Каримова В.А. Информационные технологии для магистров: лекции
Подождите немного. Документ загружается.
управления многошаговыми, асинхронными, многокомпонентными
заданиями;
службы авторизации сообществ способствуют улучшению правил
доступа к разделяемым ресурсам, а также определяют возможности
использования ресурсов сообщества. Подобные службы позволяют
формировать политики доступа на основе информации о ресурсах,
протоколах управления ресурсами и протоколах безопасности
связывающего уровня;
службы учета и оплаты обеспечивают сбор информации об
использовании ресурсов для контроля обращений пользователей;
сервисы координации поддерживают обмен информацией в
потенциально большом сообществе пользователей.
1.5. Прикладной уровень
Прикладной уровень (Application Layer) описывает пользовательские
приложения, работающие в среде виртуальной организации. Приложения
функционируют, используя сервисы, определенные на нижележащих
уровнях. На каждом из уровней имеются определенные протоколы,
обеспечивающие доступ к необходимым службам, а также прикладные
программные интерфейсы (Application Programming Interface – API),
соответствующие данным протоколам.
Для облегчения работы с прикладными программными интерфейсами
пользователям предоставляются наборы инструментальных средств для
разработки программного обеспечения (Software Development Kit – SDK).
Наборы инструментальных средств высокого уровня могут обеспечивать
функциональность с одновременным использованием нескольких
протоколов, а также комбинировать операции протоколов с
дополнительными вызовами прикладных программных интерфейсов
нижнего уровня.
Обратим внимание, что приложения на практике могут вызываться через
достаточно сложные оболочки и библиотеки. Эти оболочки сами могут
определять протоколы, сервисы и прикладные программные интерфейсы,
однако подобные надстройки не относятся к фундаментальным протоколам и
сервисам, необходимым для построения Грид-систем.
Лекция17
Система формирования IP и DNS адреса.
План
1. Процесс формирования сети
2. Получение и назначение Internet-адресов
101
3. Система доменных имен
Процесс формирования сети состоит всего из нескольких этапов. Это:
- планирование физической и логической структуры сети;
- назначение IP-адресов;
- установка сетевых аппаратных средств;
- настройка всех главных машин на конфигурирование сетевых
интерфейсов во время начальной загрузки;
- настройка демонов маршрутизации и (или) статических маршрутов.
Естественно, к этой последовательности можно добавить этап отладки.
Ниже мы опишем процесс конфигурирования сети в контексте Ethernet, но
многие другие системы (например Token Ring) во многом похожи на эту
схему. Соединения точка-точка довольно специфичны; подробно о них речь
будет идти ниже.
Стоит упомянуть такой факт: некоторые системы достаточно разумны
для того, чтобы определить, подключены они к сети или нет.
Последовательность начальной загрузки в том и другом случаях может
значительно различаться; машина, прекрасно работавшая в автономном
режиме, может необъяснимо зависнуть во время начальной загрузки тотчас
после подключения к ней сетевого кабеля, даже если никаких изменений в
конфигурации сделано не было. Не думайте, что лучше сначала позаботиться
о работе аппаратуры, а потом заняться конфигурацией программ. Нужно
сразу же попробовать обнаружить проблему, переходя от машины к машине.
Получение и назначение Internet-адресов
IP-адреса должны быть уникальными в пространстве Internet —
глобальной TCP/IP-сети, представляющей собой конгломерат MILNET,
NSFNET, региональных, университетских, учрежденческих сетей и сетей,
обслуживаемых коммерческими провайдерами. Сетевые номера присваивает
центральный орган — служба регистрации центра InterNIC.
Бланк заявки на получение Internet-адреса можно получить с узла in-
ternic.net по анонимному ftp; он находится в каталоге template» и называется
3.nternet-nuinber-teinp].ate.txt. Если у Вас нет доступа к Internet, можете
связаться по электронной почте с HOSTMASTER@>in-ternic.net и попросить
бланк заявки там. Существует гарантия, что присваиваемый центром
InterNIC IP-адрес отличается от всех остальных выданных этим органом
адресов, но нет никакой гарантии, что он будет отличаться от тех сетевых
номеров, которые беспорядочно выдаются некоторыми преступными
организациями
Вы можете распределить адресное пространство, выделенное Вам
центром InterNIC, так, как посчитаете нужным. Если Вы пользуетесь
адресами класса С, то отвечаете за присвоение каждой машине своей сети
102
хост-номера; InterNIC не станет заниматься этим. Если Вы вдруг захотите
разделить свои адреса на подсети — что ж, отлично, это Ваше дело.
