Возникновение идеи Internet

Лекция 20.

Возникновение идеи Internet

Ставрополь 2012

Цель лекции

Дать систематизированные основы научных знаний по указанной теме занятия.

Учебные вопросы:

1.  Основные сведения по INTERNET.

2.  Узловые компьютеры.

3.  Протоколы.

Время- 2 часа

1. Основные сведения по INTERNET

При работе на персональном компьютере пользователь имеет доступ к любым хранящимся на нем файлам. Компьютер позволяет создавать красиво оформленные документы, таблицы. Но для того, чтобы показать кому-нибудь результат своего труда, вам приходится распечатывать документ на бумаге или копировать на дискету. Такой способ работы называется работой в автономной среде.

Своим рождением компьютерные сети (networks) обязаны желанию владельцев ПК совместно использовать данные и иметь обратную связь. Как явствует из названия, компьютерная сеть - это несколько связанных между собой компьютеров. Эти компьютеры могут быть соединены друг с другом при помощи кабелей или проводов, по которым осуществляется передача данных. В последнее время популярны беспроводные сети, использующие для передачи данных радиоволны или инфракрасное излучение. Таким образом, с появлением сетей отпала необходимость бегать с дискетой от компьютера к компьютеру. Всего различают несколько типов сетей (по территориальному принципу):

• локальная вычислительная сеть (LAN) - система, которая объединяет компьютеры, находящиеся в одном или нескольких зданиях;

• территориальная (региональная) вычислительная сеть (WAN) - объединение из нескольких локальных вычислительных сетей. Иногда крупную территориальную сеть также называют глобальной вычислительной сетью;

• Internet – глобальная сеть. Это название обусловлено тем, что Internet объединяет десятки тысяч компьютерных сетей (частных, коммерческих, академических, правительственных) более чем в 100 странах мира.

Когда вы выходите в Internet, вам доступна информация с миллионов компьютеров, подключенных к сети.

Суперкомпьютер - компьютер, обладающий большой вычислительной мощностью. Наиболее известны суперкомпьютеры CRAY (США). Использование таких машин позволяет выполнять сложные вычисления для прогнозирования погоды, расчета характеристик ядерного оружия либо создания компьютерных спецэффектов. Стоимость суперкомпьютеров редко опускается ниже 60 миллионов американских долларов. Экспорт подобной техники в третьи страны из США запрещен. Наибольшим числом суперкомпьютеров на сегодняшний день обладают Соединенные Штаты Америки.

Еще в начале 60-х годов американские ученые искали универсальный способ организации коммуникаций на случай ядерной войны. В их задачу входило создать систему, которая сможет работать даже в том случае, если большая ее часть будет повреждена. Разработку вела RAND Corporation (Research and Development), которая была создана после второй мировой войны, в 1946 году, для проектирования ракет, спутников и вертолетов американских ВВС (RAND обладает огромным научным потенциалом, поэтому военные называют ее мозговым центром).

Основные принципы работы новой сети сформулировал Пол Баран (Paul Baran). Они были обнародованы в 1964 году. Суть их проста. Чтобы достичь автономности сети, изначально предполагалось, что ее работа будет постоянно нарушаться. Поэтому все ее узлы были сделаны равноправными: "выпадение" любого компьютера не повлияет на работоспособность системы в целом. Каждый пользователь, имеющий доступ в сеть, может создавать, отправлять и получать информационные текстовые сообщения. Сами сообщения в своем заголовке содержат адресные данные: откуда оно и куда направлено. Путь, который проделает письмо, чтобы попасть на компьютер адресата, не имеет значения - сообщение будет пересылаться с узла на узел, пока не найдет нужный компьютер. Даже если большой отрезок сети будет поврежден, сообщение не пропадет - сеть доставит его через уцелевшие узлы. Такая "случайная" система доставки кажется абсурдной по сравнению, например, с телефонной связью, однако является действительно жизнеспособной в экстремальных условиях. Так был создан прообраз интернета - сеть, объединившая независимые локальные компьютерные сети. Первыми тестировали новую сеть сама RAND, Массачусетский технологический институт (Massachusetts Institute of Technology) и Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе (University of California at Los Angeles).

