Bài giảng Mạng máy tính - Chương IV: Internet
CHƢƠNG IV. INTERNET
NỘI DUNG CỦA CHƢƠNG
I. Giới thiệu Internet
I.1. Giới thiệu Internet
I.2. Họ giao thức TCP/IP
II. Một số dịch vụ trên Internet
II.1. Mô hình Client/ Server.
II.2. Dịch vụ giao thức : HTTP.
II.3. Dịch vụ truyền File : Ftp
II.4. Dịch vụ: Electronic Mail
II.5. Dịch vụ đặt tên mềm DNS
III. Các dạng hoạt động của Socket
III.1.TCPSockets.
III.2. UDP Sockets.
iV. Thảo Luận
I.1. GIỚI THIỆU INTERNET
Tháng 6/1968 cục các dự án tiên tiến của bộ Quốc phòng Mỹ
đã xây dựng án liên kết 4 trung nghiên cứu lớn trong toàn liên
bang là : Viện nghiên cứu Stanford, Đaị học California Los
Angeles, Đại học California Santa Barbara và Đại học Utah
thành một hệ thống thống nhất để trao đổi các thông tin. Đến
giữa năm 1969, 4 trạm đầu tiên đã kết nối thành công, đánh dấu
sự ra đời của mạng ARPANET – tiền thân của INTERNET. Giao
thức truyền thông dùng trong ARPANET đƣợc gọi là NCP
(Network Control Protocol). Tuy nhiên xuất phát từ nhu cầu thực
tế, các nhà thiết kế ARPANET đã nhận thức đƣợc xây dựng một
mạng của các mạng máy tính “Mạng của các mạng-
INTERNET”, vì vậy giữa những năm 70, họ giao thức TCP/IP
đƣợc Vint Cerf và Robert Kahn đề xuất và phát triển, ban đầu
cùng tồn tại với NCP trong mạng ARPANET và đến năm 1983 thì
hoàn toàn thay thế NCP.
1
So sánh thời gian đạt đƣợc 50 triệu ngƣời dùng trên thế
giới:
• Telephone sau
74 năm
38 năm
16 năm
13 năm
4 năm
• Radio
• PC
sau
sau
sau
sau
• TV
• WWW
• Cấu trúc mạng và kết nối Internet
• Internet là một mạng GAN dựa trên kết nối liên mạng
WAN, sử dụng mô hình TCP/IP. Việc kết nối và truy
cập Internet của ngƣời dùng đƣợc cung cấp bởi các nhà
cung cấp dịch vụ Internet ISP (Internet Service
Provider). Các Các ISP phải thuê đƣờng và cổng của
4
2
5
I.2. HỌ GIAO THỨC TCP/IP
TCP/IP là một giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp
phƣơng tiện truyền thông liên mạng. So sánh với mô hình tham
chiếu OSI ta thấy:
So sánh các mô hình giao thức trên INTERNET
TCP/IP Model
TCP/IP Protocols
OSI Ref Model
Application
Presentation
Session
Telnet
Application FTP
HTTP
UDP
Transport
TCP
Transport
Network
Internetwork
IP
Datalink
Host to
Network
EtherPacketPoint-to-
net Radio Point
Physical
3
1. Hoạt động của giao thức IP-Internet Protocol
application
transport
•Application: Truyền thông và
các quá trình phân tán
network
data link
physical
– Thực hiện giao dịch giữa các
Hosts theo địa chỉ ngƣời dùng
– Thay đổi các thông báo theo
yêu cầu ứng dụng
– Thực hiện các dịch vụ E-mail,
truyền file (FTP), WWW,...
application
transport
network
data link
physical
application
transport
network
data link
physical
Phân tích quá trình hoạt động của mô hình giao thức IP trên
INTERNET ta có thấy việc giao dịch đƣợc tiến hành:
4
HOST 1
ROUTER A
ROUTER B
HOST 2
Application
TCP
Application
TCP
IP
IP
IP
IP
DLa
DLa
DLa
DLa
PHYa
PHYa
PHYa
PHYa
LAN A
WAN
LAN B
IP là giao thức kiểu không liên kết có nghĩa là không cần gian đoạn
thiết lập liên kết trƣớc khi truyền dữ liệu. Đơn vị dùng trong IP
đƣợc gọi là Datagram có khuôn dạng tổng quát giống nhƣ các
PDU đã biết. Hoạt động của giao thức ở tầng IP đƣợc mô tả nhƣ
sau:
Đối với thực thể IP ở trạm nguồn:
1. Tạo một IP Datagram để gửi đi
2. Tính Checksum và ghép vào Header của Datagra
3. Ra quyết định chọn đƣờng: hoặc trạm đích thuộc cùng
một mạng hoặc khác mạng chuyển tới Router hoặc
Gateway tiếp theo.
