31, 32. Протоколы общения компьютеров в сети (ip, tcp, udp, ftp, smtp, http).

Протокол "TCP/IP" (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей/Internet Protocol - межсетевой протокол) обычно обозначает все, что связано с протоколами TCP и IP. Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы и даже саму сеть. В состав семейства входят протоколы UDP, ARP, ICMP, TELNET, FTP и многие другие. TCP/IP - это технология межсетевого взаимодействия, технология internet. Сеть, которая использует технологию internet, называется "internet". Если речь идет о глобальной сети, объединяющей множество сетей с технологией internet, то ее называют Internet.

Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу средств связи. Однако предполагается, что каждая подсеть может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети. Не требуется, чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку пакетов и имела надежный сквозной протокол. Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети могут обмениваться пакетами.

Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю. Объединенная сеть обеспечивает датаграммный сервис.

Проблема доставки пакетов в такой системе решается путем реализации во всех узлах и шлюзах межсетевого протокола IP. Межсетевой уровень является по существу базовым элементом во всей архитектуре протоколов, обеспечивая возможность стандартизации протоколов верхних уровней.

Протокол UDP (User Datagram Protocol) проектировался для создания в объединенной системе компьютерных сетей с коммутацией пакетов режима передачи датаграмм клиента. Протокол UDP предполагает, что нижестоящим протоколом является Internet (IP).

Данный протокол предоставляет прикладной программе процедуру для посылки сообщений другим программам, причем механизм протокола минимален. Протокол UDP ориентирован на транзакции, получение датаграмм и защита от дублирования не гарантированы. Приложения, требующие гарантированного получения потоков данных, должны использовать протокол управления пересылкой (Transmission Control Protocol - TCP).

Протокол FTP (File Transfer Protocol)

FTP (File Transfer Protocol или "Протокол Передачи Файлов") - один из старейших протоколов в Internet и входит в его стандарты. Обмен данными в FTP проходит по TCP-каналу. Построен обмен по технологии "клиент-сервер". 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 пользователя средствами.

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-команды генерируются отправителем и посылаются получателю. На каждую команду должен быть отправлен и получен отклик.

Главной целью протокола simple mail transfer protocol (SMTP, RFC-821, -822) служит надежная и эффективная доставка электронных почтовых сообщений. SMTP является довольно независимой субсистемой и требует только надежного канала связи. Средой для SMTP может служить отдельная локальная сеть, система сетей или весь Интернет.

Протокол HTTP (от англ. HyperText Transfer Protocol — «протокол передачи гипертекста») — сетевой протокол прикладного уровня для передачи файлов. В стеке TCP/IP для HTTP зарезервированы^[1] порты 80 и 8080 транспортных протоколов TCP и UDP (на практике используется только первый). Основным назначением HTTP является передача веб-страниц (текстовых файлов с разметкой HTML), хотя с помощью него с успехом передаются и другие файлы, как связанные с веб-страницами (изображения и приложения), так и не связанные с ними (в этом HTTP конкурирует с более сложным FTP). HTTP предполагает, что клиентская программа — веб-браузер — способна отображать гипертекстовые веб-страницы и файлы других типов в удобной для пользователя форме.

Для правильного отображения HTTP позволяет клиенту узнать язык и кодировку веб-страницы и/или запросить версию страницы в нужных языке/кодировке, используя обозначения из стандарта MIME.

Модель ISO OSI. Требования, предъявляемые к организации компьютерной сети.

Международная Организация по Стандартам (International Standards Organization, ISO) разработала модель, которая четко определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какую работу должен делать каждый уровень. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) или моделью ISO/OSI.

В модели OSI взаимодействие делится на семь уровней или слоев (рис. 1.1). Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия. Таким образом, проблема взаимодействия декомпозирована на 7 частных проблем, каждая из которых может быть решена независимо от других. Каждый уровень поддерживает интерфейсы с выше- и нижележащими уровнями.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Следует иметь в виду, что приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, в таком случае, при необходимости межсетевого обмена оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

Функции уровней модели ISO/OSI

Физический уровень. Этот уровень имеет дело с передачей битов по физическим каналам, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара или оптоволоконный кабель. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, такие как требования к фронтам импульсов, уровням напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта.

Примером протокола физического уровня может служить спецификация 10Base-T технологии Ethernet, которая определяет в качестве используемого кабеля неэкранированную витую пару категории 3 с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем RJ-45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, манчестерский код для представления данных на кабеле, и другие характеристики среды и электрических сигналов.

Канальный уровень. На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются (разделяются) попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Примерами протоколов канального уровня являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов.

В глобальных сетях, которые редко обладают регулярной топологией, канальный уровень обеспечивает обмен сообщениями между двумя соседними компьютерами, соединенными индивидуальной линией связи. Примерами протоколов "точка - точка" (как часто называют такие протоколы) могут служить широко распространенные протоколы PPP и LAP-B.

