Разработка методов определения эффективности торговых интернет систем

Введение

Всемирную сеть Интернет, которая родилась менее четверти века назад в качестве побочного продукта американской военной технологии передачи данных, в настоящее время сравнивают с такими поворотными моментами в развитии техники и технологии как строительство железных дорог, появление автомобиля и освоение космоса. Темпы эволюции Интернет поражают и не имеют себе равных в истории. Если на заре развития Cети ее рассматривали главным образом как самую крупную в мире справочную систему, то сегодня это развитая среда, предоставляющая самые разнообразные сервисы и услуги.

Быстро развивается передача голоса и видеоконференция через Сеть.
Услуги Интернет-телефонии и в более широком смысле компьютерной телефонии в странах с наиболее развитой инфраструктурой Интернет начинают всерьез конкурировать с сервисом, предоставляемым традиционными телефонными операторами. Интернет все шире используется как широковещательная среда, хотя при создании никто не предполагал этого.

Все шире тенденция использования Интернет-сегментов при построении корпоративных сетей для крупного и среднего бизнеса, банков. Интернет стал базовой платформой информационного взаимодействия и поддержки материальных потоков между бизнес-субъектами (business to business или B2B). Примером
B2B Интернет-проекта, стоимостью в несколько миллиардов долларов, является система доставки автомобильных комплектующих, создаваемая совместно несколькими крупнейшими американскими автомобилестроительными компаниями.

Интернет оказался чрезвычайно удобной средой для операций с ценными бумагами. Число on-line (то есть совершенных при посредстве Интернет) транзакций уже превысило число транзакций на всех фондовых биржах вместе взятых. Интернет обеспечивает оказание различных финансовых сервисов, например, услуг валютного обмена (Forex).

Одна из наиболее острых и современных проблем - обеспечение on-line среды эффективными платежными системами. Ключевым требованием к подобным системам является безопасность и надежность их использования.

Вначале немного истории о том как же возник Интернет, какие используются протоколы передачи данных, какие сервисы существуют во всемирной паутине, как строятся сети.

I . Интернет. Общие понятия. Протоколы. Ресурсы.
1. Что такое Интернет?

Интернет - это мировая компьютерная сеть. В ней множество компьютеров по всему свету соединены проводами, телефонными линиями, радио и спутниковой связью. Со своего персонального компьютера Вы можете связаться с любой точкой земного шара и получить доступ к информации, которая содержится на любом компьютере, подключенном в сеть Интернет. А так как количество пользователей всемирной сетью растет, то и растут Ваши возможности в ней. Вы можете вступать в дискуссии по тем или иным темам, посещать виртуальные выставки, вести электронный бизнес, общаться с помощью почты и многое, многое другое. Достоинствами работы в сети Интернет являются быстрота, дешевизна, многоаспектность и перспективность.
1.1 Возникновение Интернет

Прародителем Интернет была сеть ARPANet. Она возникла в 1969 году, в
Америке, для того, чтобы облегчить сотрудничество между организациями оборонной промышленности, разбросанными по разным штатам. Сначала она соединяла компьютерные системы одного типа, но по мере развития возникла необходимость в обмене данными между "разнородными" сетями. Так возник проект Interneting Project. В результате был создан стандарт передачи данных - протокол TCP/IP.
1.2 Протоколы передачи данных

Протоколом передачи данных называется соглашение, устанавливающее, каким образом должна осуществляться передача данных из компьютера в компьютер и как можно распознавать и устранять ошибки, которые могут при этом возникать. И для того, чтобы осуществилась идея неограниченной коммуникации между компьютерами Интернет, используется один и тот же протокол TCP/IP. Он состоит из набора протоколов, каждый из которых выполняет различные задачи.
|TCP, UDP |транспортные протоколы, управляющие передачей данных между |
| |машинами |
|IP, ICMP,|протоколы маршрутизации. Они обрабатывают адресацию данных, |
|RIP |обеспечивают фактическую передачу данных |
|DNS, ARP |протоколы поддержки сетевого адреса обеспечивают идетификацию |
| |машины с уникальным номером и именем |
|FTP, |протоколы прикладных сервисов. Это программы, которые |
|TELNET |пользователь использует для получения доступа к различным |
| |услугам |

и др.

