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

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

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 Sieć lokalna - mikrokomputery i serwery 198x ARPANET 1971 Sieć sieci komputery i sieci lokalne łączone przez sieci rozległe o heterogenicznej strukturze 198x - 2xxx Internet

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)

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 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

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

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 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) 1990 300 000 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

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”

IV.3 Wzrost liczby komputerów (hostów) w Internecie > 5.000.000 hostów w roku 1995 > 600.000.000 hostów 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 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).

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

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 http://www.ripe.net/ Reseaux IP Europeens InterNIC Corporation for Assigned Names and Numbers APNIC Asia Pacific ...

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 http://www.w3schools.com/browsers Wyniki ankiety Zona Research

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…

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…

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:joe@example.org 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

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 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