Κεφάλαιο 4: Δικτύωση και Διαδίκτυο

Transcript

1 Κεφάλαιο 4: Δικτύωση και Διαδίκτυο Η Επιστήμη των Υπολογιστών: Μια Ολοκληρωμένη Παρουσίαση (δέκατη αμερικανική έκδοση) J. Glenn Brookshear Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

2 Κεφάλαιο 4: Δικτύωση και Διαδίκτυο Δικτύωση Μελετά τον τρόπο που συνδέονται οι υπολογιστές για να μοιράζονται πληροφορίες και πόρους Σχετικά θέματα Κατασκευή και λειτουργία δικτύων Εφαρμογές δικτύων Ασφάλεια Διαδίκτυο Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-2

3 Εισαγωγή Ανάγκη για κοινή χρήση πληροφοριών και πόρων Oδήγησε σε υπολογιστικά συστήματα δίκτυα για σύνδεση υπολογιστών και μεταφορά δεδομένων Μέσω των δικτύων οι χρήστες μοιράζονται πόρους, όπως Εκτυπωτές, πακέτα λογισμικού, μέσα αποθήκευσης Υποκείμενο λογισμικό Από απλό πακέτο λογισμικού σ ένα εκτεταμένο σύστημα δικτυακού λογισμικού Δικτυακό λειτουργικό σύστημα Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-3

4 Κατηγορίες Δικτύων Ανάλογα με την Εμβέλεια Τοπικά δίκτυα (LAN) Μητροπολιτικά δίκτυα (MAN) Δίκτυα ευρείας περιοχής (WAN) Ανάλογα με την Ιδιοκτησία Ανοιχτά, π.χ. το Διαδίκτυο (βασίζεται σε TCP/IP) Κλειστά (ή δίκτυα αποκλειστικής εκμετάλλευσης) Ανάλογα με την Τοπολογία (διευθέτηση των κόμβων) Διαύλου (Ethernet) Δακτυλίου (Ring) Αστέρα (Ασύρματα δίκτυα με κεντρικό σημείο πρόσβασης) Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-4

5 Τοπολογία Διαύλου (Bus topology) Όλες οι μηχανές συνδέονται σε μια κοινή γραμμή επικοινωνίας που ονομάζεται δίαυλος (bus) ή ραχοκοκαλιά (backbone) Έγινε δημοφιλής το 1990 όταν υλοποιήθηκε με βάση ένα σύνολο προτύπων γνωστό ως Ethernet Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-5

6 Τοπολογία Δακτυλίου (Ring) Οι κόμβοι σχηματίζουν ένα κύκλο. Τα δεδομένα ακολουθούν πάντα την ίδια φορά Κάθε κόμβος αναπαράγει το σήμα. Χρησιμοποιείται σε δίκτυα με πολλούς κόμβους όπου απαιτείται υψηλή ταχύτητα (πρωτόκολλα Token Ring και FDDI*) Μειονεκτήματα Αν κάποια συσκευή σταματήσει να λειτουργεί, καταρρέει ολόκληρο το δίκτυο Υψηλό κόστος *Fiber Distributed Data Interface Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-6

7 Τοπολογία Αστέρα Εξέλιξη του παραδείγματος ενός μεγάλου υπολογιστή με πολλούς χρήστες Καθώς τα απλά τερματικά εξελίχθηκαν σε μικρούς υπολογιστές, προέκυψε το δίκτυο αστέρα Σήμερα η τοπολογία είναι δημοφιλής στα ασύρματα δίκτυα Επικοινωνία μέσω εκπομπής ραδιοφωνικών κυμάτων Μιά κεντρική μηχανή, το σημείο πρόσβασης (access point), είναι το σημείο εστίασης γύρω από το οποίο συντονίζεται η επικοινωνία Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-7

8 Διαφορές μεταξύ Δικτύου Διαύλου (Δ.Δ.) και Δικτύου Αστέρα (Δ.Α.) Όχι προφανείς από τη φυσική διευθέτηση του εξοπλισμού Ένα Δ.Δ. μπορεί να έχει ένα μικρό δίαυλο με μεγάλες συνδέσεις προς τις μηχανές και να μοιάζει με αστέρα. Μπορεί να δημιουργείται με έναν διανομέα (hub) που παίζει το ρόλο ενός μικρού διαύλου, προς τον οποίον συνδέονται οι διάφορες μηχανές Ο διανομέας το μόνο που κάνει είναι η αναμετάδοση οποιουδήποτε σήματος λαμβάνει (ίσως ενισχυμένο) προς όλες τις μηχανές Έγκειται στο αν οι μηχανές επικοινωνούν απ ευθείας ή έμμεσα μέσω κεντρικής μηχανής Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-8

9 Πρωτόκολλα Τι είναι Κανόνες που συντονίζουν τις διάφορες δραστηριότητες ενός δικτύου Βοηθά στη δημιουργία συμβατών προϊόντων για δικτυακές εφαρμογές Απαραίτητα στην ανάπτυξη δικτυακών τεχνολογιών Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-9

10 Πρωτόκολλα Χρήση τους στο συντονισμό μετάδοσης μηνυμάτων Χωρίς κανόνες μετάδοσης όλοι οι υπολογιστές θα μπορούσαν να αρχίσουν να μεταδίδουν οποιαδήποτε στιγμή Παραδείγματα πρωτοκόλλων CSMA/CD Πολλαπλή προσπέλαση με ανίχνευση φέροντος σήματος και ανίχνευση σύγκρουσης Χρησιμοποιείται σε Ethernet δίκτυα διαύλου CSMA/CA Πολλαπλή προσπέλαση με ανίχνευση φέροντος σήματος και αποφυγή σύγκρουσης Χρησιμοποιείται στο WiFi Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-10

11 CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (1/2) Πολλαπλή προσπέλαση με ανίχνευση φέροντος σήματος και ανίχνευση σύγκρουσης Κάθε μήνυμα εκπέμπεται προς όλες τις μηχανές του διαύλου Κάθε μηχανή ανιχνεύει όλα τα μηνύματα και κρατάει μόνο αυτά που απευθύνονται σε αυτή Για μετάδοση μηνύματος, περιμένει να ελευθερωθεί ο δίαυλος αλλά συνεχίζει να ανιχνεύει το δίαυλο Αν κάποια άλλη μηχανή ξεκινήσει μετάδοση την ίδια στιγμή, και οι δύο ανιχνεύουν τη σύγκρουση και σταματούν για τυχαίο χρονικό διάστημα πριν επαναλάβουν τη μετάδοση Αποτέλεσμα παρόμοιο με συζητήσεις ανθρώπων Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-11

