Mô hình client/server
Download
Report
Transcript Mô hình client/server
Introduction
GV: Nguyễn Thị Thanh Vân - CNTT
1
Giới thiệu
Kỹ thuật lập trình mạng
Cơ bản về mạng: OSI, TCP/IP
Giao thức TCP, UDP
Mô hình Client/Server
Trao đổi dữ liệu giữa các máy tính
Giới thiệu kỹ thuật socket
Java Simplified / Session 22 / 2 of 2
45
Một ứng dụng chạy trên máy đơn cục bộ: không
còn thích hợp với nhu cầu thực tế.
ứng dụng: tích hợp và triệu gọi lẫn nhau trên mạng
Intranet, Internet một cách hiệu quả và an toàn:
kỹ thuật lập trình mạng.
Yêu cầu người lập trình những hiểu biết và kỹ năng
chuyên sâu hơn để tạo giao tiếp và trao đổi dữ liệu
giữa các máy tính với nhau.
Java Simplified / Session 22 / 3 of 3
45
Học lập trình mạng để làm gì?
◦ Có được sự hiểu biết để quản trị các dịch vụ có
sẵn trên mạng tốt hơn.
◦ Có kiến thức để có thể lập được các tiện ích khai
thác tài nguyên trên mạng internet
◦ Bước đầu lập được các ứng dụng server và client
phục vụ cho một mục đích riêng nào đó.
Java Simplified / Session 22 / 4 of 4
45
Thực hiện được nhiều chức năng:
◦ 1 Retrieve Data
◦ 2 Send Data
1 File storage
2 Massively parallel computing
◦ 3 Peer-to-Peer Interaction
1 Games
2 Chat
3 File Sharing
◦ 4 Server
◦ 5 Searching the Web
◦ 6 Electronic Commerce
◦ 7 Ubiquitous Computing
◦ 8 Interactive Television
Java Simplified / Session 22 / 5 of 5
45
Các khái niệm
Các thành phần
OSI Model
TCP/IP
Giao thức TCP
Giao thức UDP
Các dịch vụ mạng
Java Simplified / Session 22 / 6 of 6
45
3. Các khái niệm cơ bản:
Mạng máy tính:
là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi
các đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó
Đường truyền vật lý:
Kiến trúc mạng: Thể hiện cách nối các máy tính
với nhau ra sao và tập hợp các qui tắc, qui ước
mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên
mạng phải tuân theo.
Hình trạng/đồ hình mạng – Topology: Topo
Point to point, Broadcast
Giao thức mạng – Protocol
Java Simplified / Session 22 / 7 of 7
45
◦
◦
◦
Phân loại theo khoảng cách địa lý:
LAN, WAN, MAN…
Phân loại theo đồ hình mạng (Topo):
Point to point,
Broadcast
Phân loại theo cách truyền tin
◦
◦
◦
◦
Chuyển mạch kênh (circuit-switched),
Chuyển mạch gói (packet-switched).
Phân loại theo kiến trúc quản lý:
Peer to peer,
Server based
Java Simplified / Session 22 / 8 of 8
45
Đặc điểm:
◦
◦
◦
◦
◦
◦
◦
Thực hiện sự trao đổi thông tin giữa hai đối tượng theo thời gian thực.
Đối tượng sử dụng làm chủ kênh dẫn trong suốt quá trình trao đổi tin
Hiệu suất thấp vì có lúc cả 2 bên đều hết thông tin để truyền
Lãng phí thời gian do có giai đoạn thiết lập kênh và giải phóng kênh
Nội dung thông tin không mang thông tin địa chỉ
Phù hợp với dịch vụ thoại
Khi lưu lượng tăng đến một mức ngưỡng nào đó thì một số cuộc gọi
có thể bị khoá, mạng từ chối mọi yêu cầu kết nối cho đến khi có thể
Java Simplified / Session 22 / 9 of 9
45
Java Simplified / Session 22 / 10 of10
45
a. Môi trường truyền dẫn
cáp, sóng điện từ, sóng vi ba, tia hồng ngoại...
b. Thiết bị phần cứng:
Kết nối các môi trường truyền: Card mạng (NIC hay
Adapter), Hub, Switch, Router...
