Δίκτυα δεδομένων, το διαδίκτυο, εφαρμογές

Διομήδης Σπινέλλης
 Τμήμα Διοικητικής Επιστήμης και Τεχνολογίας
Οικονομικό Πανεπιστήμιο Αθηνών
dds@aueb.gr

Εισαγωγή, το μοντέλο αναφοράς OSI

Φυσικό επίπεδο

Επίπεδο σύνδεσης

Επίπεδο δικτύου

Επίπεδο μεταφοράς

Επίπεδο συνόδου

Επίπεδο παρουσίασης

Επίπεδο εφαρμογής

Τα πρωτόκολλα του Internet

Εφαρμογή

Το επίπεδο εφαρμογής στο Internet καλύπτει τα επίπεδα εφαρμογής και παρουσίασης του OSI. Τα πιο συχνά πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται από τους χρήστες είναι:
Telnet
χρήση από απόσταση
FTP
μεταφορά αρχείων
SMTP
μεταφορά email
POP/IMAP
ανάγνωση email
HTTP/HTML
πρόσβαση στο Web

Μια σειρά από πρωτόκολλα στο επίπεδο αυτό υποστηρίζουν τη λειτουργία και τη διαχείριση του δικτύου:

DNS
Κατανεμημένος κατάλογος ονομάτων
SNMP
Διαχείριση από απόσταση
BOOTP
Αρχικό φόρτωμα κώδικα
RARP
Αντίστροφη μετατροπή διευθύνσεων

Μεταφορά

Στο επίπεδο της μεταφοράς χρησιμοποιούνται δύο πρωτόκολλα:
TCP
Transmission Control Protocol
UDP
User Datagram Protoco

Δίκτυο

Στο επίπεδο του δικτύου το Internet Protocol (IP) μαζί με το Internet Control Message Protocol εξασφαλίζουν τη μεταφορά δεδομένων από τον αποστολέα στον παραλήπτη. Το παρακάτω σχήμα παριστάνει τη σχέση ανάμεσα στα διάφορα πρωτόκολλα του internet: 
                                    
	 +------+ +-----+ +-----+     +-----+  
	 |Telnet| | FTP | | TFTP| ... | ... |  
	 +------+ +-----+ +-----+     +-----+  
	       |   |         |           |     
	      +-----+     +-----+     +-----+  
	      | TCP |     | UDP | ... | ... |  
	      +-----+     +-----+     +-----+  
		 |           |           |     
	      +--------------------------+----+
	      |    Internet Protocol & ICMP   |
	      +--------------------------+----+
			     |                 
		+---------------------------+  
		|   Local Network Protocol  |  
		+---------------------------+
Σημείωση: Τα σχήματα της ενότητας αυτής προέρχονται από τα έντυπα RFC που αναφέρονται στη βιβλιογραφία.

IP

Πακέτα στο επίπεδο του δικτύου internet έχουν την παρακάτω μορφή: 
    0                   1                   2                   3   
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |Version|  IHL  |Type of Service|          Total Length         |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |         Identification        |Flags|      Fragment Offset    |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |  Time to Live |    Protocol   |         Header Checksum       |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                       Source Address                          |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                    Destination Address                        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                    Options                    |    Padding    |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Οι διευθύνσεις αποστολέα και παραλήπτη περιγράφονται με 32 bit που παριστάνονται για ευκολία με 4 δεκαδικούς αριθμούς (π.χ. 192.168.135.4). Ένας αρχικός αριθμός από bit (π.χ. 24) παριστάνει το δίκτυο στο οποίο ανήκει ένας συγκεκρικένος υπολογιστής, ενώ τα υπόλοιπα ξεχωρίζουν τον υπολογιστή από τους υπόλοιπους στο ίδιο δίκτυο.