Чуть позже, в конце 60-х, особое подразделение Пентагона (Pentagon`s Advanced Research Projects Agency) выделило средства на еще более амбициозный проект. Сеть стала работать на высокоскоростных для того времени суперкомпьютерах. К новой сети ARPANET были подключены государственные учреждения и университеты США. Но вскоре обнаружилось, что ученые используют ARPANET не столько для обмена научной информацией, сколько для неформального общения. Они пересылали друг другу сообщения на темы, которые были весьма далеки от исследовательской работы. Когда был сформирован первый реестр для электронной рассылки документов (это давало возможность отправлять одинаковые сообщения сразу нескольким пользователям), этот список назывался "SF-Lovers" и был адресован любителям научной фантастики.

Однако при эксплуатации сети возникла новая проблема: соединенные в ее рамках компьютеры работали под управлением различных операционных систем, то есть "говорили на разных языках". В достаточно короткий срок мастерски решили эту задачу американские ученые Винтон Серф (Vinton Cerf) и Роберт Кан (Robert Khan), которые придумали, как передавать файлы с одного компьютера на другой, не обращая внимания на то, под управлением какой операционной системы он работает. После этого слово internet (interconnected networks - "взаимодействующие сети") вошло во все языки мира. Однако пользоваться интернетом было очень сложно - требовалось вводить все команды вручную, поэтому пользовались им в основном сотрудники университетов и военных ведомств.

На основе ARPANET в 80-х годах формируется новая высокоскоростная сеть NSFNET, созданная Национальным научным фондом США (National Science Foundation, NSF). В это же время правительство США отказывается от использования ARPANET в военных целях. Министерство обороны США было вынуждено создать новую закрытую сеть MILNET. Но тем не менее система ARPANET продолжала служить для объединения исследовательских центров и могла частично обмениваться информацией с военной сетью MILNET. Именно это объединение двух сетей получило название Internet.

Когда слово «internet» пишут со строчной буквы, то подразумевают любую совокупность отдельных сетей, работающих совместно.

Мы же рассматриваем Internet, всемирную Сеть сетей, взаимодействующих друг с другом на основе определенных протоколов, которые для простоты так и называют - протоколы Internet.

Internet обеспечивает пересылку файлов, удаленный доступ к информации и сеансы работы с ней, пересылку сообщений электронной почты, поддерживает службу новостей и предоставляет много других услуг. Объединяет более 16 тысяч локальных сетей, 37 миллионов компьютеров и более 80 миллионов пользователей (на момент написания книги).

В середине 80-х появляется большое количество локальных вычислительных сетей (ЛВС). Большинство из них в то время объединяло ученых - специалистов в определенной области; например, пользователями CSNET (Computer Science Network) были специалисты по вычислительной технике и программированию. С течением времени многие ЛВС были подключены к Internet, что позволило пользователям разных сетей обмениваться информацией между собой.

В 1986 году на базе существующей опорной сети ARPAnet производительностью 56 Кбит/с, состоящей из небольшого количества соединений между шестью суперкомпьютерными центрами США, было начато строительство новой сети. Решение о модернизации было принято вследствие загруженности существующей инфраструктуры. Заказ на проведение проекта получил консорциум Merit, MCI и IBM. При реализации этого проекта самым сложным оказалось найти специалистов, знающих технологию сетей и, в частности, TCP/IP. Однако спустя уже 8 месяцев система на базе каналов Т1 (1,54 Мбит/с) была сдана в эксплуатацию. Она состояла из 13 коммутационных узлов, каждый из которых составляли 9 параллельно работающих систем IBM RT, работающих под управлением Berkeley UNIX, соединенных локальной сетью. Они занимались маршрутизацией пакетов и сбором сетевой информации. Причем узел был коммутирован так, что если одна из машин выйдет из строя, ее функции возьмут на себя другие.

Именно эта сеть служит базовой для Internet - в ней осуществляется основная работа по передаче сообщений и данных. Физической основой сети являются линии передач - волоконно-оптические, спутниковые и микроволновые.

Но жизнь не стоит на месте, и наряду с NSFNET в других странах также создавались свои компьютерные сети и обеспечивалось их соединение с NSFNET/Internet. Так, в Канаде была создана сеть CA*Net, обслуживающая около 1,5 миллионов человек и имеющая доступ к сети NFSNET. Сегодня региональные сети соединены между собой, образуя систему гораздо более широкую и мощную, чем каждая из ее составляющих.