12 CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (2/2) Δεν είναι συμβατό με ασύρματα δίκτυα αστέρα Όλες οι μηχανές επικοινωνούν μέσω ενός κεντρικού σημείου πρόσβασης Μια μηχανή μπορεί να μην ανιχνεύει ότι οι μεταδόσεις της συγκρούονται με εκείνες άλλης μηχανής γιατί Το δικό της σήμα καλύπτει εκείνο της άλλης μηχανής Τα σήματα από διαφορετικές μηχανές εμποδίζονται από αντικείμενα ή μεγάλες αποστάσεις (πρόβλημα κρυμμένου τερματικού) Τα ασύρματα δίκτυα προσπαθούν να αποφεύγουν τις συγκρούσεις, όχι να τις ανιχνεύουν. Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-12

13 CSMA/CΑ: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (1/2) Πολλαπλή προσπέλαση με ανίχνευση φέροντος σήματος και αποφυγή σύγκρουσης Τέτοιες πολιτικές έχουν τυποποιηθεί από το ΙΕΕΕ μέσω του πρότυπου ΙΕΕΕ και αναφέρονται συνήθως ως WiFi Tα πρωτόκολλα αυτά είναι σχεδιασμένα να αποφεύγουν τις συγκρούσεις αλλά μπορεί να μη τις εξαλείφουν τελείως. Όταν παρουσιάζονται συγκρούσεις, τα μηνύματα πρέπει να αναμεταδίδονται Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-13

14 CSMA/CΑ: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (2/2) Συνήθης προσέγγιση αποφυγής σύγκρουσης: παραχώρηση προτεραιότητας σε μηχανές που ήδη περιμένουν Παρόμοιο πρωτόκολλο με το CSMA/CD του Ethernet Διαφορά: όταν μια μηχανή θέλει να μεταδώσει ένα μήνυμα και βρίσκει το κανάλι κενό, δεν αρχίζει αμέσως τη μετάδοση. Περιμένει ένα μικρό διάστημα και ξεκινάει αν το κανάλι εξακολουθεί να είναι σιωπηλό. Διαφορετικά περιμένει και την επόμενη φορά που θα βρει σιωπηλό, ξεκινάει αμέσως τη μετάδοση Έτσι αποφεύγονται συγκρούσεις μεταξύ νέων αφίξεων και μηχανών που βρίσκονται σε αναμονή Δεν λύνει το πρόβλημα του κρυμμένου τερματικού Οποιοδήποτε πρωτόκολλο βασίζεται στη διάκριση μεταξύ σιωπηλών και απασχολημένων καναλιών, προϋποθέτει ότι κάθε σταθμός ακούει τους άλλους Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-14

15 Το πρόβλημα του κρυμμένου τερματικού (1/2) Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-15

16 Το πρόβλημα του κρυμμένου τερματικού (2/2) Για την επίλυσή του, ορισμένα δίκτυα WiFi απαιτούν από κάθε μηχανή να στέλνει «αίτηση» στο σημείο πρόσβασης, το οποίο Αν είναι απασχολημένο θα αγνοήσει την αίτηση, διαφορετικά θα επιβεβαιώσει την αίτηση Η επιβεβαίωση από το σημείο πρόσβασης στέλνεται σε όλα τα μηχανήματα κι έτσι όλοι ξέρουν αν το σημείο πρόσβασης είναι απασχολημένο εκείνη τη στιγμή Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-16

17 Συνδυασμός δικτύων (1/2) Συμβάλλει στο σχηματισμό εκτεταμένου συστήματος επικοινωνιών Μπορούμε να συνδέσουμε δύο ή περισσότερα συμβατά δίκτυα ή και ασύμβατα δίκτυα μέσω συσκευών γνωστών ως: επαναλήπτες, γέφυρες, μεταγωγείς Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-17

18 Συνδυασμός δικτύων (2/2) Επαναλήπτης (repeater) Συνδέει δύο διαύλους και μεταβιβάζει όλα τα σήματα Γέφυρα (bridge) Συνδέει δύο διαύλους αλλά δεν μεταβιβάζει όλα τα σήματα Μεταγωγέας (switch) Γέφυρα που συνδέει πολλούς διαύλους Δρομολογητής (router) Συνδέει δύο ασύμβατα δίκτυα, δημιουργώντας ένα δίκτυο δικτύων που ονομάζεται διαδίκτυο Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-18

19 Επαναλήπτης Συνδέει δύο διαύλους Μεταβιβάζει τα σήματα μεταξύ των δύο αρχικών διαύλων (συνήθως με κάποια μορφή ενίσχυσης) χωρίς να ασχολείται με τη σημασία τους Χρησιμοποιείται για επέκταση ενός δικτύου διαύλου Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-19

20 Συνδέει δύο διαύλους. Γέφυρα Παρόμοια με τον επαναλήπτη αλλά πιο περίπλοκη Συνδέει δύο διαύλους αλλά δεν μεταβιβάζει όλα τα σήματα μεταξύ των δύο αρχικών διαύλων Εξετάζει τη διεύθυνση προορισμού κάθε μηνύματος και προωθεί το μήνυμα μέσω της σύνδεσης μόνο αν προορίζεται για έναν υπολογιστή που βρίσκεται στην άλλη πλευρά Η επικοινωνία μεταξύ των μηχανών στη μια πλευρά δεν επηρεάζεται από την επικοινωνία μηχανών στην άλλη πλευρά Δημιουργεί πιο αποδοτικά συστήματα απ ότι ο επαναλήπτης Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-20

21 Μεταγωγέας Γέφυρα με πολλαπλές συνδέσεις που συνδέει πάνω από δύο διαύλους Δημιουργεί δίκτυα από διαύλους που επεκτείνονται από τον μεταγωγέα όπως οι ακτίνες ενός τροχού Κάθε μήνυμα που προωθείται, αναμεταδίδεται μόνο στην κατάλληλη ακτίνα, ελαχιστοποιώντας έτσι την κυκλοφορία κάθε ακτίνας Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-21

22 Κατασκευή ενός μεγάλου Δικτύου διαύλου από μικρότερα (1/2) Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-22

23 Κατασκευή ενός μεγάλου Δικτύου Διαύλου από μικρότερα (2/2) Κατά τη σύνδεση δικτύων μέσω επαναληπτών, γεφυρών και μεταγωγέων το αποτέλεσμα είναι ένα μοναδικό μεγάλο δίκτυο Ολόκληρο το σύστημα λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο που λειτουργεί κάθε ένα από τα αρχικά δίκτυα (με χρήση ίδιων πρωτοκόλλων) Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-23

