Wykład 4

Wykład 4. Część pierwsza:
Sieci komputerowe
I.
Powstanie i rozwój sieci komputerowych


Fazy ewolucji sieci komputerowych
Klasyfikacja sieci
Urządzenia sieciowe i tory transmisji
III. Warstwowa architektura systemów sieciowych
II.


Standard ISO/OSI otwartej architektury sieci
Stos protokołów TCP/IP
I.1 Ewolucja trybu wielozadaniowego
Wielodostęp + zdalne
przetwarzanie
Przetwarzanie wsadowe
1953/55 IBM 701
Wielodostęp
195x
1961 IBM “tele-processing”
1962 system rezerwacji
American Airlines
I.2 Pionier sieci: ARPANET

Projekt ARPANET 1968/71
(Defence Advanced Research Projects Agency Network)

Sieć łącząca ośrodki militarne, rządowe laboratoria
naukowe i wyższe uczelnie
 Protokół transmisji TCP/IP
(Transmission Control Protocol/ Internet Protocol):



procedury transmisji danych / trasowania połączeń
w sieci komputerów o różnej architekturze
dane przesyłane w pakietach
Później szkieletowa sieć Internetu (do 1989)
I.3 Ewolucja sieci komputerowych
 Sieć dużych komputerów
198x
 Sieć lokalna mikrokomputery i serwery
ARPANET
1971
 Sieć sieci 198x - 2xxx
komputery i sieci lokalne
łączone przez sieci rozległe
o heterogenicznej strukturze
Internet
I.4 Rodzaje sieci ze względu na zasięg,
dostępność i czynnik zarządzający

Sieci szerokiego zasięgu – WAN (Wide Area Networks)



Sieci publiczne o ograniczonym zasięgu, np. :




miejskie – MAN (Metropolitan Area Networks )
uczelniane – CAN (Campus Area Networks)
Sieci lokalne – LAN (Local Area Networks)



Prywatne sieci w obrębie organizacji
Sieci komercyjne, udostępniane przez operatorów na rzecz klientów
w obrębie jednostek lokalizacyjnych przedsiębiorstw i instytucji
w obrębie społeczności użytkowników; ASK (Amatorskie Sieci Komp.)
Sieci osobiste – PAN (Personal Area Networks)
Złożone organizmy sieciowe:



Internet ( cz. II);
Intranet – wirtualna sieć organizacji połączona techniką internetu
Ekstranet – j.w. z podłączeniem sieci zewnętrznych (np. partnerów)
II. Urządzenia sieciowe i tory transmisji
Urządzenia tworzące strukturę sieci
 procesory telekomunikacyjne - rutery, przełączniki, koncentratory;
wzmacniacze (wtórniki) sygnału, akcesoria sieciowe …
 modemy; nadajniki i odbiorniki sygnału; tory transmisji
Rodzaje torów transmisji danych w sieci
 kable elektryczne – koncentryk (coaxial cable), skrętka (twisted pair
 kable z włókna szklanego – światłowód (optical fiber)
 transmisja radiowa – fale elektromagnetyczne
Rozwój sieci bezprzewodowych (wireless networks)
 Satelity komunikacyjne, mikrofalowe systemy naziemne, system
telefonii komórkowej (GSM)…




Bluetooth dla bezprzewodowych sieci osobistych (standard IEEE 802.15)
Wi-Fi dla bezprzewodowych sieci WLAN (standard IEEE 802.11)
WiMAX dla bezprzewodowych sieci miejskich (standard IEEE 802.16 d,e)
GAN (Global Area Network) – globalna mobilność (standard IEEE 802.20)
III.1 Standaryzacja zasad
łączenia komputerów w sieci
Architektura systemów otwartych OSI-RM / ISO (1984)
(Open System Interconnection Reference Model/
International Organisation for Standarization)
 Złożone procesy, które realizują komunikację w sieci
komputerowej, podzielono na warstwy funkcjonalne
 Protokoły określają zasady komunikacji między
węzłami sieci na poziomie poszczególnych warstw
 Komunikacja na poziomie wyższej warstwy
funkcjonalnej odbywa się poprzez wykorzystanie
usługi warstwy niższej.
III.2 Warstwowy model odniesienia OSI
 aplikacji
 aplikacji
 prezentacji
 prezentacji
 sesji
 sesji
 transportowa
 transportowa
 sieciowa
 sieciowa
 łącza danych
 łącza danych
 fizyczna
transmisja
 fizyczna
III.3. Stos protokołów sieciowych TCP/IP

