11. Протоколы прикладного уровня http, ftp, почтовые протоколы (smtp, pop3, imap-4), telnet .

Протокол — это набор правил, в соответствии с которым компы обмениваются информацией. Эти правила включают формат, время и последовательность передачи данных, способы контроля и коррекции ошибок.

Набор разнообразных протоколов, при помощи которых взаимодействуют между собой прикладные программы.

Протоколы прикладного уровня HTTP, FTP, SMTP, IMAP, POP3, TELNET.

В соответствии с архитектурой клиент-сервер, прога делится на две части (одна работает на сервере, вторая — на компе пользователя), функционирующие как единое целое. Протоколы прикладного уровня описывают взаимодействие клиентской и серверной частью программы. Выделяют следующие наиболее известные прикладные протоколы:

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)- протокол передачи гипертекста, работает на 80 порту. Исп-ся в WWW для передачи гипертекстовых HTML-страниц. При работе по этому протоколу, каждый элемент HTML — страницы загружается отдельно, причем соединение между загрузками прерывается и никакой инф-ии о соединении не сохраняется. Это сделано для того, чтобы пользователя Web- страниц каждый получал "по чуть-чуть, в порядке общей очереди". В противном случае могла бы создаться ситуация, когда один человек качает страницу с большим количеством рисунков высокого разрешения, а все остальные ждут пока он это закончит.

FTP (File Transfer Protocol.) - протокол передачи файлов, работает на 20 и 21 порту. Предназначен для копирование файлов между компами. Полностью занимает канал, пока не будет получен файл, сохраняет информацию о соединении. При сбое возможна докачка с того места, где произошел сбой.

SMTP, IMAP-4, РОРЗ — почтовые протоколы (электронная почта). SMTP - 25 порт, IMAP-4 — 143 порт, РОРЗ — 110 порт. Отличие: SMTP — протокол расчитанный на доставку почты до конкретного получателя, РОРЗ и IMAP-4 — протоколы взаимодействия пользователя со своим почтовым ящиком на сервере. При использовании SMTP предполагается, что почтовый адрес указывает на комп конечного получателя, и на этом компе запущена специальная прога, которая принимает и обрабатывает почту. Однако чаще всего бывает, что почта не доставляется на комп каждого отдельного пользователя, а обрабатывается централизованно, на отдельном почтовом сервере. В таком случае, каждый пользователь имеет на почтовом сервере свой почтовый ящик. Почта доставляется до сервера по протоколу SMTP (конечный получатель — сервер) и помещается в почтовые ящики пользователей. Затем пользователи подключаются к своим почтовым ящикам по протоколу РОРЗ или IMAP-4 и забирают почту. Протокол РОРЗ требует полностью скачать себе всю почту, а затем разбираться: нужна она вам была или нет. Протокол IMAP-4 позволяет просматривать на сервере заголовки писем (указывается статус письма: новое, отвеченное и т.п.) и скачивать с сервера только необходимые письма или даже часть некоторого письма. IMAP4 дублирует функции почтовых программ пользователя.

Резюмируя вышесказанное можно привести наиболее распространенный вариант работы с почтой для обычного пользователя: отправка почты — по протоколу SMTP (на почтовый сервер получателя), получение почты — по протоколу РОРЗ или IMAP-4 (скачивание почты из почтового ящика на своем почтовом сервере).

4.TELNET — исп-ся для подключения и управления удаленным компом, работает на 23 порту. После подключения каждый символ, введенный на локальной машине, обрабатывается так, как если бы он был введен на удаленной машине. Либо может использоваться командный режим — управление удаленной машиной при помощи специальных команд.

Программирование сокетов.

Теперь рассмотрим процесс взаимодействия клиентской и серверной программ более подробно. В функции клиента входит инициирование соединения с сервером, а сервер должен быть готовым к установлению соединения. Это означает, что, во-первых, программа-сервер должна быть запущена раньше, чем клиент сделает попытку установить соединение, и, во-вторых, что сервер должен располагать со-кетом, с помощью которого устанавливается соединение.

Когда серверный процесс запущен, клиент может инициировать установку ТСР-соединения с сервером. Первым действием клиентской программы является создание сокета, при этом программа указывает адрес серверного процесса, состоящий из IP-адреса и номера порта процесса. После создания сокета клиентская сторона протокола TCP осуществляет процедуру тройного рукопожатия с сервером, оканчивающуюся установлением соединения. Заметим, что процедура рукопожатия никак не сказывается на работе приложения.

В ходе тройного рукопожатия клиентский процесс стучит во входную дверь серверного процесса. Когда сервер слышит стук, он создает новую дверь (то есть новый сокет), относящуюся к текущему клиенту. В примере, который последует ниже, входной дверью является объект ServerSocket с именем welcomeSocket. Когда клиент стучит в эту дверь, вызывается метод accept() объекта welcomeSocket, создающий новую дверь для клиента. По окончании процедуры рукопожатия устанавливается TCP-соединение между сокетом клиента и новым сокетом сервера, который называют сокетом соединения.

