Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμ. Μηχ/κων Πληροφορικής και Υπολογιστών. Τεχνολογίες Δικτύων και Υπολογιστών

Transcript

1 Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμ. Μηχ/κων Πληροφορικής και Υπολογιστών Τεχνολογίες Δικτύων και Υπολογιστών Επίπεδο 7 - «πρωτόκολλα επιπέδου εφαρμογής» Διδάσκων: Επ. Καθ. Παναγιώτης Α. Καρκαζής

2 Επίπεδο εφαρμογής Βασικές αρχές δικτυακών εφαρμογών WEB, HTTP SNMP, POP3, IMAP DNS Πολυμέσα Server Farms Content Delivery Networks

3 Αρχιτεκτονικές εφαρμογών I Client server Server Ένας host πάντα ενεργός μόνιμη IP address Κλιμάκωση με τη χρήση data centers Clients Επικοινωνούν με το server Δεν είναι πάντα συνδεδεμένοι Μπορεί να έχουν δυναμικές IP διευθύνσεις Δεν επικοινωνούν απευθείας με άλλους clients

4 Αρχιτεκτονικές εφαρμογών II Peer to peer Δεν υπάρχει always-on server Αυθαίρετα end systems επικοινωνούν απευθείας Οι peers απαιτούν υπηρεσίες από άλλους peers, παρέχουν αντίστοιχα υπηρεσία σε άλλους peers Δυνατότητα επεκτασιμότητας νέοι peers αυξάνουν τις δυνατότητες υπηρεσιών, αλλά και τις απαιτήσεις Οι peers συνδέονται σποραδικά και αλλάζουν IP διευθύνσεις Πολύπλοκη διαχείριση

5 Αρχιτεκτονικές εφαρμογών II Peer to peer architecture

6 Απαιτήσεις εφαρμογών

7 Domain Name System Κατανεμημένη βάση δεδομένων που υλοποιείται σε ιεραρχία πολλών εξυπηρετών ονομάτων (name servers) Πρωτόκολλο επιπέδου εφαρμογής για να επικοινωνούν υπολογιστές, δρομολογητές, εξυπηρετητές ονομάτων για επίλυση (resolution) ονομάτων (μετάφραση διεύθυνσης/ονόματος)

8 Generic top-level domains

9 DNS record

10 Επαναληπτικό ερώτημα Ο εξυπηρετητής που ρωτήθηκε απαντά με το όνομα του εξυπηρετητή που πρέπει να ερωτηθεί 2 root DNS server TLD DNS server local DNS server dns.poly.edu requesting host cis.poly.edu authoritative DNS server dns.cs.umass.edu gaia.cs.umass.edu

11 Αναδρομικό ερώτημα Εναποθέτει το βάρος της μετάφρασης ονόματος στον εξυπηρετητή που ρωτήθηκε local DNS server dns.poly.edu root DNS server TLD DNS server requesting host cis.poly.edu authoritative DNS server dns.cs.umass.edu gaia.cs.umass.edu

12 Ασφάλεια και DNS Κακόβουλες επιθέσεις DDoS on root servers on TLD servers Redirection Man in the middle DNS poisoning

13 Web και HTTP Μία ιστοσελίδα αποτελείται από αντικείμενα (objects) Το αντικείμενο μπορεί να είναι αρχείο HTML, εικόνα JPEG, Java applet, αρχείο ήχου,... Η σελίδα Web αποτελείται από ένα βασικό αρχείο HTML που περιλαμβάνει διάφορα αντικείμενα στα οποία γίνεται αναφορά Κάθε αντικείμενο διευθυνσιοδοτείται με ένα URL όνομα υπολογιστή όνομα διαδρομής