24 Κατασκευή ενός μεγάλου Δικτύου από μικρότερα διαφορετικά (1/3) Οι δρομολογητές Είναι ειδικοί υπολογιστές που δημιουργούν διαδίκτυα όπου τα αρχικά δίκτυα λειτουργούν αυτόνομα, δηλ. διατηρούν τα ιδιαίτερα εσωτερικά χαρακτηριστικά τους Προωθούν μηνύματα μεταξύ διαφορετικών δικτύων Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-24

25 Κατασκευή ενός μεγάλου Δικτύου από μικρότερα διαφορετικά (2/3) Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-25

26 Κατασκευή ενός μεγάλου Δικτύου από μικρότερα διαφορετικά (3/3) Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-26

27 Προώθηση μηνυμάτων σ ένα διαδίκτυο Δρομολογητές: προωθούν τα μηνύματα στις κατάλληλες διευθύνσεις Η προώθηση βασίζεται σ ένα σύστημα διευθυνσιοδότησης που αποδίδει μοναδικές διευθύνσεις σε όλες τις συσκευές ενός διαδικτύου και στους δρομολογητές Κάθε μηχανή σε κάποιο επι μέρους δίκτυο έχει δύο διευθύνσεις: την τοπική και τη διαδικτυακή Κάθε μήνυμα έχει τη διαδικτυακή διεύθυνση του παραλήπτη προωθείται στον τοπικό δρομολογητή κι από εκεί στην κατάλληλη διεύθυνση [κάθε δρομολογητής διατηρεί έναν πίνακα προώθησης για το που θα σταλούν τα μηνύματα ανάλογα με τη διεύθυνση προορισμού τους] Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-27

28 Πύλη (gateway) To «σημείο» όπου ένα δίκτυο συνδέεται μ ένα διαδίκτυο, γιατί είναι δίοδος μεταξύ του δικτύου και του έξω κόσμου Πολλές μορφές πυλών => γενική χρήση του όρου Π.χ. η Πύλη ενός δικτύου μπορεί να είναι ο Δρομολογητής ή, σ ένα οικιακό ασύρματο δίκτυο μπορεί να είναι το σημείο πρόσβασης (Access Point) και ο Δρομολογητής, γιατί αυτά τα δύο είναι σε μία μονάδα Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-28

29 Διαδιεργασιακή Επικοινωνία (1/2) Μοντέλο Πελάτη-Διακομιστή Πελάτη-Διακομιστή Ένας διακομιστής, πολλοί πελάτες Ο διακομιστής πρέπει να εκτελείται συνεχώς Ο πελάτης ξεκινά την επικοινωνία Παραδείγματα Διακομιστής αρχείων Διακομιστής εκτύπωσης Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-29

30 Διαδιεργασιακή Επικοινωνία (2/2) Μοντέλο ομότιμου προς ομότιμο (peer to peer P2P) Διεργασίες που επικοινωνούν ως ίσες Μπορεί να έχουν μικρό χρόνο ζωής Παραδείγματα: άμεση ανταλλαγή μηνυμάτων, διανομή αρχείων Πλεονεκτήματα Δεν υπάρχει single point of failure Καλύτερη κλιμάκωση και απόδοση Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-30

31 Το μοντέλο πελάτη/διακομιστή συγκρινόμενο με το ομότιμο μοντέλο Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-31

32 Ομότιμο δίκτυο ή Ομότιμο μοντέλο; Ο όρος ομότιμο δίκτυο είναι λανθασμένος Γιατί; Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-32

33 P2P αρχιτεκτονική P2P δικτύωση: νέα μορφή προγραμματισμού κατανεμημένων εφαρμογών P2P δίκτυα: διαθέτουν κόμβους που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους που μπορεί να είναι και servers ή/και clients παραμένουν ανεξάρτητοι σε κάποιο βαθμό σχηματίζουν ομάδες και διαμοιράζονται πόρους Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

34 P2P Εφαρμογές Εκμεταλλεύονται πόρους (π.χ. αποθηκευτικό χώρο, κύκλους μηχανής), περιεχόμενο και ανθρώπινο δυναμικό διαθέσιμο στα άκρα του δικτύου «Edge of network» Άκρα του δικτύου Χρήστες με PCs and συσκευές που πολλές φορές Δεν έχουν μόνιμη IP address Δεν είναι ενεργές Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

35 Πλεονεκτήματα της τεχνολογίας P2P Χρήση πόρων που βρίσκονται στα άκρα του δικτύου Δημιουργία ομάδων από χρήστες Διατήρηση πολλαπλών αντιγράφων δεδομένων Διαθεσιμότητα συστήματος Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

36 P2P vs. Client-Server - 1/2 Στο Client-Server μοντέλο Ο πελάτης (client) είναι μία απλή μηχανή Ο εξυπηρετητής (server) εκτελεί όλους τους υπολογισμούς, αποθηκεύει δεδομένα, και χειρίζεται τη ροή εκτέλεσης Απλή αρχιτεκτονική, αλλά εισάγει: Περιορισμούς στην απόδοση, μοναδικά points of failure, κτλ. Κάθε κόμβος σε ένα P2P δίκτυο είναι Πελάτης (client) Εξυπηρετητής (server) Ενδιάμεσος (intermediate): προωθεί μηνύματα requests/responses Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

37 P2P vs Client-Server - 2/2 P2P Client-Server Πλεονεκτήµατα Υψηλή εκµετάλλευση πόρων Διαθεσιµότητα Κλιµάκωση Ανθεκτικότητα Ασφάλεια Διαχειρισιµότητα Μειονεκτήµατα Ασφάλεια Διαχειρισιµότητα Single-point of failure & DoS Διαθεσιµότητα Χαµηλή εκµετάλλευση πόρων Κλιµάκωση Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

38 P2P δικτύωση Εναλλακτικά Μοντέλα Πλήρως αποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές Απευθείας επικοινωνία Δομημένη έμμεση επικοινωνία Μη-δομημένη έμμεση επικοινωνία Ημι-αποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές Μοντέλο με μοναδικό κεντρικό εξυπηρετητή Υπολογιστικό μοντέλο χωρίς αυτονομία Υπολογιστικό μοντέλο με αυτονομία Μοντέλο πολλαπλών εξυπηρετητών Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