В настоящее время Internet развивается в направлении создания новых опорных сетей. Осенью 1996 года началась разработка проекта lnternet2. Так, к 2002 году на территории США и Канады планируется увеличить пропускную способность сети в несколько раз за счет добавления новых каналов передачи данных на основе волоконно-оптических кабелей. В строительстве lnternet2 принимают участие более сорока частных фирм. В 2001 году Internet распространится и на межпланетное пространство. Специалисты NASA собираются установить компьютер, подключенный к наземной сети, на борту зонда, который отправится к Марсу и останется на орбите искусственного спутника этой планеты. В дальнейшем планируется увеличить количество спутников и области их действия.

2. Узловые компьютеры

Узловым (host) называют компьютер, постоянно подключенный к Internet и обеспечивающий доступ к сети для других компьютеров. В качестве узлового может выступать как суперкомпьютер, так и персональный компьютер (такой, как ваш). Каждый узловой компьютер может предоставить доступ к сети для сотен, тысяч и даже сотен тысяч человек. Например, через узловой компьютер университета к Internet могут подключаться компьютеры факультетов, студентов и преподавателей. В таком случае он является для них шлюзом в Internet.

Шлюз (gateway) - это узловой компьютер, предоставляющий доступ из одной компьютерной сети к ресурсам другой. Как правило, эти сети несовместимы между собой. Типичный шлюз преобразует данные так, чтобы получатель (компьютерная сеть) распознал их. Термин "шлюз" не является синонимом узла. Примером шлюза может служить компьютер, организующий связь между корпоративной сетью DECnet и Internet, обеспечивающий совместимость передаваемых данных (например, почтовых сообщений).

С ростом сети увеличивается общее количество узловых компьютеров. В 1985 году в Internet был зарегистрирован 1961 узловой компьютер. К 1998 году их число превысило тридцать миллионов и продолжает расти.

Динамика развития сети различна для разных стран. Так, в США на данный момент больше всего узловых компьютеров, но самый большой их прирост наблюдается во Франции. По интенсивности развития за ней следуют Германия и Великобритания.
Сегодня с увеличением числа узловых компьютеров растет и число людей, подсоединяющихся к сети. Это существенный факт, так как каждый узловой компьютер способен поддерживать возможность работы только определенного количества пользователей. За последний год у Internet появилось около 21 миллиона новых пользователей. А всего их в США -25 миллионов, и более 70 миллионов в других странах мира.

3. Протоколы

Что такое протокол?

Протокол - это оговоренные заранее правила передачи данных между двумя устройствами. К основным параметрам, описываемым протоколом, относятся используемый тип проверки ошибок, метод компрессии (сжатия) информации (если таковой имеется), способ определения передающим устройством окончания передачи, способ определения принимающим факта получения сообщения. Конечно, полный список не исчерпывается названными факторами. Различные протоколы отличаются своими характеристиками: одни - большей надежностью, другие - скоростью передачи, третьи - простотой. Пользователю совершенно не обязательно знать тонкости всех протоколов. Единственное, в чем он должен убедиться, - это в способности его собственного компьютера поддерживать нужный протокол, что может осуществляться как на аппаратном, так и на программном уровне.

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol - протокол управления пeредачей/межсетевой протокол) - базовый протокол Internet, позволяющий обмениваться данными компьютером, работающим под управлением различных операционных систем. Вообще-то TCP/IP представляет собой целый набор протоколов, но обычно говорят об одном протоколе под общим названием TCP/IP.

Как бы мы не называли, TCP/IP - это семейство протоколов. Часть из них обеспечивает выпполнение "низкоуровневых" сетевых функций для множества приложений, таких как работа с аппаратными протоколами, поддержка механизма доставки пакета по адресу назначения через множество сетей и хостов, обеспечение достоверности и надежности соединения и др. Другая часть протоколов предназначена для выполнения прикладных задач, таких как передача файлов между компьютерами, отправка электронной почты или чтение гипертекстовой страницы WWW-сервера.

Как появился TCP/IP?

Протокол TCP/IP создан в начале 70-х годов: тогда он был положен в основу создания сети ARPANET, описание которой приведено в первой главе книги. Этот протокол был частью исследовательского проекта, финансируемого правительством США и направленного на изучение возможности объединения в единую сеть компьютеров и локальных сетей различных типов. Ни одна компания не владеет правами на TCP/IP, и любой компьютер, подключенный к Internet, может использовать его для обмена данными с другими компьютерами.

