Denna föreläsning Kommunikation Datakommunikationsprogrammering Kort presentation av Unix socket-gränssnittet Allmän bild Standardisering Hur görs standarder, vem gör dem MSC-diagram Enkelt verktyg för att visa händelser Web 2.0 Instruktioner för mellanförhöret Berkeleys sockel-gränssnitt Hur används gränssnittet? Berkeley Socket API i C, som publicerades i 4.2 BSD Unix har blivit att allmänt gränssnitt till operativsystemets TCP/IP-stacks tjänster Application Programming Interface, API Berkeley Software Distribution är en viktig och betydelsefull version i Unix historia Används i Unix och Windows I bruk i liknande form i andra språk också Gränssnittet skiljer den tekniska implementationen från den abstrakta modellen Programmeraren behöver inte veta hur tekniken är förverkligad Beror på språk och operativsystem I allmänhet Inkludera headers som beskriver API:n i programkoden Beskriv informationen i formatet definierat i API:n Använd funktionerna definierade i API:n Linka binären som implementerar API:n med i programmet Gränssnitt avskiljer programdelar från varann och möjliggör Återanvändning av delar Integration i olika övriga system Definiering av ansvar Integration är viktigaste orsaken till att gränssnitt används Användning av sockel Exempel: HTTP-klient (1/4) Skapa en sockel: int socket(int domain, int type, int protocol) Typen kan vara bl.a. SOCK_STREAM (TCP) SOCK_DGRAM (UDP) SOCK_RAW (raw IPv4) Definiera en struktur för att beskriva adressen struct in_addr { in_addr_t s_addr; /* IPv4 address, network byte order */ }; struct sockaddr_in { sa_family_t sin_family; /* AF_INET */ in_port_t sin_port; /* 16-bit port, network byte order*/ struct in_addr sin_addr; /* IPv4 address */...}; Öppna en förbindelse: connect() Använd sockeln: read(), write() Till slut, stäng förbindelsen: close() /* * Simple HTTP client program, version 1. * Written by Pasi.Eronen@nixu.fi. */ #include <arpa/inet.h> #include <netinet/in.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h>
Exempel: HTTP-klient (2/4) Exempel: HTTP-klient (3/4) void die(const char* message) { fprintf(stderr, "%s\n", message); exit(1); } int main(int argc, char *argv[]) { int sockfd, n; struct sockaddr_in addr; unsigned char buffer[4096]; if (argc!= 4) die("usage: geturl ip-address port local-url"); /* Open socket */ if ((sockfd = socket(af_inet, SOCK_STREAM, 0)) == -1) die("socket error"); /* Parse address */ memset(&addr, 0, sizeof(addr)); addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); if (addr.sin_addr.s_addr == -1) die("bad address"); /* Connect to remote host */ if (connect(sockfd, (struct sockaddr*) &addr, sizeof(addr)) == -1) die("connect error"); Exempel: HTTP-klient (4/4) HTTP-klient /* Send HTTP request */ write(sockfd, "GET ", 4); write(sockfd, argv[3], strlen(argv[3])); write(sockfd, " HTTP/1.0\r\n\r\n", 13); /* Read response */ while ((n = read(sockfd, buffer, sizeof(buffer))) > 0) write(stdout_fileno, buffer, n); /* Close and exit */ close(sockfd); return 0; } $./httpclient1 192.168.3.4 80 / HTTP/1.1 200 OK Date: Sat, 24 Apr 1999 17:08:25 GMT Server: Apache/1.3.4 Last-Modified: Fri, 26 Feb 1999 15:28:20 GMT Connection: close Content-Type: text/html <html><head><title>example Inc.</title></head> <body> <h1>welcome to Example Inc s web server!</h1>... $ Serverprocess Servern i sockelomgivningen Skiljer sig från ett vanligt program Körs i bakgrunden Har i allmänhet inte något egentligt användargränssnitt Förverkligar tjänsteförfrågningar som kommer från nätet Skickar vid behov tjänsteförfrågningar till andra servrar Ofta ett krav att behandla samtidiga förfrågningar Multikörning genom att implementera icke-blockerande systemanrop eller använda trådar eller genom att skapa nya serverprocesser Att planera en effektiv serverprocess är rätt så krävande Servern lyssnar på en viss port: bind() En viss port eller också en port/ip-adress kombination Och tar emot förbindelser: accept() Med accept()-anropet får serverprocessen ett handtag (handle) till filen (TCP-förbindelse) för att läsa och skriva getpeername() returnerar port och IP-adress för motparten getsockname ger port och IP-adress i servern