39 P2P δικτύωση Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

40 Αποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές Όλοι οι κόμβοι είναι αυτόνομοι (independent, intelligent, κτλ) έχουν την ίδια «βαρύτητα» - δεν υπάρχει κόμβος ελέγχου Δεδομένα και υπολογισμοί διαμοιράζονται σε όλους τους κόμβους Απευθείας επικοινωνία Κάθε κόμβος επικοινωνεί απευθείας με κάθε άλλο κόμβο του δικτύου υπάρχει προκύπτει πρόβλημα κλιμάκωσης, διότι δεν είναι εφικτό κάθε κόμβος να ξέρει όλους τους άλλους κόμβους Δομημένη Έμμεση επικοινωνία Οι κόμβοι είναι οργανωμένοι με συγκεκριμένη δομή (π.χ., ιεραρχικά, σε αστέρα, δακτύλιο κλπ). δεν επικοινωνούν απ ευθείας με όλους τους κόμβους, με κάποιους επικοινωνούν έμμεσα, μέσω άλλων κόμβων, βάσει της δομής με την οποία είναι οργανωμένοι οι κόμβοι. Απαιτείται κάποιας μορφής διαχείριση για να εξασφαλιστεί η δομή. Μη Δομημένη Έμμεση επικοινωνία Το δίκτυο είναι ανοργάνωτο (π.χ.γράφος). Κάθε κόμβος μπορεί να επικοινωνεί απευθείας με μερικούς «κοντινούς» κόμβους, αλλά μπορεί να επικοινωνεί έμμεσα με όλους τους υπόλοιπους κόμβους του δικτύου Λόγω της μη καθορισμένης δομής του δικτύου οι κόμβοι δεν γνωρίζουν την ύπαρξη άλλων κόμβων => η αναζήτηση εδώ είναι σημαντικό θέμα. Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

41 P2P δικτύωση Εναλλακτικά Μοντέλα Aποκεντροποιημένεςαρχιτεκτονικές Απευθείας επικοινωνία Δομημένη έμμεσηεπικοινωνία Μη-δομημένη έμμεσηεπικοινωνία Ημι-αποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές Μοντέλο με μοναδικό κεντρικό εξυπηρετητή Υπολογιστικό μοντέλο χωρίς αυτονομία Υπολογιστικό μοντέλο με αυτονομία Μοντέλο πολλαπλών εξυπηρετητών Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

42 P2P δικτύωση Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

43 Ημι-αποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές 1/4 Υπολογιστικό μοντέλο με Μοναδικό κεντρικό εξυπηρετητή Ο μοναδικός κεντρικός εξυπηρετητής διατηρεί κατάλογο με πληροφορίες οι οποίες μπορούν να προσπελαθούν από όλους τους υπόλοιπους κόμβους-πελάτες. Αποτελεί σημείο αναφοράς χρησιμοποιείται για την αναζήτηση και δημοσιοποίηση πληροφοριών Οι κόμβοι-πελάτες είναι αυτόνομοι (independent, intelligent, κτλ) έχουν όλοι την ίδια «βαρύτητα» μπορούν να επικοινωνούν απευθείας με τους υπόλοιπους κόμβους του δικτύου αφού προηγουμένως επικοινωνήσουν με τον κεντρικό εξυπηρετητή Δεδομένα και υπολογισμοί διαμοιράζονται σε όλους τους κόμβους Μειονέκτημα: ο μοναδικός κεντρικός εξυπηρετητής αποτελεί single point of failure Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

44 P2P δικτύωση Εναλλακτικά Μοντέλα Aποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές Απευθείας επικοινωνία Δομημένη έμμεση επικοινωνία Μη-δομημένη έμμεση επικοινωνία Ημι-αποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές Μοντέλο με μοναδικό κεντρικό εξυπηρετητή Υπολογιστικό μοντέλο χωρίς αυτονομία Υπολογιστικό μοντέλο με αυτονομία Μοντέλο πολλαπλών εξυπηρετητών Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

45 Ημι-αποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές 2/4 Υπολογιστικό μοντέλο χωρίς αυτονομία Περιλαμβάνει μοναδικό εξυπηρετητή που ελέγχει και κατευθύνει την κατανομή των δεδομένων και υπολογισμών στο δίκτυο Οι κόμβοι-πελάτες δεν είναι αυτόνομοι έχουν την ίδια «βαρύτητα» επικοινωνούν αποκλειστικά με τον κεντρικό εξυπηρετητή Δεν θεωρείται πραγματική p2p αρχιτεκτονική Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

46 P2P δικτύωση Εναλλακτικά Μοντέλα Aποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές Απευθείας επικοινωνία Δομημένη έμμεση επικοινωνία Μη-δομημένη έμμεση επικοινωνία Ημι-αποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές Μοντέλο με μοναδικό κεντρικό εξυπηρετητή Υπολογιστικό μοντέλο χωρίς αυτονομία Υπολογιστικό μοντέλο με αυτονομία Μοντέλο πολλαπλών εξυπηρετητών Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

47 Ημι-αποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές 3/4 Υπολογιστικό μοντέλο με αυτονομία Περιλαμβάνει μοναδικό εξυπηρετητή που ελέγχει και κατευθύνει την κατανομή των δεδομένων και υπολογισμών στο δίκτυο Οι κόμβοι-πελάτες είναι αυτόνομοι έχουν την ίδια «βαρύτητα» επικοινωνούν με άλλους κόμβους του δικτύου αφού προηγουμένως επικοινωνήσουν με τον εξυπηρετητή Μειονέκτημα: ο μοναδικός κεντρικός εξυπηρετητής αποτελεί single point of failure Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

48 P2P δικτύωση Εναλλακτικά Μοντέλα Aποκεντροποιημένεςαρχιτεκτονικές Απευθείας επικοινωνία Δομημένη έμμεση επικοινωνία Μη-δομημένη έμμεση επικοινωνία Ημι-αποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές Μοντέλο με μοναδικό κεντρικό εξυπηρετητή Υπολογιστικό μοντέλο χωρίς αυτονομία Υπολογιστικό μοντέλο με αυτονομία Μοντέλο πολλαπλών εξυπηρετητών Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

49 Ημι-αποκεντροποιημένες αρχιτεκτονικές 4/4 Μοντέλο πολλαπλών εξυπηρετητών Επέκταση του μοντέλου με τον μοναδικό κεντρικό εξυπηρετητή περιλαμβάνει περισσότερων του ενός κεντρικούς εξυπηρετητές Οι εξυπηρετητές μπορούν να επικοινωνούν ο ένας με τον άλλο Οι κόμβοι-πελάτες επικοινωνούν μεταξύ τους αφού πρώτα επικοινωνήσουν με κάποιον εξυπηρετητή Χρησιμοποιείται για δημιουργία υβριδικών αρχιτεκτονικών, π.χ. οι servers μεταξύ τους μπορεί να είναι συνδεδεμένοι απ ευθείας (πλήρως αποκεντροποιημένο μοντέλο με απ ευθείας επικοινωνία), αλλά όλοι μαζί να συμπεριφέρονται ως ένας server σε μια ημι-αποκεντροποιημένη αρχιτεκτονική Πλεονέκτημα: αύξηση της αξιοπιστίας, λόγω του ότι δεν υπάρχει ένα μοναδικό σημείο κατάρρευσης [single point of failure]. η ποιότητα των προσφερόμενων υπηρεσιών βελτιώνεται, γιατί μοιράζονται μεταξύ των εξυπηρετητών. Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley

