ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΦΘΙΝΟΠΩΡΟ 2003 ΗΜΗΤΡΗΣ ΖΗΣΙΑ ΗΣ 2003 ηµήτρης Ζησιάδης Απαγορεύεται η χρησιµοποίηση όλου ή µέρους του υλικού αυτού σε οποιαδήποτε µορφή (ούτε και σε φωτοαντίγραφα) ή η αποθήκευσή του σε οποιοδήποτε µέσο ηλεκτρονικά χωρίς την προηγούµενη συµφωνία του δηµιουργού του. 2003 Dimitris Zisiadis No part of this publication may be reproduced in any material form (including photocopying) or stored in any medium by electronic means and whether or not transiently or incidentally to some other use of this publication without the prior permission of the owner.
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ Τεχνολογίες ιαδικτύου ηµήτρης Ζησιάδης (Internet Technologies)
ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Ενα σύνολο από µηνύµατα και κανόνες που επιτρέπει σε αποµακρυσµένα συστήµατα να επικοινωνούν Συντακτικοί κανόνες (σήµατα, µορφοποίηση δεδοµένων) Εννοιολογικοί κανόνες (σήµατα ελέγχου, χειρισµός λαθών) Χρονισµός (συγχρονισµός ταχύτητας, ακολουθίες). Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 3
ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΕΠΙΠΕ Α (LAYERS) Κάθε Επίπεδο εκτελεί συγκεκριµένες λειτουργίες Βασίζεται στο πρωτόκολλο χαµηλότερου επιπέδου για κάποιες λειτουργίες Είναι «αυτόνοµο», αν αλλάξει κάτι δεν επηρεάζει τα άλλα Επικοινωνεί µε το αντίστοιχο επίπεδο του άλλου κόµβου PEER: ο «απέναντι» κόµβος επικοινωνίας Η επικοινωνία αυτή είναι λογική, η πραγµατική επικοινωνία γίνεται µέσω της φυσικής διαδροµής και του αντίστοιχου πρωτοκόλλου. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 4
ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΓΙΑΤΙ ΕΠΙΠΕ Α? Οι κυριότερες εταιρείες κατασκευής υποστήριξαν δικτυακές αρχιτεκτονικές Οι κυριότεροι οργανισµοί τυποποίησης υιοθέτησαν τη φιλοσοφία αυτή Οι λειτουργικές υποδιαιρέσεις µας διευκολύνουν στην κατανόηση και υλοποίηση δύσκολων δικτυακών αρχιτεκτονικών. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 5
ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΣΚΟΠΟΙ ΤΩΝ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΩΝ ΜΕ ΕΠΙΠΕ Α Η υποδιαίρεση ενός πολυσύνθετου µηχανισµού σε µικρότερα µέρη υνατότητα σχεδιασµού προκαθορισµένων εισόδων/εξόδων (interface) για την επικοινωνία των επιπέδων Παροχή συµµετρίας µεταξύ των οντοτήτων του ίδιου επιπέδου σε διαφορετικούς υπολογιστές Ευκολότερος έλεγχος των επιπέδων σε περίπτωση αλλαγών στη δοµή τους υνατότητα λειτουργικότερης επικοινωνίας σε θέµατα δικτυακής αρχιτεκτονικής µε τη χρησιµοποίηση ενιαίου λεξιλογίου. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 6
Λειτουργία Στοίβας Πρωτοκόλλων PEER A PEER B. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 7
Το µοντέλο αναφοράς OSI Επίπεδο Εφαρµογής Application Layer Επίπεδο Παρουσίασης Presentation Layer Επίπεδο Συνόδου Session Layer Επίπεδο Μεταφοράς Transport Layer Επίπεδο ικτύου Network Layer Επίπεδο Σύνδεσης εδοµένων Data Link Layer Φυσικό Επίπεδο Physical Layer de jure standard. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 8
Το µοντέλο αναφοράς OSI Φυσικό Επίπεδο Επίπεδο 1 Μηχανικά χαρακτηριστικά - διεπαφή π.χ. RS-232, RS-449, V.35 κλπ Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά - Volts, χρονισµός Λειτουργικά χαρακτηριστικά - αντιστοιχία σηµάτων σε λειτουργίες ιαδικαστικά χαρακτηριστικά -µε ποια σειρά (πρέπει να) εκτελούνται οι λειτουργίες Επίπεδο Σύνδεσης εδοµένων Επίπεδο 2 Ενεργοποίηση διατήρηση απενεργοποίηση της σύνδεσης Αξιόπιστη Σύνδεση, χωρίς σφάλµατα µετάδοσης Πλαίσια εδοµένων (Frames) Επιβεβαιώσεις (Acknowledgements) Παρέχει έλεγχο ροής, εντοπισµό και διόρθωση λαθών, συγχρονισµό. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 9