4. Chuyển Datagram xuống tầng dƣới để truyền qua
Đối với Gateway hoặc Router:
mạng.
1. Tính lại Checksum nếu có lỗi thì loại bỏ.
2. Giảm giá trị tham số Time to Live. Nếu bằng 0 thì loại bỏ.
3. Ra quyết định chọn đƣờng.
4. Phân đoạn Datagram nếu cần.
5. Kiến tạo lại IP Header, bao gồm giá trị mới của tham số
Time to Live, phân đoạn và Checksum.
6. Chuyển Datagram xuống tầng dƣới để truyền qua mạng.
5
Đối với thực thể IP ở trạm
đích:
1. Tính Checksum nếu có lỗi thi loại bỏ
2. Tập hợp các Datagram nếu dữ liệu bị phân đoạn.
3. Chuyển Datagram và các tham số điều khiển lên tầng
trên.
2. Giao thức TCP – Transfer Control Protocol
TCP là giao thức có liên kết, tức là cần phải thiết lập liên kết
(logic) giữa hai thực thể trƣớc khi tiến hành trao đổi dữ liệu. Đơn
vị dữ liệu sử dụng trong TCP gọi là Segment (đoạn dữ liệu). Khuôn
dạng tổng quát nhƣ sau:
Source Port
Destination Port
Sequence Number
Acknowledgment Number
Data Reser- U
A
C
K
P R
S S
H T
S
Y
N
F
I
ved
Offset
R
G
Window
N
Checksum
Option
Urgent Pointer
Padding
TCP data
Source Destination Port Số hiệu cổng.
Optiont Khai báo các thay đổi.
URG Con trỏ khẩn có hiệu lực. ACK Tín hiệu báo nhận. PSH
Chức năng đẩy. RST Reset. SYN Đồng bộ hoá. FIN Không còn dữ
liệu từ trạm nguồn.
6
Một cổng kết hợp với một địa chỉ IP tạo thành một Socket duy
nhất trong liên mạng. Dịch vụ TCP đƣợc cung cấp nhờ một liên
kết logic giữa một cặp Socket. Một Socket có thể tham gia với
nhiều Socket ở xa. Trƣớc khi truyền dữ liệu giữa 2 trạm cần phải
thiết lập liên kết TCP giữa chúng và khi không còn nhu cầu truyền
dữ liệu thì liên kết đó sẽ đƣợc giải phóng.
3. Giao thức UDP – User Datagram Protocol
UDP là giao thức không liên kết đƣợc sử dụng thay thế cho TCP
theo yêu cầu của ứng dụng. Nó thƣờng đƣợc dùng cho các ứng
dụng không đòi hỏi độ tin cậy cao trong giao vận. Đơn vị dữ liệu
đƣợc gọi là UDP datagram. Có khuôn dạng nhƣ sau:
Source Port
DestinationPort
Checksum
Message Length
Data
II. MỘT SỐ DỊCH VỤ TRÊN INTERNET
TCP/IP là một giao thức cùng làm việc với nhau để cung cấp phương
tiện truyền thông liên mạng. So sánh với mô hình tham chiếu OSI ta
thấy:
1. Dịch vụ WWW
2. Dịch vụ Telnet
3. Dịch vụ Email
4. Dịch vụ FTP
5. Dịch vụ tên miền DNS
7
II.1. Mô hình Client-server
Một trao đổi điển hình giữa:
client và server
application
transport
network
data link
physical
Client:
request
• Khëi t¹o kÕt nèi víi server
(“speaksfirst”)
• Yªu cÇu requests dÞch vô
reply
tõ server,
application
transport
network
data link
physical
• C¸c dÞch vô nh Web,
client lµ c«ng cô duyÖt
browser; nh e-mail lµ ®äc
th
15
II.2. Dịch vụ: giao thức http
http: hypertext transfer
protocol
Dịch vụ Web thuộc giao thức
tầng ứng dụng
PC running
Explorer
Mô hinh client/server
. client: duyệt và tiếp nhận
các yêu cầu, “displays”
Web objects
Server
running
Apache Web
server
. server: Web server
chuyển các đối tƣợng để
đáp ứng các yêu cầu
http1.0: RFC 1945
http1.1: RFC 2068
Mac running
Navigator
16
8
Ví dụ về http
Giả sử ngƣời sử dụng đƣa vào địa chỉ URL sau www.
(contains text,
references to 10
jpeg images)
School.edu/Department/home.index
1a. http client initiates TCP
connection to http server
(process) at www.
School.edu. Port 80 is
default for http server.
1b. http server at host www.
School.edu waiting for TCP
connection at port 80.
