метод передачі даних. Це найпростіший з протоколів MNP.

MNP2. Протокол корекції помилок, який використовує асинхронний дуплекснийметод передачі даних.

MNP3. Протокол корекції помилок, який використовує синхронний дуплекснийметод передачі даних між модемами (інтерфейс модем - комп'ютер залишаєтьсяасинхронним). Так як при асинхронної передачі використовується десять біт набайт - вісім біт даних, стартовий біт і стоповий біт, а при синхронноїтільки вісім, то в цьому криється можливість прискорити обмін даними на 20%.

MNP4. Протокол, який використовує синхронний метод передачі,забезпечує оптимізацію фази даних, яка кілька покращуєнеефективність протоколів MNP2 і MNP3. Крім того, при зміні числапомилок на лінії відповідно змінюється і розмір блоків передаютьсяданих. При збільшенні числа помилок розмір блоків зменшується, збільшуючиймовірність успішного проходження окремих блоків. Ефективність цьогометоду складає близько 20% в порівнянні з простою передачею даних.

MNP5. Додатково до методів MNP4, MNP5 часто використовує простийметод стиснення інформації, що передається. Символи часто зустрічаються впереданому блоці кодуються ланцюжками бітів меншої довжини, ніж рідкозустрічаються символи. Додатково кодуються довгі ланцюжки однаковихсимволів. Зазвичай при цьому текстові файли стискаються до 35% своєї початковоїдовжини. Разом з 20% MNP4 це дає підвищення ефективності до 50%. Зауважимо,що якщо ви передаєте вже стислі файли, а в більшості це так і є,додаткового збільшення ефективності за рахунок стиснення даних модемомцього не відбувається.

MNP6. Додатково до методів протоколу MNP5 протокол MNP6автоматично перемикається між дуплексним і напівдуплексному методамипередачі в залежності від типу інформації. Протокол MNP6 такожзабезпечує сумісність?? протоколом V.29.

MNP7. У порівнянні з ранніми протоколами використовує більш ефективнийметод стиснення даних.

MNP9. Використовує протокол V.32 і відповідний метод роботи,що забезпечує сумісність з низькошвидкісними модемами.

MNP10. Призначений для забезпечення зв'язку на сильно зашумленнихлініях, таких, як лінії стільникового зв'язку, міжміськими лініями, сільськілінії. Це досягається за допомогою таких методів:

- багаторазового повторення спроби встановити зв'язок

- зміни розміру пакетів відповідно до зміни рівняперешкод на лінії

- динамічної зміни швидкості передачі відповідно до рівняперешкод лінії

Всі протоколи MNP сумісні між собою знизу вгору. Привстановлення зв'язку відбувається встановлення найвищого можливого рівня MNP -протоколу. Якщо ж один з зв'язуються модемів не підтримує протокол
MNP, то MNP-модем працює без MNP-протоколу.

Поштовий сервер.

Поштові сервери - це сервери, що одержують і відправляють електронніповідомлення.

Сервер, що одержує електронні повідомлення, що працює за протоколом POP
(Post Office Protocol).

Сервер, що відправляє електронні повідомлення працює по протоколу SMTP
(Simple Mail Transfer Protocol).

Один сервер (що означає один комп'ютер) може виконувати функції яксервера SMTP, так і РОР. Кожен конкретний постачальник послуг встановлюєабо один і той же сервер для отримання та відправлення пошти, або дварізних - все залежить від його апаратного забезпечення.

FTP-сервер.

Зараз практично всі вузли, які тільки можна знайти в мережі,є по суті Web-серверами, сховищами гіпертекстових документів
(тільки, на відміну від звичайних серверів, вони володіють набагато більшимиграфічними можливостями). І серед них є величезна безліч FTP -серверів, які являють собою справжні сховища файлів. Ще назорі Internet була створена система, покликана управляти передачею файліввід одного комп'ютера до іншого; цією системою і був FTP (File Transfer
Protocol, Протокол передачі даних). За допомогою FTP користувачі можутьотримати доступ до подібних сховищ і завантажити собі на комп'ютертекстові файли, програми та багато іншого.

Існує безліч FTP-серверів, де можна шукати, які вас цікавлятьфайли. Адміністратори загальнодоступних вузлів надають «анонімний» доступдо даних. Багато FTP-сервери дозволяють використовувати такий доступ дляз'єднання та отримання файлів в необмежених межах. Встановивши зв'язок,ви шукайте потрібні дані, а потім завантажуєте файли на комп'ютер, не виходячи з
Web-броузера.

Сервер новин.

Сервер новин - це з'єднаний з Internet комп'ютер, через якийкористувачі отримують доступ до груп новин.

Сервер новин можна порівняти з рознощиком газет - саме через цейсервер йде завантаження статей груп новин на ваш комп'ютер. Щоб читатиці статті та надсилати свої повідомлення, ви повинні встановити зв'язок зсервером новин.

Кластеризація серверів.

Бувають ситуації, коли сервер, з яким ви намагаєтеся зв'язатися невідповідає. Потенційних причин для відмов сервера досить багато - скажімо,аварійний збій, виконує в момент вашого звернення оновленняпрограмного або апаратного забезпечення; аварійний стан сервера,потребує ремонту.

Щоб справиться з такого роду проблемами, необхідна якась система,передбачає дублювання. Одне з таких рішень називаєтьсякластеризації і має на увазі підключення декількох серверів такимспособом, щоб утворилася при цьому система функціонувала як однамашина. Для користувачів кластерна система прозора, тобто для нихрізниця між кластером та поодиноких сервером невідчутно - за виняткомтого факту, що час простою системи зводиться до мінімуму. Принципвзаємодії машин кластера полягає в наступному: якщо один із серверівперестає працювати (незаплановане або згідно з раніше наміченимграфіком), його функції протягом приблизно однієї хвилини переходять до іншоїмашині кластеру - процес, названий подоланням відмов. Обслуговуваннящо надійшли від користувачів запитів на документи і ресурси триваєяк ні в чому не бувало, а системний адміністратор може зайнятися рішеннямвиниклих проблем.

Використана література:

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

2000

2. Н. Рендалл «Кластеризація серверів». PC Magazine № 2, 1998 р.

3. Б. Лівінгстон, Д. Штрауб «Комп'ютер у вас вдома», Москва 2001

-----------------------< br >[1] Провести межу між подадресом мережі та подадресом комп'ютера доситьскладно. Ця межа встановлюється за згодою між сусіднімимаршрутизаторами. На щастя, як користувачу, Вам ніколи не доведетьсятурбуватися про це. Це має значення тільки при створенні мережі.
[2] Припустимо, Ви передаєте необроблені цифрові дані 8-ми бітовимипорціями або байтами. Найпростіший варіант контрольної суми - скластизначення цих байтів і помістити в кінець цієї порції інформаціїдодатковий байт, що містить цю суму. (Чи хоча б ту її частину,яка міститься в 8-ми бітах.) Приймаючий TCP виконує такий жерозрахунок. Якщо в процесі передачі якої-небудь байт зміниться, токонтрольні суми не будуть збігатися, і Ви дізнаєтеся про помилку. Звичайно, принаявності двох помилок вони можуть компенсувати один одного, але такі помилкиможна виявити більш складними обчисленнями.