Usługi sieciowe Labolatorium Numer 9 Usługi sieciowe to wszystkie usługi moŝliwe poprzez sieć komputerową. Wymieniając usługi internetowe nie moŝemy przejść obojętnie obok takich jak: poczta elektroniczna, transmisja danych, usługi terminalowe, serwisy informacyjne czy teŝ np. dostęp do informacji o uŝytkownikach. Opis dotyczyć będzie paru z nich. Na początku zajmiemy się bardzo znaną usługą jaką jest poczta elektroniczna. Celem istnienia usługi poczty elektronicznej jest umoŝliwienie uŝytkownikom systemu komputerowego przesyłania wiadomości drogą elektroniczną. Początków przekazywania informacji między uŝytkownikami komputerów moŝna się doszukać jeszcze przed powstaniem moŝliwości przekazania prostej informacji w sieci ARPANet w 1971 roku. Jako pierwsi komendę MAIL zaproponowali Louis Pouzin, Glenda Schroeder i Pat Crisman. Na początku komenda mail miała słuŝyć do informowania uŝytkowników o zakończeniu prac nad odzyskiwaniem zagubionych plików z taśm. Pierwsza wersja komendy MAIL powstał latem 1965 roku. W póŝniejszym czasie komendę tą zmodyfikowano tak aby kaŝdy uŝytkownik mógł wysłać informacje do drugiej osoby. Komenda MAIL dopisywała informację do prywatnego pliku (mail-box) odbiorcy, a następnie wyświetlała komunikat YOU HAVE MAIL BOX lub YOU HAVE URGENT MAIL podczas logowania. Z początku obawiano się Ŝe US Post Office będący monopolistą na rynku komunikacji pocztowej będzie domagał się wykupienia znaczka na kaŝdą przesłana w ten sposób informacje. MIT dostał zapewnienie ze strony serwisu pocztowego, Ŝe taka sytuacja nie będzie miała miejsca Pierwszy program pozwalający na przesyłanie informacji w sieci ARPAnet nosił nazwę SNDMSG. Został on stworzony przez Raya Tomlinsona w 1971 roku dla uŝytkowników ARPANET korzystających z sieci komputerowej (Digital PDP-10s) w celu przekazywania informacji między sobą. SNDMSG był lokalnym programem komunikacyjnym i pozwalał pozostawić wiadomość drugiej osobie pracującej na tym samym komputerze. W celu umoŝliwienia wysyłania informacji do innych komputerów w sieci ARPANET, Tomlinson zastosował protokół transferu danych CYPNET nad którym pracował.
Dla określenia danego uŝytkownika pracującego na konkretnym komputerze wybrano symbol @. @ jest wstawiana pomiędzy loginem uŝytkownika a nazwą serwera. Pierwszy email został przesłany pomiędzy dwoma sąsiadującymi komputerami, ale połączonymi w sieć ARPANET. Pierwszą wiadomością email było "QWERTYUIOP". W 1975 roku Jon Postal napisał RFC 0706, On the junk mail problem [1] Oficjalny standard poczty elektronicznej RFC 0733 został przyjęty w 1977 roku. RFC 0772 Mail Transfer Protocol napisany przez S. Sluizer i J. Postel datowany na 1 września 1980 roku zainaugurował serię dokumentów RFC opisujących cechy internetowego protokołu mailowego. Doprowadziło to w końcu stworzenia protokołu SMTP uŝywanego obecnie. Poczta elektroniczna była do lat 90-tych wewnętrznym środkiem komunikacji amerykańskich naukowców i studentów. W połowie lat 90-tych email utracił status uniwersyteckiej ciekawostki, by stać się dostępnym dla "zwykłych ludzi". Wtedy teŝ, na początku lat 90-tych, poczta elektroniczna dotarła do Polski. Poczta elektroniczna była do lat 90-tych wewnętrznym środkiem komunikacji amerykańskich naukowców i studentów. W połowie lat 90-tych email utracił status uniwersyteckiej ciekawostki, by stać się dostępnym dla "zwykłych ludzi". Wtedy teŝ, na początku lat 90-tych, poczta elektroniczna dotarła do Polski. [2] Celem istnienia usługi poczty elektronicznej jest umoŝliwienie uŝytkownikom systemu komputerowego przesyłania wiadomości drogą elektroniczną. UŜytkownicy, zamiast korzystać z usług tradycyjnej poczty, tworzą wiadomość, a następnie przy pomocy narzędzi sytemu operacyjnego umieszczają ją w skrzynce pocztowej adresata. Skrzynka pocztowa (mailbox) to plik umieszczony na lokalnym komputerze lub serwerze, do którego dostęp posiada system operacyjny i uŝytkownik będący jej właścicielem. Wysłanie listu elektronicznego polega więc na przeniesieniu pliku z wiadomości od nadawcy do skrzynki pocztowej adresata (zadanie to wykonuje system operacyjny, lub specjalny program zwany demonem poczty elektronicznej). W systemach unikso podobnych najpopularniejszym programem tego typu jest sendmail, w systemach operacyjnych firmy Microsoft jako program do obsługi poczty elektronicznej moŝe posłuŝyć Exchange 2000 Server.