Điều khiển quá trình truyền dữ liệu
Chạy các phần mềm: PC, Server
Các thiết bị ngoại vi: máy in, máy fax, Modem, Scanner
c. Phần mềm mạng
Các protocol
Các hệ điều hành mạng
Các tài nguyên: file, thư mục
Các ứng dụng mạng
Java Simplified / Session 22 / 11 of11
45
Xuất phát từ ý tưởng Kiến trúc phân tầng:
- Mục đích: giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài
đặt mạng
Giao
diện
tầng i
và
tầng
i-1
Hệ thống A
Hệ thống B
Tầng n
Tầng n
Tầng i+1
Tầng i
Tầng i-1
Tầng 1
Giao thức tầng i
Liên kết vật lý
Tầng i+1
Tầng i
Tầng i-1
Tầng 1
Java Simplified / Session 22 / 12 of12
45
- Mỗi mức được thiết kế để cung cấp một số dịch vụ xác
định cho mức trên nó
.
Một
•
•
•
•
số NSX:
SNA của IBM (6 layer)
DECnet của Digital Equipment Corporation (8)
Appletalk của Apple,
Netware của Novell Inc
Java Simplified / Session 22 / 13 of 45
Không thống nhất về kiến trúc giữa các hệ
thống mạng, gây ra sự khác nhau về:
- Phương pháp truy nhập đường truyền
- Giao thức giữa các mạng.
OSI: Reference Model for Open Systems
Interconnection – Mô hình tham chiếu cho việc nối
kết các hệ thống mở:
• Xuất phát từ kiến trúc phân tầng
• Xây dựng một khung chuẩn về kiến trúc mạng, làm
căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo các sản
phẩm về mạng
Java Simplified / Session 22 / 14 of14
45
OSI 7 layers
Java Simplified / Session 22 / 15 of15
45
Java Simplified / Session 22 / 16 of16
45
Một số đặc tính
- Độc lập về hình thái của mạng.
- Độc lập về phần cứng của mạng.
- Mô hình địa chỉ toàn cầu.
- Nền tảng client/server mạnh mẽ.
- Các chuẩn về giao thức ứng dụng mạnh mẽ.
Java Simplified / Session 22 / 17 of17
45
Có 4 tầng:
◦ Mức liên kết dữ liệu (Data Link/ Network Access)
Giao tiếp với thiết bị phần cứng 1 cách phù hợp
◦ Mức mạng (Network / Internet)
Đánh địa chỉ, routing, vận chuyển gói tin
◦ Mức chuyển (Transport)
Đảm bảo dữ liệu được truyền một cách tin cậy
◦ Mức ứng dụng (Aplication)
Các ứng dụng, các dịch vụ
Java Simplified / Session 22 / 18 of18
45
Java Simplified / Session 22 / 19 of19
45
Java Simplified / Session 22 / 20 of20
45
Địa chỉ là thông tin giúp gói tin đi đến đích
đúng
Java Simplified / Session 22 / 21 of21
45
TCP (Transmission Control Protocol) là giao
thức truyền thông cơ bản giúp trao đổi dữ
liệu qua lại giữa 2 hay nhiều máy tính một
cách tin cậy và chính xác.
Java Simplified / Session 22 / 22 of22
45
TCP đòi hỏi thiết lập kết nối trước khi bắt đầu
gửi dữ liệu và kết thúc kết nối khi việc gửi dữ
liệu hoàn tất.
Cụ thể, các kết nối TCP có ba pha:
◦ thiết lập kết nối
◦ truyền dữ liệu
◦ kết thúc kết nối
23
Java Simplified / Session 22 / 23 of 1
45
1
2
3
CTL = Which control bits in the TCP header are set to 1
Java Simplified / Session 22 / 24 of 45
1
2
3
4
Java Simplified / Session 22 / 25 of 45
nhận dữ liệu từ trạm đích;
• Có cơ chế để phát hiện mất gói tin hoặc các gói
tin đến không theo thứ tự;
• Có cơ chế tự động gởi lại những gói tin bị mất;
• Có cơ chế điều khiển luồng dữ liệu,
• Chậm
• Báo
Java Simplified / Session 22 / 26 of26
45
UDP (User Datagram Protocol) là giao thức
truyền nhận dữ liệu dưới dạng các gói tin độc
lập giữa các máy tính với nhau nhưng không
đảm bảo sự toàn vẹn dữ liệu (không tin cậy).
UDP là giao thức phi kết nối
Java Simplified / Session 22 / 27 of27
45
Mô hình được phổ biến nhất trong các hệ
thống phân tán là mô hình client/server.
Mô hình truyền tin client/server hướng tới
việc cung cấp dịch vụ.