Обычно говорят, что IP-адрес назначают конкретной host-машине. На
самом деле адреса назначают сетевым интерфейсам, а не машинам. Если у
машины несколько интерфейсов, у нее будет несколько адресов. У каждого
адреса будет свой номер сети, что отражает тот факт, что эти интерфейсы
подключены к разным физическим сетям.
Назначая машине IP-адрес, нужно указать соответствие между этим
адресом и именем машины в файле /etc/hosts, в доменной системе имен или в
сетевой административной базе данных. Это соответствие позволит Вам и
Вашим пользователям обращаться к машинам по их именам.
Использование файла /etc/hosts — самый старый и самый простой
способ преобразования имен в IP-адреса. Каждая строка начинается с IP-
адреса и содержит различные символьные имена, под которыми известен
данный адрес. Например, элементы
128.138. 197.10 rupertsberg dwim
128.138. 197.1 circuit
128.138. 240.56 circuit-gw
128.138. 197.2 snake
. . . .
определяют IP-адреса для машин rupertsberg, circuit и snake. Машина
circuit имеет два сетевых интерфейса: один в подсети 197, известный как
circuit, и второй в подсети 240, известный как circuit-gw (сокращение от
circuit gateway, т.е. шлюз circuit). Благодаря волшебству маршрутизации к
этой машине из любого узла сети можно обращаться как к circuit
Основной недостаток файла /etc/hosts состоит в том, что данные,
которые он содержит, необходимо дублировать на всех машинах, которые
хотели бы пользоваться символическими именами. Однако разработаны
различные схемы, которые позволяют хранить единственную версию этого
файла на одной из центральных машин. Учитывая сложность и важность
проблемы преобразования имен в адреса, была создана доменная система
имен — специальная схема, призванная решать эту проблему в мировом
масштабе. Доменная система имен (DNS) — по-настоящему правильный
метод управления преобразованием, но, к сожалению, он довольно сложен.
В небольшой организации Вы запросто можете выделять IP-адреса
вручную. Когда же речь идет о многих сетях и многих разнородных
административных группах, лучше придерживаться принципа
централизации. Наша доморощенная система addhost представляет собой
набор распределенных средств, которые решают некоторые проблемы
управления хост-машинами.
Система доменных имен. Для того чтобы обращение ко всем ресурсам
Интернет было наиболее простым и прозрачным с точки зрения
103
пользователей, в Интернет действует система доменных имен DNS. Она
предназначена для того, чтобы любой ресурс, помимо уникального IP-адреса,
имел легко запоминающееся доменное имя.
Служба доменных имен призвана соотносить IP-адреса с доменным именем
машины, и наоборот. Доменное имя любого ресурса состоит из следующих
основных частей: названия имени машины, собственного названия домена и
названия зоны.
Например, www.rbk.ru (это доменное имя говорит, что ресурс расположен
в географическом домене ru, имеет собственное название rbc и
функциональное имя www, то есть выполняет функции WWW-сервера).
Имена зон условно можно разделить на «организационные» и
«географические». В доменах первого уровня зарегистрированы
следующие организационные зоны: com - коммерческие; edu -
образовательные; gov - правительственные; mil - военные; net -
организации, обеспечивающие работу сети; org - некоммерческие
организации.
Каждая страна (государство) имеет свой географический домен из двух букв.
Вот домены некоторых из стран: ca - Canada (Канада); fi - Finland
(Финляндия); fr - France (Франция); jp - Japan (Япония); ru - Russia (Россия);
ua - Ukraine (Украина); uk - United Kingdom (Англия).
Процессом оформления и поддержания доменных имен занимаются ряд
специализированных организаций.
Основное назначение службы доменных имен (DNS – Domain Name System)
состоит в упрощении навигации в Internet для человека, которому
символьную последовательность запомнить гораздо легче, чем десяток цифр.
Компьютеру же наоборот – оперировать с чис- лами гораздо легче, да и
быстрее. Для разрешения этого противоречия было создано целое семейство
различных серверов DNS – программ, единственной функцией которых
является преобразование имен типа www.geocities.com в 123.22.22.11 и
наоборот.