“accepts” connection,
notifying client
2. http client sends http
request message
3. http server receives request
message, forms response
message containing requested
object
(containing URL) into TCP
connection socket
(Department/home.index),
sends message into socket
time
17
http example (cont.)
4. http server closes
TCP connection.
5. http client receives
response message
containing html file,
displays html.
Parsing html file, finds
10 referenced jpeg
objects
time
6. Steps 1-5 repeated for
each of 10 jpeg
objects
18
9
Dạng tổng quát của http request message
19
Khuôn dạng của http message: response
status line
(protocol
status code
status phrase)
HTTP/1.0 200 OK
Date: Thu, 06 Aug 1998 12:00:15 GMT
Server: Apache/1.3.0 (Unix)
Last-Modified: Mon, 22 Jun 1998 …...
Content-Length: 6821
header
lines
Content-Type: text/html
data data data data data ...
data, e.g.,
requested
html file
20
10
User-server interaction: authentication
Authentication goal: control
access to server
• stateless: client presents
authorization in each
request
server
client
usual http request msg
401: authorization req.
WWW authenticate:
• authorization: typically
name, password
– authorization:
usual http request msg
+ Authorization:line
header line in request
usual http response msg
– Sends header line
WWW authenticate:
if unauthorized
usual http request msg
+ Authorization:line
Browser caches name & password so
that user does not have to repeatedly
enter it.
time
usual http response msg
21
User-server interaction: cookies
• server sends
“cookie” to client in
response msg
Set-cookie: 1678453
server
client
usual http request msg
usual http response +
• client presents
cookie in later
requests
Set-cookie: #
usual http request msg
cookie: 1678453
cookie-
spectific
action
cookie: #
• server matches
presented-cookie
with server-stored
info
usual http response msg
usual http request msg
cookie-
spectific
action
cookie: #
– authentication
usual http response msg
– remembering user
preferences
22
11
User-server interaction: conditional
GET
• Goal: don’t send
server
client
object if client has up-
to-date stored
http request msg
If-modified-since:
<date>
(cached) version
object
not
modified
• client: specify date of
cached copy in http
request
http response
HTTP/1.0
304 Not Modified
If-modified-since:
<date>
• server: response
contains no object if
cached copy up-to-
date:
http request msg
If-modified-since:
<date>
object
modified
http response
HTTP/1.1 200 OK
…
HTTP/1.0 304 Not
Modified
<data>
23
Web Caches (proxy server)
Goal: satisfy client request without involving origin server
• user sets browser:
Web accesses via web
cache
• client sends all http
origin
server
Proxy
server
requests to web cache
– if object at web
cache, web cache
immediately returns
object in http
client
response
– else requests object
from origin server,
then returns http
client
origin
server
response to client
24
12
Why Web Caching?
Assume: cache is
origin
servers
“close” to client
(e.g., in same
network)
public
Internet
• smaller response
time: cache
“closer” to client
• decrease traffic to
1.5 Mbps
access link
institutional
network
10 Mbps LAN
distant servers
– link out of
institutional/local
ISP network often
bottleneck
institutional
cache
25
Mô hình phân phối nội dung
Networks
Browsers
Web Server
26
13
Xảy ra tắc nghẽn trên đƣờng truyền
Networks
Browsers
Routers
Web Servers
27
II.3. Dịch vụ truyền File ftp
file transfer
FTP
user
interface
FTP
client
FTP
server
user
at host
remote file
system
local file
system
• transfer file to/from remote host
• client/server model
– client: side that initiates transfer
(either to/from remote)
– server: remote host
• ftp: RFC 959
• ftp server: port 21
28
14
ftp: separate control, data connections
• ftp client contacts ftp
server at port 21,
specifying TCP as
transport protocol
TCP control connection
• two parallel TCP
port 21
connections opened:
– control: exchange
TCP data connection
commands, responses
between client, server.