Distribuerad databehandling Standardisering En genomskinlig distribuering av data och processer över objekt i nätet har länge varit en målsättning för databehandling Idealt behöver programmeraren inte veta om distribueringen Sun RPC var den första populära metoden Remote Procedure Call Subrutinsanrop implementeras i en annan maskin Objektorienterade CORBA har sedermera blivit populär Common Object Request Broker Architecture Web Services närmar sig problemet ur annan vinkel Tjänsteanropen görs i XML-format Fördelarna med distribuering är genomskinligt utnyttjande av distribuerade resurser och arkitekturens flexibilitet Nackdelar är ökad komplexitet och kommunikationskraven Två datorer som är beroende av varann fördubblar inte pålitligheten utan halverar den Baserat på material av Bengt Sahlin Standarder De facto standard En standard är en allmänt accepterad, möjligast entydig definition Standarder viktiga inom kommunikation produkter bör fungera på ett deterministisk, definierat sätt produkter från olika framställare bör fungera tillsammans Interoperabilitet mjukvara och hårdvara på olika maskiner och framställda av olika organisationer kan kommunicera meningsfullt (RFC1392) Konformans (conformance) en implementation är förverkligad enligt specifikationer De facto standard: produkten är den första av sin typ på marknaden det är fråga om en nyckelprodukt produkten når en relativt stor del av världsmarknaden Exempel Word, PowerPoint, PC Fördelar I användning här och nu Risker inte nödvändigtvis optimal lösning produktutvecklarens ställning på marknaden Internet Engineering Task Force (IETF) standardisering inom Internet (TCP/IP) består av arbetsgrupper välspecifierat omfång arbetsgruppen upphör då målen fyllts största delen av jobbet sköts via e-postlistor möten tre gånger i året ursprunglig princip: running code and rough consensus efter explosionen av Internet har IETF lidit av tillväxtvärk bl a running code principen har lidit av inflation Internet Engineering Task Force (IETF) Alla publikationer tillgängliga gratis Request For Comments (RFC) Standards track Informational Experimental Historisk Best Current Practice (BCP) Internet Drafts Arbetsdokument Vem som helst kan framställa en Internet Draft En arbetsgrupp kan bestämma att jobba vidare på en idé i en Internet Draft, och draften blir ett arbetsdokument för arbetsgruppen STD Relativt få riktiga Internet standarder, närmast basprotokollen TCP, UDP och IP
3 rd Generation Partnership Program (3GPP) 3 rd Generation Partnership Program (3GPP) Specifierar tredje generationens mobila nätverk (WCDMA) Följer en release cykel (för tillfället specifieras rel-7) Specifikationsarbete is faser Fas 1 (stage 1): krav Fas 2 (stage 2): arkitektur Fas 3 (stage 3): detaljerad specifikation delat upp i områden GERAN:GSM och EDGE radio nätverk RAN: radio nätverk (3G) CT: kärnnätverk och terminaler SA: tjänster och systemaspekter Varje område har arbetsgrupper som jobbar med en viss del tex SA WG1 specifierar tjänster och RAN WG1 specifierar radionätverket på nivå 1 alla dokument är offentliga viktiga specifikationer UMTS IMS MBMS WLAN interworking www.3gpp.org organisationer som medlemmar Några övriga standardiseringsorganisationer International Organisation for Standardization (ISO) standarder för olika områden utvecklade Open Systems Interconnection (OSI) modellen Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) i huvudsak standarder för OSI-modellen två lägsta nivåer (t. ex. WLAN) International Telecommunication Union (ITU) standardiseringsorganisation under FN medlemmar: stater och större organisationer har standardiserat bl. a. ISDN, B-ISDN och GSM European Telecommunications Standards Institute (ETSI) har varit aktiv bl. a. i att standardiserade mobila nätverk 3GPP2 Specifierar tredje generationens mobila nätverk (CDMA) Open Mobile Alliance (OMA) standardiserar mobila tjänster t ex Push to Talk och DRM Standardiseringens betydelse Teknisk interoperabilitet och kvalitet Kommunikation mellan köpare och säljare Förmån för produkter som följer standarden Dokumentation av ingengörskunnande Mera on temat i ETSI:s publikation "Making Better Standards" http://portal.etsi.org/mbs/ Presenterar bl.a. verktyg som MSC-diagram Message Sequence Chart MSC-diagram Ett enkelt och nyttigt grafiskt verktyg för presentation av deltagare och meddelandesekvenser i kommunikation Notation Lodräta sträck representerar deltagare Meddelandena är vågräta namngivna pilar sneda sträck kan användas för att visa meddelanden som går i kors Tiden flyter neråt i diagrammet Användning Presentation av viktigaste händelserna Hjälper att ställa krav för protokoll i planeringsskedet