Transmission Control Protocol / Internet Protocol:
zestaw procedur komunikacyjnych i standardów
łączenia komputerów o różnej architekturze
Górne
warstwy
5-7
4 Warstwa
transportowa
3 Warstwa
sieciowa
Telnet
FTP
SMTP
...
NFS
TFTP
RPC
...
DNS
SNMP
...
TCP
UDP
IP
ICMP
Część druga:
Internet
IV. Historia i statystyki

Wczesny okres rozwoju
Wzrost liczby komputerów w sieci

Rozwój Internetu w Polsce

V.
Charakterystyka Internetu


Podstawowe protokoły i standardy
Niektóre zakresy zastosowań
IV.1 Od ARPANETu do Internetu

SIŁY MILITARNE I OŚRODKI BADAWCZE
1969-71 Rozruch ARPANETu, od 4 do 15 węzłów
1983 Wyłączenie MILNETu, >50% ze 113 węzłów

National
Science
Foundation

ŚRODOWISKA NAUKOWE I EDUKACYJNE
1981 BITNET, CSNET - sieci dla uniwersytetów USA
1983 EARN Europejska Sieć Akademicka i Badawcza
1986 NSFNET (5 superkomputerów, 56 Kbps - sieć
szkieletowa; 1988: 1,5 Mbps; 1990: 44 Mbps)
1990 300 000 hostów, 2000 sieci, 9000 serwerów nazw
POPULARYZACJA I KOMERCJALIZACJA
1990 komercyjny „wdzwaniany” dostęp do Internetu
1991 NSF znosi ograniczenia działalności komercyjnej
1994 Yahoo! Serwis adresów internetowych
Internet
Society
IV.2 Struktura Internetu
 Sieć sieci, połączona protokołem TCP/IP
 Sieci szkieletowe (backbone) o dużej przepustowości
NSFNET
Brama
Brama
BITNET
UUNET
CSNET, WESTNET.....
Internet: luźno zorganizowana międzynarodowa współpraca
autonomicznych sieci, połączonych ze sobą na zasadzie
dobrowolnej przynależności do otwartych protokołów
i procedur, zdefiniowanych w dokumencie:
„Internet Standards, RFC 1310,2”
IV.3 Wzrost liczby komputerów
(hostów) w Internecie
600000000
500000000
400000000
w roku 1995
300000000
200000000
100000000
0
5 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08
9
9 9 9 9 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0
.I 1 I.1 I.1 I.1 I.1 I.2 I.2 I.2 I.2 I.2 I.2 I.2 I.2 I.2
obecnie
IV.4 Rozwój Internetu w Polsce
 1991 NASK (Naukowa i Akademicka Sieć Komputerowa)
podłączenie do Internetu, łącze 9600 bps z EARN
(European Academic & Research Network, 1983)
 1993 Pierwszy serwer WWW (Fizyka UW);
 1995 Pierwszy portal internetowy Wirtualna Polska
 Komercyjni dostawcy usług internetowych;
1997 TP SA - „bezpłatny” dostęp przez telefon
 1998 POL-34 szerokopasmowa sieć dla środowisk naukowych,
łącząca sieci miejskie
 2001 TP SA - Neostrada, stały dostęp przez linię telefoniczną
 2001-2005 PIONIER – ogólnopolska sieć optyczna (ok.. 5000 km
światłowodów, ponad 20 sieci miejskich)
IV.5 Internet w Polsce dzisiaj