1.3 Сервисы сети Интернет

Протоколы семейства TCP/IP реализуют всевозможные сервисы (услуги)

Интернет.

WWW

Популярнейший из них - World Wide Web (сокращенно WWW, W3 или Web), его еще называют Всемирной паутиной. Представление информации в WWW основано на возможностях гипертекстовых ссылок (в дальнейшем - просто ссылка). Гипертекст - это текст, в котором содержаться ссылки на другие документы. Это дает возможность при просмотре некоторого документа легко и быстро переходить к другой связанной с ним по смыслу информации, которая может быть текстом, изображением, звуковым файлом или иметь любой другой вид, принятый в WWW. При этом связанные ссылками документы могут быть разбросаны по всему земному шару. Многочисленные пересекающиеся связи между документами WWW компьютерной паутиной охватывают планету - отсюда и название. Таким образом, пропадает зависимость от местонахождения конкретного документа.

E - mail

Следующий вид сервиса Интернет - электронная почта, или E - mail.
Она предназначена для передачи в сети файлов любого типа. Одни из главных ее преимуществ - дешевизна и быстрота.

Телеконференции UseNet

Телеконференции UseNet представляют собой электронные форумы.
Пользователи Интернет посылают туда свои сообщения, в которых высказываются по определенной теме. Сообщения поступают в специальные дискуссионные группы - телеконференции, при этом каждое мнение становится доступным для всех участников конкретной группы. Уже сегодня UseNet имеет более 20 000 телеконференций, посвященных различным темам: компьютерам, рецептам, вопросам генной инженерии и многому другому.

Протокол передачи файлов FTP

Протокол передачи файлов FTP используется для переписывания файлов с дистрибутивными копиями программ с удаленных серверов на Ваш компьютер. В зависимости от своих прав (обычный пользователь или др.) Вы можете производить те или иные действия по отношению к удаленному серверу ( в большинстве случаев это копия имеющейся на нем информации).

Gopher

Серверы Gopher были предвестниками World Wide Web. Это информационные серверы, на которых содержаться документы академической направленности и большие текстовые файлы. Для пользователей информация на серверах Gopher представляется в виде иерархических меню.

Telnet

Программа Telnet была разработана для обеспечения дистанционного доступа к удаленному компьютеру в Интернет. При этом компьютер пользователя выступает в качестве терминала, подключенного к большому компьютеру. В отличие от компьютеров, терминалы не обладают собственными вычислительными возможностями. Они только обеспечивают доступ к какому - то компьютеру благодаря имеющимся у них монитору и клавиатуре. В качестве примера можно привести системы в аэропортах, на вокзалах, где Вы можете получить информацию о билетах, рейсах и т.п.

Для того, чтобы связаться с некоторым компьютером в сети Интернет, Вам надо знать его уникальный Интернет - адрес. Существуют два равноценных формата адресов, которые различаются лишь по своей форме: IP - адрес и DNS
- адрес.
IP - адрес

IP - адрес состоит из четырех блоков цифр, разделенных точками. Он может иметь такой вид:

148.32.253.1

Каждый блок может содержать число от 0 до 255. Благодаря такой организации можно получить свыше четырех миллиардов возможных адресов. Но так как некоторые адреса зарезервированы для специальных целей, а блоки конфигурируются в зависимости от типа сети, то фактическое количество возможных адресов немного меньше. И тем ни менее, его более чем достаточно для будущего расширения Интернет.

С понятием IP - адреса тесно связано понятие "хост". Под хостом понимается любое устройство, использующее протокол TCP/IP для общения с другим оборудованием. Это может быть не только компьютер, но и маршрутизатор, концентратор и т.п. Все эти устройства, подключенные в сеть, обязаны иметь свой уникальный IP - адрес.
DNS - адрес

IP - адрес имеет числовой вид, так как его используют в своей работе компьютеры. Но он весьма сложен для запоминания, поэтому была разработана доменная система имен: DNS. DNS - адрес включает более удобные для пользователя буквенные сокращения, которые также разделяются точками на отдельные информационные блоки (домены). Например:

www.tsua.net

Если Вы вводите DNS - адрес, то он сначала направляется в так называемый сервер имен, который преобразует его в 32 - битный IP - адрес для машинного считывания.
Доменные имена

DNS - адрес обычно имеет три составляющие (хотя их может быть сколько угодно). Первая - имя компьютера, подключенного к сети Интернет
(или как его еще называют, узловое имя). Имя дает организация, владеющая данным компьютером. В приведенном выше примере компьютер имеет имя www, так как он работает как Web - сервер. Можно использовать или уже существующие в
Интернет узловые имена, или придумать свои.

