Internet, TCP/IP, prohlížeč, standardy

Obsah této lekce


Internet: historie, myšlenka

Internet (nyní již doporučováno psát s malým i) je celosvětová počítačová „supersíť“, která spojuje jednotlivé menší sítě, pomocí sady protokolů IP.

Název pochází z anglického slova network (síť), podle něhož tradičně názvy amerických počítačových sítí končily „-net“, a mezinárodní (původně latinské) předpony inter- (mezi), vyjadřující, že Internet propojil a vstřebal různé starší, dílčí, specializované, proprietární nebo lokální sítě. Internet slouží k přenášení informací a poskytování mnoha služeb, jako jsou elektronická pošta, chat, www stránky, sdílení souborů, on-line hraní her a další.

Identifikace počítačů

Každý počítač připojený k internetu má svoji IP adresu. IP adresa je 32bitové číslo. Uvádí se jako 4 desítková čísla v rozmezí 0 – 255 oddělená tečkou – např. 192.168.1.1. Každé z nich vznikne převodem osmi bitů adresy. Celkový počet různých IP adres je 232 = 4 294 967 296.

Domény (DNS)

  • DNS (Domain Name System) je hierarchický systém doménových jmen, který je realizován servery DNS a protokolem stejného jména, kterým si vyměňují informace. Jeho hlavním úkolem a příčinou vzniku jsou vzájemné převody doménových jmen a IP adres uzlů sítě. Později ale přibral další funkce (např. pro elektronickou poštu či IP telefonii) a slouží dnes de facto jako distribuovaná databáze síťových informací.

    Protokol používá porty TCP/53 i UDP/53, je definován v RFC1035. Servery DNS jsou organizovány hierarchicky, stejně jako jsou hierarchicky tvořeny názvy domén. Jména domén umožňují lepší orientaci lidem, adresy pro stroje jsou však vyjádřeny pomocí adres 32-bitových (IPv4) A záznam nebo 128 bitových (IPv6) - AAAA záznam. Systém DNS umožňuje efektivně udržovat decentralizované databáze doménových jmen a jejich překlad na IP adresy. Stejně tak zajišťuje zpětný překlad IP adresy na doménové jméno - PTR záznam.

    Rozdělení top-level domén

    Hypertext

    Strukturovaný elektronický text, obsahující odkazy na jiné texty, obrázky, zvuky, animace, video. Používá se na internetu, ale i lokálně (encyklopedie, nápovědy atd.)

    V současnosti nejrozšířenějším jazykem je HTML, jež je vyvíjen a standardizován w3c konzorciem. Poslední verze je postavena na striktním schématu XML a označuje se jako XHTML 1.1.

    WWW (World Wide Web)

    informační systém pro práci s hypertextovými dokumenty, ve kterých jsou odkazy na internetovské zdroje uváděny pomocí adresy. Nejrozšířenější služba v současném internetu.

    WWW je postaven na mnoha milionech vzájemně prolikovaných webových stánkách zapsaných pomocí jazyka HTML a zveřejněných pomocí web serverů, které komunikují s klientskými prohlížeči pomocí protokolu HTTP.

    Odkazy mezi dokumentu jsou uváděny ve formátu URL (uniform resource locator).

    Příklady odkazů:

    Browser

    Tento termín pochází z angličtiny a znamená „internetový prohlížeč“. Program, který umí zobrazit webové stránky. Nejrozšířenější internetové prohlížeče jsou Internet Explorer, Mozilla Firefox, Opera a Netscape Navigator.

    Další služby

    Každá služba funguje na základě protokolů (stejně jako celý internet):

    Způsoby připojení počítače k Internetu

    Historie internetu a TCP/IP

    Základní služby (protokoly)

    Organizace

    Dění kolem internetu řídí a organizuje několik skupin a výborů, které jsou složené z odborníků a jsou nezávislé na státech nebo komerčních organizacích.