kuba.kowalski@onet.pl Komputer uŝytkownika A MUA Nadawca przygotowuje wiadomość i przekazuje ja protokołem SMTP do serwera, z którego ma prawo korzystać onet.pl Serwer uŝytkownika domeny A i B poczta.onet.pl MTA serwer odbiera wiadomość od nadawcy protokołem SMTP wp.pl Serwer domeny uŝytkownika C smtp.wp.pl MTA Serwer odbiera wiadomość od MTA nadawcy protokołem SMTP pop3.wp.pl adam@onet.pl TAK Czy odbiorca jest uŝytkownikiem lokalnym NIE MDA Wiadomość jest dostarczana do skrzynki uŝytkownika Komputer uŝytkownika B MUA Adresat odbiera wiadomość Bibliograf protokołem POP3 lub IMAP MTA Wiadomość jest kolejkowana do wysłania, a następnie wysyłana protokołem SMTP do serwera odpowiedzialnego za przyjmowanie poczty dla domeny odbiorcy MDA Wiadomość jest dostarczana do skrzynki uŝytkownika poczta.onet.pl Komputer uŝytkownika C user@wp.pl MUA Adresat odbiera wiadomość protokołem POP3 lub IMAP Rys. Schemat przekazywania poczty elektronicznej [3]
Poczta elektroniczna, w większym stopniu niŝ inne usługi sieciowe, współdziała zarówno z sieciami róŝnego typu, jak i róŝnego rodzaju systemami operacyjnymi. Większość informacji przesyłanych za pośrednictwem poczty elektronicznej jest w formie tekstu. Jednak wraz z rozwojem przepustowości sieci, coraz częściej przesyłane są zarówno dźwięk, jak i obraz. Pozwala na to konwencja MIME (Multipurpose Internet Mail Extension). Standard ten polega na wysyłaniu wiadomości zawierającej tekst, obraz i dźwięk jako pliku tekstowego tak, aby mógł on być odczytany w kaŝdym systemie operacyjnym. Przesyłanie informacji graficznej z wykorzystaniem poczty elektronicznej jest obecnie tańsze i wygodniejsze ni przy pomocy faksu.[4] [5] Cechami, dzięki którymi maile zyskały przewagę nad tradycyjnymi listami są: a) szybkość - list na drugi koniec świata dociera w ciągu kilkunastu sekund b) niski koszt uŝytkowania - porównanie kosztu wysyłki listu tradycyjną pocztą, faksem i e-mailem zdecydowanie wypada na korzyść tego ostatniego c) załączniki - do listu moŝesz dołączyć dowolny plik (np. dokument Worda, Excela, obraz, dźwięk) d) dostępność - postęp technologiczny powoduje, Ŝe z konta e-mail moŝna korzystać w praktycznie dowolnym miejscu e) przyjazność - oprogramowanie słuŝące do obsługi poczty elektronicznej to aplikacje proste w uŝytkowaniu, często bezpłatne i dostępne w wielu wersjach językowych Do najpopularniejszych programów pocztowych naleŝą: Outlook Express z pakietu Internet Explorer - dostępny w systemach operacyjnych Windows 95 i wyŝszych, Netscape Mail&Newsgroups z pakietu Netscape Communicator, TheBat, Microsoft Outlook, Eudora i Mozilla. [4]. Niestety wraz z rozwojem tej usługi sieciowej wzrosło zagroŝenie odnośnie tej drogi komunikacji. Opis protokołów [6] Standardy internetowe obejmują Post Office Protocol (POP), Internet Message Access Protocol (IMAP) oraz Multipurpose Internet Mail Extension (MIME). IMAP wypiera POP; większość oprogramowania dla protokołu IMAP jest dostępna jako freeware i