Задача, казалось бы, тривиальная: таблица из двух полей и большого
количества строк – нашел значение в одном поле, взял из второго, и все в
порядке... Но на практике и разработчики, и пользователи столкнулись с
несколькими препятствиями. Во-первых, не- прерывно растущая сеть
постоянно увеличивает количество использованных IP-адресов, что приводит
к разбуханию нашей таблицы соответствий до, прямо-таки скажем, просто
неприличных размеров. Во-вторых, информация в этой таблице подвержена
непредсказуемым изменениям: узлы появляются и исчезают, меняют свои
адреса и имена и так далее. И, наконец, самый неприятный момент – Internet
не является однородной системой, управляемой чьей-либо "железной рукой"
и раздача адресов IP (и присвоение им доменных имен) происходит если и не
совсем хаотично, то, во всяком случае, децентрализовано.
104
Выход из создавшейся ситуации "прогрессивно мыслящее человечество"
усмотрело в создании глобальной информационной системы,
обеспечивающей пользователей DNS- информацией "по запросу". При этом в
сети одновременно функционирует достаточно большое количество серверов
DNS, каждый из которых отвечает за свой участок сети и является для этого
участка "авторитетом". Наряду с авторитетными серверами в сети размещено
огромное количество кэширующих серверов, каждый из которых копирует
наиболее часто использующуюся информацию от авторитетов. Поскольку
любая информация имеет тенденцию к устареванию, для каждой из
кэшированных записей устанавливается определенный срок ее
достоверности, по истечении которого сервер повторно запрашивает
авторитетный сервер соответствующего домена.
Конечные пользователи, как правило, подключаются к DNS-серверам своих
провайдеров, которые работают в режиме авторитетного сервера для своих
пользователей и осуществляют кэширование всех остальных запросов. С
точки зрения пользователя Windows эта проблема по-другому и не решается,
но как только вы переходите в UNIX и начинаете говорить с Internet на
общем языке, у вас появляются весьма интересные возможности.
Одной из них является создание собственного локального кэширующего
DNS-сервера.
В самом деле, при каждом обращении к удаленному узлу вам приходится
запрашивать у провайдера IP-адрес. Клиентов, подобных вам, у провайдера
несколько десятков , и на обслуживание вашего запроса уходит драгоценное
время, которое, как вы можете заметить, если будете внимательно
разглядывать строку состояния в Netscape Navigator или Explorer может
составлять 30-40 секунд на каждом обращении к DNS . А при установке
собственного сервера вы сможете: ? обеспечить максимальный уровень
привилегий в обслуживании запросов DNS – вы ведь единственный и
любимый пользователь; ? создать базу данных DNS узлов, к которым
постоянно обращаетесь, и узнать из полученной информации немало
интересного (подробнее об этом написано в [2]); ? ускорить процедуру
установления соединения с серверами Internet.
Поскольку авторитетом для вашего IP-адреса (безразлично, статического или
динамического) является ваш провайдер, вам достаточно установить простой
кэширующий сер- вер. К счастью, программа сервера DNS – bind, едина для
всех типов серверов (включая но- мер версии – 4.9.3), а конкретный режим
работы определяется только параметрами настройки. Сам же сервер входит в
обязательном порядке во все дистрибутивы Linux, и нередко встречается в
исходных текстах. Есть только одна неувязочка, о которой стоит
предупредить заранее. Пакет c DNS-сервером и в RedHat и в Slackware
называется bind (какой-нибудь вер- сии), но исполняемая программа сервера
имеет совершенно другое название – named! По- этому, проверяя, не
105
установлен ли сервер DNS в вашей системе, вам придется воспользо- ваться
следующими командами: ps -ax " grep named Скорее всего, named в системе
не установлен, но лучше все же проверить. Связано это с режимом
последующего запуска сервера: первоначальный запуск осуществляется с
помощью команды named, а перезапуск, при работающем сервере – командой
named.restart. В любом случае, если в вашей изолированной системе уже
запущен сервер DNS, его необхо- димо отключить, или, говоря на языке
UNIX – "убить" соответствующий процесс .
Теперь необходимо проверить настройку сетевого интерфейса TCP/IP. Для
того чтобы локальные серверы вашей системы могли обслуживать запросы
локальных же клиентских программ, в TCP/IP предусмотрен специальный
адрес IP, называемый localhost, который имеет значение 127.0.0.1.
Расхожее мнение гласит, что этот адрес в любом компьютере является
синонимом адреса текущего компьютера и может использоваться наряду с
обычным адресом при обра- щении к локальным ресурсам. Действительность
же оказывается более суровой. Адрес localhost не может использоваться
внешними пользователями для обращения к вашим ре- сурсам, поскольку
при таком обращении любой компьютер начинает опрашивать только свои
собственные ресурсы. В остальном адрес localhost подчиняется всем
правилам, уста- новленным для адресов IP. А это означает, что вы должны не
забыть прописать его в файле /etc/hosts, а также подключить маршрут
доступа к этому файлу. Как ни странно, но довольно часто именно
отсутствие этих двух простых настроек делает невозможным работу с серве-
рами и клиентами TCP/IP. Но давайте по порядку.