50 Σύγκριση P2P αρχιτεκτονικών Πλεονεκτήµατα Μειονεκτήµατα Αποκεντροποιηµένες Πλήρως peer-to-peer Χωρίς κόµβους ελέγχου Ανθεκτικές σε επιθέσεις DoS Αναπαριστούν µε µεγαλύτερη ακρίβεια δίκτυα επικοινωνίας χρηστών Δυσκολία στη διαχείριση Δυσκολο να εξασφαλιστούν Δύσκολη η υλοποίηση µηχανισµών αναζήτησης Ηµι- Κεντροποιηµένες Εύκολη η διατήρηση αξιοπιστίας Κατάλληλες για συστήµατα real-time Εύκολη η διατήρηση της ασφάλειας Στηρίζονται στην ύπαρξη ενός ή περισσότερων εξυπηρετητών Δεκτικές σε επιθέσεις DoS Συγκεκριµένα Σηµεία κατάρρευσης Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley S3 Laboratory - Τεχνολογία Ηλεκτρονικού Εμπορίου

51 Κατανεμημένα Συστήματα Συστήματα με τμήματα που εκτελούνται σε διαφορετικούς υπολογιστές Υποστηρίζονται από συγκεκριμένη κοινή υποδομή που παρέχει επικοινωνία και ασφάλεια Τυποποιημένα εργαλεία ανάπτυξης εφαρμογών με έτοιμη υποδομή Παραδείματα: Enterprise Java Beans από τη Sun Microsystems, Πλαίσιο εφαρμογών.net από τη Microsoft Ο προγραμματιστής ασχολείται μόνο με τη δημιουργία κώδικα που αφορά τη συγκεκριμένη εφαρμογή Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-51

52 Το Διαδίκτυο Ένα διαδίκτυο που εκτείνεται σε όλο τον κόσμο Προήλθε από ερευνητικά προγράμματα της δεκατετίας του 1960 με αρχικό στόχο τη σύνδεση δικτύων υπολογιστών που δεν θα επηρεαζόταν από τοπικές καταστροφές. Χρηματοδοτήθηκε αρχικά από την Αμερικάνικη Κυβέρνηση Σήμερα έχει μετατραπεί από ακαδημαϊκό ερευνητικό έργο σε εμπορική προσπάθεια για σύνδεση πολλών LAN, MAN, και WAN ανά τον κόσμο, με εκατομμύρια υπολογιστές Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-52

53 Ιστορία του Διαδικτύου Η δεκαετία του 60 Στα πανεπιστήμια των ΗΠΑ οι ερευνητές ξεκινούν να πειραματίζονται με τη διασύνδεση απομακρυσμένων υπολογιστών μεταξύ τους. 1969: Δημιουργείται το ARPANET Χρηματοδοτήθηκε αρχικά από την Αμερικάνικη Κυβέρνηση με σκοπό να συνδέσει το Υπουργείο με στρατιωτικούς ερευνητικούς οργανισμούς και να αποτελέσει ένα πείραμα για τη μελέτη της αξιόπιστης λειτουργίας των δικτύων. Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-53

54 Ιστορία του Διαδικτύου Στόχος του ARPANET Η δημιουργία διαδικτύου για εξασφάλιση επικοινωνίας μεταξύ απομακρυσμένων δικτύων, έστω και αν κάποια από τα ενδιάμεσα συστήματα βρίσκονταν προσωρινά εκτός λειτουργίας. Το παραπάνω σύστημα θα επέτρεπε σε υπολογιστές να μοιράζονται δεδομένα και σε ερευνητές να υλοποιήσουν το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο. Σήμερα έχει μετατραπεί από ακαδημαϊκό ερευνητικό έργο σε εμπορική προσπάθεια για σύνδεση πολλών LAN, MAN, και WAN ανά τον κόσμο, με εκατομμύρια υπολογιστές Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-54

55 Ιστορία του Διαδικτύου Η δεκαετία του : ξεκινά ένα νέο ερευνητικό πρόγραμμα Διαδικτύωση (Internetting) για να ξεπεραστούν οι διαφορετικοί τρόποι διακίνησης δεδομένων από τα διάφορα δίκτυα. Στόχος: διασύνδεση ανόμοιων δικτύων και ομοιόμορφη διακίνηση δεδομένων από το ένα δίκτυο στο άλλο. Internet Protocol (IP) (Πρωτόκολλο Διαδικτύωσης): νέα τεχνική, αποτέλεσμα της έρευνας. Διαφορετικά δίκτυα που χρησιμοποιούν το κοινό πρωτόκολλο IP μπορούν να συνδέονται και να αποτελούν ένα διαδίκτυο. Σε ένα δίκτυο IP όλοι οι υπολογιστές είναι ισοδύναμοι οποιοσδήποτε υπολογιστής του διαδικτύου μπορεί να επικοινωνεί με οποιονδήποτε άλλον. Transmission Control Protocol (TCP) (Πρωτόκολλο Ελέγχου Μετάδοσης). Τεχνική για έλεγχο της μετάδοσης των δεδομένων. Ορίζονται προδιαγραφές για μεταφορά αρχείων μεταξύ υπολογιστών (FTP) και για ηλεκτρονικό ταχυδρομείο ( ). Σταδιακά συνδέονται με το ARPANET ιδρύματα από άλλες χώρες, με πρώτα το University College of London (Αγγλία) και το Royal Radar Establishment (Νορβηγία). Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-55

56 Ιστορία του Διαδικτύου Η δεκαετία του : 1985 το πρωτόκολλο TCP/IP (δηλ. ο συνδυασμός των TCP και IP) αναγνωρίζεται ως πρότυπο από το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ. Η έκδοση του λειτουργικού συστήματος Berkeley UNIX το οποίο περιλαμβάνει το TCP/IP συντελεί στη γρήγορη εξάπλωση της διαδικτύωσης των υπολογιστών. Εκατοντάδες Πανεπιστήμια συνδέουν τους υπολογιστές τους στο ARPANET, το οποίο επιβαρύνεται πολύ, έτσι χωρίζεται σε δύο τμήματα: στο MILNET (για στρατιωτικές επικοινωνίες) και στο νέο ARPANET (για χρήση αποκλειστικά από την πανεπιστημιακή κοινότητα και συνέχιση της έρευνας στη δικτύωση). το National Science Foundation (NSF) δημιουργεί ένα δικό του γρήγορο δίκτυο, το NSFNET χρησιμοποιώντας το TCP/IP, για να συνδέσει πέντε κέντρα υπερ-υπολογιστών μεταξύ τους και με την υπόλοιπη επιστημονική κοινότητα. Τέλη της δεκαετίας του 80: όλο και περισσότερες χώρες συνδέονται στο NSFNET (Καναδάς, Γαλλία, Σουηδία, Αυστραλία, Γερμανία, Ιταλία, κ.α.). Χιλιάδες πανεπιστήμια και οργανισμοί δημιουργούν τα δικά τους δίκτυα και τα συνδέουν πάνω στο παγκόσμιο αυτό δίκτυο το οποίο αρχίζει να γίνεται γνωστό σαν INTERNET και να εξαπλώνεται με τρομερούς ρυθμούς σε ολόκληρο τον κόσμο. Το 1990, το ARPANET πλέον καταργείται. Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-56