Dostawcy internetu

dostęp stacjonarny –
* ADSL (Asyn.Digital Subscriber Line)
TP S.A., Netia, …
* HFC operatorzy TV kablowej

dostęp mobilny –
GPRS (General Packet Radio Service)
operatorzy GSM
 Sieci szkieletowe, TP S.A. …

Telekomunikacja Kolejowa
•
28 tys.km kabli, w tym
6 tys. światłowodów
V.1 Podstawowe protokoły Internetu
TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)
- zestaw procedur komunikacyjnych i standardów łączenia
komputerów o różnej architekturze, a w tym:



TCP i IP: protokoły warstwy transportowej i sieciowej
FTP i Telnet: transmisja plików i zdalny dostęp
Poczta elektroniczna czyli e-mail
 wysyłanie
- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
 odbieranie - POP3 (Post Office Protocol)
- IMAP (Internet Message Access Protocol)

System nazw domen DNS (Domain Name System)
 hierarchiczny system adresów i przyporządkowanie nazw
 wiele serwerów nazw w Internecie, rozproszona baza danych
V.2 Nazwy w Internecie

Zarządzanie nazwami DNS i adresami IP - (regionalne rejestry)
 na czele IANA (Internet Assigned Numbers Authority)
 w Europie RIPE NCC (Reseaux IP Europeens Net.Coord.Cen)
 w Ameryce ARIN (American Registry for Internet Numbers)
 w Azji APNIC (Asia Pacific Network Information Center) ...
Hierarchiczny system nazw
np. info11.it.pw.edu.pl
 Nazwy domen zawierają zazwyczaj skróty oznaczające:

 rodzaj
organizacji
.edu
.com
.org
.mil
.gov
...
edukacyjna komercyjna urzędowa wojskowa rządu USA
 i/lub kraj, np. Polska .pl , Australia .au
V.3 Usługi dostępne w Internecie
 Podstawowe:
 E-mail,
serwery pocztowe SMTP/POP(IMAP), rozszerzenia
w standardzie MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions)
 Serwery FTP - udostępnianie plików (np. oprogramowania)
 Telnet, dostęp do odległych systemów informatycznych
 Grupy dyskusyjne (Usenet – prekursor „forów internetowych”)
 Pogawędki internetowe (prekursor IRC Internet Relay Chat)
 Na


platformie WWW:
system przekazywania informacji; strony, witryny, portale...
wyszukiwarki, serwisy informacyjne, giełdy, aukcje...
V.4 Biznes w Internecie






1991 NSF znosi zakaz zastosowań komercyjnych
1993 pizza przez Internet (Pizza Hut); usługi bankowe
1995 pierwsze sklepy internetowe
1999 First Internet Bank (działający tylko w Internecie)
Informacja turystyczna; planowanie podróży, rezerwacje biletów
Aplikacje biznesowe i handlowe: e-biznes, e-commerce




informacje finansowe; usługi bankowe …
reklama i sprzedaż, kooperacja, nabór pracowników …
aplikacje B2B, C2B, B2C (B=Business, 2=to ,C=Customer)
Rozwój technologii internetowych na rzecz biznesu


Usługi WWW (Web Services) w ramach W3 Consortium
Siatki obliczeniowe: od świata nauki do komercji, otwarta architektura
usług siatek obliczeniowych OGSA (Open Grid Service Architecture)
Część trzecia:
Środowisko sieci WWW
VI. Czym jest Web

Przykłady definicji
Początki sieci Web

Organizacje stymulujące rozwój Webu

VII. Technologie webowe



Ogólna charakterystyka
Podstawowe standardy
Technologie i standardy oparte na XML
VI.1 Przykłady definicji

Nowe oblicze Internetu: World Wide Web
czyli sieć (pajęczyna) o światowym zasięgu
rozproszone w całym świecie zasoby informacji dostępne (w formie
„elektronicznej”) na dowolnym komputerze dołączonym do sieci
i wyposażonym w odpowiednie oprogramowanie – np. powszechnie
dostępną przeglądarkę internetową