14 Web architecture

15 Κλήση url Ενέργειες κατά την φόρτωση μιας σελίδας: 1. Ο browser καθορίζει το URL 2. Browser ζητά από τον DNS την IP του server 3. Λαμβάνει την απάντηση από τον DNS 4. Ο browser δημιουργεί μια σύνδεση TCP 5. Στέλνει ένα HTTP request για την σελίδα 6. Ο server αποστέλλει την σελίδα μέσω ενός HTTP response 7. Ο browser επαναλαμβάνει την διαδικασία και για αλλά URLs 8. Ο browser παρουσιάζει την σελίδα στην οθόνη 9. Τερματίζονται οι συνδέσεις TCP

16 Web server

17 Συνδέσεις HTTP Non- persistent Στέλνεται τo πολύ ένα αντικείμενο πάνω από μία σύνδεση TCP η σύνδεση μετά κλείνει η λήψη πολλαπλών αντικειμένων απαιτεί πολλαπλές συνδέσεις Persistent Πολλαπλά αντικείμενα μπορεί να σταλούν πάνω από την ίδια σύνδεση TCP μεταξύ πελάτη και εξυπηρετητή

18 Συνδέσεις HTTP Μultiple connections and sequential requests A persistent connection and sequential requests A persistent connection and pipelined requests

19 Μήνυμα αίτησης δύο είδη HTTP μηνυμάτων : αίτηση (request) απόκριση (response) μήνυμα HTTP αίτησης : ASCII (μορφή αναγνώσιμη από τον άνθρωπο) GET /somedir/page.html HTTP/1.1 Host: User-agent: Mozilla/4.0 Connection: close Accept-language:fr (extra carriage return, line feed)

20 HTTP methods

21 HTTP Κωδικοί σφαλμάτων

22 HTTP Headers I

23 HTTP Headers II

24 HTTP Cashing

25 Στατικές σελίδες Ι

26 Στατικές σελίδες ΙΙ

27 HTML

28 Δυναμικές σελίδες javascript PHP

29 Javascript vs PHP (a)server-side scripting with PHP (b)client-side scripting with JavaScript

30 Τεχνολογίες Web

31 Cookies Όταν ένας client ζητήσει μια ιστοσελίδα, ο server μπορεί να παράσχει πρόσθετες πληροφορίες μαζί με την απαιτούμενη σελίδα. Αυτές οι πληροφορίες μπορεί να περιλαμβάνουν ένα cookie, το οποίο είναι ένα μικρό (το πολύ 4 KB) αρχείo Όταν ένα πρόγραμμα περιήγησης στέλνει ένα αίτημα για μια σελίδα Web συμπεριλαμβάνει στο μήνυμα αίτησης.

32 Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο Συστατικά μέρη: User agents Mail servers Simple Mail Transfer Protocol

33 SMTP Χρησιμοποιεί TCP για την αξιόπιστη μεταφορά μηνυμάτων από τον πελάτη στον εξυπηρέτη, θύρα 25 Απευθείας μεταφορά: από τον εξυπηρετητή αποστολέα προς τον εξυπηρετητή παραλήπτη Τρεις φάσεις της μεταφοράς χειραψία (χαιρετισμός) μεταφορά μηνυμάτων τερματισμός Αλληλεπίδραση εντολής/απόκρισης εντολές: κείμενο ASCII απόκριση: κωδικός κατάστασης και φράση Τα μηνύματα πρέπει να είναι σε 7-bit ASCII

34 Πρωτόκολλα προσπέλασης Πρωτόκολλο προσπέλασης ταχυδρομείου (mail access protocol): ανάκτηση από τον εξυπηρετητή POP: Post Office Protocol [RFC 1939]: εξουσιοδότηση και «κατέβασμα» ( download ) IMAP: Internet Mail Access Protocol [RFC 1730]: περισσότερες δυνατότητες, συμπεριλαμβανομένης της διαχείρισης αποθηκευμένων μηνυμάτων στον εξυπηρετητή HTTP: Gmail, Hotmail, Yahoo! Mail, κτλ.