Вторая часть - домен компании. Продолжая рассматривать приведенный пример, можно сказать, что компания "Технологические системы" имеет в
Интернет доменное имя "tsua".

Последняя составляющая доменного имени говорит либо о типе организации, владеющей компьютером, либо о стране, где размещен компьютер.
В нашем примере домен "net" означает, что это сетевая организация. Наиболее часто встречаются следующие домены, определяющие профиль деятельности (они называются доменами высшего уровня):
|edu |образовательное учреждение |
|gov |правительственное учреждение или организация |
|mil |военное учреждение |
|com |коммерческая организация |
|net |сетевая организация |
|org |организация, которая не относится не к одной |
| |из выше перечисленных |

Среди часто используемых доменов - идентификаторов стран можно выделить следующие
|at |Австрия |
|au |Австралия |
|ca |Канада |
|ch |Швейцария |
|de |Германия |
|dk |Дания |
|es |Испания |
|fi |Финляндия |
|fr |Франция |
|it |Италия |
|jp |Япония |
|nl |Нидерланды |
|no |Норвегия |
|nz |Новая Зеландия |
|ru |Россия |
|se |Швеция |
|uk |Украина |
|za |Южная Африка |

Адрес E-mail

С помощью IP - адреса или DNS - адреса в Интернет можно обратиться к любому нужному компьютеру. Если же Вы захотите послать сообщение по электронной почте, то указания только этих адресов будет недостаточно, поскольку сообщение должно попасть не только в нужный компьютер, но и к определенному пользователю системы.

Для доставки и прима сообщений электронной почты предназначен специальный протокол SMPT (Simple Mail Transport Protocol). Компьютер, через который в Интернет осуществляется передача сообщений электронной почты, называют SMPT - сервером. По электронной почте сообщения доставляются до указанного в адресе компьютера, который и отвечает за дальнейшую доставку. Поэтому такие данные, как имя пользователя и имя соответствующего SMPT - сервера разделяют знаком "@". Этот знак называется
"at коммерческое" (на жаргоне - собачка, собака). Таким образом, Вы адресуете свое сообщение конкретному пользователю конкретного компьютера.
Например:

[email protected] Здесь ivanov - пользователь, которому предназначено послание, а tsua.net - SMPT - сервер, на котором находится его электронный почтовый ящик (mailbox). В почтовом ящике хранятся сообщения, пришедшие по конкретному адресу.
URL

URL (Uniform Resource Locator, унифицированный определитель ресурсов) - это адрес некоторой информации в Интернет. Он имеет следующий формат:

тип ресурса://адрес узла/прочая информация

Ресурсная часть URL всегда заканчивается двоеточием и двумя или тремя наклонными чертами. Далее следует конкретный адрес узла, который Вы хотите посетить. За ним в качестве ограничителя моет стоять наклонная черта. В принципе, этого вполне достаточно. Но если Вы хотите просмотреть конкретный документ на данном узле и знаете точно его место расположения, то можете включить его адрес в URL. Ниже приведены несколько URL и расшифровка их значений:
|http://www.tsua.net/inde|страница компании " Технологические системы"в |
|x.html |WWW |
|ftp://ftp.microsoft.com/|файл с именем dirmap.txt на ftp - сервере |
|dirmap.txt |компании Microsoft |

Заключение

Итак, в Интернет возможны следующие виды адресов:
|Адрес|формат |
|IP |12.105.58.9 |
|DNS |компьютер.сеть.домен |
|E - |пользователь@email-сер|
|mail |вер |
|URL |тип ресурса://DNS - |
| |адрес |

2. Основы построения сетей. Сетевые топологии

Сегодня успешный бизнес немыслим без постоянного доступа к коммерческой информации, ее обработки и обмена. Пользователям необходимо связываться не только друг с другом внутри компании, но и с внешним миром.
Компьютерные сети позволяют делать это самым простым и наиболее экономичным способом. Соединение компьютеров в сеть также устраняет потребность покупать дополнительные принтеры, модемы, устройства хранения данных и т.д.: эти устройства могут совместно использоваться всеми пользователями сети.
2.1 Локальная сеть

(Local Area Network или LAN)

Сеть, расположенная на ограниченном пространстве и дающая пользователям возможность совместной работы с информацией, оборудованием и ресурсами.

