Файл: Понятие прикладных протоколов и серверы приложений(Прикладной уровень в сетевой модели OSI).pdf

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня всё более важным и необходимым ресурсом становится информация. Благодаря интернету мы можем получать интересующую нас информацию в кротчайшие сроки. Но за процессом получения нами информации скрывается множество действий. Одним из важнейших действий является работа протоколов передачи информации. Только благодаря им вообще возможна передача какой-либо информации по сети. Эти протоколы разбиваются на уровни. Всего их семь. В данной курсовой работе будет рассмотрен самый верхний уровень – прикладной. Он служит для передачи информации конкретным клиентским приложениям, запущенным на сетевом компьютере.

А на данном сетевом компьютере должны использоваться серверы приложений. То есть программное обеспечение, предназначенное для создания систем с выделенными сервисами бизнес-логики. Такие серверы приложений позволяют реализовать приложения, устойчивые к сбоям. В наши дни серверы приложений являются основой многих корпоративных решений.

Предметом данной курсовой работы является совокупность процессов, явлений, отношений, присущих прикладным протоколам и серверам приложений и представляющих интерес с точки зрения цели исследования.

Цель курсовой работы – исследовать прикладные протоколы и серверы приложений.

Задача курсовой работы:

• Исследовать сетевую модель OSI и назначение прикладного уровня в ней;
• Проанализировать структуру ряда прикладных протоколов;
• Рассмотреть понятие и виды серверов приложений.

Вопросам исследования систем приложений и прикладных протоколов передачи информации посвящены работы таких авторов как: Таненбаум Э., Филимонов А., Грегер С. и других.

Данная курсовая работа состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованных источников.

Список использованных источников включает 6 трудов различных авторов. Данные источники представляются надёжными, так как они изданы известными издательствами, размещены на сайтах электронных библиотек ВУЗов России, рекомендованы методическими указаниями по изучению дисциплины «Распределенные системы обработки информации».

1 Прикладной уровень в сетевой модели OSI

---

Сетевая модель – это модель взаимодействия сетевых протоколов [1].

Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по стандартам ISO (International Standardization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI. Данную модель можно назвать стандартом. Именно согласно этой модели, руководствуются производители сетевых устройств при разработки новых продуктов.

Данная модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными составляющими данной модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения.

Каждый уровень выполняет определённую задачу в процессе передачи данных по сети. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых обслуживает разные области процесса взаимодействия открытых систем.

Модель описывает только системные средства взаимодействия, ни коем образом, не затрагивая пользовательские приложения. Приложения в свою очередь разрабатывают свой протоколы, основываясь на системных средствах.

Любая информация перед передачей в сети разбивается на пакеты. Пакет – единица информации, передаваемая по сети [3].

При отправке пакет проходит через все уровни модели. На каждом уровне ему присваивается управляющая информация данного уровня, которая необходима для успешной передачи информации.

На принимающей стороне пакет проходит вновь через все уровни, но в обратном порядке. На каждом уровне дополнительная информация из пакета удаляется и дойдя до прикладного уровня пакет примет свой изначальный вид.

Каждый уровень выполняет сугубо свою функцию. Чем выше уровень, тем сложнее задачу он выполняет.

Сетевая модель OSI состоит из следующих уровней [1]:

• Прикладной – представляет набор интерфейсов, позволяющих получить доступ к сетевым службам;
• Уровень представления – преобразует данные в общий формат для передачи по сети;
• Сеансовый – поддерживает взаимодействие (сеанс) между удалёнными процессами;
• Транспортный – управляет передачей данных по сети, обеспечивает подтверждение передачи;
• Сетевой – маршрутизация, управление потоками данных, адресация сообщений для доставки. Преобразование логических сетевых адресов и имён в соответствующие им физические;
• Канальный – делится на два подуровня:
  • Контроль логической связи (LLC) – формирование кадров;
  • Контроль доступа к среде (MAC) – управлением доступом к среде;
• Физический уровень – обеспечивает битовые протоколы передачи информации.