С точки зрения приложения TCP-соединение является прямым виртуальным каналом между сокетами соединения клиента и сервера. Клиент может осуществлять передачу любых байтов через свой сокет, при этом протокол TCP гарантиру-ет, что сервер получит эти байты через свой сокет без искажений и в том же порядке, в каком они были переданы. Подобно тому как люди могут входить и выходить через одни и те же двери, клиент и сервер способны с помощью сокетов осуществлять прием и передачу информации.

Сервисы и службы Интернет.

В этом пункте мы даем краткую характеристику основным службам, которые в той или иной степени функционируют в составе современной глобальной Сети. В следующем пункте отдельно рассматривается "главная" служба Сети - "Всемирная паутина" (WWW).

Telnet. Этим термином обозначают протокол и программы, которые обслуживают удаленный доступ клиента к компу-серверу. После установления связи, пользователь попадает в среду операционной системы удаленного компа и работает с установленными на нем прогами так же, как если бы это был собственный комп пользователя.

FTP. Так называют протокол (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов) и программы, которые обслуживают работу с каталогами и файлами удаленной машины. Средства FTP позволяют просматривать каталоги и файлы сервера, переходить из одного каталога в другой, копировать и обновлять файлы.

Archie. Так называют специальные серверы (Archie-серверы), которые собирают и хранят поисковую информацию о содержимом FTP- серверов на узлах Internet. Если вы ищите какой-то файл, имя которого (или часть имени) вам известно, надо запустить Archie-клиента, и он укажет вам адрес (адреса) соответсвующего FTP-сервера.

WAIS. Wide Area Information Servers - распределенная информационная система (база данных и программное обеспечение), которая обслуживает поиск инф-ии в сетевых БД и библиотеках. В частности, WAIS исп-ся для индексирования неструктурированных документов в Internet и организации поиска в них.

E-mail. Это английское обозначение электронной почты - основного вида сетевых услуг Internet. С помощью электронной почты люди, живущие на всех континентах, обмениваются электронными сообщениями и файлами.

Internet-телефония. Ныне быстро развивается новый вид услуг Сети Internet-телефония. Принцип голосовой связи в Internet нельзя считать оригинальным: такая связь - лишь частный случай обмена произвольными электронными сообщениями по протоколу TCP/IP. Человеческая речь преобразуется в цифровой файл (точно так же, как создаются аудиофайлы) и передается по сети в виде обычного набора электронных пакетов. Правда, пока единственным достоинством Internet-телефонии, по сравнению с обычным телефоном, явл-ся ее необычайная дешевизна (в расчете на минуту разговора). Многие технические проблемы (перегрузка каналов связи, задержки в передаче речи и др.) пока не решены.

26. Архитектура «клиент-сервер», «клиент-серверные» технологии. Распределенная обработка данных. Администрирование сервера баз данных. Web-технологии. Гипертекстовый документ. Язык гипертекстовой разметки HTML. Установка и настройка Web-сервера. Web-программирование с использованием скриптовых языков и баз данных.

Архитектура клиент-сервер.

Вообще говоря, клиент-серверная система характеризуется наличием двух взаимодействующих самостоятельных процессов - клиента и сервера, которые, в общем случае, могут выполняться на разных компьютерах, обмениваясь данными по сети. По такой схеме могут быть построены системы обработки данных на основе СУБД, почтовые и другие системы. Мы будем говорить, конечно, о базах данных и системах на их основе. И здесь удобнее будет не просто рассматривать клиент-серверную архитектуру, а сравнить ее с другой - файл-серверной.

В файл-серверной системе данные хранятся на файловом сервере (например, Novell NetWare или Windows NT Server), а их обработка осуществляется на рабочих станциях, на которых, как правило, функционирует одна из, так называемых, "настольных СУБД" - Access, FoxPro, Paradox и т.п..

Приложение на рабочей станции "отвечает за все" - за формирование пользовательского интерфейса, логическую обработку данных и за непосредственное манипулирование данными. Файловый сервер предоставляет услуги только самого низкого уровня - открытие, закрытие и модификацию файлов, подчеркну - файлов, а не базы данных. База данных существует только в "мозгу" рабочей станции.

Таким образом, непосредственным манипулированием данными занимается несколько независимых и несогласованных между собой процессов. Кроме того, для осуществления любой обработки (поиск, модификация, суммирование и т.п.) все данные необходимо передать по сети с сервера на рабочую станцию (см. рис. Сравнение файл-серверной и клиент-серверной моделей)

В клиент-серверной системе функционируют (как минимум) два приложения - клиент и сервер, делящие между собой те функции, которые в файл-серверной архитектуре целиком выполняет приложение на рабочей станции. Хранением и непосредственным манипулированием данными занимается сервер баз данных, в качестве которого может выступать Microsoft SQL Server, Oracle, Sybase и т.п..