57 1990 Ιστορία του Διαδικτύου Η δεκαετία του 90 Η Ελλάδα συνδέεται στο NSFNET καθώς και πολλές άλλες χώρες 1993 Το εργαστήριο CERN στην Ελβετία παρουσιάζει το World Wide Web (WWW) (Παγκόσμιο Ιστό) που αναπτύχθηκε από τον Tim Berners-Lee. Τι είναι το WWW: σύστημα διασύνδεσης πληροφοριών σε μορφή πολυμέσων που βρίσκονται αποθηκευμένες σε χιλιάδες υπολογιστές του Internet σε ολόκληρο τον κόσμο παρουσίασή τους σε ηλεκτρονικές σελίδες, στις οποίες μπορεί να περιηγηθεί κανείς χρησιμοποιώντας το ποντίκι. To γραφικό αυτό περιβάλλον έκανε την εξερεύνηση του Internet προσιτή στον απλό χρήστη. Εμφανίζονται διάφορα εμπορικά δίκτυα που ανήκουν σε εταιρίες παροχής υπηρεσιών Internet (Internet Service Providers - ISP) και προσφέρουν πρόσβαση στο Internet για όλους. Οποιοσδήποτε διαθέτει PC και modem μπορεί να συνδεθεί με το Internet σε τιμές που μειώνονται διαρκώς. 1995, το NSFNET καταργείται και το φορτίο του μεταφέρεται σε εμπορικά δίκτυα. Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-57

58 1990 Ιστορία του Διαδικτύου Η δεκαετία του 90 Η Ελλάδα συνδέεται στο NSFNET καθώς και πολλές άλλες χώρες 1993 Το εργαστήριο CERN στην Ελβετία παρουσιάζει το World Wide Web (WWW) (Παγκόσμιο Ιστό) που αναπτύχθηκε από τον Tim Berners-Lee. Τι είναι το WWW: σύστημα διασύνδεσης πληροφοριών σε μορφή πολυμέσων που βρίσκονται αποθηκευμένες σε χιλιάδες υπολογιστές του Internet σε ολόκληρο τον κόσμο παρουσίασή τους σε ηλεκτρονικές σελίδες, στις οποίες μπορεί να περιηγηθεί κανείς χρησιμοποιώντας το ποντίκι. To γραφικό αυτό περιβάλλον έκανε την εξερεύνηση του Internet προσιτή στον απλό χρήστη. Εμφανίζονται διάφορα εμπορικά δίκτυα που ανήκουν σε εταιρίες παροχής υπηρεσιών Internet (Internet Service Providers - ISP) και προσφέρουν πρόσβαση στο Internet για όλους. Οποιοσδήποτε διαθέτει PC και modem μπορεί να συνδεθεί με το Internet σε τιμές που μειώνονται διαρκώς. 1995, το NSFNET καταργείται και το φορτίο του μεταφέρεται σε εμπορικά δίκτυα. Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-58

59 Η κατάσταση σύνδεσης ανά χώρα, στις 15/6/1997 Μπλε: Πλήρης σύνδεση στο Internet Πράσινο: Μόνο Κίτρινο: Καµµία πρόσβαση Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-59

60 Αρχιτεκτονική του Διαδικτύου Τα επί μέρους δίκτυα κατασκευάζονται και συντηρούνται από οργανισμούς που ονομάζονται παροχείς υπηρεσιών δικτύου (Internet Service Providers, ISP) O όρος ISP χρησιμοποιείται και για το δίκτυο που παρέχει ο ISP To σύστημα δικτύων που χρησιμοποιείται απο τους ISP ταξινομείται σε μια ιεραρχία ανάλογα με το ρόλο που έχουν οι ISP στη γενική δομή του Διαδικτύου Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-60

61 Σύνθεση του Διαδικτύου Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-61

62 Αρχιτεκτονική του Διαδικτύου ISP πρόσβασης: Παρέχουν Ανεξάρτητο Διαδίκτυο ή Ενδοδίκτυο (intranet) Υπάγεται σε μια μοναδική αρχή που αναλαμβάνει την παροχή διαδικτυακής πρόσβασης σε μεμονωμένους χρήστες Παρέχει συνδεσιμότητα στον πυρήνα του Διαδικτύου που δημιουργείται από τους ISP Επιπέδου 1 και 2 Παραδείγματα ISP πρόσβασης: AOL, Microsoft, τοπικές καλωδιακές ή τηλεπικοινωνιακές εταιρείες, πανεπιστήμια, οργανισμοί κλπ Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-62

63 Αρχιτεκτονική του Διαδικτύου Παροχέας Υπηρεσιών Διαδικτύου (ISP) Επιπέδου 1 Δημιουργούν τη σπονδυλική στήλη του Διαδικτύου. Δηλ. παρέχουν δίκτυα υψηλής ταχύτητας και μεγάλης χωρητικότητας διεθνή WAN. Συνήθως παρέχονται από μεγάλες τηλεπικοινωνιακές εταιρείες. Αποτελούν το σημείο σύνδεσης για τους ISP Επιπέδου 2 Επιπέδου 2 Παρέχουν δίκτυα συνήθως τοπικής εμβέλειας και με περιορισμένες δυνατότητες. Κι αυτά παρέχονται από τηλεπ. εταιρείες. Υποκειμενική διάκριση σε Επίπεδο 1 και 2 Τα ISP Επιπέδου 1 και 2 Αποτελούν δίκτυα δρομολογητών Παρέχουν συλλογικά την επικοινωνιακή υποδομή του Διαδικτύου Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-63