Сетевой уровень. Этот уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей с различными принципами передачи информации между конечными узлами. Рассмотрим функции сетевого уровня на примере локальных сетей. Протокол канального уровня локальных сетей обеспечивает доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией.

Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packets). При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие "номер сети". В этом случае адрес получателя состоит из номера сети и номера компьютера в этой сети.

Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор - это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Для того, чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач (hops) между сетями, каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет.

Примерами протоколов сетевого уровня являются протокол межсетевого взаимодействия IP стека TCP/IP и протокол межсетевого обмена пакетами IPX стека Novell.

Транспортный уровень. На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням стека - прикладному и сеансовому - передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное - способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети - компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell.

Сеансовый уровень. Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом для того, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, вместо того, чтобы начинать все с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется.

Уровень представления. Этот уровень обеспечивает гарантию того, что информация, передаваемая прикладным уровнем, будет понятна прикладному уровню в другой системе. При необходимости уровень представления выполняет преобразование форматов данных в некоторый общий формат представления, а на приеме, соответственно, выполняет обратное преобразование. Таким образом, прикладные уровни могут преодолеть, например, синтаксические различия в представлении данных. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных сервисов. Примером протокола, работающего на уровне представления, является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.

Прикладной уровень. Прикладной уровень - это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).

Существует очень большое разнообразие протоколов прикладного уровня. Приведем в качестве примеров хотя бы несколько наиболее распространенных реализаций файловых сервисов: NCP в операционной системе Novell NetWare, SMB в Microsoft Windows NT, NFS, FTP и TFTP, входящие в стек TCP/IP.

Модель OSI представляет хотя и очень важную, но только одну из многих моделей коммуникаций. Эти модели и связанные с ними стеки протоколов могут отличаться количеством уровней, их функциями, форматами сообщений, сервисами, предоставляемыми на верхних уровнях и прочими параметрами.

Глобальная сеть Internet, протоколы TCP/IP, IP и доменные адресации, провайдеры. Средства и службы автоматизации получения сетевых адресов.

Глобальные сети, которые также называют территориальными, служат для того, чтобы предоставлять свои услуги большому количеству абонентов, разбросанных по большой территории – в пределах области, региона, страны, континента или земного шара. Глобальные сети создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг пользователям. Они называются публичными, или общественными, сетями. Для подключения к таким сетям передачи данных используют модемы, работающие под управлением специальных программ.

Internet – это сеть сетей. Internet работает по протоколу TCP/IP. TCP/IP является не одним протоколом, а целым набором протоколов, работающих совместно. Он состоит из двух уровней. Протокол верхнего уровня, TCP, отвечает за правильность преобразования сообщений в пакеты информации, из которых на приемной стороне собирается исходное послание. Протокол нижнего уровня, IP, отвечает за правильность доставки сообщений по указанному адресу.

В сети информация собрана в файлы, которые хранятся на хост-компьютерах, и она может быть представлена в различных форматах. Формат данных зависит от того, каким сетевым сервисом воспользоваться и какие возможности по отображению информации есть на ПК. Любой компьютер, который поддерживает протоколы TCP/IP, может выступать в качестве хост-компьютера.

Ключом к получению информации в Internet являются адреса ресурсов. При пересылке сообщений по электронной почте применяются почтовые адреса и адреса хост-компьютеров для соединения с ними и получения файлов с информацией.

Каждая локальная сеть называется узлом, или сайтом, а юридическое лицо, обеспечивающее работу сайта, - провайдером. Сайт состоит из серверов, каждый из которых предназначен для хранения информации определенного типа и в определенном формате. Каждый сайт и сервер на сайте имеют уникальные имена и соответствующие и IP-адреса, посредством которых они идентифицируются в Интернет. В TCP/IP применяется так называемая доменная система имен. В отличие от IP-адресов, иерархия доменных имен читается справа налево. Самый правый сегмент доменного имени представляет собой верхнего уровня. В настоящее время Интернет поделен на домены верхнего уровня по одному из двух признаков: либо по географическому, либо по признаку характера деятельности. Например: com – коммерческие организации, edu – образовательные, kz – Казахстан.

Имеется несколько видов информационных ресурсов в Интернет. Каждый вид информации хранится на сервере соответствующего типа, называемого по типу хранимой информации (ftp-сервер или www-сервер). Для каждой информационной системы существуют свои средства поиска необходимой информации во всей сети Интернет по ключевым словам. В Интернет работают следующие информационные системы:

1. Передача файлов по протоколу FTP (протокол передачи файлов). Хотя пересылка файлов может быть выполнена с помощью WWW, FTP-системы продолжают оставаться весьма популярными вследствие их быстродействия и простоты использования.