Ethernet - наиболее распространенная сетевая среда, позволяющая передавать данные со скоростью 10 Mbps. Сейчас наблюдается активный переход на технологию Fast Ethernet со скоростью 100 Mbps. Все сообщения, посланные с использованием Ethernet, содержат коды, которые позволяют другому устройству принимать их. Информация посылается маленькими порциями данных, называемых "пакетами", это позволяет увеличить скорость передачи данных и убеждаться в том, что полученная информация совпадает с отправленной (снижение влияния помех).
Сетевые топологии

Сетевая схема или топология описывает то, как сеть спроектирована физически. Наиболее популярные из них - "звезда" и "шина".
Топология "звезда"

В центре каждой "звезды" - концентратор или коммутатор, который непосредственно соединен с каждым отдельным узлом сети через тонкий гибкий кабель UTP, часто называемый "витой парой". Кабель соединяет сетевой адаптер с ПК, с одной стороны, с концентратором или коммутатором - с другой. Подробнее о кабельных системах вы узнаете в следующем выпуске.
Устанавливать сеть с топологией "звезда" просто и недорого. Число узлов, которые можно подключить к концентратору, определяется возможным количеством портов самого концентратора. Однако имеется ограничение по числу узлов: ваша сеть может иметь максимум 1024 узла. Рабочая группа, созданная по схеме "звезда", может функционировать независимо или может быть связана с другими рабочими группами.

рис.1 Пример топологии "звезда"
Преимущества топологии "звезда"
Недорогой кабель и быстрая установка.
Легкое объединение рабочих групп.
Простое расширение сети.
Использования коммутатора или моста улучшает производительность "поперек" сети.
Неисправность одного узла не приводит к остановке работы всей сети.
Кабельная система обеспечивает подачу сигнала на контрольные лампы концентратора, что позволяет легко проводить диагностику и определять неисправные узлы.

Недостатки топологии "звезда"

Максимальное расстояние между узлом и концентратором не должно превышать 100 метров

Некоторые термины сети:
Узел

Сервер, компьютер, принтер, факс-модем и любое другое оборудование, которое может быть подключено к концентратору или коммутатору.

Рабочая группа

Узлы, соединенные с одним концентратором или коммутатором.

Mbps

Миллион битов в секунду

Сетевой адаптер

Это плата, которая устанавливается в ваш компьютер для соединения компьютера с сетью и имеет соединитель BNC и/или RJ-45. Специальное

ПО преобразовывает ваши данные в формат, пригодный для передачи в сети
Ethernet. Адаптеры поставляются в 10 и/или 100 Mbps вариантах.

Концентратор или хаб (от англ. hub)

Его основная функция - получать и посылать сигналы устройствам, связанным с ним. Концентратор посылает пакет данных во все узлы одновременно.

Коммутатор

Коммутатор - более эффективное, но и более дорогое, чем концентратор, устройство. Он "узнает" сетевые адреса автоматически, передавая данные только тому устройству, которому они предназначены (увеличивая скорость передачи). К коммутатору могут быть подключены или узлы, или концентраторы.

Топология "шина"

Согласно схеме "шина", все компьютеры или рабочие группы в сети соединены "цепочкой" с помощью сетевого коаксиального кабеля. Данные передаются от одного узла к другому. В каждом сетевом адаптере, установленном в компьютере, есть соединитель BNC, который подключает компьютер прямо к кабелю.

