Вопрос 47. Сетевые протоколы. Архитектура клиент-сервер. Адресация в Интернет.
Сетево́й протоко́л — набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.
Разные протоколы, зачастую, описывают лишь разные стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют стек протоколов. Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.
Новые протоколы для Интернета определяются IETF, а прочие протоколы — IEEE или ISO. ITU-T занимается телекоммуникационными протоколами и форматами.
Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению — от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) доприкладного (интерфейс программирования приложений для передачи информации приложениями).
Клиент-сервер (англ. Client-server) — вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Нередко клиенты и серверы взаимодействуют через компьютерную сеть и могут быть как различными физическими устройствами, так и программным обеспечением.
Архитектура “клиент-сервер” подразумевает наличие двух типов программ — программы-клиента и программы-сервера. Программа-клиент является “активной” программой, то есть в ее задачи входит генерация некоторых обращений за услугами к программесерверу. Программасервер является пассивной программой, то есть в ее функции входит ожидание запроса от программы-клиента. Когда такой запрос поступает, программа-сервер отрабатывает его и, при необходимости, возвращает программе-клиенту некоторые результаты.
Адресация в интернете.
IP-адрес – это уникальный числовой адрес, однозначно идентифицирующий узел, группу узлов или сеть. IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел (так называемых «октетов»), разделенных точками – W.X.Y.Z , каждое из которых может принимать значения в диапазоне от 0 до 255, например, 213.128.193.154.
Рис. 1.7. Структура URL — универсального указателя ресурса.
Универсальный указатель ресурса состоит из:
- Протокол – это набор правил (см. далее), по которым происходит обмен информацией. В данном примере использован наиболее часто используемый протокол http:// – протокол передачи гипертекста.
- Доменное имя или IP-адрес, который позволяет однозначно идентифицировать компьютер (сервер) в сети Internet, содержащий нужную информацию.
- Путь, состоящий из имен папок, разделенных символом / (слэш), последовательно открывая которые можно «добраться» до нужной информации. В данном примере искомая информация находится в папке info, в других случаях путь может быть длиннее, например, products/mpress/library, здесь искомая информация находится в папке library, находящейся в папке mpress, которая в свою очередь располагается внутри папки products. Примечание: многие серверы сети Internet в отличие от компьютеров пользователей чувствительны к регистру букв, в котором представлены имена папок и файлов, поэтому папка info и папка Info или INFO – это разные папки, но чаще всего имена файлов и папок пишут строчными (маленькими) буквами.
- Имя файла, который содержит нужную информацию. В нашем примере информация находится в файле search.html, в котором содержатся советы по поиску на поисковом сервере yandex.ru.
Вопрос50Сети Ethernet.Сети Token Ring. Сетевые протоколы. Среда клиент-сервер.
Ethernet — самая популярная сейчас архитектура. Используется в сетях любого размера. Ethernet — это промышленный стандарт, нашедший широкую поддержку среди производителей сетевого оборудования. Поэтому проблем, связанных с использованием устройств разных производителей, почти не существует. В 1972 г. в исследовательском центре Пало Альто фирмы Xerox разработали кабельную систему и схему передачи сигналов, а в 1975 г. — первый продукт Ethernet. Первоначальная версия Ethernet представляла собой систему со скоростью передачи 2,94 Мбит/с и объединяла более 100 компьютеров с помощью кабеля длиной 1 км. Сеть Ethernet фирмы Xerox имела такой успех, что компании Xerox, Intel Corporation и Digital Equipment Corporation разработали стандарт Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с. Ethernet использует немодулированную передачу, топологию шина и метод доступа CSMA/CD. Другие используемые топологии — звезда-шина. Спецификация — IEEE 802.3. Скорость передачи данных — 10 или 100 Мбит/с. Кабельная система — толстый и тонкий коаксиальный кабель, UTP.
Ethernet разбивает данные на пакеты (кадры), формат которых отличается от формата пакетов в других сетях. Длина 64—1518 байтов, но сама структура использует 18 байтов, поэтому остается 46— 1500 байтов. Максимальная общая длина сети 925 м. Общее число компьютеров в сети достигает 1024.
