Берри Нанс. Компьютерные сети
Подождите немного. Документ загружается.
ПК, соединенные при помощи этого протокола в единую компьютерную сеть,
равноправны с точки зрения этой сети, хотя на некоторые из этих компьютеров
возложено больше функций, чем на другие. Разработчики протокола TCP/IP в
качестве основы его строения использовали иерархию протоколов и адреса
Internet - стандартную схему идентификации компьютеров.
В качестве транспортного протокола для TCP/IP может быть использован
Ethernet, Token Ring, модем, связь через порт RS-232 или любой другой,
способный передавать пакеты сообщений.
Фирма FTP Software предлагает один из лучших продуктов TSP/IP для
компьютеров под управлением DOS, присоединенных к сети на базе UNIX.
Связаться с ней можно по адресу:
FTP Software
26 Princess Street
Wakefield, MA 01880
(617) 246-0900
Internet Address: info@ftp.com.
АДРЕС INTERNET
Сердце TCP/IP составляет схема маршрутизации сообщений, основанная
на уникальных адресах, называемых адресами Internet. Каждый компьютер,
входящий в ЛВС или в глобальную сеть, имеет уникальный адрес Internet,
состоящий из двух частей. Одна часть определяет адрес ЛВС, а вторая часть
определяет адрес компьютера внутри данной ЛВС. Такая схема позволяет
адресовать сообщения как между различными ЛВС, так и внутри одной ЛВС.
Та часть протокола TCP/IP, которая ответственна за распознавание адресов
Internet, называется ARP (Address Recognition Protocol - Протокол
распознавания адреса).
Адрес Internet имеет четыре поля в форме AAA.BBB.CCC.DDD. Каждое
поле является обычно десятичным числом. Поля разделяются точками. Адрес
Internet относится к классу А, если число в первом поле находится в диапазоне
от 0 до 127» к классу В - если оно лежит в диапазоне от 128 до 191 или к классу
С - если в диапазоне от 192 до 255. Ниже приведен пример адреса Internet
класса А:
89.1.10.2
Интерпретация адреса Internet зависит от его класса. Для адресов класса А
сетевая часть адреса располагается в первом поле. Для адресов класса В
сетевая часть адреса располагается в первых двух полях, а для адресов класса С
- в первых трех полях. Все компьютерные системы в одной сети должны иметь
адреса Internet одного класса (А, В или С).
В оставшихся полях располагается часть адреса Internet, составляющая
собственный адрес компьютера. Каждое поле в собственном адресе не может
иметь значение более 255. Нельзя использовать собственный адрес с нулями во
всех полях, поскольку такой адрес в TCP/IP не обрабатывается.
Легко видеть, что диапазон и значение собственного адреса зависят от
класса. В качестве примера ниже приведены три адреса Internet класса С:
192.10.100.1
192.10.100.2
192.10.100.3
Сетевая часть всех адресов одинакова 192.10.100, а собственные адреса
соответственно равны 1, 2, 3.
Естественно, что по номерам трудно определить конкретные рабочие
станции, а потому удобнее каждому адресу Internet присвоить собственное имя,
которое легко запомнить. Такой метод присвоения имен называется
присвоением имен по областям (domain-naming).
Имея доступ к компьютеру под управлением UNIX, можно просмотреть
список собственных имен, связанных с этим компьютером. Для этого нужно
ввести команду cat, чтобы просмотреть содержимое фала hosts в директории
/etc:
cat /etc/hosts
В результате будет показан список собственных имен и их адресов
Internet.
Если у вашей компании, использующей в сети протокол TCP/IP, нет
необходимости выходить на ЛВС других организаций через сети TCP/IP,
называемые в целом Internet, то в этом случае можно присвоить вашим рабочим
станциям адреса Internet самостоятельно.
Существуют организации (в США - это DDN Network Information Center,
часть SRI International), которые присваивают имена областей и адреса Internet
и гарантируют их уникальность, что позволяет легко направлять сообщения
между различными организациями. Так, например, фирма IBM имеет несколько
адресов Internet. При этом соответствующая область носит имя ibm.com и
входит в зону (domain directory) с именем corn, включающую всех
коммерческих пользователей. Зоны edu и gov включают соответственно
пользователей из учреждений системы образования и правительственных
служб. Внутри IBM различные отделения имеют различные имена областей,
например, austin.ibm.com и raleigh.ibm.com
ПРОТОКОЛЫ
Протокол TCP/IP технически состоит из двух протоколов (TCP и IP).
