Начало Форум PC Help Links by AnGeLLo

ПРОТОКОЛИ И УСЛУГИ В ИНТЕРНЕТ

Въведение

Изключителната популярност на Интернет се дължи на предоставените за ползване услуги. Свободната размяна на съобщения под формата на електронна поща между отделни лица и организации вече се третира като нещо нормално. Това спестява време и пари за разлика от класическата кореспонденция. Достъп до най-горещите новини на деня, възможност за търсене и намиране на техническа, научна, юридическа, икономическа, спортна и всякаква друга информация са предимства, които не са постигани до сега с други средства. Пионерите на тази нова информационна технология съвсем естествено са били и са в момента университетските центрове. Значителна част от тяхната изследователска работа намира непосредствено приложение. Съвременният бизнес, който както винаги търси нови територии, намира в този информационен свят нови не изпробвани възможности, независимо от географското разположение. Маркетинг и реклама, бизнес контакти, възможност за непосредствено договаряне и разплащане са само видимата част на този технологичен айсберг. Интернет мрежата се превръща в основен информационен източник за милиони по света. Същественото преимущество в този случай е, че информационния процес е динамичен и двустранен, при който придобитата от една страна информация се връща в последствие в мрежата допълнена и обогатена с нови елементи.  Възникващите от това процеси в съвременното информационното общество със сигурност ще бъдат изследвани от социолози и психолози, но още сега може да се твърди, че Интернет се превръща в медия с най-широко влияние.

Интернет е компютърна мрежа появила се като понятие преди около 20 години по един проект на военното ведомство на САЩ в опит да бъде създадена мрежа, свързваща наземните компютърни мрежи на военните бази с други радио или сателитни комуникационни средства. Експерименталната мрежа е носела наименованието APRAnet с предназначение да обслужва изследователската работа на военни и граждански институти и по-специално разработването на мрежа, която да остава функционираща дори при отпадане на нейни възли. При мрежата APRAnet комуникацията се подържа винаги между два компютъра с минимални информационни изисквания към компютъра клиент. За да се изпрати едно съобщение по мрежата, компютърът подател трябва да "постави" своите данни в своеобразен "плик", наречен Internet Protocol (IP), където са записани адресите на подателя и получателя. Съпровождането на съобщението по неговия път между подателя и получателя се извършва от цяла "фамилия" комуникационни протоколи, които си взаимодействат на различни нива. Създаването на протокола TCP/IP е резултат от проекта, финансиран от американската агенция за авангардни изследователски проекти (Advanced Research Projects Agency - APRA). Интернет е колекция от компютърни мрежи, в която се включват различни по топология и вид мрежи като APRAnet, NSFnet, Nysnet, локални мрежи, регионални мрежи, университетски мрежи, компютърни мрежи на изследователски институти и известен брой мрежи на военни ведомства. Всички тези компютърни мрежи са свързани помежду си. Потребител, независимо от коя от споменатите мрежи, може да изпраща съобщения до получател от друга мрежа с изключение на местата, до които достъпът му е изрично ограничен.

Фигура 1 - Модел на Интернет мрежа.

Протоколът TCP/IP е средството, осъществяващо връзката между множество компютри, свързани в мрежа. Не е от значение дали въпросните компютри са част от една и съща мрежа или принадлежат на различни мрежи. Няма значение вида и модела на компютъра. Проблемът с несъвместимостта между отделните платформи отпада. Протоколът TCP/IP е моста за преодоляване на несъвместимости между компютърни системи, операционни системи и различните по вид и топология мрежи. На Фигура 1 е показана опростена схема на Интернет мрежата. TCP/IP е множество от протоколи, разработени да осигурят разпределението на машинните ресурси между свързаните в мрежа компютри. За да се разбере по-добре какво представлява Интернет и основното множество от протоколи TCP/IP, първо трябва да бъдат изяснени някои термини и принципи:

• Computer Network - Компютърна мрежа е среда, в която два или повече компютъра са свързани помежду си посредством кабел, модем или друг вид връзка и си взаимодействат в тази среда с помощта на специализирано програмно осигуряване, инсталирано на всеки един от тях.
• Node - Възел се нарича всеки един компютър, свързан към мрежата.
• Server - Сървър е система/компютър, която осигурява базисното програмно обслужване в една компютърната мрежа.
• Client - Клиент е система/компютър, която ползва предоставените от сървъра услуги.
• Server/Client - Сървър/Клиент е основен комуникационен модел в съвременните компютърни мрежи, при който за едно приложение се използват едновременно ресурсите на сървъра и клиента. Трябва да се има предвид, че Сървърът и Клиентът се различават по програмните си функции, а не по своето месторазположение, т.е. могат да бъдат разположени на един и същи компютър. Всеки клиент в този смисъл ползва ресурсите на сървъра. Свързването на един потребител към друга машина от мрежата реализира този модел и потребителя се явява клиент на отсрещната машина.
• Network Protocol - Мрежовият протокол е съгласуван стандарт, осигуряващ възможността за обмен на данни между два компютъра по определен физически носител (комуникационна среда).
• Internet Protocol Suit е наименованието на множеството , наборът или фамилията от протоколи използвани под общото наименование Интернет. TCP и IP са два основни компонента от тази фамилия протоколи.
• Internet се състои от две или повече мрежи, свързани помежду си посредством Gateways и/или Bridges, които осъществяват маршрутизацията на данните между различните мрежи на основата на TCP/IP протоколи.
• Intranet е понятие, появило се в края на 1995 година и отразява тенденцията за усвояване на стандартните Интернет информационни технологии и услуги в рамките на съществуващи корпоративни компютърни мрежи. Това означава интегриране на TCP/IP протоколи и услуги към протокола на една вътрешно корпоративна мрежа. Самата мрежа може да бъде или не свързана към Интернет. В този смисъл Intranet мрежата може да се определи като частна за разлика от Интернет, която е обществена мрежа.
• Extranet е понятие, появило се наскоро и разкрива стремежа за интегриране на информационните ресурси на системите от корпоративен тип. Развитите Intranet мрежи се интегрират в полза на предоставяне на определена услуга на определени клиенти, но винаги в рамките на Интернет протоколите и информационни технологии.
• Bridge - Мост е мрежова връзка между два компютъра, като всеки един от тях е свързан към своя първична мрежа. Компютърът от единия край на Bridge може да приема и да предава данни от своята мрежа през мрежовия мост от и към компютъра от другия край, който ги препраща към тяхното назначение. Компютърните мрежи, свързани посредством мрежов мост трябва да са от еднакъв тип. Понятието Bridge не се свързва с конкретна машина, защото няма собствен адрес и остава невидим за потребителя. Програмно осигуряване инсталирано на определена компютърна система може да изпълнява тази функция при наличие на необходимите комуникационни средства.
• Gateway - Шлюз е мрежова връзка между два компютъра като всеки един от тези компютри е свързан към своя първична мрежа. Компютърът от единия край на Gateway може да приема и да предава данни от своята мрежа през мрежовия шлюз от и към компютъра от другия край, който ги препраща към тяхното назначение или се осъществява маршрутизация на съобщенията. Router (маршрутизатор) е наименование често използвано в литературата вместо Gateway. Компютърните мрежи, свързани посредством мрежов шлюз могат да бъдат разнотипни. Шлюзът е компютърна система, видима за потребителите със своето име и адрес. При конфигурирането на компютър клиент в Интернет шлюзът играе важна роля.
• Packet и Datagram са две понятия, които в общия случай са взаимозаменяеми и определят единицата пренасяна по мрежата потребителска информация. Packet се свързва с физическото ниво на мрежата, докато Datagram с нивото на IP протокола. В литературата тези две понятия често се смесват, като най-употребяваното е Packet - Пакет.