Сети Token Ring Версия сети Token Ring была представлена IBM в 1984 г. как
часть предложенного фирмой способа объединения в сеть всего ряда выпускаемых IBM компьютеров и компьютерных систем. В 1985 г. Token Ring стала стандартом ANSI/IEEE (ANSI — представитель ISO в США). Сеть Token Ring является реализацией стандарта IEEE 802.5. От других сетей ее отличает не только наличие уникальной кабельной системы, но и использование метода доступа с передачей маркера. Топология типичной сети — звезда/кольцо. Соединение выполняется через концентратор в виде звезды, а физическое кольцо реализуется в концентраторе. Кабельная система — UTP и STR Скорость передачи — 4 и 16 Мбит/с. Когда в сети начинает работать первый компьютер, он генерирует маркер. Маркер проходит по кольцу от компьютера к компьютеру (направление движения маркера зависит от оборудования), пока один из них не сообщит о готовности передать данные и не возьмет управление маркером на себя. Маркер — это предопределенная последовательность бит, которая позволяет компьютеру отправить данные по кабелю. Передача маркера — детерминистический процесс. Это значит, что самостоятельно начать работу в сети (как при методе доступа CSMA/CD) компьютер не может. Он может передавать данные только после получения маркера. Каждый компьютер действует как однонаправленный повторитель, регенерируя маркер и посылая его дальше по кольцу. Основным компонентом сетей Token Ring является концентратор, реализующий физическое кольцо. В сети с передачей маркера вышедший из строя компьютер или соединение останавливают движение маркера, что ведет к прекращению работы всей сети.Концентраторы разработаны таким образом, чтобы обнаруживать вышедшую
из строя плату СА и вовремя отключать ее. Эта процедура позволяет обойти отказавший компьютер, поэтому маркер продолжает
Сетевые протоколы Протоколы — это набор правил и процедур, регулирующих
порядок осуществления некоторой связи. Протоколы реализуются во всех областях деятельности человека, например, дипломатических. В сетевой среде — это правила и технические процедуры, позволяющие нескольким компьютерам общаться друг с другом. Различают три определяющих свойства протоколов: Каждый протокол предназначен для различных задач и имеет свои преимущества и недостатки.Протоколы работают на разных уровнях модели OSI.Функции протокола определяются уровнем, на котором он работает.Несколько протоколов могут работать совместно. В этом случае они образуют так называемый стек, или набор протоколов.Передача данных по сети должна быть разбита на ряд последовательных шагов, каждому из которых соответствует свой протокол. Эти шаги должны выполняться на каждом сетевом компьютере в одной и той же последовательности. На компьютере-отправителе они выполняются сверху вниз, а на компьютере-получателе — снизу вверх. Компьютер-отправитель в соответствии с протоколом выполняет следующие действия: разбивает данные на небольшие блоки — пакеты, с которыми может работать протокол; добавляет к пакетам адресную информацию, чтобы компьютер-получатель мог определить, что эти данные предназначены именно ему; подготавливает данные к передаче через плату СА по сетевому кабелю. Компьютер-получатель в соответствии с протоколом выполняет те же действия, но в обратном порядке. Он принимает пакеты данных из сетевого кабеля и через плату СА передает пакеты в компьютер. Затем он удаляет из пакета всю служебную информацию, добавленную компьютером-отправителем; копирует данные из пакета в буфер для их объединения в исходный блок данных; передает приложению собранный из пакетов блок данных в том формате, который использует это приложение. До середины 80-х гг. большинство ЛВС были изолированными. развитием ЛВС и увеличением объема передаваемой ими информации они стали компонентами больших сетей. Данные, передаваемые из одной локальной сети в другую по одному из возможных маршрутов, называются маршрутизированными, а протоколы, поддерживающие передачу данных между сетями по нескольким маршрутам, — маршрутизируемыми. Такие протоколы служат для объединения локальных сетей, поэтому их роль постоянно возрастает.
Среда клиент-сервер Раньше сетевые системы основывались на модели централизованных вычислений, в которой один мощный сервер — мейнфрейм
выполнял основную работу в сети, а пользователи получали доступ к нему при помощи недорогих и низкопроизводительных компьютеров — терминалов. В результате развития персональных компьютеров централизованную модель заменила модель клиент-сервер, предоставляющая при той же производительности возможности сетевой обработки данных. В настоящее время большинство сетей использует модель клиент- сервер. Сеть архитектуры клиент-сервер — это сетевая среда, в которой компьютер-клиент инициирует запрос компьютеру-серверу,
выполняющему этот запрос. Рассмотрим работу модели на примере системыуправления БД — приложения, часто используемого в среде клиент-сервер. В модели клиент-сервер ПО клиента использует язык структурированных запросов SQL (Structured Query Language), который переводит запрос с языка, понятного пользователю, на язык, понятный машине. SQL близок к естественному английскому. Клиент (пользователь) генерирует запрос с помощью интерфейсного приложения, которое обеспечивает интерфейс пользователя, формирует запросы и отображает данные, полученные с сервера. В клиент-серверной среде сервер не наделяется пользовательским интерфейсом. Представлением данных в удобной форме занимается сам клиент. Компьютер-клиент получает инструкции от пользователя, готовит их для сервера, а затем по сети посылает ему запрос. Сервер обрабатывает запрос, проводит поиск необходимых данных и отсылает их клиенту. Клиент в удобной для пользователя форме отображает полученную информацию. В клиент-серверной среде пользователь компьютера-клиента имеет дело с экранной формой. В ней он задает необходимые параметры информации. Интерфейсная часть одну и ту же информацию может представлять в различном виде.
Сервер в клиент-серверной среде обычно предназначен для хранения данных иуправления ими. Именно сервер выполняет большинство операций с данными. Сервер называют также прикладной частью модели клиент-сервер, так как именно он выполняет запросы клиентов. Обработка данных на сервере состоит из их сортировки, извлечения затребованной информации и отправки ее по адресу
пользователя. ПО предусматривает также обновление, удаление, добавление и защиту информации. Технология клиент-сервер создает мощную среду, обладающую множеством реальных преимуществ. Кроме того, в среде клиент-сервер резко уменьшается сетевой трафик, так как по сети пересылаются только
результаты запросов. Файловые операции выполняются в основном более
мощным сервером, поэтому запросы лучше обслуживаются. Это означает, что нагрузка на сеть распределяется более равномерно, чем в традиционных сетях на основе файл-сервера. Уменьшается потребность компьютеров-клиентов в ОЗУ, так как вся работа с файлами выполняется на сервере. По этой же причине на компьютерах-клиентах уменьшается потребность в дисковом пространстве. Упрощается управление системой, контроль ее безопасности становится проще, так как все файлы и данные размещаются на сервере. Упрощается резервное копирование.