Однако часто люди используют TCP/IP как общее название для набора
протоколов и утилит.
TCP/IP не определяет физическую среду или протокол, на базе которых
он работает. Наиболее часто физическими протоколами для TCP/IP являются
Ethernet и связь через последовательный порт (модемная), но можно
использовать любую физическую среду и любые устройства пригодные для
обмена данными между компьютерами. К тому же можно использовать
межсетевые шлюзы для соединения компьютерных сетей с различными
физическими средами. Таким образом, TCP/IP может быть применен для
обмена данными как в локальных компьютерных сетях, так и в глобальных
сетях.
Протокол Internet (IP) является первым, самым низким уровнем в
иерархии TCP/IP. Протокол контроля передач (Transmission Control Protocol) и
протокол пользовательских датаграмм (UDP - User Datagram Protocol) - два
протокола следующего уровня, использующие IP. Другим промежуточным
протоколом, использующим IP, является протокол контрольных сообщений
Internet (ICMP - Internet Control Message Protocol). Он позволяет производить
обмен управляющими данными и сообщениями об ошибках между машинами с
IP. Прикладной уровень располагается над TCP/IP и состоит из утилит и
прикладных программ.
Протокол Internet (IP)
Основной единицей обмена информацией в нем является пакет
датаграм-мы. Данная часть протокола TCP/IP предназначена для передачи
пакетов от компьютера к компьютеру, и это единственная работа, которую IP
выполняет, причем без участия протоколов более высокого уровня или
прикладных программ. Для обозначения IP, предназначенного для
последовательной связи, иногда используется аббревиатура SUP (Serial Line
IP). С помощью SUP можно связать через модем удаленный ПК с компьютером
UNIX.
Также как протокол IPX фирмы Novell, рассмотренный в главе 5
"Протоколы, кабели, адаптеры", IP не гарантирует безошибочность доставки
пакетов.
Протокол контроля передач (TCP)
Протокол контроля передач TCP использует IP для передачи и приема
пакетов сообщений. Подобно NetBIOS (см. главу 5), TCP дает гарантию
безошибочной доставки сообщений, осуществляя контроль ошибок передачи.
Протокол пользовательских датаграмм (UDP)
Подобно TCP, протокол пользовательских датаграмм UDP использует IP
для передачи/приема сообщений, однако, в отличие от TCP, UDP не
гарантирует безошибочную доставку сообщений. Компьютерные программы,
использующие UDP, должны самостоятельно проверять данные и производить
повторные передачи при необходимости.
Протокол UDP является более быстродействующим, чем TCP.
Программист выбирает между UDP и TCP в зависимости от конкретных
требований программы.
Использование популярных утилит TCP/IP
Поставщики сетевого оборудования практически всегда предлагают
вместе с TCP/IP еще и комплект утилит. Эти утилиты позволяют
посылать/получать электронную почту, эмулировать терминалы, передавать
файлы, запускать программы, присоединяться к другим UNIX-компьютерам и
т. п.
Использование утилит на основе протокола SMTP
Для передачи сообщений электронной почты в сети TCP/IP можно
использовать протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Для этого с
помощью текстового редактора создается текст сообщения, который затем
передается адресату с использованием команды UNIX типа sendmail.
Идентификация адресата может производиться, конечно, при помощи
собственного имени, которое TCP/IP переводит в адрес Internet. При этом
можно организовать передачу сообщений к компьютеру, который не входит в
данную локальную сеть. Протокол SMTP довольно примитивен, но прост в
использовании.
Использование утилиты TELNET
Команда TELNET предоставляет возможность дистанционного доступа к
прикладным программам на других UNIX-компьютерах. Эта утилита проявляет
себя как эмулятор терминала, причем многие ее реализации позволяют
работать только с отдельными строками, а не с полным экраном. С ее помощью
можно присоединиться к удаленному UNIX-компьютеру точно так же, как к
локальной машине.
Система TELNET может работать в двух режимах: командном и режиме
ввода строки. Ввод команды TELNET без аргументов означает начало работы в
командном режиме. В командный режим можно также перейти из режима
ввода строки при помощи комбинации клавиш Ctrl-T. В командном режиме вы
дистанционно управляете удаленной системой путем ввода субкоманд.
