6-я лекция

Санкт-Петербургский государственный университет
информационных технологий, механики и оптики
Кафедра проектирования компьютерных систем
В. А. Козак
Вычислительные сети
Лекция 6
Транспортный и прикладной
уровни
Санкт-Петербург, 2009
Транспортный уровень
• Сердцевина всей иерархии протоколов, посредник между
приложениями и транспортной инфраструктурой сети;
• Работает на пользовательских машинах;
• Обеспечивает передачу данных между приложениями
(прикладными процессами) вне зависимости от физических
характеристик использующейся сети или сетей с требуемой
степенью надежности;
• Может управлять соединением, обнаруживать потерянные пакеты
и искаженные данные;
• Протоколы предназначены для взаимодействия типа «точка—
точка».
• Примеры протоколов: TCP, UDP, SPX.
Сокеты
• Сокет - абстрактный объект, представляющий конечную точку
соединения.
• Сокет - комбинация IP-адреса и номера порта, например
10.10.10.10:80.
• Интерфейс сокетов впервые появился в BSD Unix.
UDP (User Datagram Protocol)
• UDP (пользовательский дейтаграммный протокол). UDP
позволяет приложениям отправлять инкапсулированные IPдейтаграммы без установления соединений.
• Смысл использования UDP вместо обычного IP заключается в
указании портов источника и приемника.
• UDP не занимается контролем потока, контролем ошибок,
повторной передачей после приема испорченного сегмента.
TCP (Transmission Control Protocol)
• TCP (протокол управления передачей) протокол для
обеспечения надежного сквозного байтового потока
по ненадежной интерсети.
• Размер сегментов (дейтаграмм) ограничивается
размером полезной нагрузки IP-пакета (65 515 байт) и
максимальной единицой передачи (MTU, Maximum
Transfer Unit) сети.
• На практике размер максимальной единицы передачи
составляет обычно 1500 байт (что соответствует
размеру поля полезной нагрузки Ethernet).
• При передаче используется механизм скользящего
окна.
• Используется для передачи трафика, чувствительного
к потерям.
Заголовок TCP сегмента
Прикладной уровень (Application layer)
• Является набором разнообразных протоколов, с
помощью которых пользователи сети получают
доступ к разделяемым ресурсам, организуют
совместную работу.
• Обеспечивает взаимодействие сети и пользователя.
• Разрешает приложениям пользователя иметь доступ
к сетевым службам, таким как обработчик запросов к
базам данных, доступ к файлам, пересылке
электронной почты.
• Отвечает за передачу служебной информации.
• Предоставляет приложениям информацию об
ошибках.
• Формирует запросы к уровню представления.
• Пример: HTTP, POP3, SMTP.
Наиболее популярные протоколы
• Telnet - протокол удаленного доступа, позволяет
входить в систему и выполнять действия над ней.
• SSH - протокол, позволяющий производить удалённое
безопасное управление операционной системой и
туннелирование TCP-соединений, шифрует весь
трафик.
• HTTP – передача данных (обычно гипертекстовые
страницы).
• FTP - пересылка файлов и удаленный доступ к ним.
• SFTP – протокол для операций с файлами поверх
надёжного и безопасного соединения.
Наиболее популярные протоколы
•
•
•
•
SMTP – отправка почтовых сообщений.
POP3 – прием (закачка) эл. почты.
IMAP - доступ к хранилищу эл. почты.
XMPP (Jabber) - протокол для мгновенного обмена
сообщениями и информацией о присутствии.
• RTP – транспортный протокол реального времени.
Используется в IP-телефонии для передачи
речевого трафика.
• SIP – сигнальный протокол IP-телефонии, управляет
процессами создания, завершения, управления и
конфигурирования телефонных соединений.
RTP (Real-Time Transport Protocol )
• RTP - транспортный протокол реального масштаба
времени, реализованный на прикладном уровне.
• Основная функция RTP - уплотнение нескольких
потоков реального масштаба времени в единый поток
пакетов UDP.
• Нет никаких гарантий касательно доставки, дрожания
(неустойчивой синхронизации) и т. д.
• Каждый пакет, посылаемый с потоком RTP, имеет
номер, на единицу превышающий номер своего
предшественника. При потере пакета необходимо
путем интерполяции аппроксимировать (приблизить,
предположить) пропущенное значение.
Заголовок RTP
Всемирная паутина (World Wide Web)
• Всемирная паутина (World Wide Web) - распределенная
система, предоставляющая доступ к связанным между
собой документам, расположенным на различных
компьютерах, подключенных к Интернету
• Web-страница -> Web-сайт -> Web-сервер -> WWW
• С 1994 года развитием Всемирной паутины руководит
Консорциум Всемирной паутины (World Wide Web
Consortium, W3C)
Ключевые технологии WWW
• HTTP (HyperText Transfer Protocol - протокол
передачи гипертекста)
• URI (Uniform Resource Identifier - единообразный
идентификатор ресурса)
• URL (Uniform Resource Locator - единообразный
локатор ресурса)
• Ключевые технологии формирования Web-страниц:
HTML, CSS, XML, DOM, Java-апплеты, скрипты
(JavaScript, VBScript), Flash и т.д.
HTTP (HyperText Transfer Protocol)
• Протокол прикладного уровня передачи данных (изначально —
в виде гипертекстовых документов). Работает поверх ТСР, порт
80 и 8080.
• Модель клиент-сервер.
• Достоинства: простота, расширяемость, распространённость.
• Основные заголовки: Content-Length, Content-Type, ContentEncoding, Content-Language, Connection.
• Особенности:
– Установление и закрытие соединения непосредственно с
сервером производится по ТСР. Контроль за
пользовательскими данными возложен на ТСР;
– Использует принцип запрос/ответ;
– Сервер не сохраняет параметры предыдущих сессий и не
сохраняет своего текущего состояния;
– Возможность кэширования (proxy и в браузере).
Алгоритм работы HTTP
• Анализ URL (адреса документа). Для определения IP-адреса
сервера по имени хоста (host name) используется DNS.
• Установление ТСР-соединения с сервером.
• Отсылка запроса на сервер. Возможны методы GET, POST, HEAD
и др.
• Анализ ссылок без имени хоста (после первого одиночного слэша):
URL: http://www.sut.ru/news
Анализируется: /news
• Формирование и пересылка ответа.
Коды ответов:





1xx: Informational (Информационные)
2xx: Success (Успешно)
3xx: Redirection (Перенаправление)
4xx: Client Error (Ошибка клиента)
5xx: Server Error (Ошибка сервера)
Электронная почта (email, e-mail)
Электронная почта - технология и предоставляемые ею услуги по
пересылке и получению электронных сообщений по
распределённой компьютерной сети.
Формат адреса: user@example.com — пользователь user на машине
example.com (с появлением почтовых серверов example.com –
адрес сервера, на котором зарегестрирован user).
Почтовые протоколы: SMTP / POP3 (IMAP, MAPI), веб-интерфейсы,
X.400 и др.
Структура письма:
• Заголовок SMTP-протокола
• Письмо (в терминологии протокола SMTP — 'DATA')
а) Заголовок письма
б) Тело письма.
Электронная почта (email, e-mail)
Компоненты:
• MTA (Mail Transfer
Agent - агент
пересылки почты)
• MDA (Mail Delivery
Agent -агент
доставка почты)
• MUA (Mail user
agent — почтовый
агент
пользователя)
• MRA (Mail retrive
agent — почтовый
сервер, забирающий
почту с другого
сервера)