Во-первых, база данных хостов сети /etc/hosts. Не отвлекаясь на
исторические под- робности, отметим, что localhost прописан в ней обычно
первой же строкой. За подробно- стями по содержанию этого файла отсылаю
вас к статье [1] и к руководствам пользователя.
Справедливости ради должен отметить, что эта проблема в любом
дистрибутиве Linux, как правило, решена. Вторая проблема напрямую
связана с маршрутизацией в сети. Прежде все- го, вам необходимо
определиться, какие маршруты для вашей машины уже определены. Для
этого воспользуйтесь командой route: #route Kernel routing table Destination
Gateway Genmask Flags MSS Window Use Iface loopback * 255.0.0.0 U 3584
0 1 lo Вот что должна сообщать ваша система при правильной
конфигурации сетевого ин- терфейса (при этом мы полагаем, что Ethernet-
интерфейса в вашей системе нет – в противном случае процесс
конфигурирования станет даже проще, ведь у вас появится собственный
"аппаратный" IP-адрес, к которому вы сможете обращаться без оглядки на
особенности lo- calhost). Обратите внимание, что мы не видим указания на
наш любимый адрес localhost. Дело в том, что в данном случае команде route
106
предшествовало включение в таблицу маршру- тизации целой подсети
127.0.0.0 , что, конечно же, решает наши проблемы, но по большому счету,
является излишним.
В случае если таблица маршрутизации, формируемая программой route,
оказывается пуста, вам необходимо добавить в инициализационный файл
настройку маршрута доступа к локальному узлу. Сделать это можно двумя
способами: добавив целую подсеть: 127.0.0.0 или один только localhost. Я
предпочитаю использовать более предсказуемый по своим по- следствиям
второй путь: route add 127.0.0.1 Вообще говоря, для многозадачных и
многопользовательских систем, к которым Linux можно отнести с куда
большим основанием, чем нашумевшую Windows95 применимо одно важное
правило: нужно вводить только те установки среды и конфигурации, которые
необходимы для решения конкретных, текущих задач. Ну да ладно, после
того, как мы включили в маршрут доступа (и в инициализационный файл)
наш localhost, можно присту- пать к настройке собственно сервера DNS.
Перегружать компьютер не нужно! Во-первых, мы еще не закончили, а во-
вторых, все изменения вступают в силу немедленно после вы- полнения
соответствующих утилит , и вы должны лишь позаботиться о том, чтобы
необхо- димые настройки устанавливались при последующих запусках
системы.
Итак, приступим к конфигурированию named. При загрузке сервер DNS
осуществляет считывание собственного инициализационного файла, который
обычно имеет имя /etc/named.boot. Вы, безусловно, можете изменить и
каталог, и имя инициализационного файла, но для этого вам придется
самостоятельно перекомпилировать named из исходных текстов,
самостоятельно заменив указанное имя файла на альтернативное. Сложного в
этом процессе ничего нет, но мы отвлекаться на это не будем.
Поскольку мы предполагаем реализовать только простейший, кэширующий
сервер DNS, то и особых проблем с настройкой сервера пока не предвидится.
Вот типовое содер- жание файла named.boot: ; ; Загрузочный файл
кэширующего сервера DNS ; directory /var/named cache .
root.cache В этом файле вы указываете компьютеру на два обстоятельства: ?
Все остальные конфигурационные файлы сервера DNS размещаются в
каталоге /var/named. Это традиционный каталог для их размещения, но если
вам больше нравится, вы можете создать для этих целей подкаталог,
например, в /etc.
? Сервер осуществляет только кэширование, при этом кэшированию
подлежат все доменные имена (поскольку в поле домена указана точка –
корень для любого доменного имени), а в файле /var/named/root.cache будет
107
помещен набор корневых серверов сети, откуда named будет извлекать всю
необходимую информацию.
Лекция 18
IP телефония. Основные понятия, термины и стандарты. Особенности
передачи голоса в IP телефонии.