Το µοντέλο αναφοράς OSI Επίπεδο ικτύου Επίπεδο 3 Κρύβει από τα υψηλότερα επίπεδα την τοπολογία του δικτύου και φροντίζει για τη δροµολόγηση των δεδοµένων στον προορισµό τους. Οργάνωση σε πακέτα, αρίθµηση και ταξινόµηση των πακέτων. Επίπεδο Μεταφοράς Επίπεδο 4 Αξιόπιστη µεταφορά δεδοµένων από άκρο σε άκρο, χωρίς λάθη, µε την ίδια σειρά, χωρίς απώλειες ή πολλαπλές αποστολές. υνατότητα πολύπλεξης Ελεγχος ροής. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 10
Το µοντέλο αναφοράς OSI Επίπεδο Συνόδου Επίπεδο 5 Παρέχει το µηχανισµό για τον έλεγχο ενός διαλόγου µεταξύ δύο οντοτήτων του ανώτερου επιπέδου (Παρουσίασης) Μονόδροµη/αµφίδροµη επικοινωνία Συγχρονισµός ιακοπή/επαναλειτουργία Εξακρίβωση/χρέωση του χρήστη Επίπεδο Παρουσίασης Επίπεδο 6 Παρέχει στις εφαρµογές υπηρεσίες αντιπροσώπευσης δεδοµένων π.χ. κωδικοποίηση χαρακτήρων, συµπίεση, κρυπτογράφηση κλπ. Επίπεδο Εφαρµογής Επίπεδο 7 Εφαρµογές που πρέπει να εκτελεστούν σε κατανεµηµένο περιβάλλον.. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 11
Το µοντέλο αναφοράς OSI Εφαρµογής Εφαρµογής Παρουσίασης Παρουσίασης Συνόδου Συνόδου Μεταφοράς Μεταφοράς ικτύου ικτύου ικτύου ικτύου Σύνδεσης εδοµένων Φυσικό Σύνδεσης εδοµένων Φυσικό Σύνδεσης εδοµένων Φυσικό Σύνδεσης εδοµένων Φυσικό. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 12
TCP/IP Επίπεδο Εφαρµογής Application Layer Επίπεδο Μεταφοράς Transport Layer Επίπεδο ιαδικτύου Internet Layer Επίπεδο ιεπαφής ικτύου Network Interface Layer Φυσικό Επίπεδο Physical Layer de facto Standard. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 13
TCP/IP vs. OSI Application Presentation Application Session Transport N Inter E Intra T Data Link Physical Transport Internet Network Interface Physical. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 14
TCP/IP : το πρωτόκολλο του Internet DARPA: Defense Advanced Projects Agency Πειραµατικό TCP/IP: ARPANET Εµφάνιση του TCP/IP Ευρεία διάδοση του TCP/IP στα περισσότερα συστήµατα. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 15
TCP/IP - Internet Ενα σετ πρωτοκόλλων που αναπτύχθηκε για να επιτρέψει συνεργαζόµενους ΗΥ να µοιραστούν πόρους σε ένα δίκτυο TCP, IP, UDP, ICMP, DNS, NFS, κ.ά. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 16
TCP/IP - Internet F T P X w i n S M T P T E L N E T S N M P D N S T F T P TCP UDP IP ICMP ARP ETHERNET IEEE802.3 X25 SATELLITE FDDI ASYNC. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 17
INTERNETWORKING =. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 18
INTERNETWORKING Καθολικές Υπηρεσίες Επικοινωνίας ιασύνδεση ανεξάρτητη από το υλικό και τον κατασκευαστή Μοίρασµα πόρων µέσω πρωτοκόλλων µε επίπεδα (αυτονοµία ενεργειών) για επικοινωνία µεταξύ αποµακρυσµένων διεργασιών (IPC Inter Process Communication) πάνω από νοητά (λογικά) κανάλια επικοινωνίας χρησιµοποιώντας κοινές ενδιάµεσες αναπαραστάσεις διατηρώντας παράλληλα την αποτελεσµατικότητα και τις δυνατότητες που υπάρχουν. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 19
IP ΒΑΣΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ιευθυνσιοδότηση (Addressing) ροµολόγηση (Routing) Κατακερµατισµός/Επανασύνθεση (Fragmentation/Defragmentation) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Connectionless εν κάνει έλεγχο ροής εν κάνει αξιόπιστη µεταφορά από άκρο σε άκρο εν δίνει αριθµούς σειράς. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 20
IP ιευθυνσιοδότηση Οργανωµένα σε 4 οκτάδες < /νση ικτύου> < /νση Υπολογιστή> Εκχωρείται από κάποια Κεντρική Αρχή Μοναδική σε όλο το Internet π.χ. 139.91.1.1 147.52.16.50. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 21