64 Πως συνδέονται οι μεμονωμένοι χρήστες στο Διαδίκτυο Μέσω των συσκευών (που λέγονται end systems or hosts) συνδέονται στους ISP Πρόσβασης Τα end systems μπορεί να είναι διάφορες συσκευές: υπολογιστές, τηλέφωνα, βιντεοκάμερες, αυτοκίνητα κλπ. Πρακτικά οποιαδήποτε συσκευή ωφελείται από την επικοινωνία με άλλες συσκευές μπορεί να είναι end system Τεχνολογίες σύνδεσης τερματικών συσκευών με ISPs πρόσβασης: Hot spots: ονομάζεται η περιοχή εμβέλειας του σημείου πρόσβασης στον ISP, το οποίο επιτρέπει ασύρματη σύνδεση άλλων συσκευών μαζί του και κατ επέκταση στο διαδίκτυο Καλωδιακές ή δορυφορικές συνδέσεις Παραδοσιακή τηλεφωνία (σύνδεση μέσω τηλεφώνου) Για απ ευθείας σύνδεση ενός end system ή για σύνδεση δρομολογητή ενός πελάτη στον οποίο είναι συνδεδεμένα πολλά end systems Χρειάζονται modem για τη μετατροπή των ψηφιακών δεδομένων προς μεταφορά σε μια μορφή συμβατή με το μέσο μετάδοσης. Π.χ. DSL ή dial-up Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-64

65 Διευθυνσιοδότηση στο Διαδίκτυο Διεύθυνση IP (Internet Protocol): σχήματα των 32 ή 128 μπιτ που συχνά αναπαριστάνονται σε δεκαδικό συμβολισμό με τελείες, π.χ Μνημονικές διευθύνσεις: Ονόματα περιοχών (domain): περιοχή του διαδικτύου που υπάγεται σε κάποια μοναδική αρχή, π.χ. Uoa. Κάθε περιοχή καταχωρείται στο ICANN Περιοχές ανωτάτου επιπέδου (π.χ. uoa.gr) Δημιουργία υπο-περιοχών προς τα αριστερά π.χ. s3lab.di.uoa.gr Σύστημα ονομάτων περιοχών (DNS) Διακομιστές ονομάτων (name servers): κατάλογοι που παρέχουν στους πελάτες τους υπηρεσίας μετάφρασης μνημονικών διευθύνσεων σε διευθύνσεις IP Σύστημα Ονομάτων Περιοχών (Domain Name System): Ένα σύστημα καταλόγου με εύρος όλο το Διαδίκτυο που απαρτίζεται συλλογικά από όλους τους name servers Αναζήτηση DNS (DNS lookup): διαδικασία χρήσης του DNS για την εκτέλεση μετάφρασης μιάς διεύθυνσης. Επιτρέπει σε πολλαπλές διευθύνσεις και ονόματα να δείχνουν σε ένα πόρο του Διαδικτύου. Βοηθά στην εξισορρόπηση φόρτου (load balancing) σε περίπτωση που ένας ιστότοπος που φιλοξενείται σε πολλούς διακομιστές, καθένας από τους οποίους έχει τη δική του διεύθυνση IP Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-65

66 Διαδικτυακός Οργανισμός για την Εκχώρηση Ονομάτων και Αριθμών (Internet Cooperation for Assigned Names and Numbers - ICANN) Εκχωρεί διευθύνσεις IP στους ISP, οι οποίοι τις εκχωρούν σε μηχανές της δικαιοδοσίας τους. Επιβλέπει την καταχώριση περιοχών και ονομάτων περιοχών. Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-66

67 Παραδοσιακές Διαδικτυακές Εφαρμογές Ε-mail Πρωτόκολλο Μεταφοράς Αρχείων (FTP) Telnet και SSH Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-67

68 Παραδοσιακές Διαδικτυακές Εφαρμογές Διακομιστής αλληλογραφίας (mail server): συγκεκριμένη μηχανή σε περιοχή της δικαιοδοσία του ISP συλλέγει την εισερχόμενη αλληλογραφία μεταδίδει την εξερχόμενη αλληλογραφία στον mail server προορισμού Εκεί αποθηκεύεται μέχρι να τη ζητήσει ο παραλήπτης παραδίδει την εισερχόμενη αλληλογραφία στους πελάτες μέσω των πρωτοκόλλων POP3 ή IMAP SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): για επικοινωνία μεταξύ διακομιστών αλληλογραφίας και για αποστολή νέου μηνύματος από τον αποστολέα στον mail server. Μεταφορά μηνυμάτων κειμένου με κωδικοποίηση ASCII MIME (Multi-purpose Internet Mail Extension): για μετατροπή δεδομένων που δεν είναι ASCII σε μορφή συμβατή με SMTP Ο χρήστης μπορεί να αποθηκεύει και να διαχειρίζεται μηνύματα που έχουν φτάσει γι αυτόν στον mail server Τοπικά (με το Post Office Protocol v. 3 POP3) ή Στην ίδια μηχανή με τον mail server (με το Internet Mail Access Protocol IMAP) Δ/νση η-αλληλογραφίας: όνομα_χρήστη@περιοχή του διακομιστή αλληλογραφίας, π.χ. atsalga@di.uoa.gr Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-68

69 Παραδοσιακές Διαδικτυακές Εφαρμογές Telnet και Secure Shell (SSH) Το TELNET (TErminal NETwork) είναι ένα πρόγραμμα πελάτη-διακομιστή γενικής χρήσης του Internet που επιτρέπει απομακρυσμένη σύνδεση ενός τοπικού συστήματος με ένα μακρινό Έτσι ο χρήστης μπορεί να εκτελεί ένα πρόγραμμα σε έναν μακρυνό υπολογιστή σαν να είχε τοπική πρόσβαση (κάνοντας απομακρυσμένο login) Δεν παρέχει ασφάλεια SSH: αντικαθιστά το Telnet γιατί παρέχει δυνατότητα κρυπτογράφησης δεδομένων προς μεταφορά και πιστοποίηση ταυτότητας και των δύο μερών Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 69

70 Παραδοσιακές Διαδικτυακές Εφαρμογές Πρωτόκολλο Μεταφοράς Αρχείων (FTP) Τυπικό πρωτόκολλο πελάτη-διακομιστή για τη μεταφορά αρχείων από ένα μηχάνημα σε κάποιο άλλο στο Internet Αφού ο πελάτης συνδεθεί με τον διακομιστή, μπορεί να μεταφέρει αρχεία προς τις δύο κατευθύνσεις Μπορούν να χρησιμοποιηθούν κωδικοί πρόσβασης Αnonymous FTP: τοποθεσίες FTΡ που παρέχουν απεριόριστη πρόσβαση στα αρχεία τους Λύνει προβλήματα διαφορετικής κωδικοποίησης μεταξύ μηχανημάτων (π.χ. ASCII, UNICODE) και διαφορετικών μορφών αρχείων Σύνδεση ελέγχου: ενεργή καθ όλη τη συνεδρία FTP Σύνδεση δεδομένων: μόνο όταν υπάρχουν δεδομένα προς μεταφορά Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 70