Как действует TCP/IP?

TCP/IP - это два основных сетевых пpотокола Internet. Часто это название используют и для обозначения сетей, pаботающих на их основе. Пpотокол IP (Internet Protocol - IP v4) обеспечивает маpшpутизацию (доставку по адpесу) сетевых пакетов. Пpотокол TCP (Transfer Control Protocol) обеспечивает установление надежного соединения между двумя машинами и собственно пеpедачу данных, контpолиpуя оптимальный pазмеp пакета пеpедаваемых данных и осуществляя пеpепосылку в случае сбоя. Число одновpеменно устанавливаемых соединений между абонентами сети не огpаничивается, т. е. любая машина может в некоторый промежуток времени обмениваться данными с любым количеством дpугих машин по одной физической линии.

Дpугое важное пpеимущество сети с протоколами TCP/IP состоит в том, что по нему могут быть объединены машины с pазной аpхитектуpой и разными опеpационными системами, напpимеp Unix, VAX VMS, MacOS, MS-DOS, MS Windows и т. д. Пpичем машины одной системы пpи помощи сетевой файловой системы NFS (Net File System) могут подключать к себе диски с файловой системой совсем дpугой ОС и опеpиpовать "чужими" файлами как своими.

Протоколы TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) являются базовыми транспортным и сетевым протоколами в OS UNIX. В заголовке TCP/IP пакета указывается:

IP-адрес отправителя

IP-адрес получателя

Номер порта (Фактически - номер прикладной программы, которой этот пакет предназначен)

Пакеты TCP/IP имеют уникальную особенность добраться до адресата, пройдя сквозь разнородные в том числе и локальные сети, используя разнообразные физические носители. Маршрутизацию IP-пакета (переброску его в требуемую сеть) осуществляют на добровольных началах компьютеры, входящие в TCP/IP сеть.

Протокол IP - это протокол, описывающий формат пакета данных, передаваемого по сети.

Следующий простой пример может прояснить, каким образом происходит передача данных и передача данных. Когда Вы получаете телеграмму, весь текст в ней (и адрес, и сообщение) написан на ленте подряд, но есть правила, позволяющие понять, где тут адрес, а где сообщение. Аналогично, пакет в компьютерной сети представляет собой поток битов, а протокол IP определяет, где адрес и прочая служебная информация, а где сами передаваемые данные. Таким образом, протокол IP в эталонной модели ISO/OSI является протоколом сетевого (3) уровня.

Протокол TCP - это протокол следующего уровня, предназначеный для контроля передачи и целостности передаваемой информации.

Когда Вы не расслышали, что сказал Вам собеседник в телефонном разговоре, Вы просите его повторить сказанное. Приблизительно этим занимается и протокол TCP применительно к компьютерным сетям. Компьютеры обмениваются пакетами протокола IP, контролируют их передачу по протоколу TCP и, объединяясь в глобальную сеть, образуют Интернет. Протокол TCP является протоколом транспортного (4) уровня

Семейство протоколов TCP/IP имеет 4 ярко выраженных уровня:

Уровень приложения (прикладной уровень)

Уровень, реализующий транспортные функции (транспортный уровень)

Уровень, обеспечивающий доставку и маршрутизацию пакетов (сетевой уровень)

Уровень сопряжение с физической средой (канальный уровень)

Краткая характеристика семейства сетевых и транспортных протоколов, протоколов прикладного уровня

Теперь можно описать состав и основные функции протоколов каждого уровня семейства TCP/IP.

Уровень сопряжения с физической средой (канальный) обеспечивает надежный транзит данных через физический канал. Этот уровень решает задачи физической адресации (в противоположность сетевой или логической адресации), топологии сети, линейной дисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой канал), уведомления о неисправностях, упорядоченной доставки блоков данных и управления потоком информации.

Ниже этого уровня расположен только аппаратный уровень, который определяет электротехнические, механические, процедурные и функциональные характеристики активизации, поддержания и деактивизации физического канала между конечными системами (уровни напряжений, синхронизацию изменения напряжений, скорость передачи физической информации, максимальные расстояния передачи информации, физические соединители и др.).