IP ιευθυνσιοδότηση 4 Κλάσεις διευθύνσεων Κλάση Α 0-127.x.x.x ίκτυα Υπολογιστές 128 16.777.216 Κλάση Β 128.x.x.x - 191.x.x.x ίκτυα Υπολογιστές 16.384 65536 Κλάση C 192.x.x.x - 223.x.x.x ίκτυα Υπολογιστές 2.097.152 256 Κλάση D 224.x.x.x - Multicasting κλπ.. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 22
IP ιευθυνσιοδότηση Ολα 0: 0 Ολα 1:255 loopback: 127.0.0.1 10.0.0.0 10.255.255.255 172.16.0.0 172.31.255.255 192.168.0.0 192.168.255.255. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 23
IP ιευθυνσιοδότηση ηµιουργία υπο-κλάσεων < /νση ικτύου> < /νση Υπολογιστή> Ξεκινώντας από Καταλήγουµε σε Επεκτείνουµετη /νση ικτύου ελλατώνοντας τη /νση Υπολογιστή < /νση Υπολογιστή> < ιεύθυνση Υποδικτύου> < /νση Υπολογιστή> < /νση ικτύου> < ιεύθυνση Υποδικτύου> < /νση Υπολογιστή> ηλαδή < Ε κ τ ε τ α µ έ ν η /νση ικτύου> < /νση Υπολογιστή>. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 24
IP ιευθυνσιοδότηση /νση IP 32 bits Μάσκα των 28 bits ΥΠΟ ΙΚΤΥΟ - ΜΑΣΚΑ ΥΠΟ ΙΚΤΥΟΥ Η µάσκα καθορίζει το όριο µεταξύ της δ/νσης δικτύου και υπολογιστή 213. 29. 85. 125 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 «Φυσικό» όριο /νσης ικτύου-ηυ 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 Χώρος για 2 4-2=14 υπολογιστές 0000, 1111 Εκτεταµένη ιεύθυνση ικτύου. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 25 1 1 0 1 Νέο όριο 1 1 0 1 Περιορισµένη ιεύθυνση Υπολογιστή
IP - ροµολόγηση Ο παραλήπτης είναι στο ίδιο δίκτυο Ο παραλήπτης βρίσκεται σε άλλο δίκτυο Απόφαση ΜΟΝΟ µε βάση τη διεύθυνση δικτύου του παραλήπτη π.χ. B G D κατευθείαν κατευθείαν µέσω G. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 26
IP - ροµολόγηση 128.10 129.7 128.15 128.15.1.2 128.10 128.15 129.7 default Ηδ/νση του F στο δίκτυο αυτό κατευθείαν κατευθείαν 128.15.1.2 128.15.1.2. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 27
IP - ροµολόγηση Στατική δροµολόγηση: ηλώνουµε τα πάντα «µε το χέρι» εν είναι βολική ύσκολη υλοποίηση για µεγάλο αριθµό δικτύων εν παρακολουθεί στις αλλαγές υναµική δροµολόγηση: ο πίνακας δροµολόγησης συµπληρώνεται µε βάση τη λειτουργία κάποιου πρωτοκόλλου δροµολόγησης π.χ. RIP, HELLO, IGRP, OSPF κλπ Μη ταξική (Classless) δροµολόγηση: διαχειρίζεται και υποδίκτυα µεταφέροντας πληροφορία και για τις µάσκες.. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 28
ICMP Πρωτόκολλο ελέγχου Χρησιµοποιείται για αναφορά λαθών και προβληµάτων στο IP σε µορφή µηνυµάτων (που πάντως ΕΝ ειναι υποχρεωτικό να σταλλούν προορισµός µη προσβάσιµος αναδροµολόγηση πρόβληµα πόρων κ.ά. Ηπιο συνηθισµένη εφαρµογή ping στέλνει ένα µήνυµα HELLO και περιµένει απάντηση Χρησιµοποιείται για να ελέγξουµε προσβασιµότητα. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 29
UDP Μια διεπαφή εφαρµογών προς το IP δίνει τη δυνατότητα ανταλλαγής µηνυµάτων δεν εγγυάται την ασφαλή µεταφορά ή την αποφυγή πολλαπλών αποστολών δίνει τη δυνατότητα προσδιορισµού συγκεκριµένης «πόρτας» αποστολής και προορισµού και επίσης υπολογίζει το checksum του πακέτου (επικεφαλίδα και δεδοµένα). Με τον τρόπο αυτό οι εφαρµογές που το χρησιµοποιούν µπορούν να κανονίσουν για την σωστή παράδοση του µηνύµατος.. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 30
Ports & Sockets Port ένα νούµερο αποτελούµενο από 16 bits που καθορίζει σε ποιο πρωτόκολλο υψηλότερου επιπέδου ή σε ποια εφαρµογή πρέπει να παραδοθεί ένα εισερχόµενο µήνυµα. Μια εφαρµογή καθορίζεται από την διεύθυνση IP του ΗΥ τον αριθµό πόρτας µε τον οποίο επικοινωνεί µε το TCP Socket είναι το ζευγάρι αριθµών που καθορίζει µοναδικά µια εφαρµογή Socket = ( /νση IP, αριθµός πόρτας). Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 31