Quá trình trao đổi dữ liệu bao gồm:
Truyền một yêu cầu từ tiến trình client tới tiến
trình server
Yêu cầu được server xử lý
Truyền đáp ứng cho client
Java Simplified / Session 22 / 28 of28
45
Mô hình client/server thường được cài đặt dựa
trên các thao tác cơ bản là gửi (send)
và nhận (receive).
Java Simplified / Session 22 / 29 of29
45
Kiến trúc client/server đơn giản nhất là kiến trúc
hai tầng.
Một ứng dụng hai tầng cung cấp nhiều trạm:
◦ tầng trình diễn (client): xử lý các công việc.
◦ tầng lưu trữ dữ liệu tập trung (server). kiểm soát
luồng vào ra giữa ứng dụng và dữ liệu
Hầu hết các ứng dụng Internet như là email,
telnet, ftp, Web là các ứng dụng hai tầng.
Hạn chế:
◦ hiệu năng ứng dụng giảm do hạn chế tại CLient
◦ dữ liệu truyền trên mạng tăng
◦ Bảo trì (affect to Client & Server
Java Simplified / Session 22 / 30 of30
45
Java Simplified / Session 22 / 31 of31
45
Một ứng dụng được chia thành ba tầng tách
biệt nhau về mặt logic:
◦ Tầng đầu tiên là tầng trình diễn thường bao gồm
các giao diện đồ họa.
◦ Tầng thứ hai, còn được gọi là tầng trung gian hay
tầng tác nghiệp.
◦ Tầng thứ ba chứa dữ liệu cần cho ứng dụng, thực
hiện các lời gọi hàm để tìm kiếm dữ liệu cần thiết.
Tầng trình diễn nhận dữ liệu và định dạng nó để
hiển thị.
Oracle, SQL Server hoặc tài liệu XML.
Java Simplified / Session 22 / 32 of32
45
Java Simplified / Session 22 / 33 of33
45
Kiến trúc n-tầng được chia thành các tầng như
sau:
◦ Tầng giao diện người dùng: quản lý tương tác của
người dùng với ứng dụng
◦ Tầng logic trình diễn: Xác định cách thức hiển thị giao
diện người dùng và các yêu cầu của người dùng
được quản lý như thế nào.
◦ Tầng logic tác nghiệp: Mô hình hóa các quy tắc tác
nghiệp,
◦ Tầng các dịch vụ hạ tầng: Cung cấp một chức năng
bổ trợ cần thiết cho ứng dụng như các thành phần
(truyền thông điệp, hỗ trợ giao tác).
Java Simplified / Session 22 / 34 of34
45
Java Simplified / Session 22 / 35 of35
45
Khi kết nối vào máy chủ ta có thể yêu cầu máy chủ
nhiều dịch vụ khác nhau: HTTP, mail, DNS, FTP
Mỗi dịch vụ đều có cách gửi nhận dữ liệu theo quy
ước riêng => quy định bởi cổng (hay port).
Mỗi chương trình dịch vụ sẽ sử dụng một cổng khác
để truy xuất thông tin. Cổng là một số nguyên dương
có giá trị từ 1 đến 16383
Server sẽ quy định cổng được sử dụng cho mỗi loại
dịch vụ.
Thông tin giữa Client và Server phải sử dụng cổng
tương ứng nhau thì mới trao đổi được với nhau.
Java Simplified / Session 22 / 36 of36
45
Java Simplified / Session 22 / 37 of37
45
Làm thế nào để
truyển dữ liệu từ
máy này đến máy
kia?
Có thể sử dụng một
trong các kỹ thuật
như:
-
NetBIOS
-
Pipe
-
Socket
Java Simplified / Session 22 / 38 of38
45
Cho phép các ứng dụng trong các máy tính liên lạc bên
trong LAN.
Được dùng trong các mạng Ethernet và Token Ring và coi
như là một phần của NetBIOS Extended User Interface
(NetBEUI), trong Windows. Được phát triển bởi IBM.
Cung cấp các dịch vụ session và transport (OSI).
NetBIOS cung cấp 2 kiểu liên lạc là session và datagram
◦ Session: là kiểu liên lạc giữa 2 máy tính thông qua thủ tục kết
nối, nó cho phép truyền được các messages kích thước lớn,
xác định lỗi và sửa lỗi.