Exempel på MSC-diagram MS BTS-old BTS-new BSC Channel_activate Channel_activate_ack Handover_command Handover_command Handover_access Handover_detect Physical_information Move_to_new_channel Handover_complete Handover_complete Annat exempel på MSCdiagram (del) Browser DNS Proxy WWW-server URL_from_user Get_IP(proxy) Get_www(URL) Return(www_page) Cache_lookup(URL) Get_IP(URL_host) Alt Get_www(URL_path) Return(www_page) Not_Found Cache_store(URL, www_page) Web 2.0 Web 2.0 och det nya nätet http://www.youtube.com/watch?v=6gmp4nk0eoe Web 2.0 är en modeterm som syftar på Internets nya möjligheter Vem som helst kan producera innehåll Sociala nät och samfund är i nyckelposition Ett mängd WWW-baserade verktyg gör nätanvändarna jämnställda Modetermer kan föråldras på ett par år Förändringen däremot är verklig och märkbar Nya tillämpningar kommer hela tiden T.ex. machups kombinerade av tidigare tillämpningar Kombination av 112.fi ja Google Maps Historia: Högskolornas Internet Wiki Till åren 1992-1995 var Internet ett akademiskt forskningsnät Stark samarbets- och icke-kommersiell kultur Ett antal nya koncept utvecklades Moderation av diskussioner samt netikett FAQ-listor (Frequently Asked Questions) "Rough consensus and running code" inställning till administration Om det fungerar och folk godkänner det så används det Sedan öppnade sig Internet för massorna WWW och framför allt NCSA Mosaic 1993 är en milstolpe En mängd nya verktyg där WWW fungerar som plattform eller användargränssnitt Wiki tillåter enkel editering av WWW-serverns innehåll Till skillnad från en administrator som editerar HTML-filer Wiki är nära Tim Berners-Lees ursprungliga idé om ett datasystem som möjliggör samarbete Wikin är populära platformer för samarbete Systemet sparar ändringar och gör det möjligt att gå tillbaka till tidigare versioner Wikipedia är en encyklopedi baserad på Wikiteknologi
RSS Bloggar "Really Simple Syndication" XML-baserat filformat för beskrivning av uppdaterad information på en WWW-server XML är ett språk som kan användas för att definiera specifika språk för beskrivning av relevant data När serverns innehåll uppdateras, uppdaterar administratorn även RSS-beskrivningen För hand eler automatiskt Användaren har en RSS-läsare, som följer (poll) WWW-servrar och informerar användaren om uppdateringar Motsvarar klient för epost eller diskussionsforum XML-beskrivningen i RSS innehåller oftast en kort beskrivning om uppdateringen samt en länk till WWW-sidan Bloggar är ett socialt fenomen Användaren skriver artiklar till en webplats och uppdaterar den (mer eller mindre) regelbundet För hand eller med hjälp av program I samband med bloggen finns ofta möjlighet till kommentarer och diskussion Blog-tjänster erbjuder ofta RSS-information om uppdateringar RSS ökar bloggarnas användbarhet som social kanal märkbart Bloglistor är tjänster som låter användaren välja favoriter som enkelt kan följas P2P Tal i Internet Peer to Peer -arkitekturen Ändring i paradigm Epost, News, IRC, WWW o.s.v. kräver en server klient-server modellen är för tillfället populär P2P utgår från att det inte finns servrar, utan att användarnas maskiner kontaktar varann direkt I praktiken implementerar P2P-programmen både server- och klientfunktioner ur t.ex. TCP:s synvinkel Maskinerna i ett P2P-nät erbjuder information eller tjänster Utmaningen är att hitta rätt fil eller tjänst Kan lösas med index-server eller Genom att använda identifierare och sökalgoritmer P2P är känt för fildelning, men teknologin kan användas till mycket mer än så I och med den tekniska utvecklingen av förbindelserna kan de utnyttjas för kommunikation med allt högre kvalitetskrav Eposti IRC och IM enkelriktat