Файл: Технология «клиент-сервер» ( Теоретические основы технологии «клиент-сервер» ).pdf

MAC-адрес.

MAC-адрес это уникальный идентификатор устройств локальной сети. Как правило, он записывается на заводе-производителе оборудования в постоянную память устройства.

Адрес состоит из 6 байтов. Принято записывать его в шестнадцатеричной системе исчисления в следующих форматах: c4-0b-cb-8b-c3-3a или c4:0b:cb:8b:c3:3a. Первые три байта это уникальный идентификатор организации-производителя. Остальные байты называются ”Номер интерфейса” и их значение является уникальным для каждого конкретного устройства.

IP-адрес является логическим и устанавливается администратором. MAC-адрес – это физический, постоянный адрес. Именно он используется для адресации фреймов, например, в локальных сетях Ethernet. При передаче пакета по определенному IP-адресу компьютер определяет соответствующий MAC-адрес с помощью специальной ARP-таблицы. Если в таблице отсутствуют данные о MAC-адресе, то компьютер запрашивает его с помощью специального протокола. Если MAC-адрес определить не удается, то пакеты этому устройству посылаться не будут. [2, c. 107]

Порты.

С помощью IP-адреса сетевое оборудование определяет получателя данных. Но на устройстве, например сервере, могут работать несколько приложений. Для того чтобы определить какому приложению предназначены данные в заголовок добавлено еще одно число – номер порта.

Порт используется для определения процесса приемника пакета в пределах одного IP-адреса.

Под номер порта выделено 16 бит, что соответствует числам от 0 до 65535. Первые 1024 портов зарезервированы под стандартные процессы, такие как почта, веб-сайты и т.п. В своих приложениях их лучше не использовать.

Статические и динамические IP-адреса. Протокол DHCP.

IP-адреса могут назначаться вручную. Достаточно утомительная операция для администратора. А в случае, когда пользователь не обладает нужными знаниями, задача становится трудноразрешимой. К тому же не все пользователи находятся постоянно подключенными к сети, а выделенные им статические адреса другие абоненты использовать не могут.

Проблема решается применением динамических IP-адресов. Динамические адреса выдаются клиентам на ограниченное время, пока они непрерывно находятся в сети. Распределение динамических адресов происходит под управлением протокола DHCP.

DHCP – это сетевой протокол, позволяющий устройствам автоматически получать IP-адреса и другие параметры, необходимые для работы в сети.

На этапе конфигурации устройство-клиент обращается к серверу DHCP, и получает от него необходимые параметры. Может быть задан диапазон адресов, распределяемых среди сетевых устройств.

Просмотр параметров сетевых устройств с помощь командной строки.

Существует много способов, как узнать IP-адрес или MAC-адрес своей сетевой карты. Самый простой – это использовать CMD команды операционной системы. Покажем, как это делать на примере Windows 7.

В папке Windows\System32 находится файл cmd.exe. Это интерпретатор командной строки. С помощь него можно получать системную информацию и конфигурировать систему.

Открываем окно выполнить. Для этого выполняем меню Пуск -> Выполнить или нажимаем комбинацию клавиш Win + R.

Рисунок 1 Команда выполнения cmd

Набираем cmd и нажимаем OK или Enter. Появляется окно интерпретатора команд.

Рисунок 2 Окно интерпретатора команд

Теперь можно задавать любые из многочисленных команд. Пока нас интересуют команды для просмотра конфигурации сетевых устройств.

Прежде всего, это команда ipconfig, которая отображает настройки сетевых плат.

Рисунок 3 Команда ipconfig

Подробный вариант ipconfig/all.

Рисунок 4 Подробный вариант ipconfig/all.

Только MAC-адреса показывает команда getmac.

Рисунок 5 Команда getmac

Таблицу соответствия IP и MAC адресов (ARP таблицу) показывает команда arp –a.

Рисунок 6 Команда arp –a

Проверить связь с сетевым устройством можно командой ping.

• ping доменное имя
• ping IP-адрес

Рисунок 7 Команда ping

2. Практическое использование технологии клиент-сервер.