рис.2 Пример топологии "шина"

Преимущества топологии "шина"
Очень надежное кабельное соединение
Простое расширение сети
Не требуется концентратор или другое оборудование

Недостатки топологии "шина"
Не более 30 узлов в сети
Общая длина сети не должна превышать 185 метров
Неисправность одного узла приводит к неисправности всей сети
Трудный поиск неисправностей

2.2 Классические топологии

Под структурой компьютерной сети будем понимать отображение, описание связей между ее элементами. Под топологией сети будем понимать часть общей структуры сети, отражающей физические связи между ее элементами. Термины структура и топология практически равноправны. Термин топология, прежде всего, связан с местом расположения объектов, их внешним видом.

рис. 3 Классические топологии

Общая шина. Характеризуется использованием общего канала равноправными устройствами. Основное преимущество - простота и низкая стоимость. Основной недостаток - необходимость организации очередности доступа к каналу.
Наиболее популярное использование - технология Ethernet, широковещательные радиоканалы с равноправными пользователями.

Кольцо. Пользователи канала могут быть объединены в кольцо одним каналом или независимыми каналами. Первый случай походит на общую шину.
Разница в том, что из кольца необходимо удалять передаваемые данные.
Наиболее популярное использование - технологии Token Ring и FDDI. Требует управления доступа к каналу. Во втором случае кабельная система дороже, данные передаются с ретрансляцией, зато станции могут обмениваться данными относительно независимо друг от друга. Большое значение имеет наличие двух путей для передачи данных, что повышает производительность и надежность сети. Чаще всего используется при больших расстояниях между узлами, при использовании для их соединения выделенных каналов.

Полносвязная. Каждая пара узлов соединена между собой отдельным каналом. Наиболее дорогая кабельная система. При этом достигается максимальная производительность, надежность, скорость передачи.
Используется, например, при соединении ATC телефонной сети, для построения сети передачи общего пользования.

Звезда. Является в то же время элементом иерархической структуры.
Отличается относительно высокой стоимостью кабельной системы. Особенно, если узлы находятся на больших расстояниях. Позволяет сосредоточить в одном месте все проблемы по передаче данных, по адресации. Является основой для построения структурированных кабельных систем, широковещательных радиосетей, радиосот.

Иерархия. Позволяет сократить длину кабелей (по сравнению со звездой) и структурировать систему в соответствии с функциональным назначением элементов. Наиболее гибкая структура. Практически все сложные системы имеют в своем составе иерархические структуры.

Сложная структура. Является совокупностью типовых, классических структур. Часто сеть простой структуры создается на основе сети передачи информации сложной структуры (левая нижняя структура).

3. Протоколы передачи данных

3.1 Основы TCP/IP

Термин "TCP/IP" обычно обозначает все, что связано с протоколами TCP и
IP. Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы и даже саму сеть. В состав семейства входят протоколы UDP, ARP, ICMP, TELNET, FTP и многие другие. TCP/IP - это технология межсетевого взаимодействия, технология internet. Сеть, которая использует технологию internet, называется "internet". Если речь идет о глобальной сети, объединяющей множество сетей с технологией internet, то ее называют Internet.
Модуль IP создает единую логическую сеть

Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу средств связи. Однако предполагается, что каждая подсеть может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети.
Не требуется, чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку пакетов и имела надежный сквозной протокол. Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети могут обмениваться пакетами.

Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю. Объединенная сеть обеспечивает датаграммный сервис.

Проблема доставки пакетов в такой системе решается путем реализации во всех узлах и шлюзах межсетевого протокола IP. Межсетевой уровень является по существу базовым элементом во всей архитектуре протоколов, обеспечивая возможность стандартизации протоколов верхних уровней.

3.2 Функции протокола IP

Протокол IP находится на межсетевом уровне стека протоколов TCP/IP.
Функции протокола IP определены в стандарте RFC-791 следующим образом:
“Протокол IP обеспечивает передачу блоков данных, называемых дейтаграммами, от отправителя к получателям, где отправители и получатели являются компьютерами, идентифицируемыми адресами фиксированной длины (IP-адресами).
Протокол IP обеспечивает при необходимости также фрагментацию и сборку дейтаграмм для передачи данных через сети с малым размером пакетов”.

