Вычислительные машины, системы и сети (стр. 25 )

· Устаревший.

Все документы RFC можно получить, например, с Web-узла http://www. /nic/archive. html

Контрольные вопросы

1. Опишите преимущества и недостатки трех классических топологий локальных сетей.

2. В чем особенность полудуплексного режима передачи данных?

3. Назовите основные задачи администратора локальной сети.

4. В чем заключается особенность работы подсети с коммутацией пактов?

5. Какой способ кодирования используется в сетях Ethernet и почему?

6. Опишите типовую структуру пакета и назначение полей.

7. Где применяется и как работает протокол CSMA с настойчивостью p?

8. В чем преимущество распределенной архитектуры сети над телефонной сетью?

9. Назовите протоколы эталонной модели TCP/IP и объясните их назначение.

10. Перечислите уровни модели OSI и охарактеризуйте их назначение.

11. Объясните топологию «пассивная» звезда. Где она применяется?

12. Как и для чего используются маршрутизаторы?

13. Объясните принцип работы метода доступа CSMA/CD.

14. В чем состоит основная особенность манчестерского кода?

15. Как сетевые платы могут обнаруживать коллизию?

16. Для чего служит и как формируется контрольная сумма пакета?

17. В чем состоит особенность инкапсуляции пакетов и для чего она используется?

18. Опишите протокол с двоичным обратным отсчетом и его назначение.

19. В чем основное различие протоколов UDP и FTP?

20. Какой протокол, кроме SMTP, необходим для электронной пчты?

21. Какие задачи решаются на транспортном уровне протокола OSI?

22. Сравните две эталонные модели TCP/IP и OSI по числу и назначению уровней.

23. Назовите основные технические характеристики сети WiFi.

24. В чем главное назначение технологии WiMAX?

10.1. Адресация в сетях

Эталонная модель TCP/IP пользуется тремя разновидностями адресов: локальными (MAC-адресами – в случае локальной сети), сетевыми (IP-адресами) и символьными именами (доменными именами, DNS-именами).

Локальные адреса используются для доставки пакетов в пределах подсети, сетевые адреса – для маршрутизации пакетов между подсетями, а символьные имена – для более простого и запоминания имен хостов.

МАС-адреса.

Для узлов, входящих в локальные сети используется МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем.

IP-адреса.

Сетевой уровень стека TCP/IP передает пакеты между сетями, опираясь на IP-адреса (RFC 990 и RFC 997). IP-адрес состоит из 32 бит (4 байт). Как правило, IP-адрес записывают как четыре десятичных числа (значения отдельных байтов), разделенные точками, например: 123.45.67.89. Адрес состоит из двух частей: номера подсети и номера узла, причем номер узла не зависит от его MAC-адреса (или другого локального адреса). Распределение номеров подсетей для Internet осуществляется централизованно, а для внутренних подсетей, не связанных напрямую с Internet, может назначаться администратором сети.

Таблица 10.1

Класс	Диапазон значений первого байта	Возможное количество сетей	Возможное количество узлов
A B C D E	128-191 192-223 224-239 240-247	126 16382 2097150 - -	65534 254 228 227

Все IP-адреса разделены на 5 классов (от A до E), задающих разные соотношения между количеством подсетей и количеством узлов в них (см.

табл. 10.1). Некоторые IP-адреса интерпретируются специальным образом:

· адрес, все биты которого равны нулю, обозначает адрес того узла, который выдал этот пакет;

· адрес, в поле номера сети которого стоят только нули, считается относящимся к той же сети, что и узел, выдавший этот пакет;

· адрес, все биты которого равны единице, означает, что данный пакет должны получить все узлы подсети, к которой относится узел, выдавший этот пакет (ограниченное широковещательное сообщение – limited broadcast);

· адрес, в котором все биты поля номера узла равны единице, а поле номера сети задает определенную сеть (не все нули и не все единицы), то такой пакет должен рассылаться всем узлам указанной подсети (широковещательное сообщение – broadcast).

Таким образом, ни номер подсети, ни номер узла не может состоять из

одних нулей или одних единиц. Кроме того, выделяется группа адресов, первый байт которых равен 127. Эти адреса используются для передачи данных между процессами на одном компьютере или для тестирования. Данные, отправленные по такому адресу, рассматриваются, как только что принятые из сети, в результате чего образуется как бы “петля” (loopback). Обычно используется адрес 127.0.0.1, но для этих целей можно использовать любой адрес вида 127.x. x.x.