2.1 Базовые сетевые протоколы

Сетевой протокол это набор соглашений, правил, которые определяют обмен данными в сети. Мы не собираемся реализовывать эти протоколы на низком уровне. Мы намерены использовать готовые аппаратные и программные модули, которые реализуют сетевые протоколы. Поэтому нет необходимости подробно разбирать форматы заголовков, данных и т.п. Но, зачем нужен каждый протокол, чем он отличается от других, когда используется, знать надо.

Протокол IP.

Inernet Protocol (межсетевой протокол) доставляет пакеты данных от одного сетевого устройства к другому. IP протокол объединяет локальные сети в единую глобальную сеть, обеспечивая передачу пакетов информации между любыми устройствами сетей. Из представленных здесь протоколов IP находится на самом низком уровне. Все остальные протоколы используют его.

IP протокол работает без установления соединений. Он просто пытается доставить пакет по указанному IP-адресу.

IP обрабатывает каждый пакет данных, как отдельную независимую единицу, не связанную с другими пакетами. Невозможно используя только IP протокол,  передать значительный объем связанных данных.

В протоколе IP нет механизмов, позволяющих контролировать достоверность конечных данных. Контрольные коды используются только для защиты целостности данных заголовка.

Т.е. IP не гарантирует, что данные в полученном пакете будут правильными. [3, c. 55]

Если во время доставки пакета произошла ошибка, и пакет был потерян, то IP не пытается заново послать пакет. Т.е. IP не гарантирует, что пакет будет доставлен.

Коротко о протоколе IP можно сказать, что:

• это протокол без установления соединений;
• он доставляет небольшие (не более 1500 байт) отдельные пакеты данных между IP-адресами;
• он не гарантирует, что доставленные данные будут правильными;
• он не гарантирует, что данные вообще будут доставлены;
• он не сообщит отправителю, были ли доставлены данные и не повторит передачу пакета;
• нет упорядоченности пакетов, порядок доставки сообщений не определен.

Протокол TCP.

Transmission Control Protocol (протокол управления передачей) основной протокол передачи данных Интернета. Он использует способность IP протокола доставлять информацию от одного узла другому. Но, в отличии, от IP он:

• Позволяет переносить большие объемы информации. Разделение данных на пакеты и “склеивание” данных на приемной стороне обеспечивает TCP.
• Данные передаются с предварительной установкой соединения.
• Производит контроль целостности данных.
• В случае потери данных инициирует повторные запросы потерянных пакетов, устраняет дублирование при получении копий одного пакета.

По сути, протокол TCP снимает все проблемы доставки данных. Если есть возможность, он их доставит. Не случайно это основной протокол передачи данных в сетях.  Часто используют терминологию TCP/IP сети.

Протокол UDP.

User Datagram Protokol (протокол пользовательских датаграмм) простой протокол для передачи данных без установления соединения. Данные отправляются в одном направлении без проверки готовности приемника и без подтверждения доставки. Объем данных пакета может достигать 64 кБайт, но на практике многие сети поддерживают размер данных только 1500 байт.

Главное достоинство этого протокола – простата и высокая скорость передачи. Часто применяется в приложениях критичных к скорости доставки данных, таких как видеопотоки. В подобных задачах предпочтительнее потерять несколько пакетов, чем ждать отставшие.

Особенности работы UDP:

• протокол без установления соединений;
• доставляет небольшие отдельные пакеты данных между IP-адресами;
• не гарантирует, что данные вообще будут доставлены;
• не сообщит отправителю, были ли доставлены данные и не повторит передачу пакета;
• нет упорядоченности пакетов, порядок доставки сообщений не определен.

2.2 Протокол HTTP

Протокол HTTP – это протокол передачи гипертекста (Hyper Text Transfer Protocol).

Он используется для получения информации с веб-сайтов. При этом веб-браузер выступает в роли клиента, а сетевое устройство в качестве веб-сервера.