2. Word Wide Web (WWW) – гипертекстовая информационная служба, являющаяся основным поставщиком информации в сети Интернет.

3. Телеконференции – предоставляют возможность вести дискуссии (при помощи сообщений) по тысячам размещенных тем.

Основные службы сети Internet: электронная почта (e-mail), всемирная паутина (WWW), телеконференции, поисковые системы и др.

Электронная почта – это одна из первых служб, разработанных для Интернет, на сегодняшний день ее возможности используют миллионы людей во всем мире. Электронная почта является видом удаленного доступа. Система электронной почты состоит из трех компонентов: пользовательского агента, который позволяет пользователям читать и составлять сообщения, транспортного агента, который пересылает сообщения с одной машины на другую, и доставочного агента, который помещает сообщения в почтовые ящики пользователей-получателей.

Телеконференция – это своеобразное развитие электронной почты. Их еще называют группами новостей. Сообщение электронной почты отправляется конкретному лицу, а сообщение телеконференции – всему миру. В этом случае указывается имя телеконференции (тема).

Технология WWW базируется на четырех основных составляющих:

- языке гипертекстовой разметки документов HTML;

- универсальном способе адресации ресурсов в сети URL;

- протоколе обмена гипертекстовой информацией HTTP;

- универсальном интерфейсе шлюзов CGI.

В HTML гипертекстовые ссылки встроены в тело документа. В WWW документы – это обычные ASCII-файлы, которые можно подготовить в текстовом редакторе. В качестве базы для разработки языка гипертекстовой разметки был выбран SGML. С момента разработки HTML 1.0 произошло довольно серьезное развитие языка. Вдвое увеличилось число элементов разметки, оформление документов приближается к оформлению печатных изданий, развиваются средства описания нетекстовых информационных ресурсов и способы взаимодействия с прикладным программным обеспечением. В настоящее время HTML развивается в сторону создания стандартного языка разработки интерфейсов как локальных, так и распределенных систем.

URI представляет собой систему, учитывающую опыт адресации и идентификации e-mail, ftp и т.п. Но из всего, что описано в URI, для организации баз данных в WWW требуется только URL. URL используется в гипертекстовых ссылках и обеспечивает доступ к распределенным ресурсам сети. В URL можно адресовать как другие гипертекстовые документы формата HTML, так и ресурсы e-mail, ftp.

HTTP предназначен для обмена гипертекстовыми документами. Так, в процессе взаимодействия клиент может получить новый адрес ресурса, запросит встроенную графику и т.п.

Спецификация CGI была разработана для расширения возможностей WWW за счет подключения внешнего программного обеспечения.

Поиск информации. Чтобы найти нужную информацию в Интернет, необходимо знать адрес Web-страницы, на которой эта информация находится. Лучше всего искать в сети необходимую информацию с помощью поисковых систем. Поисковая система представляет собой специализированный Web-узел.

Поисковые системы состоят из трех компонентов:

- агента (паука), который перемещается по сети и собирает информацию;

- базы данных, которая содержит всю информацию, собираемую пауками;

- поискового механизма, который пользователь использует для взаимодействия с БД.

33. HTML — язык разметки гипертекста.

Гипертекст — информационная структура, позволяющая устанавливать смысловые связи между элементами текста на экране компьютера таким образом, чтобы можно было легко осуществлять переходы от одного элемента к другому. На практике в гипертексте некоторые слова выделяют путем подчеркивания или окрашивания в другой цвет (гиперссылки). Выделение слова говорит о наличии связи этого слова с некоторым документом, в котором тема, связанная с выделенным словом рассматривается более подробно.

Такие страницы как правило имеют расширение htm или html. Отдельный документ, выполненный в формате HTML, называется:

HTML-документом;

Web-документом;

Web-страницей.

Гиперссылка — фрагмент текста, который является указателем на другой файл или объект. Гиперссылки необходимы для того, чтобы обеспечить возможность перехода от одного документа к другому.

Группа Web-страниц, принадлежащих одному автору или одному издателю и взаимосвязанных общими гиперссылками, образует структуру, которая называется Web-узлом или Web-сайтом. Каждая HTML-страница имеет свой уникальный URL-адрес в Интернете.

Структура HTML-доукмента

Элемент — конструкция языка HTML. Это контейнер, содержащий данные и позволяющий отформатировать их определенным образом. Любая Web-страница представляет собой набор элементов. Одна из основных идей гипертекста возможность вложения элементов.

Тег — начальный или конечный маркеры элемента. Теги определяют границы действия элементов и отделяют элементы друг от друга. В тексте Web-страницы теги заключаются в угловые скобки, а конечный тег всегда снабжается косой чертой. Например: элемент, содержащий некоторый текст, ограничен начальным тегом (маркером) <p> и конечным тегом (маркером) </p>. Т.е. текст помещен между тегами как в контейнер. Здесь же можно увидеть, как осуществляется возможность вложения элементов. Тег <font> вложен внутрь тега <p>, поэтому конечный тег </font> стоит перед </p>. В данном примере тег <p> указывает на то, что текст является отдельным абзацем, а тег <font> задает, например, формат шрифта.