• Freеware е програма, която може да бъде използвана неограничено във времето. Спокойно може да се предоставя на колеги и приятели, но никой няма право да я продава или включва в друга програма, имаща комерсиално предназначение. Програмни пакети със статус freeware са достъпни за копиране по Интернет.
• Shareware e програма, която може да бъде копирана и разпространявана при същите условия, но използването й е ограничено във времето, наложени са ограничения върху някои функции или извежда по време на работа специална маркировка. След изтичане на заложения в програмата "пробен" период трябва, нормално, да се потърси начин за лицензиране на копието. Начинът е определен в регистрационна форма, съпровождаща програмата, където е посочена и цената. Програмни пакети със статус shareware са достъпни за копиране по Интернет.
• RFC е съкращение, което означава Requests for Comments. Множеството от TCP/IP протоколи и стандарти са публикувани от Internet Engineering Task Force (IETF) и от някои други работни групи в една рубрика известна като RFC. Консултирането на текстовете е възможно директно по Интернет. Всяка отделна публикация може да бъде намерена по нейния номер, който има следния формат: RFCxxxx. Например, протоколът FTP е описан в документа [RFC 959].
• FAQ е съкращение, което означава Frequently Asked Questions (често задавани въпроси). Популярната рубрика в Интернет е достъпна за ползване по почти всички протоколи и услуги. Тя съдържа въпросите и отговорите на най-често дискутираните теми в Интернет обществото.
• Hypertext е термин асоцииран най-често с Web, въпреки че тази технология е предложена и използвана значително по-отдавна. Един документ е хайпертекст, ако осигурява връзка или връзки към други документи с помощта на маркирани (горещи) думи или цели изречения в него. Технологията на хайпертекста се среща много често при оформяне на помощни (Help) страници към документацията на програмни продукти, където ключова дума или команда е свързана с друга страница за по-детайлното й обяснение.
• Hypermedia е понятие, което се основава на хайпертекст, но не съдържа само текст. В него са включени мултимедийни компоненти като графика, звук и видео. В един хипермедиен документ графичните компоненти често се използват като връзка към други документи.
• Common Gateway Interface (CGI) е стандарт, който определя начина на комуникация между Web сървър с външна програма и обратното. В резултат на това взаимодеиствие може да се генерира HTML код, графика или друга форма, достъпна за външната програма. Типични приложения са брояч на посещенията на Web страница, обработка на данните от формуляр, достъп до данните на БД.
• FDDI (Fiber Distributed Data Interface) е кабелна система на оптични влакна и осигурява обмен на данни до 100 Мбита/секунда.
• Firewall е компютърна система от локална или Intranet мрежа. Поставя се на връзката на вътрешната мрежа с външната мрежа (Internet) и играе ролята на фиртър за поддържане на сигурността във вътрешната мрежа.
• ISDN (Integrated Services Digital Network) е цифрова телефонна мрежа с висока скорост на предаване и интегрирани услуги.
• T1 е обозначението за арендована линия с капацитет до 1,544 Mb/s.
• T3 е обозначението за арендована линия с капацитет до 45 Mb/s.
• FYI е съкращение на For Your Information, за Ваша информация.
• HOST е компютърът, с който се осъществява връзка.
• Modem (Модулатор/Демодулатор) Устройство във вид на платка или външна кутия за връзка на компютъра с телефонната линия. Преобразува цифровия сигнал от компютъра в аналогов сигнал на телефонната линия и обратно.
• WAP (Wireless Application Protocol) е протокол за връзка между мобилни комуникационни средства и Интернет мрежата. Стандарта WAP V1.0 е публикуван през април 1998 на сайта http://www.wapforum.org/. Разработването му е започнало през 1997 от фирмите Ericsson, Nokia, Motorola и Unwired Planet. Целта е била създаването на стандарт за дефиниране на нови услуги и Web-базирани приложения за мобилни телефонни мрежи.