71 Πιο Πρόσφατες Εφαρμογές Πρωτόκολλο Διαδικτυακής Φωνητικής Επικοινωνίας (VoIP) Διαδικτυακό ραδιόφωνο Μονοεκπομπή-N Πολυεκπομπή Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-71

72 Πρόσφατες Διαδικτυακές Εφαρμογές Πρωτόκολλο Διαδικτυακής Φωνητικής Επικοινωνίας (VoIP) Αποτελείται από δύο διεργασίες σε διαφορετικές μηχανές που ανταλλάσσουν δεδομένα ήχου μέσω του ομότιμου μοντέλου, π.χ. Skype Διαδικτυακό Ραδιόφωνο: Διαδικασία που ονομάζεται webcasting (vs. broadcasting) γιατί τα σήματα μεταφέρονται μέσω του Διαδικτύου Τεχνικές: Μονοεκπομπή Ν (N-unicast): μοναδικός αποστολέας με πολλές μονοεκπομπές (1-1) => προσθέτει φόρτο στον διακομιστή του σταθμού και στους άμεσους διαδικτυακούς γείτονές τους Πολυεκπομπή (Multicast): το πρόβλημα διανομής μεταφέρεται στους Δρομολογητές του Διαδικτύου Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-72

73 Παγκόσμιος Ιστός Διαδικτυακή Εφαρμογή Επιτρέπει τη μετάδοση πληροφοριών πολυμέσων μέσω του Διαδικτύου Βασίζεται στην έννοιες του υπερ-συνδέσμου, υπερκείμενου και στα πρωτόκολλo HTTP για μεταφορά εγγράφων HTML Καθώς τμήματα διαφόρων εγγράφων συνδέονται με άλλα έγγραφα μέσα στο Διαδίκτυο, συνυφαίνεται ένας ιστός σχετιζόμενων πληροφοριών που καλύπτει ολόκληρο τον κόσμο και γι αυτό ονομάζεται Παγκόσμιος Ιστός Βασίζεται στη δουλειά του Tim Berners-Lee που συνειδητοποίησε τις προοπτικές της έννοιας των συνδεδεμένων εγγράφων με τη διαδικτυακή τεχνολογία => 1990: το πρώτο λογισμικό για την υλοποίηση του WWW Ο φυλλομετρητής παίρνει τα έγγραφα από το διακομιστή Ιστού Τα έγγραφα προσδιορίζονται με διευθύνσεις URL Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-73

74 Ένα τυπικό URL Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-74

75 Μορφή εγγράφου υπερκειμένου Κωδικοποιείται ως έγγραφο κειμένου Περιέχει ετικέτες επικοινωνίας με το φυλλομετρητή Εμφάνιση <h1>για ξεκίνημα επικεφαλίδας επιπέδου 1 <p>για ξεκίνημα νέας παραγράφου Σύνδεση με άλλα έγγραφα και περιεχόμενο <a href =... > Εισαγωγή εικόνων <img src =... > Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-75

76 Σχήμα 4.9Μια απλή ιστοσελίδα Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-76

77 Σχήμα 4.9Μια απλή ιστοσελίδα (συνέχεια) Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-77

78 Μια βελτιωμένη ιστοσελίδα Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-78

79 Σχήμα 4.10Μια βελτιωμένη ιστοσελίδα (συνέχεια) Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-79

80 Επεκτάσιμη Γλώσσα Σήμανσης (XML) XML: Μια γλώσσα για κατασκευή γλωσσών σήμανσης όπως η HTML Απόγονος της SGML Ανοίγει το δρόμο για τον Παγκόσμιο Σημασιολογικό Ιστό Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-80

81 Χρήση της XML <staff clef = treble ><key>c minor</key> <time> 2/4 </time> <measure>< rest> egth </rest><notes> egth G, egth G, egth G </notes></measure> <measure><notes> hlf E </notes></measure> </staff> Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-81

82 Σχήμα 4.11Τα πρώτα δύο μέτρα από την Πέμπτη Συμφωνία του Μπετόβεν Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-82

83 Δραστηριότητες Πελάτη και Δραστηριότητες Διακομιστή Δραστηριότητες πελάτη Παραδείγματα: μικροεφαρμογές java, javascript, Macromedia Flash Δραστηριότητες διακομιστή Διασύνδεση Κοινής Πύλης (CGI) Μικροεφαρμογές διακομιστή PHP Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-83

84 Παράδειγμα ταχυδρόμησης πακέτου Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-84

85 Επίπεδα Λογισμικού Διαδικτύου Εφαρμογής:Κατασκευάζει ένα μήνυμα με διεύθυνση Μεταφοράς:Τεμαχίζει το μήνυμα σε πακέτα Δικτύου:Χειρίζεται τη δρομολόγηση μέσω του Διαδικτύου Συνδέσμου:Χειρίζεται την πραγματική μετάδοση των πακέτων Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-85

86 Τα επίπεδα λογισμικού του Διαδικτύου Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-86

87 Σχήμα 4.14Παρακολούθηση της πορείας ενός μηνύματος στο Διαδίκτυο Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-87

88 Πακέτο Πρωτοκόλλων TCP/IP Επίπεδο μεταφοράς TCP UDP Επίπεδο δικτύου IP (IPv4 και IPv6) Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-88

89 Σχήμα 4.15Επιλογή μεταξύ TCP και UDP Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-89

90 Ασφάλεια Επιθέσεις Κακόβουλο λογισμικό (ιοί, σκουλήκια, Δούρειοι ίπποι, λογισμικό υποκλοπής, λογισμικό ψαρέματος) Άρνηση υπηρεσιών Ενοχλητική ηλεκτρονική αλληλογραφία Προστασία Τείχη προστασίας (Firewalls) Φίλτρα ενοχλητικής αλληλογραφίας Διακομιστές μεσολάβησης (proxy servers) Λογισμικό προστασίας από ιούς Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-90

91 Κρυπτογράφηση Ασφαλείς εκδόσεις των πρωτοκόλλων FTP-FTPS, HTTP-HTTPS, SSL Κρυπτογραφία δημόσιου κλειδιού Δημόσιο κλειδί: χρησιμοποιείται για κρυπτογράφηση μηνυμάτων Ιδιωτικό κλειδί: Χρησιμοποιείται για αποκρυπτογράφηση μηνυμάτων Πιστοποιητικά και ψηφιακές υπογραφές Περισσότερα για την κρυπογράφηση θα εξετάσουμε στο κεφάλαιο «Ασφάλεια» Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-91

92 Κρυπτογραφία δημόσιου κλειδιού Copyright 2008 Pearson Education, Inc. Publishing as Pearson Addison-Wesley 4-92