Если ввести команду TELNET с аргументами, то выполняется субкоманда
open с этими аргументами, и происходит переход в режим ввода строки. В
режиме ввода строки имеется возможность посимвольной или построчной
работы, в зависимости от возможностей удаленной системы. В посимвольном
режиме каждый введенный с клавиатуры символ немедленно передается на
удаленную систему, а в режиме построчной работы передача начинается после
завершения строки.
Ниже в таблице 10.1 приведены типичные команды системы TELNET.
Команда функция
? Выводит экран помощи
Команда функция
close Закрывает текущий сеанс связи
display Выводит рабочие параметры
emulate Эмулирует терминалы VT100 или 3270
mode Переходит в посимвольный или построчный режим
open Открывает сеанс связи
quit Выходит из системы TELNET
send Передает специальные символы
set Устанавливает рабочие параметры
status Выводит информацию о статусе
toggle Переключает рабочие параметры
z Временно приостанавливает TELNET
Использование утилиты FTP
Команда ftp является интерфейсом к протоколу FTP (File Transfer
Protocol - Протокол передачи файлов) и служит для передачи файлов между
двумя удаленными компьютерами, в том числе использующими различные
файловые системы. Поэтому, несмотря на большую гибкость этого протокола,
он не способен сохранить при передаче атрибуты файлов, характерные для
какой-то одной системы (например, режим защиты файла в UNIX). Кроме того,
протокол FTP мало "знает" о структуре файловой системы и потому не
позволяет производить такие операции, как рекурсивное копирование
поддиректорий. Поэтому для копирования файлов между двумя UNIX-
компьютерами лучше использовать команду гср.
Команда ftp допускает субкоманды для таких задач, как вывод списка
файлов удаленной директории, изменение текущей локальной или удаленной
директории, передача нескольких файлов в одном запросе, создание и удаление
директорий, выход в локальную оболочку для выполнения ее команд. Команда
ftp обеспечивает защиту данных, передавая пароль удаленной машине, а также
позволяет производить присоединение к удаленной машине, передачу файлов и
отсоединение от машины автоматически.
Ниже в таблице 10.2 приведен список типичных команд ftp.
Команда Функция
account [Password] Передает дополнительный пароль,
который удаленный компьютер может
потребовать для разрешения доступа к
своим ресурсам
append LocalFile [RemoteFile] Добавляет локальный файл к файлу
на удаленном компьютере
cd RemoteDirectory Осуществляет смену текущей
директории удаленной машины на
новую с указанным именем
cdup Осуществляет смену текущей
директории удаленной машины на
родительскую
close Заканчивает сеанс передачи файла,
но не выходит из ftp
delete RemoteFile Стирает файл на удаленном
компьютере
get RemoteFile [LocalFile] Копирует файл с удаленного на
локальный компьютер
led [Directory] Осуществляет смену рабочей
директории на локальном компьютере
на директорию с именем Directory. Если
имя директории не указано, то
происходит переход в корневую
директорию
Is [RemoteDirectory] [LocalFile] Выводит сокращенный список
файлов в директории удаленной
машины в файл на локальном
компьютере
mkdir [RemoteDirectory] Создает директорию RemoteDirectory
на удаленном компьютере
nlist Выводит список файлов директории
удаленного компьютера
open HostName Присоединяется к серверу ftp с
именем HostName
pwd Выводит имя текущей директории на
удаленном компьютере
quit Заканчивает сеанс связи и выходит из
ftp
rename FromName ToName Переименовывает файл на удаленном
компьютере
rmdir RemoteDirectory Удаляет директорию с именем
RemoteDirectory на удаленном
компьютере
send LocalFile [RemoteFile] Передает локальный файл на
удаленный компьютер
size Показывает размер в байтах файла на
удаленном компьютере
status Выводит текущий статус ftp
user User [Password] Представляет имя и пароль
локального пользователя удаленному
серверу ftp
Использование утилит riogin, rep, rsh и ping
Команда riogin позволяет присоединиться к основному компьютеру в
качестве терминала, тип которого указан в локальной переменной окружения
TERM. При этом ввод с клавиатуры и вывод на экран терминала ПРОИСХОДЯТ
так же, как при работе с локальной машиной, за исключением задержек на
передачу информации. Ввод/вывод в буферы обмена в этом случае
производится по прерываниям, кроме того, у пользователя имеется
возможность использовать команды Ctrl-S/Ctrl-0 для приостановки и
продолжения обмена.
