1.1. Введение

1.1. Введение

Чтобы писать программы, рассчитанные на взаимодействие в компьютерных сетях, необходимо сначала изобрести протокол — соглашение о порядке взаимодействия таких программ. Прежде чем углубляться в детальное проектирование протокола, нужно принять некоторые высокоуровневые решения о том, какая программа будет инициировать передачу данных и в каких случаях можно ожидать ответной передачи. Например, веб-сервер обычно рассматривается как долгоживущая программа (или демонdaemon), которая отправляет сообщения исключительно в ответ на запросы, поступающие по сети. Другой стороной является веб-клиент, например браузер, который всегда начинает взаимодействие с сервером первым. Деление на клиенты и серверы характерно для большинства сетевых приложений. И протокол, и программы обычно упрощаются, если возможность отправки запросов предоставляется только клиенту. Конечно, некоторые сетевые приложения более сложной структуры требуют поддержки асинхронного обратного вызова (asynchronous callback), то есть инициации передачи сообщений сервером, а не клиентом. Однако гораздо чаще приложения реализуются в базовой модели клиент-сервер, изображенной на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Сетевое приложение: клиент и сервер

Клиенты обычно устанавливают соединение с одним сервером за один раз, хотя, если в качестве примера говорить о веб-браузере, мы можем соединиться со множеством различных веб-серверов, скажем, в течение 10 минут. Сервер, напротив, в любой момент времени может быть соединен со множеством клиентов. Это отражено на рис. 1.2. Далее в этой главе будут рассмотрены различные возможности взаимодействия сервера одновременно со множеством клиентов.

Рис. 1.2. Сервер, который одновременно обслуживает множество клиентов

Не будет большой ошибкой сказать, что клиентское и серверное приложения взаимодействуют по сетевому протоколу, однако фактически в большинстве случаев используется несколько протоколов различных уровней. В этой книге мы сосредоточимся на наборе (стеке) протоколов TCP/IP, также называемом набором протоколов Интернета. Так, например, клиенты и веб-серверы устанавливают соединения, используя протокол управления передачей (Transmission Control Protocol, TCP). TCP, в свою очередь, использует протокол Интернета (Internet Protocol, IP), а протокол IP устанавливает соединение с тем или иным протоколом канального уровня. Если и клиент, и сервер находятся в одной сети Ethernet, взаимодействие между ними будет осуществляться по схеме, изображенной на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Клиент и сервер в одной сети Ethernet, соединенные по протоколу TCP

Хотя клиент и сервер устанавливают соединение с использованием протокола уровня приложений, транспортные уровни устанавливают соединение, используя TCP. Обратите внимание, что действительный поток информации между клиентом и сервером идет вниз по стеку протоколов на стороне клиента, затем по сети и, наконец, вверх по стеку протоколов на стороне сервера.

Заметьте, что клиент и сервер являются типичными пользовательскими процессами, в то время как TCP и протоколы IP обычно являются частью стека протоколов внутри ядра. Четыре уровня протоколов обозначены на рис. 1.3 справа.

Мы будем обсуждать не только протоколы TCP и IP. Некоторые клиенты и серверы используют протокол пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol, UDP) вместо TCP; оба эти протокола более подробно обсуждаются в главе 2. Мы часто пользуемся термином «IP», но на самом деле протокол, который мы при этом подразумеваем, называется «IP версии 4» (IP version 4, IPv4). Новая версия этого протокола, IP версии 6 (IPv6), была разработана в середине 90-х и, возможно, со временем заменит протокол IPv4. В этой книге описана разработка сетевых приложений как под IPv4, так и под IPv6. В приложении А приводится сравнение протоколов IPv4 и IPv6 наряду с другими протоколами, с которыми мы встретимся.

Клиент и сервер не обязательно должны быть присоединены к одной и той же локальной сети (local area network, LAN), как в примере на рис. 1.3. Вместо этого, как показано на рис. 1.4, клиент и сервер могут относиться к разным локальным сетям, при этом обе локальных сети должны быть соединены в глобальную сеть (wide area network, WAN) с использованием маршрутизаторов.

Рис. 1.4. Клиент и сервер в различных локальных сетях, соединенных через глобальную сеть

Маршрутизаторы — это «кирпичи», из которых строится глобальная сеть. На сегодня наибольшей глобальной сетью является Интернет, хотя многие компании создают свои собственные глобальные сети, и эти частные сети могут быть, а могут и не быть подключены к Интернету.

Оставшаяся часть этой главы представляет собой введение и обзор различных тем, которые более подробно раскрываются далее по тексту книги. Мы начнем с полного, хотя и простого, примера клиента TCP, на котором демонстрируются вызовы многих функций и понятия, с которыми мы встретимся далее. Клиент работает только с протоколом IPv4, и мы покажем изменения, необходимые для работы с протоколом IPv6. Разумнее всего создавать независимые от протокола клиенты и серверы, и такое решение будет рассмотрено нами в главе 11. Мы приводим также код полнофункционального сервера TCP, работающего с нашим клиентом.

Чтобы упростить написанный нами код, мы определяем наши собственные функции-обертки (wrapper functions) для большинства вызываемых системных функций. Функции-обертки в большинстве случаев служат для проверки кода возврата. В случае ошибки функция-обертка печатает соответствующее сообщение и завершает работу программы.

В этой же главе мы подробно расскажем о сети, в которой тестировались все примеры этой книги, приведем имена узлов, их IP-адреса и названия операционных систем, под управлением которых они работают.