Услуги в Internet

• MAIL - Computer Mail (E-Mail). Електронната поща е услуга, може би най-популярната сред потребителите на Internet. Услугата дава възможност за изпращане на съобщения до друг потребител от мрежата в ASCII формат. Съобщенията са придружени от адреси на подател и получател. Това на практика включва адресите на Mail сървъри, между които се осъществява обменът на съобщенията по мрежата. Всеки отделен потребител получава своята поща от пощенската кутия на своя Mail сървър. Подробно описание на Computer Mail се намира в документите [RFC 821], [>RFC 822], [>RFC 937]. Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) е наименованието на протокола на услугата електронната поща.
• FTP - File Transfer Protocol. Обмен на файлове е услуга, позволяваща на потребителя да прехвърля файлове от своя компютър на друг компютър и обратно. Нивата на достъп на всеки потребител се определят от отсрещния компютър чрез задаване на потребителско име и парола. Най-честата употреба на FTP е свързана с копиране на файл или файлове от FTP сървър, включен в Internet. Работата с полученото локално копие на файла не е свързана с ограничения. Подробно описание на FTP се намира в документа [RFC 959].
• TELNET - Network Terminal Protocol. Отдалечена сесия (отдалечен терминал) е услуга, при която потребител може да се свърже с друг компютър от мрежата и да стартира процес в него. От този момент до края на сесията, всеки натиснат клавиш се изпраща на отдалечената машина и се интерпретира от нея. Обслужването се извършва от локалната машина, но Telnet програмата прави невидим вашият компютър. Първоначално връзката се осъществява чрез разпознаване на потребителя с потребителско име и парола. Telnet приложенията за микрокомпютри обикновено са придружени с терминални емулатори за определен тип терминали, подходящи за работа в среда Unix или VMS. Подробно описание на Telnet спецификациите могат да се намерят в документите [RFC 854] и [RFC 855].
• USENET е самостоятелна система, превърнала се в среда за дискусии и обмен на информация между хора с общи интереси, разделени по групи - "newsgroups". Обменът на новини по Internet се обслужва от услугата NEWS, която се реализира чрез NNTP протокол.
• WEB или World Wide Web е най-популярната услуга сред сърфистите по Internet мрежата. Разпределената информационна система W3 дава достъп до документи по целия свят. Мултимедийната реализация на голяма част от тях ги прави особено атрактивни за преглед на нови филми, нова музика, графика, анимация и много други неща.

Общо описание на TCP/IP протоколи

Главното предназначение на множеството от Internet протоколи е свързването на разнообразни мрежови технологии и подържане на стабилна комуникация между тях. Протоколите, съставляващи това множество, се намират в различни слоеве и тяхното предназначение се разделя на две основни части (Фигура 2):

Фигура 2 - Протоколи и услуги.

1. Протоколи и услуги ориентирани към пренасяне на информация - Transfer Control Protocol (TCP) и неговите приложения - SMTP, FTP, TELNET.

• TCP (Transfer Control Protocol) - Протокол за управление на обмена на информация. Този протокол обслужва връзките. Данните се изпращат на пакети, които съдържат заглавна част и данни. Надеждността на обмена се осигурява от контролни суми и сравнения между изпратената и пристигналата информация.
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - прост протокол за обмен на електронна поща . Определя стандарта на съобщенията, които един SMTP (Mail) клиент от своя компютър може да използва, за да изпраща електронна поща до SMTP сървър на друг компютър.
• FTP (File Transfer Protocol) - протокол за обмен на файлове. Дава възможност за прехвърляне на файлове от един компютър на друг по TCP/IP протокол. Съществува услуга с подобна функция, която използва друг базов протокол.

2. Протоколи и услуги осигуряващи и разрешаващи връзките в мрежата - Internet Protocol / Internet Control Message Protocol (IP/ICMP) и техните приложения - User Datagram Protocol (UDP), Domain Name System (DNS) за осъществяване на връзка между имената на машините и техните мрежови адреси.

• ARP (Address Resolution Protocol) - Протокол за преобразуване на адреси. Превръща 32-битовите IP адреси в адреси от физическата мрежа, които са 42-битови адреси на Ethernet.
• ICMC (Internet Control Message Protocol) - Протокол за обмен на информация и съобщения за грешки между маршрутизаторите и сървърите в мрежата. Информационните полета на този протокол са съставна част от заглавната част на IP протокола.
• IGMP (Internet Group Management Protocol) - Протокол за групово управление в Internet мрежата и осигурява обмена на IP дейтаграми между различни мрежи.
• IP (Internet Protocol) - Протокол на Internet. Функцията му е от ниско ниво за маршрутизация на пакети от данни (дейтаграми) от мрежата на подателя през междинните машрутизатори до мрежата на получателя.
• RARP (Reverse Address Resolution Protocol) - Протокол за обратно преобразуване на адреси, като превръща адресите от физическата мрежа в IP адреси.
• UDP (User Datagram Protocol) - Потребителски протокол за дейтаграми. Протоколът изпраща данните на пакети, но не е особено надежден, липсва обратната информация за това дали дейтаграмите са действително получени.