Команда rср производит операции копирования файлов между локальной
и удаленной машинами. Воспользоваться этой командой можно после
присоединения к удаленному компьютеру с помощью команды riogin. Если
файл с данным именем уже существует на машине назначения, то по
умолчанию режим и владелец этого файла сохраняются. Если же файл
назначения не существует, то обычно режим файла назначения полагается
равным режиму файла источника, измененному командой unmask на машине
назначения. Если при копировании используется флаг -р, то время последней
модификации и режим файла-источника сохраняются и на машине назначения.
Если не указано имя машины, назначения или источника, то команда гср
эквивалентна команде ср.
При копировании файлов удаленной машины имя любого ее файла или
директории предваряется именем этой машины и двоеточием (:). Имена
локальных файлов и директорий в этом не нуждаются. Так как команда гср
предполагает наличие символа двоеточия (:) после имени машины, то если
двоеточие используется в качестве элемента имени файла, перед ним
необходимо вставлять символ обратной косой черты (\).
Имя пользователя, указанное для удаленной машины, определяет
привилегии доступа для команды гср к файлам на этой машине. Кроме того,
для машины назначения это имя определяет имя владельца и режимы доступа
результирующего файла назначения.
Команда rsh задает выполнение отдельных команд на удаленной машине
или, если ни одна команда не введена сразу после команды rsh, осуществляет
присоединение к удаленной машине. В команде rsh должна быть введена
целиком вся команда для удаленной машины, поэтому организация
интерактивного режима работы с основной машиной при использовании
команды rsh невозможна.
Команда ping предназначена для передачи запроса протокола ICMP
ECHO_REQUEST и получения эхо-ответа ICMP ECHO_RESPONSE от
межсетевого шлюза или основной машины. Она полезна для определения
статуса сети или инородных компьютеров в сети. Команда ping также может
применяться для локализации аппаратных и программных проблем, при
тестировании сети, управлении, измерениях и т. п.
В этой команде параметр Host - это или имя основной машины, или адрес
Internet. Если в сети присутствует основная машина и она активна, то она
отвечает на эхо-запросы ECHOJREQUEST. Каждый эхо-запрос содержит
заголовки IP и ICMP, за которыми следует специальная структура для
последующего определения времени прохождения запроса и ответа, а также
достаточное количество байт для заполнения пакета. Следующий параметр
PacketSize показывает число байтов в каждой датаграмме. По умолчанию его
значение считается равным 64. И, наконец, необязательный параметр Count
указывает число эхо-запросов, которые нужно передать. По умолчанию эхо-
запросы передаются непрерывно до поступления сигнала прерывания (Ctrl-C).
При поиске неполадок в сети рекомендуется поступать следующим
образом. Вначале вводится команда ping для того, чтобы удостовериться, что
локальный сетевой интерфейс работает. Затем та же команда используется для
основных машин и межсетевых шлюзов в порядке их удаления от локальной
машины. Команда ping передает одну датаграмму в секунду и выводит одну
строку для каждого полученного ответа. После определения времен
прохождения пакетов туда и обратно и подсчета числа потерянных пакетов
выводится короткий отчет.
Если вы привыкли к использованию команд ОС UNIX, то, по-видимому,
приведенные команды выглядят естественным расширением системы. Но
следует заметить, что при наборе каждой команды нужно не забывать, что
удаленный компьютер - это отдельная система. Например, когда вы
используете команду riogin, нужно помнить, что вы присоединяетесь к
отдельной UNIX-машине, а не продолжаете работать на своей локальной. По
этой же причине необходимо осознанно пользоваться командами типа гср и ftp
для копирования файлов с одного компьютера на другой.
С другой стороны, при использовании команд UNIX на рабочей станции,
управляемой DOS, они кажутся запутанными и сложными, и это является
ахиллесовой пятой системы UNIX. Пользователям было бы гораздо приятнее
иметь дело с системами, в которых UNIX-компьютер можно будет
рассматривать как дополнительную букву, обозначающую очередной
накопитель на жестком диске в DOS.
В следующих разделах будут рассмотрены системы, которые решают эти
проблемы. Вначале вы познакомитесь с сетевой операционной системой NFS,
которая применяется для объединения UNIX-компьютеров в единую систему.