wykorzystywana przez pocztę elektroniczną i grupy dyskusyjne. Czołowymi dostawcami internetowych systemów rozpowszechniania komunikatów są Sun i DEC. Wschodzący standard IMAP4 kontynuuje ewolucję systemu rozpowszechniania komunikatów typu klient-serwer, uŝywając wywołań procedur odległych. Serwer IMAP ma większe moŝliwości niŝ serwer POP jeśli chodzi o obsługę klientów. Programy klienta IMAP pozwalają uŝytkownikowi zdecydować, jakie kategorie wiadomości pobrać z serwera, gdzie je przechowywać i co serwer powinien zrobić z przeczytanymi wiadomościami poszczególnych kategorii. Funkcją nowych klientów IMAP jest MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions). Funkcja MIME daje uŝytkownikom poczty internetowej moŝliwość załączania plików do wiadomości. Większość zaawansowanych rozszerzeń MIME pomaga klientom PC wybrać odpowiednią aplikację do wyświetlenia lub uruchomienia pliku. W połączeniu z protokołem IMAP specyfikacja MIME pozwala tworzyć bogatsze i uŝyteczne wiadomości. Standardy internetowe umoŝliwiają współpracę produktów, ich wymienialność oraz niezaleŝność od dostawcy. Z drugiej strony oparte wyłącznie na standardach produkty dla poczty internetowej nie mają takich funkcji jak programy zastrzeŝone. Standardy internetowe to dziedzina zupełnie podstawowa. Nie ma wśród nich standardów dla bogatych funkcji oprogramowania do pracy zespołowej, takich jak prowadzenie kalendarzy i replikacje. Produkty pocztowe w pełni zgodne z internetowymi standardami są nieco opóźnione względem innych programów. Muszą bowiem oferować wiele funkcji dla uŝytkowników. UŜytkownicy chcą produktów, które korzystają ze standardowych katalogów ogólnego przeznaczenia, a nie zmuszają do tworzenia własnych. Podstawowymi wymaganiami w zakresie bezpieczeństwa stanie się pewne niebawem uwierzytelnianie, podpis cyfrowy i szyfrowanie wiadomości. Klienci korporacyjni chcą ponadto zintegrowanej obsługi kalendarzy i planowania, grup dyskusyjnych na bazie folderów publicznych i lepszych moŝliwości w zakresie zarządzania. Podobnie usługi katalogowe muszą być bogatsze niŝ ksiąŝka adresowa, która kiedyś została przyjęta za wzór dla systemów wymiany komunikatów. O ile składy wiadomości poczty były kiedyś udostępnianymi plikami, obecnie serwery muszą uŝywać pojedynczego egzemplarza składu. Innymi słowy systemy pocztowe powinny utrzymywać jedną kopię wiadomości przeznaczonej dla wielu odbiorców. Wiele współczesnych składów wiadomości oferuje moŝliwości transakcyjne, które pozwalają administratorom przywrócić system do poprzedniego stanu w przypadku odtwarzania po
awarii. Dostawcy tacy jak Lotus, Microsoft i Novell mają bogate w funkcje produkty oparte o własne, zamknięte protokoły. Wybór zaawansowanych, ale zastrzeŝonych produktów oznacza poświęcenie takich cech, jak współpraca i wymienialność produktów oraz niezaleŝność od dostawców. Lotus, Microsoft i Novell mają moduły programowe zgodne ze standardami takimi, jak IMAP4. s a) Protokół prostego transferu poczty elektronicznej (SMTP) Protokół SMTP, zdefiniowany w dokumencie RFC 821, jest zaprojektowany do niezawodnego i wydajnego przesyłania poczty elektronicznej. Jest on niezaleŝny od zastosowanego protokołu transmisji i wymaga jedynie niezawodnego kanału uporządkowanego strumienia danych. Oznacza to, Ŝe SMTP będzie działał poprzez (na przykład) usługę transportu protokołu kontroli sieci (NCP), czy niezaleŝną od sieci