TCP

Το πρωτόκολλο TCP (Transmission Control Protocol) επιτρέπει τη σύνδεση δύο διεργασιών και τη μεταξύ τους επικοινωνία. Το TCP θεωρεί ότι το δίκτυο στο οποίο βασίζεται παρέχει τη δυνατότητα μεταφοράς πακέτων χωρίς εγγυήσεις σχετικά με τη σειρά που θα παραδοθούν, την απώλεια πακέτων ή τη διπλή παράδοσή τους. Πάνω από ένα τέτοιο δίκτυο το TCP παρέχει αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων. Οι βασικές υπηρεσίες που παρέχει το TCP είναι οι παρακάτω: Η μορφή της επικεφαλίδας του TCP είναι η παρακάτω: 
    0                   1                   2                   3   
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |          Source Port          |       Destination Port        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                        Sequence Number                        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                    Acknowledgment Number                      |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |  Data |           |U|A|P|R|S|F|                               |
   | Offset| Reserved  |R|C|S|S|Y|I|            Window             |
   |       |           |G|K|H|T|N|N|                               |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |           Checksum            |         Urgent Pointer        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                    Options                    |    Padding    |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                             data                              |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Τα bit URG...FIN έχουν τους παρακάτω ρόλους:
URG
Το πεδίο Urgent Pointer περιέχει δεδομένα
ACK
Το πεδίο Acknowledgment περιέχει δεδομένα
PSH
Λειτουργία Push
RST
Επαναρύθμιση της σύνδεσης
SYN
Συγχρονισμός των αριθμών της σειράς
FIN
Δεν υπάρχουν άλλα δεδομένα από τον αποστολέα

Αρχιτεκτονική του παγκόσμιου ιστού

Προσδιορισμός στοιχείων με URI

Ο προσδιορισμός στοιχείων στο Web γίνεται με τη χρήση των Uniform Resource Locators. Διακρίνονται σε απόλυτα (π.χ. http://www.amazon.com) και σχετικά (π.χ. info.gif). Αποτελούνται από Η χρήση τους επιτρέπει τον προσδιορισμό άλλων σελίδων τοπικά, σε άλλα μηχανήματα, καθώς και ερωτήσεων: 
    http://www.spinellis.gr/
index.html
http://sourceforge.net/softwaremap/trove_list.php?form_cat=187&discrim=165

Το πρωτόκολλο HTTP

Το πρωτόκολλο HTTP υποστηρίζει τις παρακάτω μεθόδους επικοινωνίας: Παράδειγμα: 
GET /pub/WWW/TheProject.html HTTP/1.1
Host: www.w3.org

Περιγραφή σελίδων με HTML

H HTML είναι μια εφαρμογή της SGML για την περιγραφή σελίδων στο Web. Περιοχές του κειμένου σημειώνονται με ετικέτες (tags). Κάθε ετικέτα περιλαμβάνει το όνομά της και παραμέτρους. Οι ετικέτες γράφονται ως εξής: 
<όνομα ετικέτας παράμετροι>
Μια περιοχή του κειμένου μπορεί να σημειωθεί ως εξής: 
<ετικέτα>
περιοχή που σημειώνεται
</ετικέτα>
Βασικές ετικέτες που υποστηρίζει η HTML είναι οι παρακάτω:
HTML
περιγραφή ολόκληρης σελίδας
HEAD
επικεφαλίδα της σελίδας
BODY
κείμενο της σελίδας
H1-H6
επικεφαλίδες του κειμένου
P
αλλαγή παραγράφου
UL
λίστα με τελείες
OL
αριθμημένη λίστας
LI
στοιχείο λίστας
BR
αλλαγή γραμμής
HR
οριζόντια γραμμή
IMG
εικόνα
A
(anchor) σημείο πρόσβασης από ή σε υπερκείμενο
PRE
προστοιχειοθετημένο κείμενο
DL, DT, DD
λίστα περιγραφών, περιγραφές
I
πλάγιοι χαρακτήρες
B
έντονοι χαρακτήρες
Παράδειγμα σελίδας: 
<!doctype html public "-//IETF//DTD HTML//EN">
<HTML>
<HEAD>
<TITLE>Τίτλος της σελίδας</title>

<META NAME="GENERATOR" CONTENT="thread.pl">
<META NAME="AUTHOR" CONTENT="Diomidis Spinellis">
<META HTTP-EQUIV="Content-type" CONTENT="text/html; charset=ISO-8859-7">
<LINK REV="made" HREF="mailto:dspin@aegean.gr"> 
<LINK REL="ToC" HREF=".././web/index.htm">
<LINK REV="Subdocument" HREF=".././web/index.htm">
<LINK REL="previous" HREF=".././web/http.htm">
<LINK REL="next" HREF=".././web/cgi.htm">