---

Рис. 1. Схема уровней сетевой модели OSI

Рассмотрим более детально прикладной уровень.

Прикладной уровень – набор разнообразных протоколов, благодаря которым пользователи могут получить доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или web-странницы, а также организуют совместную работу, к примеру, с помощью почтового протокола [4].

Прикладной уровень оперирует сообщениями в качестве единицы данных.

Функции, присущие прикладному уровню [3]:

• Выполнение различных видов работ.
  • передача файлов;
  • управление заданиями;
  • управление системой и т. д;
• Идентификация пользователей по их паролям, адресам, электронным подписям;
• Определение функционирующих абонентов и возможности доступа к новым прикладным процессам;
• Определение достаточности имеющихся ресурсов;
• Организация запросов на соединение с другими прикладными процессами;
• Передача заявок представительскому уровню на необходимые методы описания информации;
• Выбор процедур планируемого диалога процессов;
• Управление данными, которыми обмениваются прикладные процессы и синхронизация взаимодействия прикладных процессов;
• Определение качества обслуживания (время доставки блоков данных, допустимой частоты ошибок);
• Соглашение об исправлении ошибок и определении достоверности данных;
• Согласование ограничений, накладываемых на синтаксис (наборы символов, структура данных).

Прикладной уровень отвечает за доступ приложения в сеть. Задачи этого уровня – перенос файлов, обмен почтовыми сообщениями и управление сетью.

Таким образом, прикладной уровень является самым верхним (седьмым) уровнем в сетевой модели OSI и тесно связан непосредственно с пользовательскими приложениями, позволяя получать доступ к разделяемым ресурсам.

2 Протоколы прикладного уровня

2.1 Протокол FTP

FTP (File Transfer Protocol) – стандартный протокол, предназначенный для передачи файлов по TCP-сетям (например, Интернет) [2].

FTP выделяется среди других протоколов тем, что для передачи файлов он использует два TCP соединения [3]:

1. Управляющее соединение устанавливается как обычное соединение клиент-сервер. Сервер осуществляет пассивное открытие на заранее известный порт FTP (21) и ожидает запроса на соединение от клиента. Клиент осуществляет активное открытие на TCP порт 21, чтобы установить управляющее соединение. Управляющее соединение существует все время, пока клиент общается с сервером. Это соединение используется для передачи команд от клиента к серверу и для передачи откликов от сервера. Тип IP сервиса для управляющего соединения устанавливается для получения "минимальной задержки", так как команды обычно вводятся пользователем;
2. Соединение данных открывается каждый раз, когда осуществляется передача файла между клиентом и сервером. (Оно также открывается и в другие моменты, как мы увидим позже.) Тип сервиса IP для соединения данных должен быть "максимальная пропускная способность", так как это соединение используется для передачи файлов.

---

Рис. 2. Процессы, участвующие в передаче фалов

Работа FTP на пользовательском уровне состоит из нескольких этапов [4]:

1. Идентификация (ввод имени-идентификатора и пароля);
2. Выбор каталога;
3. Определение режима обмена (поблочный, поточный, ASCII или двоичный);
4. Выполнение команд обмена (get, mget, dir, mdel, mput или put);
5. Завершение процедуры (quit или close).

Протокол FTP поддерживает различные способы управление передачей и хранение файлов. Перед непосредственным использованием протокола необходимо сделать выбор по четырём пунктам [2].