Протокол IP является ненадежным протоколом без установления соединения. Это означает, что протокол IP не подтверждает доставку данных, не контролирует целостность полученных данных и не производит операцию квитирования (handshaking) - обмена служебными сообщениями, подтверждающими установку соединения с узлом назначения и его готовность к приему данных.
Протокол IP обрабатывает каждую дейтаграмму как независимую единицу, не имеющую связи ни с какими другими дейтаграммами в Интернет. После того, как дейтаграмма отправляется в сеть, ее дальнейшая судьба никак не контролируется отправителем (на уровне протокола IP). Если дейтаграмма не может быть доставлена, она уничтожается. Узел, уничтоживший дейтаграмму, может оправить по обратному адресу ICMP-сообщение о причине сбоя.

Гарантию правильной передачи данных предоставляют протоколы вышестоящего уровня (например, протокол TCP), которые имеют для этого необходимые механизмы.

Одна из основных задач, решаемых протоколом IP, - маршрутизация дейтаграмм, т.е. определение пути следования дейтаграммы от одного узла сети к другому на основании адреса получателя.

Общий сценарий работы модуля IP на каком-либо узле сети, принимающего дейтаграмму из сети, таков:

. с одного из интерфейсов уровня доступа к среде передачи

(например, с Ethernet-интерфейса) в модуль IP поступает дейтаграмма;

. модуль IP анализирует заголовок дейтаграммы; если пунктом назначения дейтаграммы является данный компьютер:

. если дейтаграмма является фрагментом большей дейтаграммы, ожидаются остальные фрагменты, после чего из них собирается исходная большая дейтаграмма;

. из дейтаграммы извлекаются данные и направляются на обработку одному из протоколов вышележащего уровня (какому именно - указывается в заголовке дейтаграммы);

. если дейтаграмма не направлена ни на один из IP-адресов данного узла, то дальнейшие действия зависят от того, разрешена или запрещена ретрансляция (forwarding) “чужих” дейтаграмм;

. если ретрансляция разрешена, то определяются следующий узел сети, на который должна быть переправлена дейтаграмма для доставки ее по назначению, и интерфейс нижнего уровня, после чего дейтаграмма передается на нижний уровень этому интерфейсу для отправки; при необходимости может быть произведена фрагментация дейтаграммы;

. если же дейтаграмма ошибочна или по каким-либо причинам не может быть доставлена, она уничтожается; при этом, как правило, отправителю дейтаграммы отсылается ICMP-сообщение об ошибке.

. При получении данных от вышестоящего уровня для отправки их по сети IP- модуль формирует дейтаграмму с этими данными, в заголовок которой заносятся адреса отправителя и получателя (также полученные от транспортного уровня) и другая информация; после чего выполняются следующие шаги:

. если дейтаграмма предназначена этому же узлу, из нее извлекаются данные и направляются на обработку одному из протоколов транспортного уровня (какому именно - указывается в заголовке дейтаграммы);

. если дейтаграмма не направлена ни на один из IP-адресов данного узла, то определяются следующий узел сети, на который должна быть переправлена дейтаграмма для доставки ее по назначению, и интерфейс нижнего уровня, после чего дейтаграмма передается на нижний уровень этому интерфейсу для отправки; при необходимости может быть произведена фрагментация дейтаграммы;

. если же дейтаграмма ошибочна или по каким-либо причинам не может быть доставлена, она уничтожается.

Здесь и далее узлом сети называется компьютер, подключенный к сети и поддерживающий протокол IP. Узел сети может иметь один и более IP- интерфейсов, подключенных к одной или разным сетям, каждый такой интерфейс идентифицируется уникальным IP-адресом.

IP-сетью называется множество компьютеров (IP-интерфейсов), часто, но не всегда подсоединенных к одному физическому каналу связи, способных пересылать IP-дейтаграммы друг другу непосредственно (то есть без ретрансляции через промежуточные компьютеры), при этом IP-адреса интерфейсов одной IP-сети имеют общую часть, которая называется адресом, или номером, IP-сети, и специфическую для каждого интерфейса часть, называемую адресом, или номером, данного интерфейса в данной IP-сети

Маршрутизатором, или шлюзом, называется узел сети с несколькими IP- интерфейсами, подключенными к разным IP-сетям, осуществляющий на основе решения задачи маршрутизации перенаправление дейтаграмм из одной сети в другую для доставки от отправителя к получателю.