Ports & Sockets Port Το UDP και το TCP που θα δούµε χρησιµοποιούν την ίδια αρχή µε τις πόρτες. Αντιστοίχιση εφαρµογών σε πόρτες Εφαρµογές που είναι standard στο TCP/IP διατηρούν τον ίδιο αριθµό πόρτας σε όλες τις υλοποιήσεις του TCP/IP π.χ. telnet 23/tcp ftp 21/tcp smtp 25/tcp κλπ.. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 32
TCP ΒΑΣΙΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ Αποστολή συνεχούς ροής δεδοµένων Ελεγχος Ροής Πολυπλεξία Αµφίδροµη Επικοινωνία ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Connection oriented δηµιουργεί µία λογική σύνδεση µεταξύ των δύο άκρων επικοινωνίας Αξιόπιστη µεταφορά δεδοµένων από άκρο σε άκρο ίνει αριθµούς σειράς. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 33
Bασική Ροή Πληροφοριών στο Internet Εφαρµογή data data... data TCP TCP header data IP IP header TCP header data Network Interface Interface header IP header TCP header data Interface Checksum Φυσικό. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 34
Βασικές Εφαρµογές στο Internet DNS - Ονοµατολογία SMTP/POP - Ηλεκτρονικό Ταχυδροµείο TELNET - Αποµακρυσµένη πρόσβαση FTP - Μεταφορά αρχείων SNMP - Παρακολούθηση και διαχείριση δικτύου IRC - «Συνοµιλία» µέσω πληκτρολογίου όµως News - Νέα, ανταλλαγή απόψεων και ενηµέρωση σε διάφορα θέµατα Listserver - Κλειστή επικοινωνία µιας οµάδας µε κοινό ενδιαφέρον. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 35
Βασικές Εφαρµογές στο Internet Domain: ένα σύνολο συστηµάτων που βρίσκεται κάτω από κοινό διαχειριστικό έλεγχο (zone of authority). DNS: Domain Name System, σύστηµα ονοµατολογίας συστηµάτων Αποτελεί ένα κατανεµηµένο σύστηµα βάσης δεδοµένων το οποίο έχει πληροφορίες για την µετάφραση µιας διέυθυνσης IP σε ένα όνοµα και αντίστροφα. Την πληροφορία αυτή επιστρέφει µετά από κατάλληλη ερώτηση (DNS query). Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 36
Βασικές Εφαρµογές στο Internet Αναπτύχθηκε εξαιτίας της µεγάλης εξάπλωσης του Internet Είναι σχεδιασµένο για να δουλεύει σε µεγάλα δίκτυα Καθορίζει συγκεκριµένες εγγραφές πληροφορίας διεργασίες εκτέλεσης εφεδρεία Αξιόπιστο και δυναµικό. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 37
Βασικές Εφαρµογές στο Internet edu com org gr it... Amazon uth www www inf Ιεραρχικό Μοντέλο. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 38
Βασικές Εφαρµογές στο Internet ΟνοµαΧρήστη@domain π.χ. dzisiadis@inf.uth.gr Με τη χρήση των πρωτοκόλλων SMTP και POP SMTP: Store&Forward (mail server <-> mail server), αποστολή χρήστη->mail server. POP: mail server -> χρήστη. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 39
Αλλες Εφαρµογές στο Internet WWW - World Wide Web Ηεπανάσταση στη χρήση του Internet. Υπερκείµενο (hypertext) κόµβοι πληροφορίας που µπορούν να µας οδηγήσουν σε διαφορετικές πηγές πληροφορίας, όχι (απαραίτητα) µε σειριακό τρόπο όπως σε ένα βιβλίο, µέσω των υπερσυνδέσµων (hyperlinks) Οταν το υπερκείµενο περιέχει και άλλα µέσα, όπως εικόνες, γραφικά, βίντεο, κινούµενες εικόνες (animation) τότε έχουµε τα υπερµέσα (hypermedia). Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 40
Αλλες Εφαρµογές στο Internet WWW - World Wide Web http: Hyper Text Transfer protocol http://www.uth.gr. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 41
Εξελιγµένες Εφαρµογές στο Internet Roaming Fax over IP Voice over IP Web Calls Videoconference (π.χ. Net meeting) multicasting Streaming applications (Radio, TV) E-commerce. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 42
Θέµατα QoS VPN Security SLA E-commerce. Ζησιάδης, Τεχνολογίες ιαδικτύου 43