1. Тип файла;
   1. ASCII файлы (По умолчанию) - текстовый файл передается по соединению данных как NVT ASCII. При этом требуется, чтобы отправитель конвертировал локальный текстовый файл в NVT ASCII, а получатель конвертировал NVT ASCII в текстовый файл. Конец каждой строки передается в виде NVT ASCII символа возврата каретки, после чего следует перевод строки. Это означает, что получатель должен просматривать каждый байт в поисках пары символов CR, LF;
   2. EBCDIC файлы - альтернативный способ передачи текстовых файлов, когда на обоих концах системы EBCDIC;
   3. Двоичные или бинарные файлы - данные передаются как непрерывный поток битов;
   4. Локальный тип файлов - способ передачи бинарных файлов между хостами, которые имеют различный размер байта. Количество битов в байте определяется отправителем. Для систем, которые используют 8-битные байты, локальный тип файла с размером байта равным 8 эквивалентен бинарному типу файла.
2. Управление форматом. Применим только для файлов типа ASCII и EBCDIC;
   1. Nonprint (По умолчанию) - файл не содержит информацию вертикального формата;
   2. Telnet format control - файл содержит управляющие символы вертикального формата Telnet, которые интерпретируются принтером;
   3. Fortran carriage control - первый символ каждой строки это Fortran символ управления формата.
3. Структура;
   1. Структура файла (По умолчанию) - файл воспринимается в виде непрерывного потока байтов. Файл не имеет внутренней структуры;
   2. Структура записи - эта структура используется только в случае текстовых файлов (ASCII или EBCDIC);
   3. Структура страницы - каждая страница передается с номером страницы, что позволяет получателю хранить страницы в случайном порядке.
4. Режим передачи. Указывает на то, как файл передается по соединению данных.
   1. Режим потока (По умолчанию) – файл передается как поток байтов. Для файловой структуры конец файла указывает на то, что отправитель закрывает соединение данных. Для структуры записи специальная 2-байтовая последовательность обозначает конец записи и конец файла;
   2. Режим блоков – файл передается как последовательность блоков, перед каждым из них стоит один или несколько байт заголовков;
   3. Сжатый режим – простое кодирование неоднократно встречающихся повторяющихся байт. В текстовых файлах обычно сжимаются пустые строки или строки из пробелов, а в бинарных - строки из нулевых байт.

---

В итоге выходит весьма внушительное количество вариации передачи и хранения данных.

Таким образом, протокол FTP является крайне функциональным инструментом для обмена файлов различного типа.

2.2 Протоколы SMTP и POP3

Простой протокол передачи почты (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол, используемый для обмена почтовыми сообщениями в сети Internet [1].

Модель протокола заключается в том, что взаимодействие строится по принципу двусторонней связи, которая организуется между отправителем и получателем почтового сообщения. При этом отправитель выступает в роли клиента, инициируя соединение и посылая запросы, а получатель – в роли сервера, отвечая на эти запросы.

Рис. 3. Схема взаимодействия по протоколу SMTP

Канал связи устанавливается непосредственно между отправителем и получателем, что позволяет выполнять доставку почты в течении нескольких секунд после её отправки.

Но организация работы с почтой используя только данный протокол влечёт за собой некоторые проблемы.

Основной проблемой является необходимость постоянной работы компьютера клиента для получения сообщений. Иначе сообщение не будет доставлено.

Поэтому для решения данной проблемы используются почтовые серверы, работающие круглосуточно и хранящие сообщения пользователей в так называемых почтовых ящиках. И теперь пользователю достаточно открыть почтовый клиент в удобное время и получить с сервера все новые сообщения.

Но SMTP не позволяет добиться такого функционала. Поэтому для реализации такой схемы используется протокол POP (Post Office Protocol).

В настоящее время существуют две версии протокола POP - РОР2 и РОРЗ, обладающими примерно одинаковыми возможностями, однако несовместимыми друг с другом. Дело в том, что у РОР2 и РОРЗ разные номера портов протокола. Между ними отсутствует связь, аналогичная связи между SMTP и ESMTP. Протокол РОРЗ не является расширением или модификацией РОР2 – это совершенно другой протокол.

Рис. 4. Схема работы с почтовым сервером

В протоколе POP3 предусмотрено 3 состояния сеанс [3]:

• Авторизация – клиент проходит процедуру аутентификации;
• Транзакция – клиент получает информацию о состоянии почтового ящика, принимает и удаляет почту;
• Обновление – сервер удаляет выбранные письма и закрывает соединение.

---