План
1. Терминология
2. Особенности IP-телефонии
3. Принципы пакетной передачи
4. Виды соединений, взаимодействие с компьютерной сетью
Данная лекция посвящена общему описанию используемой терминологии,
принципов функционирования IP-телефонии а также идеологии
взаимодействия с компьютерными сетями. Описана как работа различных
сценариев IP-телефонии так и участвующих компонент
1.Терминология
IP-телефония (или VoIP - Voice over Internet protocol) - технология,
которая использует сеть с пакетной коммутацией сообщений на базе
протокола IP для передачи голоса в режиме реального времени.
При разговоре наши голосовые сигналы преобразуются в пакеты
данных, которые затем сжимаются. Далее эти пакеты данных посылаются
через Интернет приемной стороне. Когда пакеты данных достигают адресата,
они декодируются в аналоговый голосовой сигнал.
IP-телефония в чистом виде может применяться в качестве линий
передачи голоса, для чего могут использоваться специально выделенные
цифровые каналы.
2. Особенности IP-телефонии
Почему IP-телефония привлекает к себе внимание?
Меньшие затраты на традиционные телефонные разговоры. В
особенности это распространяется на междугородние и международные
звонки. Также намного меньше затраты на инвестиции в оборудование.
Высокие затраты телефонных компаний приводят к дорогим междугородным
разговорам. Выделенное подключение, т. е. возможность постоянного
доступа к телефонной связи с телефонной станции требует избыточной
производительности за счет времени простоя в течение речевого сеанса. В
таких случаях приходится оплачивать и то время, когда мы не используем
телефонную линию.
108
В отличие от аналоговой телефонии, IP-телефония создает
"подключение по запросу" и не имеет зарезервированных линий связи, что
уменьшает затраты на телефонные разговоры.
Интернет-телефония частично использует существующие сети
закрепленных за абонентами телефонных линий. Но в них она
дополнительно применяет прогрессивную технологию сжатия (см. п. 3.3)
передаваемых сигналов, которая более полно использует емкость
телефонных линий.
При обычном способе передачи речи (аналоговой телефонии)
используется канал пропускной способностью 64 кбит/с независимо от того,
разговаривает абонент или молчит во время соединения. В случае передачи
речи по IP-сетям, за счет оцифровки и компрессии (сжатия), речь передается
в виде цифровой информации, причем если абонент молчит или делает паузы
в разговоре, цифровая информация в канал не передается и канал не
заполняется. Это позволяет в одном канале 64 кбит/с передавать от 8 и более
соединений одновременно, что в свою очередь обеспечивает снижение
тарифов, и, соответственно, оплата уменьшается.
Во-вторых, IP-телефония привлекает дополнительными
возможностями совмещенного доступа в Интернет. Голосовые данные,
факсимильные сообщения передаются уже с используемым IP-набором
протоколов Интернета. Таким образом, голосовая информация и обычные
данные могут передаваться по одной и той же сети. Это означает, что
клиенты получают дополнительную полезную функцию от используемой
сети, которая сочетает в себе свойства сети передачи обычных данных и
телефонной сети. По сути это означает, что, имея компьютерную сеть, можно
"наложить" на нее телефонию, и голосовой трафик этой сети будет
передаваться по тем же каналам, что и данные (рис. 1). Доступ в Интернет
становится более универсальным.
Рис. 1. Компьютерная сеть с наложенной на нее IP-телефонией
На рисунке показаны:
109
А, В - абоненты, обменивающиеся информацией по сети.
KА, КВ - компьютеры абонентов А и В соответственно.
ША и ШВ - шлюзы А и В.
FAXА и FAXВ - телефаксы А и В.
ТAА и ТAВ - телефоны А и В.
Открытая архитектура - еще одна важная особенность VoIP.
Еще одним положительным свойством IP-телефонии является наличие
общих протоколов IP-телефонии: H.323, MGCP, SIP и т. д.
3. Принципы пакетной передачи
Для проведения сеанса связи мы набираем номер вызываемого абонента,
после чего происходит соединение с сетевым шлюзом, как показано на рис.
2.
Рис. 2. Соединение с сетевым шлюзом
Голосовое сообщение абонента А с помощью микрофона преобразуется в
электрический аналоговый сигнал, который претерпевает ряд
преобразований (кодируется). Внутри шлюза происходит оцифровка
голосового сигнала, как условно показано на рис. 3.
Рис. 3. Оцифровка голосового сигнала
После оцифровки цифровой сигнал, занимающий изначально, как и наша
речь, канал в 64 кбит/с, сжимается в соответствии с выбранным кодеком и
разбивается на пакеты сигналов в соответствии с выбранным типом
кодирующего устройства (кодеком) (рис. 1.4 и 1.5.). В преобразовании
110