Файл: Понятие прикладных протоколов и серверы приложений.pdf

ВВЕДЕНИЕ

Стремительное развитие Интернета вещей привело к появлению множества прикладных протоколов, необходимых для его реализации. Вопросами стандартизации и практического внедрения этих протоколов занимаются международные организации (ITU-T , IEEE , ETSI, OASIS ), неправительственные ассоциации (oneM2M), альянсы производителей и операторов (IERC, ISO/IEC), партнерские проекты (IoT-A). Несмотря на большое число заинтересованных сторон или, наоборот, благодаря этому, предпринимаемые усилия в основном носят локальный, разобщенный характер и направлены на решение достаточно узких задач. Касательно участия российских компаний в этом процессе необходимо отметить, что такая доля мала и не позволяет сделать выводы о ее существенности [5, с. 12].

Стоит упомянуть о существовании Российской ассоциации Интернета вещей, которая относится к кластеру информационных технологий фонда "Сколково", официально участвует в работе международных организаций по стандартизации Интернета вещей (ITU-T) и представляет наши интересы среди мирового экспертного сообщества, поскольку внедрение Интернета вещей на отечественном рынке является очевидной задачей для ведущих телекоммуникационных компаний [7, с. 8].

Анализ существующих публикаций показал, что данной тематике в русскоязычном сегменте посвящено не так много литературы, а находящиеся в открытом доступе источники не раскрывают в полной мере интересующий нас вопрос использования прикладных протоколов Интернета вещей [9, с. 11]. В большинстве случаев внимание уделяется таким технологиям, как ZigBee, Bluetooth Low Energy, NFC, RFID и др. В то же время в зарубежных источниках данный вопрос поднимается все чаще, однако информация также достаточно разобщена и носит ознакомительный характер. Таким образом, очевидна необходимость в обобщении имеющихся материалов и их систематизации [4, с. 19].

Актуальность данной темы обусловлена многообразием существующих протоколов, стандартов Интернета вещей [9, с. 10] и отсутствием устоявшейся терминологии, описывающей концепцию в целом [1, с. 25].

Цель работы – изучить понятие прикладных протоколов и серверы приложений.

Задачи:

– Рассмотреть что такое прикладные протоколы;

– Исследовать что такое серверы приложений.

Методы исследования в работе – сравнительно-аналитические.

Объект работы – прикладные протоколы и серверы приложений.

Предмет – информационные системы и технологии.

Методы исследования в работе – сравнительно-аналитические.

При написании работы была использована литература, написанная: Алиевым В.С. в 2017г., Балдиным К.В. в 2018, Барским А.Б. в 2018, Вдовенко Л.А. в 2016, Вдовиным В.М. в 2017, Вендровым А.М. в 2017, Горелик О.М. в 2016, Есауловой С.П. в 2018, Ивасенко А.Г. в 2015 и 2017.

Также использовались учебники по информационным технологиям, написанные группами авторов в 2015, 2016, 2017 годах.

Литература и учебники, использованные при написании работы, находятся в списке литературы, рекомендованной к изучению при написании работ студентами, написаны серьезными авторами, имеющими вес в научных кругах. Можно оценить их как надежные источники, потому что они рекомендованы во многих методичках по написанию работ студентами.

Структурно работа состоит из введения, двух глав и списка литературы.

1. Прикладные протоколы

1.1. Определение и суть прикладных протоколов

Связь в сети Интернет регулируется различными протоколами. Эти протоколы или правила объясняют, как должны вести себя участники различных сетевых процессов. Протокол приложения является одним из таких протоколов.

Протоколы приложений управляют различными процессами, такими как процесс загрузки веб-страницы или отправки электронной почты. Протокол приложения указывает, как выполняются эти процессы [5, с. 63].