TCP/IP представлява многослойно множество от протоколи. Един типичен пример, изпращане на съобщение по електронната поща, може да помогне за изясняване на това определение.

На първо място за електронната поща съществува протокол, определящ множеството от команди, които могат да бъдат изпращани от една машина към друга с цел да се определи кой изпраща съобщението, кой е неговия получател, както и съдържанието на самото съобщение. Спецификацията на протокола, както и използваният набор от команди за обмен на електронна поща предполага, че съществува средство и начин за осъществяване на връзка между компютъра на подателя и този на получателя. Това средство е TCP протоколът. Негова е грижата съобщенията да пристигат в отсрещния компютър. Ако съобщението е прекалено дълго, то се разделя на множество части, наречени дейтаграми, и се сглобява в приемащата страна. Всяка отделна дейтаграма намира своя път по Internet мрежата до приемащата страна благодарение на IP протокола. Нормално TCP/IP приложенията използват 4 слоя:

• Конкретното TCP/IP приложение със своя протокол, подобен на електронната поща.
• TCP протокол, който обслужва различни приложения.
• IP протокол, който осигурява пристигането на отделните дейтаграми до тяхното местоназначение.
• Ethernet протокол за управление на ресурсите на физическата среда.

TCP/IP се основава на свързан мрежов модел. Този модел предполага съществуването на един значителен брой независими мрежи, обвързани чрез шлюзове. При този модел потребител би трябвало да може да се свърже с произволна машина или да ползва ресурси от произволна мрежа, стига разбира се да не са наложени предварително някои ограничения. Дейтаграмите, изпращани към назначението им, ще преминават през десетки различни мрежи преди да достигнат крайната си точка. Маршрутизацията е процес, който остава невидим за потребителя в мрежата. Независимо от местонахождението на точката, с която отделен потребител желае да се свърже, единственото нещо, което е необходимо да знае е нейният Internet адрес. Това е адрес, които има следния вид 194.141.4.194 или 128.26.3.193. Тази последователност от десетични числа, разделени със запетая се нарича още IP address и определя местонахождението на точката в сложната топология на Internet мрежата. Това е 32-битов адрес, който обикновено се записва като 4 десетични цифри, всяка от които представя 8 бита от този адрес. Директната употреба на IP адреси не е мнемонична и затова в практиката са се е наложила система от символични имена, наречена FQND (Fully Qualified Domain Name). Възприетата система от символични имена включва имена на сървъри, щлюзове и отделни машини. При осъществяване на контакт по Internet по име, мрежовият софтуер търси в базата данни с имената (DNS) съответстващите им IP адреси и след това прави опит да установи връзка. В документа [RFC 882] е разгледана технологията на търсене на съответствие между символичните имена на сървърите и техните Internet адреси. След установяване на контакт с приемащата страна, информацията се изпраща последователно на порции с определена големина, в зависимост от конкретната мрежова среда, наречени дейтаграми. Дейтаграма е набор от данни и се изпраща като отделно съобщение. Всяка дейтаграма се изпраща по мрежата независимо от останалите. Приемането им от станцията получател се осъществява в последователността на тяхното пристигане, което не винаги съвпада с последователността на тяхното изпращане.

TCP протокол

TCP - Transfer Control Protocol е ниво, отговорно за разделянето на съобщенията на дейтаграми и събирането им на другия край на връзката.

