miten internet toimii - department of … tiedon siirtoon palvelimen ja asiakkaan välillä pitää...

T-110.1100 Johdatus tietoliikenteeseen ja multimediatekniikkaan

kevät 2010

Miten Internet toimii

Jyry Suvilehto

Sisältö1. Mitä Internet on syönyt

2.Internetin protokollapino

3.Katse kohti tulevaisuutta

2

MITÄ INTERNET ON SYÖNYT

3

Nettiselailu

Asiakas/palvelin-malli

Nimiarvaruus: URL

4

Internet

Asiakas(käyttäjä, työasema ja selainohjelma)

Palvelin(palvelinkoneja -ohjelma)

http://www.cse.tkk.fi/~jsuvileh/jotime/esimerkki.html

Tiedon muoto Tietokoneiden käsittelemä

tieto on määrämuotoista Esim. HTML = hypertekstin merkintäkieli

5

<!DOCTYPE html PUBLIC '-//W3C//DTD XHTML 1.1//EN' 'http://www.w3.org/TR/xhtml11/DTD/xhtml11.dtd'><html xmlns='http://www.w3.org/1999/xhtml' xml:lang='fi'> <head> <title>Esimerkki</title> </head> <body>  <h1>Otsikko</h1> <p>Tämä on erittäin yksinkertainen webbisivu.</p> <div><img src="http://www.aalto.fi/style_aaltofi/img/aalto-logo-1-fi.gif"alt="Aalto-yliopiston logo"/></div></body></html>

Sivun esimerkki.htmllähdekoodi

Protokolla Tiedon siirtoon palvelimen ja asiakkaan välillä

pitää sopia yhteyskäytäntö eli protokolla:– lähetettävät viestit ja niiden otsakkeet

– tilakone: kuka lähettää mitä ja milloin

– tiedon muoto

– siirtotie

Esim. HTTP = hypertekstin siirtoprotokolla Protokollista sovitaan

standardointiorganisaatioissa: IETF, W3C, Oasis, ISO, IEEE, 3GPP, ITU,…

6

HTTP

7

GET /jsuvileh/jotime/esimerkki.html HTTP/1.1Host: www.cse.tkk.fiUser-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 6.1; en-US; rv:1.9.1.7) Gecko/20091221 Firefox/3.5.7Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8Accept-Language: en-us,en;q=0.5Accept-Encoding: gzip,deflateAccept-Charset: ISO-8859-1,utf-8;q=0.7,*;q=0.7Keep-Alive: 300Connection: keep-alive

HTTP/1.x 200 OKDate: Thu, 21 Jan 2010 12:57:12 GMTServer: Apache/1.3.41 (Unix) PHP/4.4.7 DAV/1.0.3 mod_ssl/2.8.31 OpenSSL/0.9.8jEtag: "2f80a6-1d9-4b585a30"Accept-Ranges: bytesKeep-Alive: timeout=15, max=100Connection: Keep-AliveContent-Type: text/html


Selaimelta palvelimelle:

Palvelimelta selaimelle:

Tyypillinen asiakas/palvelin-protokollan rakenne: pyyntö ja vastaus

HTTP-vastauksen otsakkeet

Data(HTML)

HTTP-pyyntö

HTTP-pyynnön otsakkeet

HTTP-vastaus

HTTP

8








Data(HTML)

HTTP-pyyntö


HTTP-vastaus

GET /jsuvileh/jotime/esimerkki.html HTTP/1.1Host: www.cse.tkk.fiUser-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 6.1; en-US; rv:1.9.1.7) Gecko/20091221 Firefox/3.5.7Accept:text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8Accept-Language: en-us,en;q=0.5Accept-Encoding: gzip,deflateAccept-Charset: ISO-8859-1,utf-8;q=0.7,*;q=0.7Keep-Alive: 300Connection: keep-alive

HTTP

9








Data(HTML)