“out of band control”
FTP
client
FTP
server
port 20
– data: file data to/from
server
• ftp server maintains
“state”: current directory,
earlier authentication
29
ftp commands, responses
Sample commands:
Sample return codes
• sent as ASCII text over
• status code and
control channel
phrase (as in http)
• USER username
• PASS password
• 331 Username OK,
password required
• 125 data
• LISTreturns list of file
connection
in current directory
already open;
transfer starting
• 425 Can’t open
data connection
• 452 Error writing
• RETR filename
retrieves (gets) file
• STOR filenamestores
(puts) file onto remote
host
file
30
15
II.4. Dịch vụ: Electronic Mail
outgoing
message queue
Three major components:
user mailbox
• user agents
• mail servers
user
agent
• simple mail transfer
mail
server
user
agent
protocol: smtp
SMTP
mail
server
User Agent
• a.k.a. “mail reader”
• composing, editing,
reading mail messages
• e.g., Eudora, Outlook,
elm, Netscape
user
agent
SMTP
SMTP
user
agent
mail
server
user
agent
Messenger
user
agent
• outgoing, incoming
messages stored on
server
31
Electronic Mail: mail servers
Mail Servers
user
agent
• mailbox contains
incoming messages
(yet to be read) for user
mail
server
user
agent
SMTP
• message queue of
outgoing (to be sent)
mail messages
• smtp protocol between
mail servers to send
email messages
mail
server
user
agent
SMTP
SMTP
user
agent
mail
server
– client: sending mail
server
– “server”: receiving
user
agent
user
agent
mail server
32
16
Mail message format
smtp: protocol for
exchanging email
msgs
header
body
RFC 822: standard for
text message format:
• header lines, e.g.,
– To:
blank
line
– From:
– Subject:
different from smtp
commands!
• body
– the “message”, ASCII
charactersonly
33
Message format: multimedia extensions
• MIME: multimedia mail extension, RFC
2045, 2056
• additional lines in msg header declare
MIME content type
From: [email protected]
MIME version
Subject: Picture of yummy crepe.
MIME-Version: 1.0
Content-Transfer-Encoding: base64
Content-Type: image/jpeg
method used
to encode data
multimedia data
type, subtype,
base64 encoded data .....
.........................
......base64 encoded data
parameter declaration
encoded data
34
17
Mail access protocols
SMTP
SMTP
POP3 or
IMAP
user
agent
user
agent
receiver’s mail
server
sender’s mail
server
• SMTP: delivery/storage to receiver’s server
• Mail access protocol: retrieval from server
– POP: Post Office Protocol [RFC 1939]
• authorization (agent <-->server) and download
– IMAP: Internet Mail Access Protocol [RFC 1730]
• more features (more complex)
• manipulation of stored msgs on server
– HTTP: Hotmail , Yahoo! Mail, etc.
35
POP3 protocol
authorization phase
S: +OK POP3 server ready
• client commands:
C: user alice
S: +OK
C: pass hungry
S: +OK user successfully logged on
– user:declare
username
– pass:password
• server responses
– +OK
C: list
S: 1 498
S: 2 912
S: .
– -ERR
transaction phase, client:
• list:list message
numbers
• retr:retrieve
C: retr 1
S: <message 1 contents>
S: .
C: dele 1
C: retr 2
S: <message 1 contents>
S: .
C: dele 2
message by number
C: quit
S: +OK POP3 server signing off
• dele:delete
• quit
36
18
II.5. Dịch vụ đặt tên mềm DNS
root name server
host surf.eurecom.fr
wants IP address of
gaia.cs.umass.edu
2
4
1. Contacts its local DNS
server,
3
5
dns.eurecom.fr
2. dns.eurecom.fr
contacts root name
server, if necessary
local name server authorititive name server
dns.eurecom.fr
dns.umass.edu
3. root name server
contacts authoritative
name server,
1
6
dns.umass.edu,if
necessary
requesting host
gaia.cs.umass.edu
surf.eurecom.fr
37
III. Các dạng hoạt động của Socket.
III.1. TCP sockets
Socket: Là cửa kết nối giữa một quá trình ứng dụng và
đâu cuôi giao thức tầng transport (UCP or TCP)
TCP service: dịch vụ vận chuyển tin cậy các byte từ
một quá trình này sang một quá trình khác
controlled by
controlled by
application
developer
process
process
application
developer
socket
TCP with
buffers,
variables
socket
TCP with
buffers,
variables
controlled by
operating
system
controlled by
operating
system
internet
host or
server
host or
server
38
19
TCP sockets
• When client creates socket:
Client must contact server
• server process must
client TCP establishes
connection to server TCP
• When contacted by client,
server TCP creates new
socket for server process
to communicate with client
first be running
• server must have
created socket (door)
that welcomes client’s
contact
– allows server to talk with
Client contacts server by:
multiple clients
• creating client-local
TCP socket
application viewpoint
• specifying IP address,
port number of server
process
TCP provides reliable, in-order
transfer of bytes (“pipe”)
between client and server
39
TCP Sockets
Example client-server app:
• client reads line from
standard input
Input stream: sequence
of bytes into process
Output stream:
sequence of bytes
out of process
(inFromUserstream) ,
sends to server via
socket (outToServer
stream)
• server reads line from
socket
• server converts line to
uppercase, sends back to
client
• client reads, prints
modified line from socket
(inFromServerstream)
client socket
40
20
Tải về để xem bản đầy đủ
22 trang
20720
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mạng máy tính - Chương IV: Internet", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_mang_may_tinh_chuong_iv_internet.pdf
