Информатика_ Конспекты лекций

все, что нужно через него. При этом ЭВМ POP3-сервер не обязательно является почтовым сервером.

Висходный момент ЭВМ POP3-сервер прослушивает TCP-порт 110. Если ЭВМ-клиент хочет воспользоваться услугами POP3-сервера, то устанавливает с ним TCP связь. При установлении связи POP3-сервер посылает клиенту уведомление (например, +OK POP3 server ready) и сессия переходит в фазу авторизации (см. также RFC-1734, -1957). После этого может производиться обмен командами и откликами.

Команды POP3 состоят из ключевых слов (3-4 символа), за которыми могут следовать аргументы. Каждая команда завершается парой символов CRLF. Как ключевые слова, так и аргументы могут содержать только печатаемые ASCII-символы. В качестве разделителя используются символы пробела. Каждый аргумент может содержать до 40 символов.

Сигнал отклика в POP3 содержит индикатор состояния и ключевое слово, за которым может следовать дополнительная информация. Отклик также завершается кодовой последовательностью CRLF. Длина отклика не превышает 512 символов, включая CRLF. Существует два индикатора состояния: положительный - "+OK" и отрицательный "-ERR" (все символы прописные).

Отклики на некоторые команды могут содержать несколько строк. В этом случае последняя строка содержит код завершения 046 ("."), за которым следует CRLF.

На практике многострочные отклики для исключения имитации завершаются последовательностью CRLF.CRLF.

Впроцессе авторизации клиент должен представить себя серверу, передав имя и пароль (возможен вариант посылки команды APOP). Если авторизация успешно завершена, сессия переходит в состояние транзакции (TRANSACTION). При получении от клиента команды QUIT сессия переходит

всостояние UPDATE, при этом все ресурсы освобождаются и TCP связь разрывается.

На синтаксически неузнанные и неверные команды, сервер реагирует, посылая отрицательный индикатор состояния.

POP3 сервер может быть снабжен таймером пассивного состояния (10 мин.), который осуществляет автоматическое прерывание сессии. Приход любой команды со стороны клиента сбрасывает этот таймер в нуль.

Сервер нумерует все передаваемые сообщения из своего почтового ящика и определяет их длину. Положительный отклик начинается с +OK, за ним следует пробел, номер сообщения, еще один пробел и длина сообщения в октетах. Завершается отклик последовательностью CRLF. Переданные сообщения удаляются из почтового ящика сервера. Все сообщения, передаваемые во время сессии POP3 должны следовать рекомендациям формата Интернет сообщений [RFC822].

Всостоянии транзакции клиент может посылать серверу последовательность POP3 команд, на каждую из которых сервер должен

191

послать отклик. Далее следует краткое описание команд, используемых в состоянии транзакция.

2.3.5. Протокол электронной почты SMTP

Протокол электронной почты SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) был разработан для обмена почтовыми сообщениями в сети Internet. SMTP не зависит от транспортной среды и может использоваться для доставки почты в сетях с протоколами, отличными от TCP/IP и Х.25. Достигается это за счет концепции IPCE (InterProcess Communication Environment). IPCE позволяет взаимодействовать процессам, поддерживающим SMTP в интерактивном режиме, а не в режиме "STOP-GO".

Модель протокола. Взаимодействие в рамках SMTP строится по принципу двусторонней связи, которая устанавливается между отправителем и получателем почтового сообщения. При этом отправитель инициирует соединение и посылает запросы на обслуживание, а получатель на эти запросы отвечает. Фактически, отправитель выступает в роли клиента, а получатель - сервера.

Канал связи устанавливается непосредственно между отправителем и получателем сообщения. При таком взаимодействии почта достигает абонента в течение нескольких секунд после отправки.

Дисциплины работы и команды протокола. Обмен сообщениями и инструкциями в SMTP ведется в ASCII-кодах. В протоколе определено несколько видов взаимодействия между отправителем почтового сообщения и его получателем, которые здесь называются дисциплинами.