HTTP-pyyntö


HTTP-vastaus

HTTP/1.x 200 OKDate: Thu, 21 Jan 2010 12:57:12 GMTServer: Apache/1.3.41 (Unix) PHP/4.4.7 DAV/1.0.3 mod_ssl/2.8.31 OpenSSL/0.9.8jEtag: "2f80a6-1d9-4b585a30”Accept-Ranges: bytesKeep-Alive: timeout=15, max=100Connection: Keep-AliveContent-Type: text/html<!DOCTYPE html PUBLIC '-//W3C//DTD XHTML 1.1//EN' 'http://www.w3.org/TR/xhtml11/DTD/xhtml11.dtd'><html xmlns='http://www.w3.org/1999/xhtml' xml:lang='fi'> <head> <title>Esimerkki</title> </head> <body>  <h1>Otsikko</h1> <p>Tämä on erittäin yksinkertainen webbisivu.</p> <div><img src="http://www.aalto.fi/style_aaltofi/img/aalto-logo-1-fi.gif"alt="Aalto-yliopiston logo"/></div></body></html>

Siirtoprotokolla Kuinka HTTP-protokollan viestit siirretään

asiakkaan ja palvelimen välillä?

Vastaus: HTTP käyttää viestien siirtoon TCP-protokollaa

10

TCP:n tarjoama palvelu TCP toteuttaa kaksisuuntaisen tavuvirran asiakkaan

ja palvelimen välillä– Palvelin odottaa yhteyksiä; asiakas avaa yhteyden

– Kumpikin kirjoittaa ja lukee tavuja virrasta

11

Internet

Asiakas PalvelinGET /~jsuvileh/jotime/esimerkki.html…

HTTP/1.x 200 OK…

80

Palvelut on numeroitu: HTTP-palvelinohjelma odottaa yhteyksiä porttinumerossa 80

Telnet-ohjelmalla TCP:tä voi käyttää käsin

Protokollapino ja rajapinnat Miten TCP siirtää tavuvirran asiakkaan ja palvelimen

välillä?Vastaus: TCP jakaa tavuvirran lohkoihin ja lähettää lohkot IP-paketeissa

Protokollat muodostavat pinon, jossa kukin käyttää alemman kerroksen palveluja

– HTTP kayttää TCP:tä, TCP käyttää IP:tä

Kerrosten välillä on rajapinta– TCP Socket API — ohjelmointirajapinta sovelluksia varten

12

TCP:n toteutus

13

Asiakas Palvelin

SYN

ACK

SYN-ACK

kolmen paketinkättely

kaksisuuntainentavuvirta

paloiteltuna pakettehin

data

data

data

…Internet

IP-paketteja

IP:n tarjoama palvelu IP siirtää tietopaketteja kahden Internettiin

yhdistetyn koneen (host) välillä– Paketin koko yleensä alle 1500 tavua

Kullakin koneella on IP-osoite – Esim. 130.233.194.61

Periaate: Jokaisella koneella on oma IP-osoite ja mikä tahansa kone voi lähettää paketteja mille tahansa koneelle

14

Paketit verkossa

15

Esimerkin paketit (Wireshark):

IP-reititys

16

130.233.194.61

Kunkin koneen tarvitsee tietää vain oma lähin reititin

130.233.224.249

Reitittimet kuljettavat IP-paketteja vastaanottajan IP-osoitteeseen

Internet

Asiakaskone löytää lähimmän reitittimen ja saa oman IP-osoitteen automaattisestiDHCP-protokollalla

Linkkikerroksen palvelu Miten asiakas- ja palvelinkone siirtävät IP-

paketin lähimmälle reitittimelle? Miten reititin siirtää tiedon seuraavalle

reitittimelle? Miten tavut koneen muistista lähetetään

fyysisenä signaalina?Vastaus: Linkkikerros toteuttaa IP-pakettien siirron fyysisen linkin yli

17

Langaton lähiverkkoIEEE 802.11

Kytketty Ethernet IEEE 802.3

ADSL

Linkkikerroksen toteutus Linkkikerros siirtää IP-paketteja fyysisen

siirtotien kuten radioyhteyden, kuparikaapelin tai kuidun yli

Kone tai reititin liittyy linkkiin verkkokortilla, jolla on MAC-osoite

IP-paketit kapsuloidaan kehyksiin Kehysten bitit koodataan fyysiseksi signaaliksi Linkkikerroksen toteutuksia:

– Ethernet, WLAN,GPRS– DSL, kaapelimodeemi– MPLS, ATM

18

ENTÄ SE KUVA?