Хостами называются узлы IP-сети, не являющиеся маршрутизаторами.
Обычно хост имеет один IP-интерфейс (например, связанный с сетевой картой
Ethernet или с модемом), хотя может иметь и несколько.

Маршрутизаторы представляют собой либо специализированные вычислительные машины, либо компьютеры с несколькими IP-интерфейсами, работа которых управляется специальным программным обеспечением. Компьютеры конечных пользователей, различные серверы Интернет и т.п. вне зависимости от своей вычислительной мощности являются хостами.

3.3 RTP - Протокол передачи видео- и аудиоинформации в реальном масштабе времени

Стремительный рост Internet предъявляет новые требования к скорости и объемам передачи данных. И для того чтобы удовлетворить все эти запросы, одного увеличения емкости сети недостаточно, необходимы разумные и эффективные методы управления графиком и контролем загруженности линий передачи.

В приложениях реального времени отправитель генерирует поток данных с постоянной скоростью, а получатель (или получатели) должен предоставлять эти данные приложению с той же самой скоростью. Такие приложения включают, например, аудио- и видеоконференции, живое видео, удаленную диагностику в медицине, компьютерную телефонию, распределенное интерактивное моделирование, игры, мониторинг в реальном времени и др.
Наиболее широко используемый протокол транспортного уровня — это TCP.
Несмотря на то что TCP позволяет поддерживать множество разнообразных распределенных приложений, он не подходит для приложений реального времени.

Эту задачу и призван решить новый транспортный протокол реального времени
— RTP (Real-Time Transport Protocol), который гарантирует доставку данных одному или более адресатам с задержкой в заданных пределах, т. е. данные могут быть воспроизведены в реальном времени.

Принципы построения протокола RTP
RTP не поддерживает каких-либо механизмов доставки пакетов, обеспечения достоверности передачи или надежности соединения. Эти все функции возлагаются на транспортный протокол. RTP работает поверх UDP и может поддерживать передачу данных в реальном времени между несколькими участниками RTP-сеанса.

Для каждого участника RTP сеанс определяется парой транспортных адресов назначения пакетов (один сетевой адрес — IP и пара портов: RTP и RTCP).
Пакеты RTP содержат следующие поля: идентификатор отправителя, указывающий, кто из участников генерирует данные, отметки о времени генерирования пакета, чтобы данные могли быть воспроизведены принимающей стороной с правильными интервалами, информация о порядке передачи, а также информация о характере содержимого пакета, например, о типе кодировки видеоданных (MPEG, Indeo и др.). Наличие такой информации позволяет оценить величину начальной задержки и объема буфера передачи.

В типичной среде реального времени отправитель генерирует пакеты с постоянной скоростью. Они отправляются через одинаковые интервалы времени, проходят через сеть и принимаются получателем, воспроизводящим данные в реальном времени по их получении. Однако ввиду изменения времени задержки при передаче пакетов по сети, они могут прибывать через нерегулярные интервалы времени. Для компенсации этого эффекта поступающие пакеты буферизуются, придерживаются на некоторое время и затем предоставляются с постоянной скоростью программному обеспечению, генерирующему вывод.
Поэтому для функционирования протокола реального времени необходимо, чтобы каждый пакет содержал временную метку— таким образом получатель может воспроизвести поступающие данные с той же скоростью, что и отправитель.

Поскольку RTP определяет (и регулирует) формат полезной нагрузки передаваемых данных, с этим напрямую связана концепция синхронизации, за которую частично отвечает механизм трансляции RTP — микшер. Принимая потоки пакетов RTP от одного или более источников, микшер, комбинирует их и посылает новый поток пакетов RTP одному или более получателям. Микшер может просто комбинировать данные, а также изменять их формат, например, при комбинировании нескольких источников звука. Предположим, что новая система хочет принять участие в сеансе, но ее канал до сети не имеет достаточной емкости для поддержки всех потоков RTP, тогда микшер получает все эти потоки, объединяет их в один и передает последний новому члену сеанса. При получении нескольких потоков микшер просто складывает значения импульсно-кодовой модуляции. Заголовок RTP, генерируемый микшером, включает идентификатор отправителя, чьи данные присутствуют в пакете.