Наиболее распространенной дисциплиной является отправка почтового сообщения, которая начинается по команде MAIL, идентифицирующей отправителя:

MAIL FROM: paul@quest.polyn.kiae.su

Следующей командой определяется адрес получателя: RCPT TO: paul@apollo.polyn.kiae.su

2.3.6. Протокол обмена управляющими сообщениями ICMP

Протокол обмена управляющими сообщениями ICMP. Протокол обмена управляющими сообщениями ICMP (Internet Control Message Protocol)

позволяет маршрутизатору сообщить конечному узлу об ошибках, с которыми машрутизатор столкнулся при передаче какого-либо IP-пакета от данного конечного узла.

Управляющие сообщения ICMP не могут направляться промежуточному маршрутизатору, который участвовал в передаче пакета и с которым возникли проблемы, так как для такой посылки нет адресной информации. Пакет несет в себе только адрес источника и адрес назначения, не фиксируя адреса промежуточных маршрутизаторов.

192

Протокол ICMP - это протокол сообщения об ошибках, а не протокол коррекции ошибок. Конечный узел может предпринять некоторые действия для того, чтобы ошибка больше не возникала, но эти действия протоколом ICMP не регламентируются.

Каждое сообщение протокола ICMP передается по сети внутри пакета IP. Пакеты IP с сообщениями ICMP маршрутизируются точно так же, как и любые другие пакеты, без приоритетов, поэтому они также могут теряться. Кроме того, в загруженной сети они могут вызывать дополнительную загрузку маршрутизаторов. Для того, чтобы не вызывать лавины сообщения об ошибках, потери пакетов IP, переносящие сообщения ICMP об ошибках, не могут порождать новые сообщения ICMP.

Существует несколько типов сообщений ICMP. Каждый тип сообщения имеет свой формат, при этом все они начинаются с общих трех полей: 8– битного целого числа, обозначающего тип сообщения (TYPE), 8-битного поля кода (CODE), который конкретизирует назначение сообщения, и 16-битного поля контрольной суммы (CHECKSUM). Кроме того, сообщение ICMP всегда содержит заголовок, и первые 64 бита данных пакета IP, который вызвал ошибку. Это делается для того, чтобы узел-отправитель смог более точно проанализировать причину ошибки, так как все протоколы прикладного уровня стека TCP/IP содержат наиболее важную информацию для анализа в первых 64 битах своих сообщений.

Поле типа может иметь следующие значения:

Как видно из используемых типов сообщений, протокол ICMP представляет собой некоторое объединение протоколов, решающих свои узкие задачи.

Эхо-протокол. Протокол ICMP предоставляет сетевым администраторам средства для тестирования достижимости узлов сети. Эти средства представляют собой очень простой эхо-протокол, включающий обмен двумя типами сообщений: эхо-запрос и эхо-ответ. Компьютер или

193

маршрутизатор посылают по интерсети эхо-запрос, в котором указывают IPадрес узла, достижимость которого нужно проверить. Узел, который получает эхо-запрос, формирует и отправляет эхо-ответ и возвращает сообщение узлу - отправителю запроса. В запросе могут содержаться некоторые данные, которые должны быть возвращены в ответе. Так как эхо-запрос и эхо-ответ передаются по сети внутри IP-пакетов, то их успешная доставка означает нормальное функционирование всей транспортной системы интерсети.

Во многих операционных системах используется утилита ping, которая предназначена для тестирования достижимости узлов. Эта утилита обычно посылает серию эхо-запросов к тестируемому узлу и предоставляет пользователю статистику об утерянных эхо-ответах и среднем времени реакции сети на запросы.

Сообщения о недостижимости узла назначения. Когда маршрутизатор не может передать или доставить IP-пакет, он отсылает узлу, отправившему этот пакет, сообщение "Узел назначения недостижим" (тип сообщения - 3). Это сообщение содержит в поле кода значение, уточняющее причину, по которой пакет не был доставлен.