ljud duplex ljud och bild Voice over IP (VoIP) Den IETF-definierade VoIP-arkitekturen använder två protokoll Signaleringsprotokoll (t.ex. Session Initiation Protocol) UDP-baserat transmissionsprotokoll (t.ex. Real Time Protocol) Strukturen efterliknar traditionella telefonnätets struktur med signalerings- och transmissionsnät Skype Alltså: Web 2.0 Skype är en sluten VoIP-produkt Det använda protokollet är alltså inte publicerat Skype är populärt, eftersom IETF:s protokoll inte fyller vissa praktiska krav NAT/PAT transformationen hindrar P2P-kommunikationen effektivt, SIP/RTP kör fast här Skype använder in tredje användare för att förmedla ett samtal mellan två användare Sökning av användare och uppkoppling av förbindelsen sker via centrala servrar, som känner till adressen till alla inskrivna användare En synlig trend Programarkitekturerna följer inte längre slutanvändare som kunder hos en server ägd av företaget modellen Alla användare kan producera innehåll och tekniskt mer avancerade användare även tjänster Dagen användargränssnitt till allt är WWW Mobilkommunikation kan ändra på situationen Borde tillämpningen erbjuda: WWW-gränssnitt (bra för tillfälligt bruk) eller Java-baserad GUI (opetimerad för tillämpningen) eller protokollgränssnitt ( gör din egen klient", IRC, IMAP, NNTP...) Vad betyder detta? Skrivande, boktryckeri, skrivmaskin, kopieringsmaskin, publikationsprogram tillåter redan att vem som helst kan producera innehåll Nu har vi ett nytt verktyg för distribuering av innehållet Det är alltså frågan om evolution mer än revolution Världen ändras
Nya utmaningar Jag eller vi? Vill du att andra skall veta allt om dig? Dina kommande arbetsgivare också I och med att informationsmängden växer och sökteknologin utvecklas, blir datasäkerhet och -skydd allt viktigare krav Allt som kommer ut på nätet arkiveras redan nu Vem är jag i nätet? Identitetskontroll Hur många identiteter eller roller har en person, och är dessa roller länkade till varann? Hur känna igen pålitlig information? Wikipedia är ett samarbetsprojekt, med vem? Är Youtube sant? Instruktioner för tent och mellanförhör Tenttialue Kysymystyypit Keskeiset asiat Luennoista Luentokalvoista Kirjan vastaavista alueista Harjoitustehtävistä Konseptit ja akronyymit K: Sähköpostipalvelin V: Palvelin, joka ottaa sähköpostia vastaan ja lähettää sen edelleen oikeaan suuntaan tai tallettaa vastaanottajan postilaatikkoon myöhemmin luettavaksi. K: TCP V: Transmission Control Protocol, tarjoaa tavuvirran sovelluksille Lyhyt selitys riittää Perustele väittämä oikeaksi tai vääräksi K: TCP tarjoaa aina samanlaisen rajapinnan ohjelmoijalle V: Väärin, TCP tarjoaa saman palvelun, mutta rajapinnat saattavat vaihdella eri käyttöjärjestelmissä K: Internetissä on yhteyksiä V: Oikein, vaikka verkko ei yleensä ole tietoinen yhteyksistä, esim. TCP-yhteyden osapuolet näkevät olevansa yhteydessä V: Väärin, Internet-verkko välittää vain IP-paketteja, yhteydet ovat näennäisiä Toisinaan sekä "oikein" että "väärin" saattaa olla hyväksyttävä vastaus, pisteet annetaan perustelun mukaan Kysymystyyppejä... Conclusion Lyhyet kysymykset, esim. "Miten TCP-yhteys avataan?" Kirjoitettu vastaus, kuva jos sopii kysymykseen, saa käyttää ranskalaisia viivoja Tentit pyritään laatimaan mittaamaan soveltavaa osaamista, jolloin kysymys saattaisi olla "Miten Internet toimisi, jos IP paketin otsaketiedoista poistettaisi Time To Live-kenttä?" Vastauksen informaatiosisällön laajuudesta voi tehdä oletuksia pistemäärän perusteella Esseet Kirjoitettava esseemuotoon, kaaviot ja luettelot eivät saa olla pääosa vastauksessta. Esseen tulisi näyttää joltain, jonka voisi julkaista vaikkapa ammattijulkaisussa. If the label on the cable on the table at your house, Says the network is connected to the button on your mouse, But your packets want to tunnel on another protocol, That's repeatedly rejected by the printer down the hall, And your screen is all distorted by the side effects of gauss, So your icons in the window are as wavy as a souse, Then you may as well reboot and go out with a bang, 'Cause as sure as I'm a poet, the sucker's gonna hang! http://www.netfunny.com/rhf/jokes/96q1/seuss.html