</HEAD>

<BODY> <H1>Επικεφαλίδα πρώτου επιπέδου</H1><HR>
Κείμενο που περιέχει ένα σημείο κατάληξης υπερκειμένου
<a name="G42"> (<em>με έντονο κείμενο</em>)</a> 
και μια λίστα:
<ul>
<li> στοιχείο 1
<li> στοιχείο 2
</ul>

<p>
Νέα παράγραφος με ένωση υπερκειμένου στο
<A HREF="http://www.aueb.gr">Οικονομικό Πανεπιστήμιο Αθηνών</A>

<HR>
</BODY>

</HTML>

Ενεργό περιεχόμενο

Υπάρχουν διάφορες τεχνολογίες για να εμφανίσουμε ενεργό περιεχόμενο (active content) στο Web όπως: Προγράμματα που χρησιμοποιούν τις τεχνολογίες αυτές δημιουργούν δυναμικά τις σελίδες HTML ανάλογα με τα στοιχεία του χρήστη.

Αναζήτηση πληροφοριών στον παγκόσμιο ιστό

Οι σελίδες στον παγκόσμιο ιστό μετριούνται σε εκατομμύρια. Για την αποδοτική χρήση τους χρησιμοποιούμε διάφορες προσεγγίσεις.

Ασκήσεις

Δίκτυα δεδομένων

  1. Ποια είναι τα επίπεδα του προτύπου OSI; Γράψτε ένα παράδειγμα τεχνολογίας για το κάθε επίπεδο.
  2. Πως μετατρέπεται ένα όνομα όπως www.slashdot.org σε διεύθυνση του Internet;
  3. Σε τι διαφέρει το πρότυπο HTTP από το πρότυπο HTML;
  4. Πως μπορεί η ίδια σελίδα του ιστού (π.χ. http://www.amazon.com) να εμφανίζεται με διαφορετικά στοιχεία σε διαφορετικούς χρήστες;
  5. Εκτιμήστε τον αριθμό των μηχανημάτων και των σελίδων web που υπάρχουν σήμερα στο Internet. Ξεκινήστε από στοιχεία που ξέρετε για εσάς, τους συμφοιτητές σας και τη σχολή.

Εργαστηριακή άσκηση

Κατασκευάστε την προσωπική σας σελίδα σε HTML

  1. Φορτώστε τη σελίδα αυτή στον Internet Explorer και δώστε την εντολή View - Source για να δείτε το περιεχόμενό της.
  2. Φυλάξτε τη σελίδα αυτή στον προσωπικό σας φάκελα με την εντολή File - Save As.
  3. Ξεκινήστε το πρόγραμμα Notepad (Start - Programs - Accessories - Notepad).
  4. Φορτώστε τη σελίδα που φυλάξατε στο προηγούμενο βήμα (File - Open).
  5. Αλλάξτε στοιχεία της σελίδας έτσι ώστε να μοιάζει με το πως θα θέλατε να είναι η προσωπική σας σελίδα. Προσθέστε λίγα λόγια για τον εαυτό σας, τους δικούς σας δεσμούς (http://www.slashdot.org) υπερκειμένου ή και εικόνες από αγαπημένες σας δραστηριότητες. Μπορείτε να αναζητήσετε φωτογραφίες με τη μηχανή αναζήτησης Google (http://www.google.com). Μπορείτε να διαβάσετε πληροφορίες για τις εντολές της HTML από τον τόπο http://www.w3schools.com/html/ (http://www.w3schools.com/html/) ή το αντίστοιχο πρότυπο (http://www.ietf.org/rfc/rfc1866.txt) καθώς και από άλλους τόπους στο διαδίκτυο. Μην αλλάξετε στοιχεία που δεν ξέρετε τι κάνουν.
  6. Φυλάξτε τη νέα σελίδα με την εντολή File - Save.
  7. Φορτώστε τη σελίδα στον Internet Explorer με την εντολή File - Open - Browse.
  8. Όταν κάνετε αλλαγές στη σελίδα μπορείτε να τις δείτε στον Explorer με την εντολή View - Refresh.
Καλή διασκέδαση!

Βιβλιογραφία

Creative Commons License  Τελευταία αλλαγή: Τετάρτη, 8 Σεπτεμβρίου 2004 11:46 πμ
 Εκτός αν αναφέρεται κάτι διαφορετικό, όλο το πρωτότυπο υλικό της σελίδας αυτής του οποίου δημιουργός είναι ο Διομήδης Σπινέλλης παρέχεται σύμφωνα με τους όρους της άδειας «Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Greece License».