usługę transportu (NITS), jak równieŝ poprzez TCP. A zatem protokół SMTP moŝe przekazywać pocztę w obrębie róŝnych środowisk usług transportu. Usługa transportu zapewnia środowisko komunikacji międzyprocesowej (IPCE), mogące obejmować jedną sieć, kilka sieci, lub podsieć. Poczta elektroniczna to komunikacja międzyprocesowa, mogąca wysyłać pocztę pomiędzy hostami w róŝnych systemach transportowych, przekazując za pomocą procesu połączonego z dwoma (lub więcej) IPCE. Kiedy uŝytkownik zgłasza Ŝądanie poczty elektronicznej (tj. wysyła wiadomość poczty elektronicznej), ma miejsce następujący ciąg zdarzeń: Nadawca SMTP ustanawia dwukierunkowy kanał transmisyjny do odbiorcy SMTP, który moŝe być albo celem ostatecznym, albo pośrednim. Nadawca SMTP wysyła polecenie MAIL, wskazujące nadawcę poczty. JeŜeli odbiorca SMTP moŝe przyjąć pocztę, to reaguje odpowiedzią OK. Nadawca SMTP wysyła polecenie RCPT, identyfikujące adresata poczty. JeŜeli odbiorca SMTP moŝe przyjąć pocztę dla tego adresata, to reaguje odpowiedzią OK; jeŝeli nie, to reaguje odpowiedzią odrzucającą tego adresata (ale nie całą transakcję pocztową, poniewaŝ nadawca i odbiorca mogą wynegocjować kilku adresatów). Kiedy adresaci zostaną wynegocjowani, nadawca SMTP wysyła dane pocztowe. JeŜeli odbiorca SMTP przetworzy dane pomyślnie, to reaguje odpowiedzią OK.
JeŜeli host wysyłający i odbierający są połączeni z tą samą usługą transportu, to SMTP moŝe transmitować pocztę bezpośrednio od nadawcy do odbiorcy. W przeciwnym razie wiadomość transmitowana jest poprzez jeden lub więcej serwerów przekazujących. W takim przypadku serwer przekazujący SMTP musi otrzymać nazwę ostatecznego hosta docelowego, jak równieŝ nazwę docelowej skrzynki pocztowej. SMTP moŝe implementować usługę przekazywania, która jest wykorzystywana, kiedy ścieŝka określona przez polecenie RCPT jest niewłaściwa, ale odbiorca SMTP zna właściwe miejsce docelowe. W tym przypadku wysyłana jest jedna z następujących odpowiedzi, w zaleŝności od toŝsamości nadawcy i odbiorcy oraz od tego, czy odbiorca SMTP moŝe wziąć na siebie odpowiedzialność za przekazanie wiadomości: 251 uŝytkownik nielokalny; przekaŝę do ścieŝki przekazywania 551 uŝytkownik nielokalny; spróbuj wykorzystać ścieŝkę przekazywania b) Protokół odbierania poczty (POP) Serwery POP działają w ekonomicznym trybie przyjmowania przekazu. Serwery wymieniają pocztę w Internecie i przechowują pocztę przychodzącą dla swoich klientów. Oprogramowanie klienta inicjuje połączenie z serwerem i loguje się. Po uwierzytelnieniu serwer POP przesyła wszystko ze swojej kolejki pod adres klienta, następnie większość serwerów POP usuwa przekazane klientowi wiadomości z kolejki. Kontakt z serwerem jest szybki i skuteczny, ale nie jest elastyczny, ani powtarzalny. Utrata dysku twardego na komputerze klienta oznacza utratę wszystkich wiadomości pocztowych. Nie moŝna równieŝ przejrzeć otrzymanych wcześniej wiadomości z innego komputera. Niektórzy dostawcy oprogramowania oferują rozwiązania, w których moŝna skonfigurować serwer, aby nie usuwał wiadomości. Protokół POP3, zdefiniowany w dokumencie RFC 1939 uaktualnionym przez RFC 1957 oraz 2449, pozwala klientowi, który moŝe mieć