    Ačkoliv je internet distribuované prostředí pro propojení nezávislých sítí, přece jen exituje jeden centrální bod a tím jsou kořenové DNS servery. Jejich správu má na starost nezávislá organizace ICANN, která ovšem pracuje v kontraktu pro vládu spojených států.


    Prohlížeče

    Webový prohlížeč (též browser) je počítačový program, který slouží k prohlížení World Wide Webu (WWW). Program umožnuje komunikaci s HTTP serverem a zpracování přijatého kódu (HTML, XHTML, XML apod.), který podle daných standardů zformátuje a zobrazí webovou stránku. Textové prohlížeče zobrazují stránky jako text, obvykle velmi jednoduše formátovaný. Grafické prohlížeče umožňují složitější formátování stránky včetně zobrazení obrázků. Pro zobrazení některých zvláštních součástí stránky, jako jsou Flashové animace nebo Javové applety, je třeba prohlížeč doplnit o specializované zásuvné moduly. Mezi nejznámější webové prohlížeče patří grafické Internet Explorer, Mozilla Firefox, SeaMonkey, Opera, Konqueror a Safari a textové Links a Lynx.

    Prohlížeč se skládá z renderovacího jádra, které zpracováná kód HTML stránk vytváří její grafickou reprezentaci a ovládáacího uživatelské prostředí, které poskytuje další obslužné funkce (ukládáníá stránek, správa zálože a pod.)

    Renderovací jádro je velice složitá komponenta v současnoti existují v podstatě pouze 4, které jsou obsaženy ve většine prohlížeců:

    Prohlížeče postavené na jádře MSIE

    Prohlížeče postavené na jádře Gecko

    Prohlížeče postavené na jádře KHTML

    Ostatní grafické prohlížeče

    Textové prohlížeče

    Některé mobilní telefony mají rovněž vestavěný HTML prohlížeč, nebo je možné do nich prohlížec nahrát jako java aplikaci - např. Opera Mini.


    Používané standardy a jazyky

    Vlastní vzhled, struktura a vazby webové stránky jsou definovány jazykem HTML. Do tohoto jazyka mohou být ovšem stránky převáděny z jiných stuktur (například záznamů z databáze).

    Pokud je webová stránka uložena na serveru jako neměnný soubor, nazýváme jí statícká webová stránka - webosá server v tomto případě funguje v podstatě jen jako souborový server, varací soubor obsažený v dotazu.

    Stránka může být rozvněž generována z nějaých zdrojových informací, nebo vzniká skládáním jiných informací. Pro vytváření dynamikcých stránek se v současnosti využívají většinou skriptovací jazyky (ASP, PHP, Perl apod.). Pokud jsou na rychlost generování stránek kladeny vysoké nároky, mohou být strýnky generovány binárními soubory (pomocí rozhranní CGI).


    Úvod do architektury TCP/IP

    Protokolová architektura TCP/IP je definována sadou protokolů pro komunikaci v počítačové síti. Komunikační protokol je množina pravidel, které určují syntaxi a význam jednotlivých zpráv při komunikaci.

    Architektura TCP/IP

    Vzhledem ke složitosti problémů je síťová komunikace rozdělena do tzv. vrstev, které znázorňují hierarchii činností. Výměna informací mezi vrstvami je přesně definována. Každá vrstva využívá služeb vrstvy nižší a poskytuje své služby vrstvě vyšší.

    Komunikace mezi stejnými vrstvami dvou různých systémů je řízena komunikačním protokolem za použití spojení vytvořeného sousední nižší vrstvou. Architektura umožňuje možnost výměny protokolů jedné vrstvy bez dopadu na ostatní. Příkladem může být možnost komunikace po různých fyzických médiích - ethernet, token ring, sériová linka.

    Architektura TCP/IP je členěna do čtyřech vrstev (narozdíl od referenčního modelu OSI se sedmi vrstvami):

    Vrstva síťového rozhraní

    Nejnižší vrstva umožňuje přístup k fyzickému přenosovému médiu. Je specifická pro každou síť v závislosti na její implementaci. Příklady sítí: Ethernet, Token ring, FDDI, X.25, SMDS.