Формированием пользовательского интерфейса занимается клиент, для построения которого можно использовать целый ряд специальных инструментов, а также большинство настольных СУБД. Логика обработки данных может выполняться как на клиенте, так и на сервере. Клиент посылает на сервер запросы, сформулированные, как правило, на языке SQL. Сервер обрабатывает эти запросы и передает клиенту результат (разумеется, клиентов может быть много).

Таким образом, непосредственным манипулированием данными занимается один процесс. При этом, обработка данных происходит там же, где данные хранятся - на сервере, что исключает необходимость передачи больших объемов данных по сети.

Распределенная обработка данных

С точки зрения хронологии, взаимодействие между программами последовательно приобретало следующие формы:

- обмен: программы различных систем посылают друг другу сообщения (как правило, файлы);

- разделение: имеется непосредственный доступ к ресурсам нескольких машин (совместное пользование файлом, например);

- совместная работа: машины играют в реализации программы взаимодополняющие роли.

Рассмотрим пример, иллюстрирующий эту эволюцию. Речь пойдет о проектировании в области механики; традиционный подход заключается в следующем:

- построение "проволочной модели" (maillage) (графического представления геометрии физической модели) на рабочей станции;

- перенос на ЭВМ Cray файла модели, вводящего код вычислений;

- результаты расчетов, выполненных на ЭВМ Cray переносятся на рабочую станцию и обрабатываются графическим постпроцессором.

Этот способ обладает следующими недостатками:

- обмен данными производится посредством переноса файлов с одной машины на другую;

- обработка файлов осуществляется последовательно, в то время как расчеты на ЭВМ Cray только выиграли бы, если было бы возможно обеспечить взаимодействие с пользователем, используя графические и эргономические возможности рабочей станции, а некоторые расчеты, осуществляемые на последней, лучше было бы выполнить на машине Cray.

Для того, чтобы избавиться от этих неудобств, необходимо перейти от вышеназванных вариантов решения задач к применению методики совместной работы, на основе понятия "прозрачности". Пользователь будет видеть только одну машину (свою станцию) и только одну прикладную программу. Распределенная обработка данных, таким образом, представляет собой программу, выполнение которой осуществляется несколькими системами, объединенными в сеть. Как правило, расчетная часть программы выполняется на мощном процессоре, а визуальное отображение выводится на рабочей станции с улучшенной эргономичностью. Разделение опирается на модель "клиент-сервер", к которой мы еще вернемся. Этот вид обработки данных организуется по принципу треугольника (рис.2.4.):

- пользователь обладает рабочей станцией;

- решение задач требует обращения к устройству обработки данных (спецпроцессору, например) и к серверу данных, и все это прозрачно для пользователя.

Рис 2.4. Треугольная организация вычислительного процесса

Цели распределенной обработки данных

Целью распределенной обработки данных является оптимизация использования ресурсов и упрощение работы пользователя (что может вылиться в усложнение работы разработчика). Каким образом ?

- Оптимизация использования ресурсов.

Термин ресурс, в данном случае используется в самом широком смысле: мощность обработки (процессоры), емкость накопителей (память или диски), графические возможности (2-х или 3-х мерный графический процессор, в сочетании с растровым дисплеем и общей памятью), периферийные устройства вывода на бумажный но- ситель (принтеры, плоттеры). Эти ресурсы редко бывают собраны на одной машине: ЭВМ Cray обладает мощными расчетными возможностями, но не имеет графических возможностей, а также возможностей эффективного управления данными. Отсюда принцип совместной работы различных систем, используя лучшие качества каждой из них, причем пользователь имеет их в распоряжении при выполнении только одной программы.

- Упрощение работы пользователя.

Действительно, распределенная обработка данных позволяет:

- повысить эффективность посредством распределения данных и видов обработки между машинами, способными наилучшим образом управлять ими;

- предложить новые возможности, вытекающие из повышения эффективности;

- повысить удобство пользования. Пользователю более нет необходимости разбираться в различных системах и осуществлять перенос файлов.

Основные недостатки этого подхода заключаются в следующем: - зависимость от характеристик и доступности сети. Программа не сможет работать, если сеть повреждена. Если сеть перегружена, эффективность уменьшается, а время реакции систем увеличивается. - проблемы безопасности. При использовании нескольких систем увеличивается риск, так как появляется зависимость от наименее надежной машины сети.

C другой стороны, преимущества весьма ощутимы:

- распределение и оптимизация использования ресурсов. Это основная причина внедрения распределенной обработки данных;

- новые функциональные возможности и повышение эффективности при решении задач;

- гибкость и доступность. В случае поломки одной из машин, ее пытаются заменить другой, способной выполнять те же функции.