Wykład 4. Część pierwsza: Sieci komputerowe

Prezentacja na temat: "Wykład 4. Część pierwsza: Sieci komputerowe"— Zapis prezentacji:

1 Wykład 4. Część pierwsza: Sieci komputerowe
I. Powstanie i rozwój sieci komputerowych Fazy ewolucji sieci komputerowych Klasyfikacja sieci II. Urządzenia sieciowe i tory transmisji III. Warstwowa architektura systemów sieciowych Standard ISO/OSI otwartej architektury sieci Stos protokołów TCP/IP

2 I.1 Ewolucja trybu wielozadaniowego
Przetwarzanie wsadowe Wielodostęp + zdalne przetwarzanie z 1 i j n z 1 n 1953/55 IBM 701 Wielodostęp z 1 n 195x 1961 IBM “tele-processing” 1962 system rezerwacji American Airlines

3 I.2 Pionier sieci: ARPANET
Projekt ARPANET /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)

4 I.3 Ewolucja sieci komputerowych
Sieć dużych komputerów Sieć lokalna - mikrokomputery i serwery 198x ARPANET 1971 Sieć sieci komputery i sieci lokalne łączone przez sieci rozległe o heterogenicznej strukturze 198x - 2xxx Internet

5 I.4 Rodzaje sieci ze względu na zasięg, dostępność i czynnik zarządzający
Sieci szerokiego zasięgu – WAN (Wide Area Networks) Prywatne sieci w obrębie organizacji Sieci komercyjne, udostępniane przez operatorów na rzecz klientów Sieci publiczne o ograniczonym zasięgu, np. : miejskie – MAN (Metropolitan Area Networks ) uczelniane – CAN (Campus Area Networks) Sieci lokalne – LAN (Local Area Networks) 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)

6 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 ) Wi-Fi dla bezprzewodowych sieci WLAN (standard IEEE ) WiMAX dla bezprzewodowych sieci miejskich (standard IEEE d,e) GAN (Global Area Network) – globalna mobilność (standard IEEE )

7 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.

8 III.2 Warstwowy model odniesienia OSI
Warstwy węzła A Warstwy węzła B Węzeł A Węzeł B  aplikacji Protokoły  aplikacji transmisja usługi  prezentacji  prezentacji  sesji  sesji  transportowa  transportowa  sieciowa  sieciowa  łącza danych  łącza danych  fizyczna  fizyczna

9 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 ISO/OSI RM 4 Warstwa transportowa 3 Warstwa sieciowa TCP/IP Telnet FTP SMTP ... DNS SNMP ... NFS TFTP RPC ... TCP UDP IP ICMP

10 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

11 IV.1 Od ARPANETu do Internetu
SIŁY MILITARNE I OŚRODKI BADAWCZE Rozruch ARPANETu, od 4 do 15 węzłów 1983 Wyłączenie MILNETu, >50% ze 113 węzłów ARPA (DARPA) NSF 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) hostów, 2000 sieci, 9000 serwerów nazw National Science Foundation Lata siedemdziesiąte – doskonalenie protokołów Pierwsze lata 80-te ciagle ARPA: ośrodki naukowe i militarne, 1983 ponad 500 hostow, najpopularniejsza poczta; powstają inne sieci akademickie Najpopularniejsza platforma to BSD Unix Unwersytetu w Berkeley, Kalifornia 1984 Internet, TCP/IP obowiązuje In the early 1990s it was enhanced by a team at the National Center for Supercomputing Applications (NCSA) at the University of Illinois - one of NSF's supercomputer centers. The result was NCSA Mosaic, a graphical, point-and-click hypertext browser that made Internet easy. The resulting explosion in "Web sites" drove the Internet into the public eye POPULARYZACJA I KOMERCJALIZACJA 1990 komercyjny „wdzwaniany” dostęp do Internetu 1991 NSF znosi ograniczenia działalności komercyjnej 1994 Yahoo! Serwis adresów internetowych ISOC Internet Society

12 IV.2 Struktura Internetu
Sieć sieci, połączona protokołem TCP/IP Sieci szkieletowe (backbone) o dużej przepustowości NSFNET Brama BITNET UUNET CSNET, WESTNET..... struktura Internetu w USA - lata 80/90 XXw 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”

13 IV.3 Wzrost liczby komputerów (hostów) w Internecie
> hostów w roku 1995 > hostów obecnie

14 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; 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 PIONIER – ogólnopolska sieć optyczna (ok km światłowodów, ponad 20 sieci miejskich)

15 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 tys. światłowodów Cc The PPP protocol encodes the IP/TCP/HTTP packets and transmits them across the modem line Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL (ang. asymetryczna cyfrowa linia abonencka), to technika umożliwiająca asymetryczny dostęp do sieci teleinformatycznych a w tym do Internetu i będąca odmianą DSL. Asymetria polega tutaj na tym, iż przesyłanie danych do użytkownika (z Internetu) jest szybsze od odwrotnego transferu. Technologia ta stworzona została z myślą o użytkownikach częściej odbierających dane (np. ze stron internetowych) niż wysyłających dane (np. posiadających serwer internetowy).

16 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 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 Cc The PPP protocol encodes the IP/TCP/HTTP packets and transmits them across the modem line

17 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 Reseaux IP Europeens InterNIC Corporation for Assigned Names and Numbers APNIC Asia Pacific ...

18 V.3 Usługi dostępne w Internecie
Podstawowe: , 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...

19 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)

20 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

21 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: " ]

22 VI.2 Powstanie i rozwój sieci WWW
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

23 VI.3 Przebieg rywalizacji przeglądarek
III [%] Polska Świat Internet Explorer 30,5 34,9 Mozilla Firefox 52,4 46,2 Google Chrome ? 12,3 Opera 10,5 2,2 Wyniki ankiety Zona Research

24 VI.4 Organizacje stymulujące rozwój Webu
W3C World Wide Web Consortium 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 IETF (Internet Engineering Task Force), 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…

25 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: identyfikacji zasobów przez globalne identyfikatory URI interakcji między agentami webowymi w celu wyszukania oraz dostarczenia żądanej informacji; 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…

26 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.: ftp://example.org/aDirectory/aFile urn:oasis:names:tc:entity:xmlns:xml:catalog schematy URI są określane przez specyfikacje, które podlegają rejestracji w IANA - Internet Assigned Numbers Authority Nowy standard IRI - Internationalized Resource Identifier ma zlikwidować ograniczenia w użyciu znaków narodowych w identyfikatorach zasobów

27 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

28 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 ) 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

29 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

30 VII.6 Architektura usług WWW - stos protokołów
Wykrywanie usług UDDI Universal Description, Discovery, and Integration rejestr usług publikowany przez dostawców Web Services Description Language opis dostępnych operacji i sposobu wywołania usługi w formacie XML Simple Object Access Protocol przesyłanie żądania usługi klienta i odpowiedzi serwera w formacie XML HyperText Transfer Protocol ten sam protokól transportu, który jest używany do pobierania stron WWW Opisywanie usług WSDL Wywoływanie usług SOAP Transport danych HTTP