Причина кодируется следующим образом:

0Сеть недостижима

1Узел недостижим

2Протокол недостижим

3Порт недостижим

4Требуется фрагментация, а бит DF установлен

5Ошибка в маршруте, заданном источником

6Сеть назначения неизвестна

7Узел назначения неизвестен

8Узел-источник изолирован

9Взаимодействие с сетью назначения административно запрещено

10Взаимодействие с узлом назначения административно запрещено

11Сеть недостижима для заданного класса сервиса

12Узел недостижим для заданного класса сервиса

Маршрутизатор, обнаруживший по какой-либо причине, что он не может передать IP-пакет далее по сети, должен отправить ICMP-сообщение узлу-источнику, и только потом отбросить пакет. Кроме причины ошибки,

194

ICMP-сообщение включает также заголовок недоставленного пакета и его первые 64 бита поля данных.

Узел или сеть назначения могут быть недостижимы из-за временной неработоспособности аппаратуры, из-за того, что отправитель указал неверный адрес назначения, а также из-за того, что маршрутизатор не имеет данных о маршруте к сети назначения.

Недостижимость протокола и порта означают отсутствие реализации какого-либо протокола прикладного уровня в узле назначения или же отсутствие открытого порта протоколов UDP или TCP в узле назначения.

Ошибка фрагментации возникает тогда, когда отправитель послал в сеть пакет с признаком DF, запрещающим фрагментацию, а маршрутизатор столкнулся с необходимостью передачи этого пакета в сеть со значением MTU меньшим, чем размер пакета.

Перенаправление маршрута. Маршрутные таблицы у компьютеров обычно являются статическими, так как конфигурируются администратором сети, а у маршрутизаторов - динамическими, формируемыми автоматически с помощью протоколов обмена маршрутной информации. Поэтому с течением времени при изменении топологии сети маршрутные таблицы компьютеров могут устаревать. Кроме того, эти таблицы обычно содержат минимум информации, например, только адреса нескольких маршрутизаторов.

Для корректировки поведения компьютеров маршрутизатор может использовать сообщение протокола ICMP, называемое "Перенаправление маршрута" (Redirect).

Это сообщение посылается в том случае, когда маршрутизатор видит, что компьютер отправляет пакет некоторой сети назначения нерациональным образом, то есть не тому маршрутизатору локальной сети, от которого начинается более короткий маршрут к сети назначения.

Механизм перенаправления протокола ICMP позволяет компьютерам содержать в конфигурационном файле только IP-адреса его локальных маршрутизаторов. С помощью сообщений о перенаправлении маршрутизаторы будут сообщать компьютеру всю необходимую ему информацию о том, какому маршрутизатору следует отправлять пакеты для той или иной сети назначения. То есть маршрутизаторы передадут компьютеру нужную ему часть их таблиц маршрутизации.

В сообщении "Перенаправление маршрута" маршрутизатор помещает IP-адрес маршрутизатора, которым нужно пользоваться в дальнейшем, и заголовок исходного пакета с первыми 64 битами его поля данных. Из заголовка пакета узел узнает, для какой сети необходимо пользоваться указанным маршрутизатором.

Управляющие сообщения ICMP не могут направляться промежуточному маршрутизатору, который участвовал в передаче пакета, с которым возникли проблемы, так как для такой посылки нет адресной

195

информации. Пакет несет в себе только адрес источника и адрес назначения, не фиксируя адреса промежуточных маршрутизаторов.

Протокол ICMP - это протокол сообщения об ошибках, а не протокол коррекции ошибок. Конечный узел может предпринять некоторые действия для того, чтобы ошибка больше не возникала, но эти действия протоколом ICMP не регламентируются.

Каждое сообщение протокола ICMP передается по сети внутри пакета IP. Пакеты IP с сообщениями ICMP маршрутизируются точно так же, как и любые другие пакеты, без приоритетов, поэтому они также могут теряться. Кроме того, в загруженной сети они могут вызывать дополнительную загрузку маршрутизаторов. Для того, чтобы не вызывать лавины сообщения об ошибках, потери пакетов IP, переносящие сообщения ICMP об ошибках, не могут порождать новые сообщения ICMP.