Главная цель, которая преследуется при соединении компьютеров в сеть - это возможность использования ресурсов каждого компьютера всеми пользователями сети. Для того чтобы реализовать эту возможность, компьютеры, подсоединенные к сети, должны иметь необходимые для этого средства взаимодействия с другими компьютерами сети. Задача разделения сетевых ресурсов является сложной, она включает в себя решение множества проблем - выбор способа адресации компьютеров и согласование электрических сигналов при установлении электрической связи, обеспечение надежной передачи данных и обработка сообщений об ошибках, формирование отправляемых и интерпретация полученных сообщений, а также много других не менее важных задач [3, с. 17].

Обычным подходом при решении сложной проблемы является ее декомпозиция на несколько частных проблем - подзадач. Для решения каждой подзадачи назначается некоторый модуль. При этом четко определяются функции каждого модуля и правила их взаимодействия [7, с. 91].

Частным случаем декомпозиции задачи является многоуровневое представление, при котором все множество модулей, решающих подзадачи, разбивается на иерархически упорядоченные группы - уровни. Для каждого уровня определяется набор функций-запросов, с которыми к модулям данного уровня могут обращаться модули выше лежащего уровня для решения своих задач. Такой формально определенный набор функций, выполняемых данным уровнем для выше лежащего уровня, а также форматы сообщений, которыми обмениваются два соседних уровня в ходе своего взаимодействия, называется интерфейсом [3, с. 120].

Интерфейс определяет совокупный сервис, предоставляемый данным уровнем выше лежащему уровню.

При организации взаимодействия компьютеров в сети каждый уровень ведет "переговоры" с соответствующим уровнем другого компьютера. При передаче сообщений оба участника сетевого обмена должны принять множество соглашений. Например, они должны согласовать уровни и форму электрических сигналов, способ определения длины сообщений, договориться о методах контроля достоверности и т.п. Другими словами, соглашения должны быть приняты для всех уровней, начиная от самого низкого уровня передачи битов, до самого высокого уровня, детализирующего, как информация должна быть, интерпретирована [7, с. 98].

Правила взаимодействия двух машин могут быть описаны в виде набора процедур для каждого из уровней. Такие формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколами [2, с. 124].

Из приведенных определений можно заметить, что понятия "интерфейс" и "протокол", в сущности, обозначают одно и то же, а именно - формализовано заданные процедуры взаимодействия компонент, решающих задачу связи компьютеров в сети. Однако довольно часто в использовании этих терминов имеется некоторый нюанс: понятие "протокол" чаще применяют при описании правил взаимодействия компонент одного уровня, расположенных на разных узлах сети, а "интерфейс" - при описании правил взаимодействия компонентов соседних уровней, расположенных в пределах одного узла.

Согласованный набор протоколов разных уровней, достаточный для организации межсетевого взаимодействия, называется стеком протоколов [1, с. 86].

Программные средства, реализующие некоторый протокол, также называют протоколом. При этом соотношение между протоколом - формально определенной процедурой взаимодействия, и протоколом - средством, реализующим эту процедуру, аналогично соотношению между алгоритмом решения некоторой задачи и программой, решающей эту задачу. Понятно, что один и тот же алгоритм может быть запрограммирован с разной степенью эффективности. Точно также и протокол может иметь несколько программных реализаций, например, протокол IPX, реализованный компанией Microsoft для Windows NT в виде программного продукта NWLink, имеет характеристики, отличающиеся от реализации этого же протокола компанией Novell. Именно поэтому, при сравнении протоколов следует учитывать не только логику их работы, но и качество программных решений. Более того, на эффективность взаимодействия устройств в сети влияет качество всей совокупности протоколов, составляющих стек, то есть, насколько рационально распределены функции между протоколами разных уровней и насколько хорошо определены интерфейсы между ними [11, с. 88].

Протоколы реализуются не только программно-аппаратными средствами компьютеров, но и коммуникационными устройствами. Действительно, в общем случае связь компьютеров в сети осуществляется не напрямую - "компьютер-компьютер", а через различные коммуникационные устройства такие, например, как концентраторы, коммутаторы или маршрутизаторы. В зависимости от типа устройства, в нем должны быть встроены средства, реализующие некоторый набор сетевых протоколов [10, с. 127].