Управлението на отделните дейтаграми става възможно след като TCP постави в началото на всяка една от тях една заглавна част (Header) с големина около 20 байта. В заглавната част се съхранява служебна за TCP информация, но по-важните елементи са номерата на портовете на подателя и получателя, както и последователния номер на дейтаграмата (Source Port Number, Destination Port Number, Sequence Number). TCP протоколът е проектиран за многозадачен режим на работа. Това означава, че в един и същи момент могат да бъдат стартирани повече от едно TCP приложение. Ако различни потребители на една и съща машина стартират FTP, TCP за всеки един от тях ще заеме съответен порт и това ще се отбележи в заглавната част на всяка дейтаграма от неговото съобщение. След установяване на връзка с получателя активираният за този потребител порт върху крайната машина ще бъде записан в заглавната част на всяка пренасяна дейтаграма. В заглавната част се записва и контролна сума на съдържанието на дейтаграмата, която се преизчислява отново в машината-получател.

IP протокол

IP - Internet Protocol е ниво, отговорно за маршрутизацията на отделните дейтаграми.

TCP прехвърля на IP подготвените дейтаграми. За IP остава задължението да добави Internet адресите на подателя и получателя, както и да намери път през мостовете и шлюзовете по мрежата от компютъра подател до компютъра-получател на съобщението. Адресът е 32-битов, представен като четири 8 битови десетични цифри, разделени с точки. Замяната на IP адреса със символично име на машината се разрешава от DNS сървър, в който се търси съответствието между зададеното име като адрес със съответстващият IP адрес. В документа [RFC 882] е разгледана технологията на търсене на съответствие между имената на сървърите и техните Internet адреси.

Ethernet протокол

Понастоящем може би това е най-използвания протокол от съвременните компютърни мрежи. Всеки Ethernet мрежов контролер има свой записан адрес, който се задава от производителя на контролера във формата на 48-битов адрес, за които се гарантира (поне така се твърди), че не може да се повтаря.

Ethernet е среда за предаване на данни и много наподобява отворена телефонна линия. При изпращането на пакет данни по Ethernet всяка машина по мрежата "вижда" този пакет. Информация за това кой го изпраща и кой е получателя се съдържа в заглавната част, поставена от Ethernet протокола към съобщението. Всеки Ethernet пакет съдържа заглавна част (header), в който са включени началния и крайния Ethernet адрес. Информация за тип на кода, от който става ясно в последствие за коя фамилия мрежови протоколи става дума, съвместно използвани по мрежата или на кой протокол да се предаде пакета за обработка.

Трябва да се има предвид, че пряка връзка между Ethernet адресите и Internet адресите няма. Това налага построяването на таблици на съответствието за всяка машина включена в мрежата. Поддържането на такава таблица във всеки компютър е немислимо, особено с лавинообразното увеличаване на броя на включените в Internet мрежата компютри. Проблемът се решава с помощта на ARP (Address Resolution Protocol), който търси по таблиците в мрежата информация за Ethernet адреса на подадения IP адрес. Това търсене може да продължи и по-дълго, ако машината е от друга мрежа.

Ethernet контролерът изчислява контролна сума за всеки предаден пакет, като я записва в края на пакета.При получаване на пакетите в местоназначението им Ethernet интерфейсът премахва своята заглавна част заедно с контролната сума в края. Ако типа на кода е IP, пакетът се предава на този протокол, който от своя страна премахва своята заглавна част и в зависимост от стойността на полето протокол в неговия хедър предава останалата част на този протокол. Обикновено това е TCP. TCP събира отделните дейтаграми по нарастващата стойност на последователните им номера за да получи оригиналния файл.

Фигура 3 - Съдържание на една дейтаграма.

На Фигурa 3 графично е представено съдържанието на една дейтаграма (пакет) по нейния път между два компютъра в Интернет мрежата.Множеството от TCP/IP протоколи и стандарти са публикувани от Internet Engineering Task Force (IETF) и от някои други работни групи в една рубрика известна като RFC - Requests for Comments. Пълен списък с описание на всички RFC xxx може да се намери по Internet на следните адреси:

• http://www.pmg.lcs.mit.edu/rfc.html
• http://www.cis.ohio-state.edu/hypertext/information/rfc.html
• http://www.cis.ohio-state.edu/hypertext/information/rfc.html
• на локалния FTP сървър (ftp://mulmedp.vmei.acad.bg/pub/internet/rfc).