При создании сети нужно получить один или несколько официальных IP-адресов. Полученный уникальный сетевой адрес даст гарантию, что в будущем - при включении в Интернет или при подключении к сети другой организации - не возникнет конфликта адресов.

DNS-адреса.

Служба именования доменов (DNS, Domain Name System) предназначена для установления глобального соответствия между символическими имена узлов и их IP-адресами. На ранних этапах развития TCP/IP сетей (ARPANET) нужды в распределенной службе имен не было: существовал один текстовый файл, в котором были перечислены все имена узлов и их IP-адреса. Однако с ростом количества узлов такое решение стало неприемлемым.

DNS использует иерархическую схему выделения имен, позволяя децентрализовать управление отдельными участками пространства имен. DNS-сервер домена должен поддерживать таблицу соответствий IP-адресов и символических имен для всех узлов, входящих в домен. Каждый узел домена должен знать только IP-адрес своего сервера домена и направлять ему все запросы на преобразование символических имен узлов в IP-адреса. Если сервер домена не может самостоятельно ответить на запрос (например, запрошен IP-адрес узла, принадлежащего к другому домену), он может обратиться к корневому DNS-серверу, узнать он него IP-адрес сервера требуемого домена, а затем обратиться уже к этому серверу домена. Естественно, DNS-сервер может запоминать результаты подобных поисков и при повторном обращении за той же информацией не повторять весть путь, а сразу выдавать кэшированные данные.

DNS-сервер хранит, в первую очередь, пары “символическое имя - IP-адрес” для всех узлов своего домена. Кроме того, в базе данных DNS-сервера имеется информация об адресах всех DNS-серверов данного домена (для повышения надежности поддерживается, как правило, не менее двух DNS-серверов для каждого домена, причем все они должны располагаться в разных IP-подсетях), списки псевдонимов (один и тот же узел может иметь несколько символических имен), а также список почтовых серверов данного домена.

10.2. Основные службы Internet

Если говорить об основных сервисах, которые предоставляет Internet, то в первую очередь надо упомянуть три службы:

• Электронная почта (SMTP, POP3)

• Пересылка файлов (FTP, UDP, RTP)

• Всемирная паутина (HTTP)

Электронная почта.

На рис. 10.1 приведена схема соединения хоста-отправителя и хоста-приемника для передачи сообщений по электронной почте с использованием протокола SMTP. Хост-отправитель – клиент, хост-приемник – сервер.

Рис.10.1. ТСР-соединение с портом 25 хоста-приемника

Отправленное сообщение сможет быть принято получателем только тогда, когда он будет подключен к машине провайдера. После подключения (рис. 10.2) пользовательский агент осуществляет ТСР-соединение с портом 110 и используя протокол РОР3 осуществляет получение всех сообщений. Машина провайдера – сервер, клиентский ПК – клиент.

Рис.10.2. ТСР-соединение с портом 110 агента передачи сообщений

Пересылка файлов.

При передачи файлов с использованием протокола FTP используются, так называемые ТСР-сокеты - гнезда или конечные точки обменивающихся хостов. Адрес сокета – это ни что иное, как IP-адрес хоста и 16-битный номер порта. Номера портов ниже 1024 – популярные, зарезервированы различными сервисами (табл. 10.2).

Таблица 10.2

Порт	Протокол	Использование
21	FTP	Передача файлов
23	Telnet	Дистанционный вход в систему
25	SMTP	Электронная почта
69	TFTP	Простейший протокол передачи данных
79	Finder	Поиск информации о пользователе
80	HTTP	Мировая паутина (гипертексты)
110	POP3	Удаленный доступ к электронной почте
119	NNTP	Группы новостей

Для обслуживания передачи мультимедийных файлов используется протокол RTP – Real-Time Transport Protocol - транспортный протокол реального масштаба времени (рис. 10.3). RTP занимает несколько странное положение в стеке протоколов. Он принадлежит пользовательскому пространству и работает поверх UDP. Мультимедийное приложение может состоять из нескольких аудио-, видео-, текстовых и некоторых других потоков. RTP уплотняет потоки и записывает их в пакеты, которые отправляются в сокет. На другом конце сокета, в ядре операционной системы, генерируются UDP пакеты, которые инкапсулируются в IP-пакеты, передаваемые по сети.