История HTTP

HyperText Transfer Protocol был создан в CERN в 1991 году Тимом Бернерсоном-Ли, во времена, когда призрак Интернета бродил по земному шарику. Как и многие великие изобретения, он создавался не ради каких-то абстрактных целей, а ради удобства автора и решал конкретную проблему: давал доступ к гигантскому количеству информационных ресурсов лаборатории.

Документацию и экспериментальные данные необходимо было не только хранить, но обеспечивать к ним доступ для сотен специалистов и институтов по всему миру. HTTP был придуман с целью упростить доступ к информации и оказался настолько удобен, что в 1993 году была опубликована спецификация HTTP/0.9, доступная каждому.

В ней описывался базовый синтаксис протокола, давались определения базовым понятиям и подготавливалась почва для дальнейшего расширения протокола. Также были опубликованы исходные коды браузера (программы для просмотра гипертекста, передаваемого через HTTP) под названием WorldWideWeb:

Рисунок 3 Скриншот работы WorldWideWeb

Так мировая сеть сделала свой первый шаг.

Первоначально HTTP использовался исключительно для передачи гипертекста (текста с перекрёстными ссылками) между компьютерами, но позже оказалось, что он прекрасно подходит и для того, чтобы посылать на ПК пользователя бинарные данные — например, изображения или музыку.

В мае 1996 года, всего через три года после первого релиза, была выпущена спецификация HTTP/1.0 (RFC1945), которая расширяла исходную версию протокола, закрепляла коды ответа и вводила новый тип данных для передачи — application/octet-stream, что фактически «легализовало» передачу нетекстовых данных.

В июне 1999 года была опубликована версия протокола 1.1, которая фактически оставалась неизменной на протяжении 16 лет. Более того, она послужила основой для многих других протоколов, в частности WebSocket и WebDav.

И, наконец, 11 февраля 2015 года вышла черновая версия протокола HTTP/2. В отличие от предыдущих двух релизов, он не является переработанным HTTP/0.9, имеет не текстовый, а бинарный формат представления данных, требует обязательного шифрования и имеет множество более мелких отличий от своих предков: сжатие заголовков, использование одного TCP соединения для серии запросов, а также даёт возможность послать серверу дополнительные данные в теле ответа, превентивно отдавая ресурсы в браузер.

Как работает HTTP/1.1

Рисунок 4 Схема работы HTTP/1.1

В основе протокола HTTP лежит концепция клиент-серверной архитектуры: клиент, чаще всего браузер, делает запрос на сервер. Существует множество видов запросов, самые распространённые — это GET и POST: первый означает, что клиент хочет получить данные, а второй — что клиент хочет послать данные на сервер.

Таким образом, общение между клиентом и сервером сводится к обмену сообщениями, причём всегда по принципу «клиент послал запрос — сервер прислал ответ».

Рисунок 5 Схема работы между клиентом и сервером

Таким образом, любое взаимодействие между сервером и клиентом можно разбить на пары «вопрос-ответ», что очень упрощает взаимодействие с веб-сервисами.

Внутреннее устройство протокола

Как было замечено выше, протокол HTTP до версии 2.0 имеет текстовую природу. Фактически клиент посылает на сервер специальным образом составленное «письмо»:

------------------------------------------------------

GET /im HTTP/1.1
Host: vk.com
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; U; Linux i686; ru; rv:1.9b5) Gecko/2008050509 Firefox/3.0b5
Accept: text/html
Connection: close

------------------------------------------------------

Разберём его построчно.

Первая строка содержит в себе название метода (GET), URI — универсальный идентификатор ресурса (/im в данном случае), и версию используемого протокола - HTTP/1.1.

После этой обязательной строки, с которой начинается любое HTTP-сообщение, идут несколько пар значений, разделённых двоеточиями. Они называются заголовками (HTTP-headers).

Эти значения могут быть самыми разными, но наиболее распространенными являются Host (содержит имя сайта, наличие такого заголовка позволяет хостить несколько сайтов на одном IP адресе) и User-Agent, который по задумке должен обозначать вид используемого браузера, а на практике сложным образом описывает список поддерживаемых браузером технологий.