Протоколы, обеспечивающие функции канального уровня, тесно связаны с физической (аппаратурной) средой, в которой они работают, например, Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP, ISDN и др. В семействе TCP/IP нет протоколов, принадлежащих этому уровню, за счет этого и достигается аппаратная независимость семейства TCP/IP. Однако в состав семейства входят протоколы ARP и RARP, обеспечивающие взаимодействие между данным ≈ канальным уровнем и следующим ≈ сетевым уровнем TCP/IP, а именно, обеспечивающие трансляцию сетевых адресов в адреса локальной сети.

Сетевой уровень ≈ это комплексный уровень. Он обеспечивает возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными системами, подключенными к разным "подсетям", которые могут находиться в разных географических пунктах. Поскольку две конечные системы, желающие организовать взаимодействие, могут быть разделены значительным географическим расстоянием и множеством других подсетей, сетевой уровень обеспечивает маршрутизацию пакетов от одного удаленного узла к другому,

К этому уровню в TCP/IP относится межсетевой протокол IP, который является базовым в структуре TCP/IP и обеспечивает доставку пакета по месту назначения ≈ маршрутизацию, фрагментацию и сборку поступивших пакетов на хосте получателя. Этому уровню принадлежит протокол ICMP, в функции которого входят, в основном, сообщения об ошибках и сбор информации о работе сети.

Оптимальные маршруты через последовательность соединенных между собой подсетей выбирают протоколы маршрутизации. К ним относятся такие протоколы как RIP, EGP, BGP, OSPF и др.

Транспортный уровень предоставляет услуги по транспортировке данных. Эти услуги избавляют механизмы передачи данных прикладного уровня от необходимости вникать в детали транспортировки данных. В частности, заботой транспортного уровня является решение таких вопросов, как надежная и достоверная транспортировка данных через сеть. Транспортный уровень реализует механизмы установки, поддержания и упорядоченного закрытия каналов соединения, механизмы систем обнаружения и устранения неисправностей транспортировки, управления информационным потоком.

Транспортный уровень семейства TCP/IP представлен протоколами TCP и UDP. TCP обеспечивает транспортировку данных с установлением соединения, в то время как UDP работает без установления соединения. Оба эти протокола имеют дело с конкретными процессами (приложениями) на компьютере и могут обеспечивать связь процессов на различных компьютерах сети, хотя в их компетенцию еще не входит управление сеансом работы. Если TCP обеспечивает полный сервис транспортного уровня ≈ надежность, достоверность и контроль соединения, то UDP может только отправлять пакеты от одного процесса к другому без какого-либо дополнительного сервиса, за исключением, разве что, проверки контрольной суммы переданных данных.

Прикладной уровень идентифицирует и устанавливает наличие предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно работающие прикладные программы, устанавливает соглашение по процедурам устранения ошибок и управления целостностью информации. Кроме того, протоколы прикладного уровня определяют, имеется ли в наличии достаточно ресурсов для предполагаемой связи. Прикладной уровень отвечает также за то, чтобы информация, посылаемая из прикладного уровня одной системы, была читаемой на прикладном уровне другой системы. При необходимости он осуществляет трансляцию между множеством форматов представления информации путем использования общего формата и структур данных, а также согласует синтаксис передачи данных для прикладного уровня. Прикладной уровень устанавливает и завершает сеансы взаимодействия между прикладными задачами, управляет этими сеансами, синхронизирует диалог между объектами и управляет обменом информации между ними. Кроме того, прикладной уровень предоставляет средства для отправки информации и уведомления об исключительных ситуациях передачи данных.

Комплект протоколов Internet включает в себя большое число протоколов высших уровней, имеющих самые разнообразные применения, в том числе управление сети, передача файлов, распределенные услуги пользования файлами, эмуляция терминалов и электронная почта. Например, протокол передачи файлов FTP обеспечивает способ перемещения файлов между компьютерными системами. Telnet обеспечивает виртуальную терминальную эмуляцию. Протокол управления простой сетью SNMP является протоколом управления сетью, используемым для сообщения об аномальных условиях в сети и установления значений допустимых порогов в сети. Х Windows является популярным протоколом, который позволяет терминалу с интеллектом связываться с отдаленными компьютерами таким образом, как если бы они были непосредственно подключенными мониторами. Простой протокол передачи почты SMTP обеспечивает механизм передачи электронной почты между пользователями сети. А комбинация протоколов Network File System (NFS), External Data Representation (XDP) и Remote Procedure Call (RPC) обеспечивает прозрачный доступ к ресурсам отдаленной сети.

FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов) -

протокол семейства TCP/IP, обеспечивающий возможность найти, получить и переслать нужные файлы через Internet с одного компьютера на другой.

FTP site (ftp-страница) -

компьютер в сети Internet, на котором ведется файловый архив, доступный для удаленных пользователей.

FTP-сервер -

программа, работающая на таком компьютере и обеспечивающая обработку запросов к архиву.

anonymous FTP server -

FTP-сервер, допускающий использование своего файлового архива без паролей доступа.

FTP-клиенты -

программы, используемые для доступа к архивам on-line

FTP (File Transfer Protocol, или “Протокол передачи данных”) - один из старейших протоколов в Internet и входит в его стандарты. Первые спецификации FTP относятся к 1971 году. С тех пор FTP претерпел множество модификаций и значительно расширил свои возможности. FTP может использоваться как в программах пользователей, так и в виде специальной утилиты операционной системы. Является протоколом уровня представления данных.

FTP предназначен для решения задач разделения доступа к файлам на удаленных хостах, прямого или косвенного использования ресурсов удаленных компьютеров, обеспечения независимости клиента от файловых систем удаленных хостов, эффективной и надежной передачи данных.

Обмен данными в FTP происходит по TCP-каналу. Обмен построен на технологии “клиент-сервер”. FTP не может использоваться для передачи конфиденциальных данных, поскольку не обеспечивает защиты передаваемой информации и передает между сервером и клиентом открытый текст. FTP-сервер может потребовать от FTP-клиента аутентификации (т. е. при присоединении к серверу FTP-пользователь должен будет ввести свой идентификатор и пароль). Однако пароль, и идентификатор пользователя будут переданы от клиента на сервер открытым текстом.

Модели работы FTP.

Простейшая модель работы протокола FTP представлена на рисунке 1. В FTP соединение инициируется интерпретатором протокола пользователя. Управление обменом осуществляется по каналу управления в стандарте протокола TELNET. Команды FTP генерируются интерпретатором протокола пользователя и передаются на сервер. Ответы сервера отправляются пользователю также по каналу управления. В общем случае пользователь имеет возможность установить контакт с интерпретатором протокола сервера и отличными от интерпретатора протокола пользователя средствами.

Рис.1

Команды FTP определяют параметры канала передачи данных и самого процесса передачи. Они также определяют и характер работы с удаленной и локальной файловыми системами.

Сессия управления инициализирует канал передачи данных. При организации канала передачи данных последовательность действий другая, отличная от организации канала управления. В этом случае сервер инициирует обмен данными в соответствии с согласованными в сессии управления параметрами.

Канал данных устанавливается для того же хоста, что и канал управления, через который ведется настройка канала данных. Канал данных может быть использован как для приема, так и для передачи данных.

Алгоритм работы протокола FTP состоит в следующем:

Сервер FTP использует в качестве управляющего соединение на TCP порт 21, который всегда находится в состоянии ожидания соединения со стороны пользователя FTP.

После того как устанавливается управляющее соединение модуля “Интерпретатор протокола пользователя” с модулем сервера — “Интерпретатор протокола сервера”, пользователь (клиент) может отправлять на сервер команды. FTP-команды определяют параметры соединения передачи данных: роль участников соединения (активный или пассивный), порт соединения (как для модуля “Программа передачи данных пользователя”, так и для модуля “Программа передачи данных сервера”), тип передачи, тип передаваемых данных, структуру данных и управляющие директивы, обозначающие действия, которые пользователь хочет совершить (например, сохранить, считать, добавить или удалить данные или файл и другие).

После того как согласованы все параметры канала передачи данных, один из участников соединения, который является пассивным (например, “Программа передачи данных пользователя”), становится в режим ожидания открытия соединения на заданный для передачи данных порт. После этого активный модуль (например, “Программа передачи данных сервера”) открывает соединение и начинает передачу данных.

После окончания передачи данных, соединение между “Программой передачи данных сервера” и “Программой передачи данных пользователя” закрывается, но управляющее соединение “Интерпретатора протокола сервера” и “Интерпретатора протокола пользователя” остается открытым. Пользователь, не закрывая сессии FTP, может еще раз открыть канал передачи данных.

SMTP - протокол пересылки простой почты.

Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) был разработан для обмена почтовыми сообщениями по сети Internet. Важная особенность SMTP состоит в том, что он не зависит от транспортной среды передачи данных и поэтому может использоваться для доставки почты в сетях с различными протоколами (не только TCP/IP и X.25). Такая универсальность обеспечивается IPCE (InterProcess Communication Environment). Два процесса взаимодействуют друг с другом напрямую через любую общую среду (IPCE). Почта - это использование такого взаимодействия. Между процессами в различных средах сообщение передается через процесс поддерживающий обе эти среды.

Главной целью протокола Simple Mail Transfer Protocol (SMTP, RFC-821, -822) является надежная и эффективная доставка электронных почтовых сообщений. SMTP - это довольно независимая субсистема, требующая только надежного канала связи. Средой для SMTP может служить отдельная локальная сеть, система сетей или вся сеть Internet.

Протокол SMTP базируется на следующей модели коммуникаций: в ответ на запрос пользователя почтовая программа-отправитель устанавливает двухстороннюю связь с программой-приемником (TCP, порт 25). Получателем может быть оконечный или промежуточный адресат. SMTP-eiiaiau генерируются отправителем и посылаются получателю. Для каждой команды должен быть получен отклик.

Когда канал организован, отправитель посылает команду MAIL, идентифицируя себя. Если получатель готов к приему сообщения, он посылает положительный отклик. Далее отправитель посылает команду RCPT, идентифицируя получателя почтового сообщения. Если получатель может принять сообщение для оконечного адресата, он снова выдает положительный отклик. В противном случае он отвергает получение сообщения для данного адресата, но не вообще почтовой посылки.

MIME

Стандарт пересылки электронной почты в сети Интернет MIME (расшифровывается как "Multipurpose Internet Mail Extensions" - Многоцелевые расширения почтового стандарта Internet). Стандарт описан в спецификации RFC 1521 "MIME - Multipurpose Internet Mail Extensions. Part one. Mechanismes for Specifying and Describing the Format of Internet Message Bodies".

Этот стандарт описывает правила пересылки по электронной почте исполняемых, графических, мультимедийных, смешанных данные и просто текстовых файлов, то есть, когда необходимо, чтобы при пересылке не производилось никаких преобразований над данными.

Следует отметить, что еще существуют старые почтовые клиентские программы, которые не понимают MIME. Однако, большинство почтовых клиентов, имеют встроенную поддержку MIME: одна из самых первых и популярных - "Pine", разработанная в Вашингтонском университете и реализованная для платформ UNIX, VMS, DOS, Windows; а также почтовые клиенты Netscape Navigator и MSIE (Outlook Express).

Для некоторых почтовых систем имеются специальные шлюзы, обеспечивающие MIME-трансляцию. Но даже если у вас нет возможности использовать MIME-совместимую почтовую программу и нет доступа к подобному шлюзу, то можно также воспользоваться рядом программ, способных интерпретировать письма в MIME, сохраненные почтовой программой в файле. Например, программа "munpack", созданная в университете Carnegie Mellon. Существуют ее версии для Unix, PC, Macintosh, Amiga.

Долгое время для кодирования бинарных файлов в 7-битный формат (чтобы обеспечить их пересылку по почтовой системе Internet) использовалась кодировка UUENCODE, имеющая ряд технических ограничений. Стандарт MIME предполагает использование более устойчивой кодировки "Base64", которая специально разработана для обеспечения сохранности данных, пересылаемых по email, при различных преобразованиях, имеющих место в ходе прохождения почтовых шлюзов.

Протокол POP3 -- Post Office Protocol

Описание протокола РОРЗ

Post Office Protocol (POP) - протокол доставки почты пользователю из почтового ящика почтового сервера РОР. Многие концепции, принципы и понятия протокола POP выглядят и функционируют подобно SMTP. Команды POP практически идентичны командам SMTP, отличаясь в некоторых деталях.

В настоящее время существуют две версии протокола POP - РОР2 и РОРЗ, обладающими примерно одинаковыми возможностями, однако несовместимыми друг с другом. Дело в том, что у РОР2 и РОРЗ разные номера портов протокола. Между ними отсутствует связь, аналогичная связи между SMTP и ESMTP. Протокол РОРЗ не является расширением или модификацией РОР2 - это совершенно другой протокол. РОР2 определен в документе RFC 937 (Post Office Protocol-Version 2, Butler, et al, 1985), a РОРЗ - в RFC 1225 (Post Office Protocol-Version 3, Rose, 1991). Далее кратко рассмотрим POP вообще и более подробно - РОРЗ. PОРЗ разработан с учетом специфики доставки почты на персональные компьютеры и имеет соответствующие операции для этого.