Затем перейдете к изучению систем PC Interface и комбинации
POWERfu-sion/POWERserve, позволяющих пользователям DOS работать с
присоединенными к сети UNIX-компьютерами просто как с дополнительными
дисками.
СЕТЕВАЯ ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА (NFS)
NFS является популярной сетевой ОС для разделения файловых систем и
директорий в сети на базе TCP/IP. Разработанная фирмой Sun Microsystems эта
операционная система представляет собой протокол прикладного Уровня,
использующий транспортный протокол TCP/IP. Все основные поставщики
систем на базе ОС UNIX предлагают NFS, и некоторые поставщики не UNIX-
компьютеров также предлагают программное обеспечение, предназначенное
для работы с NFS.
ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ NFS
Протокол NFS с помощью переназначения позволяет пользователю или
ирикладной программе иметь доступ к удаленным директориям и файлам так
же, как если бы они находились на локальном UNIX-компьютере. При
использовании команды mount для доступа к удаленному компьютеру ваш
компьютер становится клиентом. Удаленный компьютер, предоставляющий
свои директории, является при этом сервером. Сервер может одновременно
быть клиентом для одних компьютеров и сервером для других. Монтирование
Удаленных директорий производится поверх "корешков" локальных
директорий. Корешки локальных директорий - это пустые локальные
директории, служащие для облегчения дистанционного доступа.
ДИСТАНЦИОННЫЙ ВЫЗОВ ПРОЦЕДУР (RPC)
Фирма Sun Microsystems построила NFS на базе концепции RPC (Remote
Procedure Calls - Дистанционный вызов процедур), которая позволяет
программному обеспечению на разных машинах связываться между собой. Эта
концепция состоит в том, что отдельные модули программного обеспечения,
выполняющие разные функции, располагаются на компьютерах различных
типов. Система NFS использует RPC для перенаправления файлов в
компьютерной сети.
RPC И АРХИТЕКТУРА КЛИЕНТ/СЕРВЕР
Дистанционный вызов процедур (RPC) выполняет роль магического
клея, который программистам склеивать разнородные компьютеры в сети
так, что они ведут себя как один большой компьютер. С применением
этой системы отдельные части прикладной программы можно запускать
на тех компьютерах вычислительной сети, которые наилучшим образом
приспособлены для этого. RPC является прекрасным инструментом для
построения систем клиент/сервер.
Что же программист должен делать, чтобы использовать RPC?
Для этого он программирует отдельные модули, обычно на языке
программирования С. каждый модуль предназначен для выполнения
функции клиента или сервера. Модули сервера, как правило, являются
программами заднего плана (вычисления, создание отчетов ил хранение
временных записей базы данных), а модули клиента выполняются функции
переднего плана (интерфейс пользователя). Затем составляется сценарий
для RPC компилятора, где указываются модули-клиенты и модули-
серверы. RPC компилятор генерирует Си-программу для склеивания
отдельных модулей в единую систему, в рамках которой осуществляются
сеансы связи между клиентами и серверами, расположенными на
различных компьютерах. При этом, с точки зрения программистов, вызов
модулей сервера осуществляется точно так же, как и любых других
программ в программе клиента. то, что модули клиента и сервера
находятся на различных компьютерах, остается совершенно невидимым
для прикладной программы.
Компьютеры, составляющие сеть NFS, могут быть самых различных
моделей и использовать совершенно различные способы внутреннего
представления данных. Для учета этих различий в NFS применяется протокол
XDR (External Data Representation - Внешнее представление данных). С
помощью этого протокола информация в пакетах сообщений
преобразовывается в машинонезависимый формат.
В системе NFS клиенты и серверы не запоминают состояние предыдущих
операций с файлами. В этом смысле этот протокол является независимым от
предыстории. Это можно пояснить на следующем примере. Рабочая станция
посылает запрос на NFS-сервер с требованием открыть файл для чтения и
получает ответ - "файл открыт". Позже, когда рабочей станции потребуется
прочитать данные из этого файла, она должна послать запрос чтения данных.
Этот запрос вместе с именем файла должен также содержать и текущее
положение указателя файла. Таким образом, на сервере нет необходимости
помнить о состоянии предыдущей операции с файлами. Вследствие этого NFS
оказывается более медленной операционной системой, чем другие. Замедление
работы является результатом большего графика из-за больших пакетов (каждый
из них переносит всю необходимую информацию по его обработке) и большего