19

HTTP

20






Nettiselailu

21

Asiakas(käyttäjä, työasema ja selainohjelma)

www.cse.tkk.fi

sivu http://www.cse.tkk.fi/~jsuvileh/jotime/esimerkki.html kuvahttp://www.aalto.fi/style_aaltofi/img/aalto-logo-1-fi.gif

Internet

www.aalto.fi

http://www.cse.tkk.fi/~jsuvileh/jotime/esimerkki.html

http://www.aalto.fi/style_aaltofi/img/aalto-logo-1-fi.gif



HTTP

22

GET /style_aaltofi/img/aalto-logo-1-fi.gif HTTP/1.1Host: www.aalto.fiUser-Agent:Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 6.1; en-US; rv:1.9.1.7) Gecko/20091221 Firefox/3.5.7Accept:image/png,image/*;q=0.8,*/*;q=0.5Accept-Language:en-us,en;q=0.5Accept-Encoding: gzip,deflateAccept-Charset:ISO-8859-1,utf-8;q=0.7,*;q=0.7Keep-Alive:300Connection:keep-aliveReferer http://www.cse.tkk.fi/~jsuvileh/jotime/esimerkki.html

HTTP/1.0 200 OKDate:Thu, 21 Jan 2010 13:40:19 GMTServer:Apache/2.2.3 (Red Hat)Last-Modified:Mon, 21 Dec 2009 15:04:52 GMTEtag:"3bb63-832-47b3e6951cd00”Accept-Ranges:bytesContent-Length:2098Cache-Control:max-age=3600Expires:Thu, 21 Jan 2010 14:40:19 GMTContent-Type:image/gif

GIF89a..K....@@@[email protected]...... ```......pppPPP.........`...o.p...........0.. x.......P...e.......!.......,......K.....'.di.h..l..p,.tm.x..|....pH,....r..D.P.`.eD"..v..z.`.e3....4F......|.%x...>..U6.i..g.lD.y.2.x#...H...".x.=.......t..8{.{[email protected].."...w...w.<........./...x.4......n>.z..w#.......,.....$...}2......>.{.1...e...0..)t.`.4.2$..([email protected][email protected]'...\z0P.'M.....p.'P.JI.h.+......D.....[.8.&..D.h.].............Ir...(@.....H....g0t|Q. ....."...AU.d^)E.p....%..J{..^...0p...\.;^........xQ...y)..w.%-.,...!..:...dMvf.&.......p.........m...y9.{........P+...@...;.F.1I.p.b..6.f.......P.4...p...s.}.Rq.Q..m.....>..^*^.p.y.i`[email protected].}.....}4.SN.TV@{?...d.e.LQ..!..y....:R..\0~ $.\....{....(.'...5.R.:...F%...8/...2....zS.D.9..F..xp.L..LX@my,v.u#d..:]VZCu`.1..e......r.x.......7...*..*+...H..y.}...K2:.8!K......Z...X....f.GL(\...V\.........6T.D".P....Y.....^.....JW...W.N..#J.8B.....#[email protected].}......U..}u.P.&.(..l.& ......1T...8V../.Y&,4}1|..(.Q1..P..5..*.B= b%.......\[.y......G,1...1./...d.)U.0...j.tq7.....JQ&8....H;Q....%]...._.I..0.Z..{.=.c.(xs......W.....|..B.~...D*.p.>....Sv...c4..5..D......c...X..w.;K(....[).....T"....x.......>

...By...0.. .....o..y..y*...~6......>.a....A...@#..,.J..F0.X.....E......`.

.a.".

.<0.&.......Ba.-....v..@ ..q..E.C.H.!...<....e#.=L...p.T...{...d..%Z..Y..<..DT...d....H..2..t.(J..!..P1..0.......#.....z......t.. gP7i,g_...Z!.#.n...d..F...j....5NsAIz2..CE.E..T ..I..?.JH.2..$......T`vhAO+w).Y...#xe*bI.?.f..L..K..S.%<..A*)2.N*..J..4.9..x......`..r&....&..sH.............r.;\A8c..y...B..([email protected]#a...Zt|(...S`G....p.H.EGJ.....hL.IU..#...C.h4.....1....2a.S...|#.....G....!(PG......H.jw...y8s.J...........Qg....v.....X...1...;E.\....:..s....iWo....Bg_..N...;u.....X..T..!..(0..Z...l.f..P.v..d..fG[.zz..,.-!.J... .%|.lgK..`.9...k]......7..xr......3.i3s@.<......q.K]..v..m..RU.U.V../h..r \=l.....t...u...5..[T..4......*.;..b......G .~.@.{..........|M.yo....5..n.`..T.\W.....3......5@...).....$v..2F...8...1..K...x......L."...HN.....&;..P....Le9...;



Data(GIF)

HTTP-pyyntö


HTTP-vastaus

Binääridataa

23

Graphics Interchange Formateli GIF on binääriformaatti

Aalto-yliopiston logo on piirretty kuva (ei valokuva) joten se kannattaa tallentaa GIF tai PNG-formaatissa.