35 FTP Μεταφορά αρχείων από/προς απομακρυσμένους Η/Υ Μοντέλο Client - Server Διακριτές συνδέσεις για ανταλλαγή δεδομένων και εντολών

36 FTP Control tcp connection (port 21) Data tcp connection (port 20) O FTP εξυπηρετητής καταστάσεις ftp://[<user>[:<password>]@]<host>[:<port>]/<url-path> TCP control connection port 21 FTP client TCP data connection port 20 FTP server

37 FTP Transfer Mode client FTP Server client FTP Server 2834 connect accept connect accept 21 active mode 2835 passive mode request passive mode connect data transfer connect data transfer disconnect accept disconnect accept 21 Active Mode Passive Mode

38 Data connection Ενεργή λειτουργία: ο client στέλνει στον server την διεύθυνση IP και τον αριθμό θύρας στον οποίο θα ακούσει ο client και ο server εγκαθιστά την TCP σύνδεση Παθητική λειτουργία: ο client αποστέλλει εντολή PASV στον server και λαμβάνει ως αντάλλαγμα μια διεύθυνση IP και έναν αριθμό θύρας. Ο client τις χρησιμοποιεί για να εγκαταστήσει την TCP σύνδεση για την μεταφορά των δεδομένων

39 Πολυμέσα Streaming Audio and Video Digital audio Digital video Streaming stored media Streaming live media Real-time conferencing

40 Ψηφιακός ήχος (a) Αναλογικό σήμα (b) Ψηφιακό σήμα διακριτού χρόνου (c) Quantized (4bits)

41 Ψηφιακό Video I JPEG Encoding

42 Ψηφιακό Video II

43 Ψηφιακό Video III One block of the Y matrix. The DCT coefficients

44 Computation of the quantized DCT coefficients

45 Quantitated values transmition

46 MPEG video Το πρότυπο MPEG αποτελείται από τριών ειδών frames Intracoded: Περιέχει συμπιεσμένη εικόνα Predictive: Περιέχει τις αλλαγές, ανά block, από το προηγούμενο frame Bidirectional: Περιέχει τις αλλαγές, ανά block, μεταξύ του προηγούμενου και του επόμενου frame

47 Αναπαραγωγή αποθηκευμένου υλικού Ι Αναπαραγωγή μετά από την λήψη του media υλικού

48 Αναπαραγωγή αποθηκευμένου υλικού ΙΙ Ταυτόχρονη λήψη και αναπαραγωγή του media υλικού

49 Media player Παρέχει την διεπαφή με τον χρήστη (UI) Χειρίζεται τα λάθη κατά την μετάδοση Αποσυμπιέζει το υλικό Εφαρμόζει μηχανισμούς βελτίωσης της ποιότητας υπηρεσίας (π.χ. αντιμετωπίζει τις επιπτώσεις του jitter)

50 Media player Παρέχει την διεπαφή με τον χρήστη (UI) Χειρίζεται τα λάθη κατά την μετάδοση Αποσυμπιέζει το υλικό Εφαρμόζει μηχανισμούς βελτίωσης της ποιότητας υπηρεσίας (π.χ. αντιμετωπίζει τις επιπτώσεις του jitter)

51 Real Time Streaming Protocol RTSP

52 Live Streaming

53 Τηλεδιάσκεψη - VoIP

54 H.323 protocol stack

55 Λογικά κανάλια επικοινωνίας

56 SIP commands

57 SIP with proxy server

58 H.232 vs SIP

59 Server Farms

60 Web proxies

61 Content Delivery Networks I

62 Content Delivery Networks II

63 Πλεονεκτήματα CDN Βελτίωση των χρόνων φόρτωσης ιστότοπων Μείωση του κόστους εύρους ζώνης Αύξηση της διαθεσιμότητας περιεχομένου Βελτίωση της ασφάλειας του ιστότοπου

64 Βιβλιογραφία Βιβλίο TANENBAUM ANDREW, Δίκτυα επικοινωνιών Κεφάλαιο Κεφάλαιο 7