ograniczone zasoby, na dynamiczny dostęp do skrzynki pocztowej na serwerze i (przewaŝnie) na pobieranie poczty, którą serwer dla niego przechowuje. Protokół ten wymaga niewielkich zasobów i ma ograniczone moŝliwości. Zazwyczaj poczta jest pobierana, a następnie usuwana, ale nie jest manipulowany Ŝaden inny sposób. Klient, który chce skorzystać z usługi POP3, ustanawia połączenie z portem TCP 110 na serwerze POP3. Kiedy połączenie zostanie ustanowione, serwer POP3 wysyła komunikat powitalny. Wtedy klient i serwer wymieniają polecenia i odpowiedzi (odpowiednio), dopóki
połączenie nie zostanie zamknięte lub przerwane. Działanie POP3 wykorzystuje stany i przebiega w następujący sposób: [6] Połączenie TCP zostaje otworzone, a klient otrzymuje komunikat powitalny. Sesja wchodzi w stan AUTORYZACJI. Klient pozwala się zidentyfikować serwerowi, który następnie pozyskuje zasoby związane ze skrzynką pocztową klienta. Sesja wchodzi w stan TRANSAKCJI. Klient Ŝąda, aby na serwerze zostały przeprowadzone działania. Klient wydaje polecenie QUIT. Sesja wchodzi w stan UAKTUALNIANIA. Serwer POP3 uwalnia wszelkie zasoby pozyskane podczas w stanie TRANSAKCJI i wysyła komunikat poŝegnalny. Połączenie TCP zostaje zamknięte. Usługi związane z transmisją danych. [7] Jednymi z najbardziej znanych są: FTP, NFS, SCP nie sposób omówić wszystkie. Opiszmy choć FTP. Przesyłanie plików przez uŝytkowników jest jedną z najczęściej wykonywanych operacji. Stanowią one znaczną część ruchu w sieciach komputerowych. Protokoły do tego uŝywane zapewniają dostęp do plików na innych komputerach dwiema drogami: albo przez kopiowanie (FTP, SCP) albo jako dostęp zintegrowany z systemem operacyjnym, gdzie operacje dostępu do zdalnych plików są dla uŝytkownika niewidoczne (NFS, CIFS). W obu jednak przypadkach protokoły muszą uwzględniać prawa dostępu do pliku (nie zawsze zapisywane w ten sam sposób jak w systemie lokalnym), róŝnice w nazwach plików, róŝnice w reprezentacjach binarnych (choć czasami konwersja formatów powodowałaby utratę danych i jest niemoŝliwa). FTP (ang. File Transfer Protocol) był pierwszym z protokołów przeznaczonych specjalnie do transferu plików. Aby z niego korzystać, uŝytkownik musi mieć program klienta. Program klienta oferuje uŝytkownikowi dostęp interakcyjny. Program ten łączy się ze wskazanym serwerem FTP, próbując otworzyć sesję TCP na porcie 21. Przed wykonaniem jakichkolwiek operacji przesłania danych do lub z serwera, uŝytkownik musi podać identyfikator w postaci nazwy uŝytkownika i hasła. Serwer i klient FTP uŝywają odrębnego połączenia do przesyłania danych sterujących oraz odrębnych połączeń do
transmisji kaŝdego z czytanych lub zapisywanych plików z osobna. Połączenie sterujące jest otwarte tak długo jak trwa sesja FTP. Wszystkie komendy wysyłane do serwera oraz jego odpowiedzi są przesyłane w kodzie ASCII (tak samo jak w przypadku SMTP, POP3, IMAP). Do transmisji danych wykorzystywany jest protokół UDP. Klient lokalnie uŝywa dowolnego, numeru portu niezajętego przez inną aplikację. Wysyła do serwera jego numer i czeka, aŝ serwer wybierze swój port. Następnie klient otwiera połączenie ze wskazanym portem i transmituje dane. Jest to tzw. tryb