Формат сообщений протокола ICMP. Существует несколько типов сообщений ICMP. Каждый тип сообщения имеет свой формат, при этом все они начинаются с общих трех полей: 8-битного целого числа, обозначающего тип сообщения (TYPE), 8-битного поля кода (CODE), который конкретизирует назначение сообщения, и 16-битного поля контрольной суммы (CHECKSUM). Кроме того, сообщение ICMP всегда содержит заголовок, и первые 64 бита данных пакета IP, который вызвал ошибку. Это делается для того, чтобы узелотправитель смог более точно проанализировать причину ошибки, так как все протоколы прикладного уровня стека TCP/IP содержат наиболее важную информацию для анализа в первых 64 битах своих сообщений.

Поле типа может иметь следующие значения

Как видно из используемых типов сообщений, протокол ICMP представляет собой некоторое объединение протоколов, решающих свои узкие задачи.

196

2.4. Система адресации

Чтобы информация безошибочно могла передаваться с одного компьютера на другой, необходимо наличие уникальных адресов, с помощью которых можно однозначно определить (идентифицировать) получателя информации. Подобно тому, как обычная почта доставляет почтовые отправления по адресам, включающим в себя область, город, улицу, дом, квартиру, так и в сети Internet информационные пакеты доставляются по адресам, только в адресе указываются не дома и улицы, а номера сетей, к которым подключен компьютер-получатель и номера самих компьютеров в этих сетях.

Итак, каждый компьютер, подключенный к сети Internet, имеет физический адрес (IP-адрес).

IP-адрес — это уникальный номер, однозначно идентифицирующий компьютер в Internet.

IP-адрес представляет собой четыре десятичных числа (от 0 до 255), разделенных точками, например, 194.67.67.97 (после последнего числа точка не ставится). Каждое число соответствует информационному объему в 1 байт или 8 бит.

Расшифровка такого адреса ведется слева направо. Обычно первый и второй байты - это адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый - адрес компьютера в подсети.

IP-адреса соединенных компьютеров

Таким образом, IP-адрес – это 4 байта или 32 бита. Если с помощью одного байта можно передать 28 = 256 вариантов, то с помощью 4-х байтов можно передать 232 = 4 млрд. вариантов. Таким образом, к сети Internet может быть максимально подключено 4 млрд. пользователей. Поскольку в настоящее время наблюдается стремительный рост пользователей Internet, а кроме того, современные технические достижения позволяют подключать к сети Internet не только компьютеры, но и сотовые телефоны, телевизоры, и даже холодильники, то это пространство адресов становится очень тесным. Для его расширения предполагается перевести Internet на 128-битный IP-адрес (максимум пользователей 2128).

В какой-то мере физический адрес аналогичен обычному телефонному номеру, однако, человеку пользоваться им неудобно. Поэтому в Интернет была введена Доменная Система Имен (DNS - Domain Name System).

197

Доменная система имен ставит в соответствие числовому IP-адресу компьютера уникальное доменное имя

Доменные имена и IP-адреса распределяются международным координационным центром доменных имен и IP-адресов (ICANN), в который входят по 5 представителей от каждого континента.

Как же строится доменная система имен?

Основным преимуществом этой системы является наглядность. Адрес разбивается на несколько полей, причем ни количество полей, ни их размер не ограничены.

Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня — домены второго уровня — домены третьего уровня. Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные

— каждой стране соответствует двухбуквенный код) и административные (трехбуквенные). России принадлежит географический домен ru.

Доменные имена читаются справа налево. Домен верхнего уровня расположен в крайнем справа поле. Все остальные поля адреса отдаются на усмотрение страны, за которой закреплен домен верхнего уровня. Например, левее индекса страны может стоять сокращенное название города: spb - СанктПетербург, e-burg - Екатеринбург и т.д. Затем может идти название организации, имеющей локальную сеть. Например, et - электротехнический университет. Далее может идти название подразделения: ok - отдел кадров.

Рассмотрим конкретный адрес: sch458.spb.ru. Домен высшего уровня ru означает, что компьютер с этим именем находится в Российской Федерации, затем идет домен второго уровня spb, что означает – в Санкт-Петербурге, и лишь домен третьего уровня - sch458 – реальный компьютер – соответствует организации, за которой числится данный доменный адрес – это имя в Интернете принадлежит нашей школе.