24

Tunniste Kuvan koko ja taustaväri

Kuvan alun sijaintiVarsinainen kuvadata (pakattuna)

Käytetyt värit

Logossa on paljon valkoista ja isoja samanvärisiäalueita, joten se pakkautuu hyvin.

451x75 = 33 825 pikseliäTiedostossa on 2098 tavua

Äärellinen tarkkuus

25

Multimedia voidaan tallettaa tietokoneeseen vain äärellisellä tarkkuudella. Rakastetun Johtajan kuvaa ei voi suurentaa äärettömiin tarkkuuden kärsimättä.

Sama rajoite pitää kaistanleveydet äärellisinä tiedonsiirrossa.

Scalable Vector Graphics<?xml version="1.0" standalone="no"?><!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 1.1//EN" "http://www.w3.org/Graphics/SVG/1.1/DTD/svg11.dtd">

<svg width="100%" height="100%" version="1.1"xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">

<rect width="300" height="100"style="fill:rgb(0,0,255);stroke-width:1;stroke:rgb(0,0,0)"/>

</svg>

Tallennetaan vain tieto muodosta, ei yksittäisiä pikseleitä

Tuki vajavaista (esim. PowerPoint, LaTeX) SVG on XML-pohjainen formaatti, kuten XHTML

26

INTERNET-PROTOKOLLAPINO

27

TCP/IP-protokollapino

28

SovelluskerrosMiddleware: HTTP, SSL, XML...

Siirtokerros: TCP, UDP, ...

Verkkokerros: IPv4, IPv6

Linkkikerros: Ethernet, MPSL,WLAN, GPRS ...

Tiedonsiirtoyhden linkin yli

Tiedonsiirto päästä päähän,Internetin yli(end to end)

Asiakas/palvelin-sovellukset ja monenväliset palveluarkkitehtuurit

Nimiavaruudet

29

IP-osoite ja porttinumero

IP-osoite

MAC-osoite

Sähköpostiosoite, URL, DNS-nimi, jne.





Viestien muoto

30

Yhteys

Paketit

Kehykset

Pyynnöt ja vastaukset






Siirotokerros: TCP, UDP, ...



Toteutus ja rajapinnat

31

Verkkokortin firmware ja rauta

Käyttöjärjestelmän ytimessä

Prosesseina käyttäjätilassa

Laiteajurirajapinta

Socket API

Tyypillinen toteutus:

Tiimalasimalli

32


Siirtokerros: TCP, UDP,...

IPv4, IPv6


Alun perin vain yksi verkkokerroksen protokolla ja kaksi siirtokerroksen protokollaa

Laiteajurirajapinta

Socket API

Rajapinnat tekevät uusien sovellusten ja linkkityyppien lisäämisen helpoksi

Lähitulevaisuudessa 29.01 sovelluskerrosta 05.02. siirto- ja verkkokerrosta 12.02. linkkikerrosta 19.02. tietoturvaa 26.02. televerkko, GSM, UMTS ja miljoona

muuta lyhennettä

33

Kauempana tulevaisuudessa 05.03 N.N.

– Tiedon tallentamisen perusteet, teksti ja pakkaamaton kuva 19.03. Petri Vuorimaa

– Tiedon pakkaaminen (feat. Fourier- ja muut taajuusmuunnokset)

– Multimedia 26.03. Timo Tossavainen

– Tietokonegrafiikan perusteet 09.04. Kai Puolamäki

– Virtuaalitodellisuus– Lisätty todellisuus

16.04. Vesa Kantola– Digitaalisten tuotteiden konseptointi

23.04. Sakari Luukkainen– Verkkoliiketoiminta

34

miten internet toimii - department of … tiedon siirtoon palvelimen ja asiakkaan välillä pitää...

Documents