В разговорах о Unix широко используется термин «X», обозначающий стандарт, принятый большинством производителей. Мы опишем историю стандарта POSIX и то, каким образом он определяет интерфейсы программирования приложений (Application Programming Interfaces, API), рассматриваемые в этой книге, наряду с другими конкурирующими стандартами.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг

Введение

Из книги Язык программирования С# 2005 и платформа .NET 2.0. [3-е издание] автора Троелсен Эндрю

Введение Я помню время, много лет тому назад, когда я предложил издательству Apress книгу, посвященную еще не выпущенному на тот момент пакету инструментальных средств разработки под названием Next Generation Windows Services (NGWS - сервисы Windows следующего поколения). Вы, наверное, знаете,


Введение

Из книги Delphi. Учимся на примерах автора Парижский Сергей Михайлович

Введение В своей первой книге, "Delphi. Только практика", автор рассматривал примеры различных интересных программ. Эта книга является продолжением первой книги. Продолжением, поскольку исходные коды программ, которые рассматриваются в первой и второй книге, не повторяются.


Введение

Из книги Эффективное делопроизводство автора Пташинский Владимир Сергеевич

Введение Правильно организованное делопроизводство – залог удачного бизнеса, поэтому эффективности этой составляющей всегда уделялось большое внимание. С появлением компьютерных технологий в делопроизводстве произошла настоящая революция. Работать с документами


Введение

Из книги Excel. Мультимедийный курс автора Мединов Олег

Введение Трудно представить себе компьютер, на котором не установлен Microsoft Office. Этот пакет включает программы, с помощью которых решаются многие повседневные задачи студентов, бухгалтеров, инженеров, менеджеров. Можно было бы перечислить еще огромное количество


Введение

Из книги Office 2007. Мультимедийный курс автора Мединов Олег

Введение По своей популярности пакет офисных приложений Microsoft Office может сравниться, пожалуй, лишь с операционной системой Windows. Его активно используют школьники и студенты, бухгалтеры и топ-менеджеры, ИТ-специалисты и писатели, руководители и офисные сотрудники. Сегодня


Введение

Из книги 3ds Max 2008 для дизайна интерьеров автора Семак Рита

Введение Области применения трехмерного компьютерного моделирования необычайно широки. Кого-то интересует создание персонажей, кто-то мечтает построить виртуальный город, кто-то работает в игровой индустрии, а кто-то занимается наружной рекламой. Трехмерное


Введение

Из книги Эффективное использование STL автора Мейерс Скотт

Введение Вы уже знакомы с STL. Вы умеете создавать контейнеры, перебирать их содержимое, добавлять и удалять элементы, а также использовать общие алгоритмы — такие, как find и sort. Но вы никак не можете отделаться от впечатления, что используете лишь малую часть возможностей


Введение

Из книги MySQL: руководство профессионала автора Паутов Алексей В

Введение Это не совсем книга. Просто по ходу работы и изучения пакета у меня накопилось немало заметок, которые я в конце концов собрал воедино и опубликовал с оглавлением и под единым названием.Данные заметки относятся к версиям 4 и 5 пакета MySQL. По ходу текста особо


10.0. Введение

Из книги C++. Сборник рецептов автора Диггинс Кристофер

10.0. Введение Потоки (streams) являются одной из самых мощных (и сложных) компонент стандартной библиотеки С++. Их применение при простом, неформатированном вводе-выводе в целом не представляет трудностей, однако ситуация усложняется, если необходимо изменить формат с помощью


11.0. Введение

Из книги MySQL 5.0. Библиотека программиста автора Гольцман Виктор Иосифович

11.0. Введение Язык программирования C++ хорошо подходит для решения научных и математических задач из-за своей гибкости, выразительности и эффективности. Одно из самых больших преимуществ применения C++ для выполнения численных расчетов связано с тем, что он помогает


12.0. Введение

Из книги Photoshop CS4 автора Жвалевский Андрей Валентинович

12.0. Введение В данной главе даются рецепты написания многопоточных программ на C++ с использованием библиотеки Boost Threads, автором которой является Вильям Кемпф (William Kempf). Boost — это набор переносимых, высокопроизводительных библиотек с открытым исходным кодом, неоднократно


13.0. Введение

Из книги автора

13.0. Введение В данной главе приводятся решения некоторых задач, которые обычно возникают при интернационализации программ С++. Обеспечение возможности работы программы в различных регионах (это обычно называется локализацией), как правило, требует решения двух задач:


14.0. Введение

Из книги автора

14.0. Введение Язык XML играет важную роль во многих областях, в том числе при хранении и поиске информации, в издательском деле и при передаче данных по сетям; в данной главе мы научимся работать с XML в С++. Поскольку эта книга больше посвящена С++, чем XML, я полагаю, вы уже имеете


15.0. Введение

Из книги автора

15.0. Введение В этой главе рассматриваются некоторые аспекты C++, которые плохо вписываются в тематику любой другой главы: указатели функций и членов, константные переменные и функции- члены, независимые операторы (т.е. не члены класса) и несколько других


Введение

Из книги автора

Введение MySQL – это система управления базами данных (СУБД) с открытым кодом. Это высокопроизводительная и масштабируемая СУБД с множеством программных интерфейсов. Она обладает огромными функциональными возможностями и подходит для решения самых разных задач.Данная


Введение

Из книги автора

Введение Если вы никогда раньше не работали в Photoshop, но мечтаете научиться его использовать, считайте, что вам повезло – первый шаг к этому вы уже сделали, купив данную книгу. Если же вы все-таки боитесь того, что вам никогда не разобраться со всеми этими кнопками, панелями