Назначение протокола РОРЗ

Ранее почтовые сообщения большинства сетей доставлялись непосредственно от одного компьютера к другому. И если пользователь часто менял рабочие компьютеры или один компьютер принадлежал нескольким пользователям, существовали определенные проблемы. В наши дни общепринята доставка сообщения не на компьютеры пользователя, а в специальные почтовые ящики почтового сервера организации, который круглосуточно работает (включен).

Описание протокола РОРЗ

Конструкция протокола РОРЗ обеспечивает возможность пользователю обратиться к своему почтовому серверу и изъять накопившуюся для него почту. Пользователь может получить доступ к РОР-серверу из любой точки доступа к Интернет. При этом он должен запустить специальный почтовый агент (UA), работающий по протоколу РОРЗ, и настроить его для работы со своим почтовым сервером. Итак, во главе модели POP находится отдельный персональный компьютер, работающий исключительно в качестве клиента почтовой системы (сервера). Подчеркнем также, что сообщения доставляются клиенту по протоколу POP, а посылаются по-прежнему при помощи SMTP. То есть на компьютере пользователя существуют два отдельных агента-интерфейса к почтовой системе - доставки (POP) и отправки (SMTP). Разработчики протокола РОРЗ называет такую ситуацию "раздельные агенты" (split UA). Концепция раздельных агентов кратко обсуждается в спецификации РОРЗ.

В протоколе РОРЗ оговорены три стадии процесса получения почты: авторизация, транзакция и обновление. После того как сервер и клиент РОРЗ установили соединение, начинается стадия авторизации. На стадии авторизации клиент идентифицирует себя для сервера. Если авторизация прошла успешно, сервер открывает почтовый ящик клиента и начинается стадия транзакции. В ней клиент либо запрашивает у сервера информацию (например, список почтовых сообщений), либо просит его совершить определенное действие (например, выдать почтовое сообщение). Наконец, на стадии обновления сеанс связи заканчивается.

Протокол http

Hypertext Transfer Protocol (HTTP, протокол пересылки гипертекста) - это язык, которым клиенты и серверы World Wide Web пользуются для общения между собой. Он, по сути дела, является основой в Web.

Хотя HTTP в большей степени относится к сфере программирования серверов и клиентов, знание этого протокола важно и для CGI-программирования. Кроме того, иногда HTTP фильтрует информацию и передает ее обратно пользователям - это происходит, например, когда в окне броузера отображаются коды ошибок сервера.

Принципы работы HTTP

Все HTTP-транзакции имеют один общий формат. Каждый запрос клиента и ответ сервера состоит из трех частей: строки запроса (ответа), раздела заголовка и тела. Клиент инициирует транзакцию следующим образом:

1. Клиент устанавливает связь с сервером по назначенному номеру порта (по умолчанию - 80). Затем клиент посылает запрос документа, указав HTTP-команду, называемую методом, адрес документа и номер версии HTTP. Например, в запросе

GET /index. html HTTP/1.0

используется метод GET, которым с помощью версии 1.0 HTTP запрашивается документ index. html.

2. Клиент посылает информацию заголовка (необязательную), чтобы сообщить серверу информацию о своей конфигурации и данные о форматах документов, которые он может принимать. Вся информация заголовка указывается построчно, при этом в каждой строке приводится имя и значение.

В HTTP 1.0 за передачей сервером затребованных данных следует разъединение с клиентом, и транзакция считается завершенной, если не передан заголовок Connection: Keep Alive. В HTTP 1.1 сервер по умолчанию не разрывает соединение и клиент может посылать другие запросы. Поскольку во многие документы встроены другие документы - изображения, кадры, апплеты и т. д., это позволяет сэкономить время и затраты клиента, которому в противном случае пришлось бы для получения всего одной страницы многократно соединяться с одним и тем же сервером. Таким образом, в HTTP 1.1 транзакция может циклически повторяться, пока клиент или сервер не закроет соединение явно.

Контрольные вопросы

1.  Какие различают типы сетей?

2.  Какой компьютер называют узловым?

3.  Что такое протокол?

4.  Назовите основные протоколы.

5.  Дайте характеристику основным протоколам.