Рис. 10.3. Основная функция RTP – уплотнение нескольких потоков реального масштаба времени в единый поток пакетов UDP.

Пользовательский дейтаграммный протокол UDP – обслуживает отправку инкапсулированных IP-дейтаграмм без установления соединений. UDP не занимается контролем потока, контролем ошибок, повторной передачей после приема испорченного пакета. Этим должен заниматься пользовательский процесс. UDP широко используется в клиент-серверных приложениях и службе имен доменов (DNS).

Всемирная паутина.

Служба WWW предоставляет пользователям содержимое сайтов по введенным адресам. Обслуживает запросы пользователей web-сервер по протоколу НТТР. Содержимое сайтов представляет из себя одну или несколько страниц гипертекста.

10.3. Особенности web-дизайна

Современный web-дизайн включает в себя разработку сайтов, реализующих различные «сценарии» обслуживания их посетителей.

CGI (Common Gateway Interface) - технология, позволяющая запускать на web-сервере программы, могущие получать данные от посетителей сайтов, поддерживаемых этим web-сервером, и, в свою очередь, выдавать им обработанные данные в виде web-страниц или других файлов. Для использования технологии CGI программа web-сервер должна удовлетворять определенным критериям - "поддерживать CGI".

CGI-сценарий (CGI-скрипт) - программа (в текстовом виде), предназначенная для исполнения на web-сервере. Для создания CGI-скриптов можно использовать любой язык программирования - важно лишь, чтобы на том web-сервере, где предполагается эту программу запускать, имелся интерпретатор этого языка.

Язык разработки.

Одним из самых популярных языков программирования, используемых в настоящее время при разработке сайтов является язык РНР (PHP Hypertext Preprocessor) пи-эйч-пи препроцессор гипертекста. Отметим, что здесь препроцессор означает - программу, работающую совместно с web-сервером, которая просматривает все или некоторые файлы, выдаваемые web-сервером посетителя, и выполняет над ними определенные действия в зависимости от содержащихся в этих файлах инструкций.

Чтобы понять, почему РНР стал на сегодняшний день столь популярным рассмотрим кратко его возможности, по сравнению с другими языками.

Все языки программирования, используемые при разработке web-сайтов, можно разделить на две большие группы.

К первой относятся те, код которых выполняется на компьютере посетителя сайта - в его браузере. Например, JavaScript и VBScript. Программы на этих языках встраиваются в код web-страниц (или выносятся в отдельный файл с вызовом из web-страниц, но браузер все равно обрабатывает такие вынесенные программы как если бы они были встроены в код страницы.

Во вторую входят языки, программы на которых выполняются на том компьютере, где расположен web-сервер. РНР относится ко второй группе - программа на РНР исполняется на web-сервере. От других CGI-языков РНР отличается в лучшую сторону прежде всего своей простотой.

Механизм действия РНР более правильно называть не "CGI-языком", а препроцессором – что и отражено в его названии. В то время как CGI-приложение просто выдает некие данные в браузер посетителя, препроцессор просматривает все или некоторые файлы, выдаваемые web-сервером посетителю, и ищет в них определенные команды, которые и выполняет. Именно такой способ работы и позволяет встраивать код программ на РНР непосредственно в текст web-страниц. Еще одним достоинством РНР является возможность работы с серверами баз данных. Для работы с подавляющим большинством типов баз данных в РНР есть встроенные функции, поэтому достаточно лишь установить на web-сервере программу работы с базой данных (наиболее часто используется бесплатная MySQL - http://www.mysql.com).

Среда разработки.

Для web-дизайна с использованием языка РНР требуется специальный пакет программ, включающий, по крайней мере, интерпретатор РНР. Наиболее популярным пакетом является проект «Денвер» (Джентельменский Набор Вэб Разработчика), который включает последние версии следующих программ:

• web-сервер Apache;

• интерпретатор языка РНР;

• интерпретатор языка Perl;

• СУБД MySQL.

Загрузить последнюю версию "Денвера" можно с сайта http://www.denwer.ru.