Более простое устройство — транслятор, создает один исходящий пакет
RTP для каждого поступающего пакета RTP. Этот механизм может изменить формат данных в пакете или использовать иной комплект низкоуровневых протоколов для передачи данных из одного домена в другой. Например, потенциальный получатель может оказаться не в состоянии обрабатывать высокоскоростной видеосигнал, используемый другими участниками сеанса. Транслятор конвертирует видео в формат более низкого качества, требующий не такой высокой скорости передачи данных.

Методы контроля работы
Протокол RTP используется только для передачи пользовательских данных — обычно многоадресной — всем участникам сеанса. Совместно с RTP работает протокол RTCP (Real-time Transport Control Protocol), основная задача которого состоит в обеспечении управления передачей RTP. RTCP использует тот же самый базовый транспортный протокол, что и RTP (обычно UDP), но другой номер порта.

RTCP выполняет несколько функций:
Обеспечение и контроль качества услуг и обратная связь в случае перегрузки. Так как RTCP-пакеты являются многоадресными, все участники сеанса могут оценить, насколько хороши работа и прием других участников.
Сообщения отправителя позволяют получателям оценить скорость данных и качество передачи. Сообщения получателей содержат информацию о проблемах, с которыми они сталкиваются, включая утерю пакетов и избыточную неравномерность передачи. Обратная связь с получателями важна также для диагностирования ошибок при распространении. Анализируя сообщения всех участников сеанса, администратор сети может определить, касается данная проблема одного участника или носит общий характер. Если приложение-отправитель приходит к выводу, что проблема характерна для системы в целом, например, по причине отказа одного из каналов связи, то оно может увеличить степень сжатия данных за счет снижения качества или вообще отказаться от передачи видео — это позволяет передавать данные по соединению низкой емкости.

Идентификация отправителя. Пакеты RTCP содержат стандартное текстовое описание отправителя. Они предоставляют больше информации об отправителе пакетов данных, чем случайным образом выбранный идентификатор источника синхронизации. Кроме того, они помогают пользователю идентифицировать потоки, относящиеся к различным сеансам.

Оценка размеров сеанса и масштабирование. Для обеспечения качества услуг и обратной связи с целью управления загруженностью, а также с целью идентификации отправителя, все участники периодически посылают пакеты
RTCP. Частота передачи этих пакетов снижается с ростом числа участников.
При небольшом числе участников один пакет RTCP посылается максимум каждые 5 секунд. RFC-1889 описывает алгоритм, согласно которому участники ограничивают частоту RTCP-пакетов в зависимости от общего числа участников. Цель состоит в том, чтобы трафик RTCP не превышал 5% от общего трафика сеанса.

Формат заголовка протокола RTP
RTP — потоко -ориентированный протокол. Заголовок RTP-пакета создавался с учетом потребностей передачи в реальном времени. Он содержит информацию о порядке следования пакетов, чтобы поток данных был правильно собран на принимающем конце, и временную метку для правильного чередования кадров при воспроизведении и для синхронизации нескольких потоков данных, например, видео и аудио.

Каждый пакет RTP имеет основной заголовок, а также, возможно, дополнительные поля, специфичные для приложения.
Использование TCP в качестве транспортного протокола для этих приложений невозможно по нескольким причинам:

. Этот протокол позволяет установить соединение только между двумя конечными точками, следовательно, он не подходит для многоадресной передачи.

. TCP предусматривает повторную передачу потерянных сегментов, прибывающих, когда приложение реального времени уже их не ждет.

. TCP не имеет удобного механизма привязки информации о синхронизации к сегментам — дополнительное требование приложений реального времени.
Другой широко используемый протокол транспортного уровня — LJDP не имеет части ограничений TCP, но и он не предоставляет критической информации о синхронизации.
Несмотря на то, что каждое приложение реального времени может иметь свои собственные механизмы для поддержки передачи в реальном времени, они имеют много общих черт, а это делает определение единого протокола весьма желательным.

Эту задачу и призван решить новый транспортный протокол реального времени
— RTP (Real-time Transport Protocol), который г

Вернуться