W skrócie określany jako WWW lub Web; jest hipertekstowym,
multimedialnym, sieciowym (TCP/IP) systemem
informacyjnym opartym na publicznie dostępnych, otwartych
standardach IETF, W3C i ISO.
Pierwotnym i w chwili obecnej nadal podstawowym zadaniem
WWW jest publikowanie informacji.
[Źródło: "http://pl.wikipedia.org/wiki/World_Wide_Web" ]
VI.2 Powstanie i rozwój sieci WWW
 1989-91 Tim Berners-Lee (później długoletni dyrektor
organizacji W3C) tworzy program pod nazwą
WorldWideWeb



pierwotnie program do wymiany materiałów naukowych
w CERN (Europejskim Centrum Badań Jądrowych w Genewie)
nawigacja między dokumentami przez łącza hipertekstowe
język HTML i protokół HTTP; identyfikatory UDI
 1993 MOSAIC pierwsza przeglądarka graficzna
 w latach 93/94 nastąpił 25-krotny wzrost ruchu w WWW
 liczba domen .com > .edu : reklama, witryny komercyjne
 1995 Netscape Navigator
 akcje na giełdzie (2,4 mld $), rozwój, dominacja na rynku
 1996 MS Internet Explorer wojna przeglądarek
VI.3 Przebieg rywalizacji przeglądarek
http://ranking.pl/pl/rankings/
III.2010
[%]
Polska Świat
Internet
Explorer
30,5
34,9
Mozilla
Firefox
52,4
46,2
Google
Chrome
?
12,3
Opera
10,5
2,2
WOJNA PRZEGLĄDAREK
Procent osób używających jako głównej przeglądarki
Internet Netscape
Inna
Explorer Navigator
1999 - wrzesień
64%
36%
0%
1999 - kwiecień
59%
41%
0%
1998 - wrzesień
40%
60%
0%
1998 - lipiec
45%
54%
1%
1997 - wrzesień
36%
62%
2%
1997 - styczeń
28%
70%
2%
1996 - sierpień
8%
83%
9%
1996 - kwiecień
4%
87%
9%
1996 - luty
3%
74%
23%
1996 - styczeń
2%
71%
27%
http://www.w3schools.com/browsers
Wyniki ankiety Zona Research
VI.4 Organizacje stymulujące rozwój
Webu

W3C World Wide Web Consortium




IETF (Internet Engineering Task Force),



założone w 1994 roku, skupia firmy informatyczne, ośrodki naukowe
i wybitnych specjalistów
misją W3C działanie na rzecz pełnego wykorzystania potencjału
tkwiącego w Webie (Leading the Web to Its Full Potential...)
rekomendacje: standardy, wytyczne dla kierunków rozwoju Webu
jedna z formacji ISOC, standaryzuje rozwiązania techniczne drogą
publikacji w sieci dokumentów RFC (Request for Comments)
m.in. standardy związane z systemem nazw zasobów internetowych
ISO (International Organization for Standardization)
 m.in. uniwersalny zestaw znaków tekstu Unicode/ISO 10646
a także szereg innych organizacji związanych z Internetem…
VII.1 Ogólna charakterystyka sieci WWW



Sieć WWW jest otwartą przestrzenią zasobów informacji
w postaci cyfrowej, które są rozwijane i eksploatowane
na platformie Internetu
Korzystanie z Webu odbywa się na zasadzie:
1.
identyfikacji zasobów przez globalne identyfikatory URI
2.
interakcji między agentami webowymi w celu wyszukania oraz
dostarczenia żądanej informacji;
3.
uzgodnionych formatów reprezentacji informacji; meta-dane
o formacie informacji służą jej dostarczeniu i przedstawieniu
Agenci webowi:

(ludzie lub) programy - działają w przestrzeni informacyjnej Webu
na rzecz użytkownika

programy - agenty software'owe: serwery, węzły pośredniczące,
wyszukiwarki, przeglądarki, odtwarzacze multimediów…
VII.2
Podstawowe standardy identyfikacji zasobów
 Globalne
identyfikatory URI - Uniform Resource Identifier
 w szczególności lokalizatory URL, nazwy URN
 istnieje szereg schematów URI, które podlegają rejestracji
 pierwsza część URI (przed dwukropkiem) określa jego schemat, np.:
•
•
•
•
http://www.it.pw.edu.pl/~och
ftp://example.org/aDirectory/aFile
mailto:[email protected]
urn:oasis:names:tc:entity:xmlns:xml:catalog
 schematy URI są określane przez specyfikacje, które podlegają
rejestracji w IANA - Internet Assigned Numbers Authority
standard IRI - Internationalized Resource Identifier ma
zlikwidować ograniczenia w użyciu znaków narodowych
w identyfikatorach zasobów
 Nowy
VII.3
Podstawowe standardy komunikacji i interakcji
Komunikacja między agentami software’owymi w sieci
zasadza się na przesyłaniu wiadomości (messages).
 Protokoły używane sieci Web (jak HTTP, FTP, SOAP,
SMTP) bazują na wymianie wiadomości, które mogą
zawierać dane pochodzące z zasobów identyfikowanych
przez URI, oraz opisujące je meta-dane.
 HTTP HyperText Transfer Protocol

 protokół przesyłania w sieci WWW tekstu w formacie
HTML oraz informacji w innych formatach
– tekstowych lub binarnych
 nagłówek wiadomości zawierającej dane określa jej format
jako Content-Type , np. text/html, image/jpeg, audio/mpeg
VII.4 Formaty reprezentacji informacji
specyficzne dla sieci Web
… wywodzące się z SGML - Standard Generalized Markup Language
standard ISO z 1986, meta-język dla definiowania formatów przedstawiania
tekstu w postaci elektronicznej w sposób niezależny od sprzętu i systemu

HTML - HyperText Markup Language (od 1991, standard HTML 2.0 1996)
 język znaczników przystosowany do opisu stron WWW (stron HTML)
 zawiera odnośniki (hypertext links) do innych zasobów Webu
o różnych formatach reprezentacji, w szczególności innych stron HTML
 XHTML - redefinicja HTML zgodna z formatem XML (od 2000)

XML - Extended Markup Language
 meta-język (podzbiór SGML) przystosowany do specyfiki WWW
 intensywnie rozwijany w minionej dekadzie przez standardy W3C
 stosowany w szerokim zakresie aplikacji w środowisku WWW
 podstawa aktualnie rozwijanych technologii usług WWW
VII.5 Technologie i standardy oparte na XML
… to między innymi


XML Schema język definiowania schematów, które określają specyficzne
dla aplikacji słownictwo i strukturę dokumentu XML
SOAP (dawniej Simple Object Access Protocol, teraz skrót bez rozwinięcia)
oparty na XML protokół wymiany wiadomości
 wiadomość SOAP może zawierać dane w różnych formatach
 m. in. służy do zdalnego wywołania procedur, czyli umożliwia
współpracę programów rozproszonych w sieci


Usługi WWW – Web Services
zorientowana na usługi architektura aplikacji rozproszonych w sieci WWW
 oparta na wymianie wiadomości SOAP, a także na specyficznych
standardach rejestracji i wyszukiwania usług.


Semantyczny Web – uniwersalna przestrzeń zasobów informacyjnych,
zorganizowana na podstawie semantycznej meta-informacji o zasobach –
opartej na XML, automatycznie przetwarzanej przez komputery
VII.6 Architektura usług WWW
- stos protokołów

Wykrywanie usług
UDDI
 rejestr usług publikowany przez dostawców

Opisywanie usług
WSDL
Web Services Description Language


Wywoływanie usług
SOAP
opis dostępnych operacji i sposobu
wywołania usługi w formacie XML
Simple Object Access Protocol


Transport danych
HTTP
Universal Description, Discovery,
and Integration
przesyłanie żądania usługi klienta
i odpowiedzi serwera w formacie XML
HyperText Transfer Protocol
 ten sam protokól transportu, który jest
używany do pobierania stron WWW