    Síťová vrstva

    Vrstva zajišťuje především síťovou adresaci, směrování a předávání datagramů. Protokoly: IP, ARP, RARP, ICMP, IGMP, IGRP. Je implementována ve všech prvcích sítě - směrovačích i koncových zařízeních.

    Transportní vrstva

    Transportní vrstva je implementována až v koncových zařízeních (počítačích) a umožňuje proto přizpůsobit chování sítě potřebám aplikace. Poskytuje spojované (protokol TCP, spolehlivý) či nespojované (UDP, nespolehlivý) transportní služby.

    Aplikační vrstva

    Vrstva aplikací. To jsou programy (procesy), které využívají přenosu dat po síti ke konkrétním službám pro uživatele. Příklady: Telnet, FTP, HTTP, DHCP, DNS.

    Aplikační protokoly používají vždy jednu ze dvou základních služeb transportní vrstvy: TCP nebo UDP, případně obě dvě (např. DNS). Pro rozlišení aplikačních protokolů se používají tzv. porty, což jsou domluvená číselná označení aplikací. Každé síťové spojení aplikace je jednoznačně určeno číslem portu a transportním protokolem (a samozřejmě adresou počítače).

    IP

    Internet Protocol je základní protokol síťové vrstvy a celého Internetu. Provádí vysílání datagramů na základě síťových IP adres obsažených v jejich záhlaví. Poskytuje vyšším vrstvám síťovou službu bez spojení. Každý datagram je samostatná datová jednotka, která obsahuje všechny potřebné údaje o adresátovi i odesilateli a pořadovém čísle datagramu ve zprávě. Datagramy putují sítí nezávisle na sobě a pořadí jejich doručení nemusí odpovídat pořadí ve zprávě. Doručení datagramu není zaručeno, spolehlivost musí zajistit vyšší vrstvy (TCP, aplikace).

    Tento protokol se dále stará o segmentaci a znovusestavení datagramů do a z rámců podle protokolu nižší vrstvy (např. ethernet).

    V současné době je převážně používán protokol IP verze 4. Je připravena nová verze 6, která řeší nedostatek adres v IPv4, bezpečnostní problémy a vylepšuje další vlastnosti protokolu IP.

    IPv4 - Internet protokol verze 4

    IPv6 - Internet protokol verze 6

    ARP

    Address Resolution Protocol se používá k nalezení fyzické adresy MAC podle známé IP adresy. Protokol v případě potřeby vyšle datagram s informací o hledané IP adrese a adresuje ho všem stanicím v síti. Uzel s hledanou adresou reaguje odpovědí s vyplněnou svou MAC adresou. Pokud hledaný uzel není ve stejném segmentu, odpoví svou adresou příslušný směrovač.

    Příbuzný protokol RARP (Reverse Address resolution Protocol) má za úkol najít IP adresu na základě fyzické adresy.

    ICMP

    Internet Control Message Protocol slouží k přenosu řídících hlášení, které se týkají chybových stavů a zvláštních okolností při přenosu. Používá se např. v programu ping pro testování dostupnosti počítače, nebo programem traceroute pro sledování cesty paketů k jinému uzlu.

    TCP

    Transmission Control Protocol vytváří virtuální okruh mezi koncovými aplikacemi, tedy spolehlivý přenos dat. Vlastnosti protokolu:

    UDP

    User Datagram Protocol poskytuje nespolehlivou transportní službu pro takové aplikace, které nepotřebují spolehlivost, jakou má protokol TCP. Nemá fázi navazování a ukončení spojení a už první segment UDP obsahuje aplikační data. UDP je používán aplikacemi jako je SNMP, DNS a BOOTP.

    Protokol používá podobně jako TCP čísla portů pro identifikaci aplikačních protokolů.


    Klíčová slova

    MIDI - Musical Insturments Digital Interface - rozhraní pro připojení hudebních nástorjů k počítači