active pracy klienta. Serwer moŝe równieŝ do tego celu uŝyć zastrzeŝonego numeru portu TCP - 20. Alternatywą trybu active jest passive. W trybie tym to serwer pracuje tylko i wyłącznie na porcie 20. W trakcie pracy z serwerem uŝytkownik moŝe specyfikować format zapisywanych lub odczytywanych danych (dane binarne, w kodzie ASCII). Oprócz tego moŝe wydawać serwerowi cały szereg dodatkowych komend. Ich listę moŝna uzyskać przez uruchomienie klienta ftp i wydaniu komendy help. Oprócz protokołu FTP istnieje TFTP (ang. Trivial FTP). W odróŝnieniu od FTP protokół ten nie ma wbudowanych mechanizmów autoryzacji i nie ma moŝliwości pracy w trybie interakcyjnym z uŝytkownikiem. Dzięki temu pliki binarne klienta TFTP oraz serwera zajmują niewiele miejsca w pamięci. Korzystają z tego producenci urządzeń sieciowych, którzy na kliencie TFTP opierają moŝliwości instalowania nowszych wersji oprogramowania, bezdyskowe stacje robocze, które przy pomocy TFTP pobierają z serwera pliki z obrazem jądra. Usługi związane z serwisami informacyjnymi [7] Sieć Internet z całą pewnością nie byłaby tak atrakcyjna dla uŝytkowników, gdyby nie zgromadzone w niej informacje i, co waŝniejsze, moŝliwość łatwego dotarcia do nich. Oczywiście moŝliwość wymiany danych np. poczty elektronicznej, plików jest duŝym ułatwieniem w pracy, bez którego dzisiaj trudno się obejść. Czasami jednak rozsyłanie tych samych plików do setek uŝytkowników lub opisywanie pewnych rzeczy jest znacznie trudniejsze niŝ np. po prostu narysowanie ich. Oczywiście rysunek trzeba zaprezentować innym uŝytkownikom sieci. Tu z pomocą przychodzi protokół HTTP (ang. Hypertext Transfer Protocol) oraz usługa WWW (ang. World Wide Web). Dzięki nim oraz językowi słuŝącemu do tworzenia stron WWW - HTML (ang. Hypertext Markup Language) uŝytkownicy mogą łatwo przedstawiać wyniki swoich prac, poglądy, firmy przedstawiać produkty itd. W zasadzie moŝna powiedzieć, Ŝe rozwój sieci Internet w ostatnich latach był motywowany przez rosnącą popularność serwisów WWW oraz wykorzystywanie protokołu
HTTP do przesyłania danych przez inne aplikacje niŝ tylko przeglądarki stron WWW. Oprócz HTTP, nieco wcześniej powstał inny protokół NNTP (ang. Network News Transfer Protocol). Dzięki niemu uŝytkownicy mogą wymieniać poglądy i opinie przy pomocy tekstowych wiadomości. Podobnie jak w przypadku WWW są one umieszczane na serwerach i czytane przy pomocy programów-klientów. Reasumując moŝemy wymienić nie parę ale ogromne ilości usług sieciowych. Podobnie jak inne usługi związane z sieciami komputerowymi jest to dziedzina bardzo rozwojowa i ciągle modernizująca się. Celem i rozwojem takich usług zapewne będzie jeszcze lepsze jak i szybsze udostępnienie informacji poprzez Internet jak i sieci. [1] www.inventors.about.com [2] www.multicians.org [3] www.telekomunikacjapolska.pl [4] www.komputerswiat.pl [5] Hermanowska G. Hermanowski W.: 2004 Technologia informacyjna, Wyd. Operon, Gdynia [6] Martin W. Murhammer, Orcun Atakan, Stefan Bretz, Larry R. Pugh, Kazunari Suzuki, David. H. Wood 1998 TCP/IP Tutorial and Technical Overview International Technical Support Organization [7] http://wazniak.mimuw.edu.pl/ Opracował: Adam Kaltenbek