<p> <font color="green">Этот текст будет расположен в отдельном абзаце и выполнен зеленым цветом шрифта.</font> </p>

В результате такого форматирования на экране компьютера мы увидим текст зеленого цвета в отдельном абзаце.

Атрибут — параметр или свойство элемента. Это, по сути, переменная, которая имеет стандартное имя и которой может присваиваться определенный набор значений: стандартный или произвольный. Атрибуты располагаются внутри начального тега и отделяются друг от друга пробелами.

<p align="center"> Этот текст будет выровнен по центру экрана </p>. В данном примере атрибут align (выравнивание) расположен внутри тега <p>, следовательно он задает выравнивание этого абзаца. Значение атрибута равно "center", т.е. выравнивание абзаца будет по центру экрана.

Достоинства формата HTML: простота разметки, поддержка языков сценариев, возможность генерации страниц на ходу, программное управление документом или его элементами, великолепные возможности по логической разметке, технология CSS позволяет адаптировать документ к различным клиентам (компьютер, телевизор, принтер, речевой браузер, телетайп и т.д.).

Недостатки формата HTML: сравнительно слабые возможности по вёрстке (например нельзя добавить математическую формулу), в разных браузерах документ выглядит не одинаково, нет поддержки векторной графики (Flash не может таковой называться в полной мере, т.к. не обладает всеми выше названными особенностями вектора, в частности отвратительное качество печати), слабо приспособлен для вывода на печать.

JavaScript - это язык программирования, используемый в составе страниц HTML для увеличения функциональности и возможностей взаимодействия с пользователями. Он был разработан фирмой Netscape в сотруднечестве с Sun Microsystems на базе языка Sun's Java. С помощью JavaScript на Web-странице можно сделать то, что невозможно сделать стандартными тегами HTML. Скрипты выполняются в результате наступления каких-либо событий, инициированных действиями пользователя. Создание Web-документов, вклучающих программы на JavaScript, требует наличее текстового редактора и подходящего браузера. Некоторые просмоторщики включают в себе встроенные редакторы, поэтому необходимость во внешнем редакторе отпадает.

Несмотря на отсутствие прямой связи с языком Java, JavaScript может обращаться к внешним свойствам и методам Java-апплетов, встроенных в страницу HTML. Разница сводится к тому, что апплеты существуют вне браузера, в то время как программы JavaScript могут работать только внутри браузера.

JavaScript и Java - это два разных языка программирования. Java - это объектно-ориентированный язык программирования и запускается при помощи компилятора и вспомогательных файлов. Разрабатываемые с помощью Java программы могут работать как законченные приложения либо как встроенные в Web-страницу апплеты. И хотя они встроены в страницу HTML, они храняться на клиенской машине как отдельные файлы. Напротив, JavaScript, размещаются внутри HTML страницы и не могут существовать, как отдельные программы и функционируют, будучи запущенными в браузерах типа Netscape Navigator или Internet Explorer.

JavaScript и HTML

Код сценариев JavaScript неразрывно связаны с HTML-кодом, поэтому невозможно научиться программированию на JavaScript без минимального набора знаний о принципах кодировки на HTML. Подробно познакомиться с языком HTML вы можете на сайте посвещенному HTML коду. Мы рассмотрим данную тему вкратце.

HTML - HyperText Markup Language (язык гипертекстовой разметки) - средство создания Web-страниц. Web-страница представляет собой текстовый документ, содержащий обычный текст и дескрипторы - специальные командные символы, предназначенные для различного рода форматирования. В HTML дескрипторы выделяются с помощью угловых скобок <дескриптор>. Дескрипторы бывают парные и непарные. Парные дескрипторы сочетают в себе открывающий и закрывающий дескриптор: <дескриптор>...</дескриптор>. Кроме того существуют обязательные дескрипторы, без которых невозможно создать Web-страницу:

<HTML>

<HEAD>

<TITLE>Заголовок страницы</TITLE>

</HEAD>

<BODY>

<P>Содержание страницы</P>

</BODY>

</HTML>

Добавление сценария JavaScript в HTML-код осуществляется с помощью парного дескриптора <SCRIPT>...</SCRIPT>, который можно вставить как в тело HTML-кода (между<BODY> и </BODY>), так и в заголовок (между<HEAD> и </HEAD>).

Кроме того код сценария можно хранить в отдельном файле, обычно с расширением .js. Для того чтобы воспользоваться кодом указывают путь к файлу внутри дескриптора <SCRIPT>...</SCRIPT>:

<SCRIPT SRC='путь_до_файла/файл.js'></SCRIPT>