Все DNS-адреса преобразуются в IP-адреса с помощью специальных DNS-серверов, которые на узлах сети извлекают из баз данных символические имена и заменяют их физическими адресами компьютеров. На базе DNS-

198

адресов строятся также адреса электронной почты и адреса информационных ресурсов Интернета.

IP-адрес или соответствующее ему доменное имя позволяют однозначно идентифицировать компьютер в сети Internet, но дело в том, что на компьютере может присутствовать множество различной информации в различных форматах, например, в виде файлов, электронных сообщений, страниц и т.п. Для того, чтобы можно было безошибочно получать нужную информацию и в нужном формате используется строка символов, которую называют универсальный указатель ресурса. Эта строка однозначно идентифицирует любой ресурс в сети Internet. Именно такая строка отображается в поле «Адрес» обозревателя Internet Explorer, когда мы «гуляем» по Internet.

Универсальный указатель ресурса или URL (Universal Resource Locator)включает в себя протокол доступа к документу, доменное имя или IPадрес сервера, на котором находится документ, а также путь к файлу и имя файла: protocol://domain_name/path/file_name.

Структура URL - универсального указателя ресурса

В данном примере использован наиболее часто используемый протокол http:// – протокол передачи гипертекста.

Примечание: если имя файла не указано, то используется имя файла по умолчанию index.htm (index.html), либо default.htm (default.html).

2.5.Контрольные вопросы

1)Какой факт из истории Интернет показался вам наиболее значимым?

2)Что такое Интернет?

3)Кто является владельцем сети Интернет?

4)В чем разница между клиентом и сервером?

5)Что такое протокол?

6)Каким образом происходит передача данных в сети Интернет?

7)Какой протокол является базовым в Интернете?

8)В чем заключаются функции протокола TCP и IP?

9)Какие еще протоколы существуют в Интернете, и каковы их функции?

10)Что такое URL?

11)Из каких частей состоит URL?

199

4. Службы Интернет

4.1. Что такое службы?

Как мы уже узнали, Internet – это глобальная компьютерная сеть, включающая в себя миллионы серверов и компьютеров-клиентов, состоящая из различных каналов связи и работающая благодаря определенным технологиям. Благодаря всему перечисленному стало возможным передавать информацию от одного компьютера к другому, но какую информацию, точнее, какого типа, формата? Как эта информация будет представлена на компьютере пользователя? Какие правила и сценарии работы с этой информацией будут использоваться? Ответы на данные вопросы дают описания служб (сервисов), которые работают в Internet.

Службы (сервисы) – это виды услуг, которые оказываются серверами сети

Internet.

В истории Интернет существовали разные виды сервисов, одни из которых в настоящее время уже не используются, другие постепенно теряют свою популярность, в то время как третьи переживают свой расцвет.

Перечислим те из сервисов, которые не потеряли своей актуальности на данный момент:

1.World Wide Web – всемирная паутина – служба поиска и просмотра гипертекстовых документов, включающих в себя графику, звук и видео.

2.E-mail – электронная почта – служба передачи электронных сообщений.

3.Usenet, News – телеконференции, группы новостей – разновидность сетевой газеты или доски объявлений.

4.FTP – служба передачи файлов.

5.ICQ – служба для общения в реальном времени с помощью клавиатуры.

6.Telnet – служба удаленного доступа к компьютерам.

7.Gopher – служба доступа к информации с помощью иерархических

каталогов.

Среди этих служб можно выделить службы, предназначенные для коммуникации, то есть для общения, передачи информации (E-mail, ICQ), а также службы, назначение которых – это хранение информации и обеспечение доступа к этой информации пользователей.

Среди последних служб лидирующее место по объему хранимой информации занимает служба WWW, поскольку данная служба наиболее удобна для работы пользователей и наиболее прогрессивна в техническом плане. На втором месте находится служба FTP, поскольку какие бы интерфейсы и удобства не разрабатывали для пользователя, информация все равно хранится в файлах, доступ к которым и обеспечивает эта служба. Службы Gopher и Telnet в настоящее время можно считать «отмирающими», так как новая информация уже почти не поступает на серверы этих служб и количество таких серверов и их аудитория практически не увеличивается.

200