При организации взаимодействия могут быть использованы два основных типа протоколов. В протоколах с установлением соединения (connection-oriented network service, CONS) перед обменом данными отправитель и получатель должны сначала установить логическое соединение, то есть договориться о параметрах процедуры обмена, которые будут действовать только в рамках данного соединения. После завершения диалога они должны разорвать это соединение. Когда устанавливается новое соединение, переговорная процедура выполняется заново. Телефон - это пример взаимодействия, основанного на установлении соединения [2, с. 76].

Вторая группа протоколов - протоколы без предварительного установления соединения (connectionless network service, CLNS). Такие протоколы называются также дейтаграммными протоколами. Отправитель просто передает сообщение, когда оно готово. Опускание письма в почтовый ящик - это пример связи без установления соединения [4, с. 120].

Расслоение.

Протокол приложения находится поверх транспортного протокола. Протокол приложения предоставляет байты, которые переносят сообщения и ответы для различных процессов, а транспортный протокол помогает надежно транспортировать байты и обеспечивает их поступление в порядке.

В дополнение к прикладным и транспортным протоколам, есть и другие уровни, участвующие в обеспечении сетевой связи, такие как сетевой протокол. Все они объединяются, чтобы облегчить процесс взаимодействия различных приложений друг с другом [8, с. 45].

Прикладной уровень - это уровень в семислойной модели взаимодействия открытых систем (OSI) и в наборе протоколов TCP / IP. Он состоит из протоколов, которые ориентированы на межпроцессное взаимодействие по IP-сети и обеспечивают надежный интерфейс связи и услуги конечного пользователя.

Прикладной уровень является седьмым уровнем модели OSI и единственным, который напрямую взаимодействует с конечным пользователем.

Прикладной уровень предоставляет множество услуг, в том числе:

Простой протокол пересылки почты

Передача файла

веб-серфинг

Веб-чат

Почтовые клиенты

Сетевой обмен данными

Виртуальные терминалы

Различные операции с файлами и данными

Прикладной уровень обеспечивает полный доступ конечного пользователя к множеству общих сетевых сервисов для эффективного потока данных модели OSI. Этот уровень имеет много обязанностей, включая обработку ошибок и восстановление, передачу данных по сети и полный сетевой поток. Он также используется для разработки сетевых приложений [1, с. 89].

На прикладном уровне используется более 15 протоколов, включая протокол передачи файлов, Telnet, простой протокол передачи файлов и простой протокол управления сетью [5, с. 54].

Его основным сетевым устройством или компонентом является шлюз.

Сети строят свои различные протоколы связи друг на друге. Хотя IP позволяет компьютеру обмениваться данными по сети, он пропускает различные функции, которые добавляет TCP. Сам TCP является сетевым протоколом, который использует IP под ним. Прикладное программное обеспечение, которое создает исходные данные, также важно при определении используемого протокола: целевое приложение должно понимать данные, передаваемые ему, и для этого необходим четко определенный протокол связи. Хотя разные классы приложений определяют свой собственный протокол (например, электронную почту, которая по-разному передает данные, скажем, HTTP), каждый из них основан на протоколах более низкого уровня, таких как TCP и IP. Эти "более высокий уровень” [9, с. 37]. На рисунке 1. показано соотношение между различными протоколами.

Рисунок 1. Соотношение между различными протоколам

SMTP, протокол, используемый для отправки электронной почты, является рабочим протоколом, основанным на TCP / IP. Однако SMTP может отправлять только текстовые сообщения. Растущая потребность отправлять больше, чем текст, привела к появлению Mime [5, с. 39].

1.2. Виды прикладных протоколов

Некоторые распространенные протоколы приложений:

1)HTTP (протокол передачи гипертекста) используется для передачи веб-страниц. Возможно, вы заметили, что каждая строка в адресной строке вашего браузера начинается с http: // www . Он сообщает приложению, в данном случае браузеру, какой протокол использовать при связи с приложением на удаленном компьютере [1, с. 131].

Ключевой концепцией HTTP является универсальный локатор ресурсов (URL).