◦ Datagram là kiểu liên lạc không cần thủ tục kết nối messages
nhỏ, và nó hỗ trợ kiểu truyên quảng bá một message đến mỗi
máy tính trên mạng LAN.
Java Simplified / Session 22 / 39 of39
45
SERVER
CLIENT
1. ADD NAME
1. ADD NAME
2. LISTEN
3. CALL
5. RECEIVE
4. SEND
6. SEND
8. HANGUP
7. RECEIVE
9. HANGUP
Java Simplified / Session 22 / 40 of40
45
STATION 1
STATION 2
ADD NAME
ADD NAME
SEND DATAGRAM
RECEIVE DATAGRAM
SEND_BCST_DATAGRAM_WAIT
RECEIVE_BCST_DATAGRAM_WAIT
DELETE NAME
DELETE NAME
Java Simplified / Session 22 / 41 of41
45
Pipe:
◦ là một bộ đệm dữ liệu được thực hiện trong bộ nhớ hệ thống,
◦ được sử dụng như là chuyển dòng dữ liệu liên tục giữa các tiến trình
hoặc giữa các máy tính.
Các Pipe làm việc như là các file giả. Do đó, một số hàm I/O
API về file có thể áp dụng (không phải là tất cả)
Có 2 kiểu pipe: anonymous và named pipes.
- Anonymous pipes : kiểu unidirectional, được sử dụng để
liên lạc giữa các tiến trình.
- Named pipes: có thể là bidirectional và thường được sử
dụng để liên lạc giữa các trạm trên mạng.
Java Simplified / Session 22 / 42 of42
45
Java Simplified / Session 22 / 43 of43
45
Java Simplified / Session 22 / 44 of44
45
khi yêu cầu một dịch vụ trên máy chủ thực
hiện điều gì đó, Client phải có khả năng kết
nối được với máy chủ. => Thực hiện thông
qua cơ chế socket (ổ cắm)
Socket là một API => ta có thể lập trình điều
khiển truyền thông giữa 2 máy sử dụng các
giao thức TCP, UDP.
Kết nối theo socket cần: IP và port.
Java Simplified / Session 22 / 45 of45
45
Socket API – Socket Application
Programming Interface
Ðược giới thiệu ở BSD4.1 UNIX, 1981
Ðược ứng dụng khởi tạo, sử dụng và hủy bỏ.
Dùng cơ chế client/server
Cung cấp hai dịch vụ chuyển dữ liệu thông
qua socket API:
◦ unreliable datagram (UDP)
◦ reliable, byte stream-oriented (TCP)
Java Simplified / Session 22 / 46 of46
45
Java Simplified / Session 22 / 47 of47
45
Java Simplified / Session 22 / 48 of48
45
Java Simplified / Session 22 / 49 of49
45
Stream Socket: dùng cho connectionoriented protocol như TCP.
Datagram Socket: dùng cho connectionless
protocol như UDP.
Raw Socket: dùng cho một số protocol của
một số ứng dụng đặc biệt, dùng các dịch vụ
trực tiếp của lớp IP.
Java Simplified / Session 22 / 50 of50
45
Hàm bind() để đăng ký với hệ thống
Hàm connect() để kết nối đến server
Hàm listen() đặt socket ở trạng thái chờ, lắng
nghe kết nối từ phía client
Hàm accept() : chấp nhận kết nối từ client đến
Hàm read() để đọc dữ liệu từ socket
Hàm write() để ghi dữ liệu
Hàm sendto() để gởi dữ liệu đến một địa chỉ
socket từ xa
Hàm recvfrom() để nhận dữ liệu đến một địa chỉ
socket từ xa
Java Simplified / Session 22 / 51 of51
45
Java Simplified / Session 22 / 52 of52
45
Java Simplified / Session 22 / 53 of53
45
Một trong 2 quá trình phải công bố số hiệu
cổng của socket mà mình sử dụng
Mỗi cổng giao tiếp thể hiện 1 địa chỉ xác định
trong hệ thống
Có thể nhận dữ liệu gửi đến cổng giao tiếp
này từ các quá trình khác.
Java Simplified / Session 22 / 54 of54
45
Dịch vụ
DNS lookup
FTP
HTTP
POP3
Windows shared
printer name lookup
Telnet
Giao thức
UDP
TCP
TCP
Cổng dịch vụ
53
21
80
TCP
UDP
110
137
TCP
23
Java Simplified / Session 22 / 55 of55
45
Socket API dựa trên nền Berkeley socket.
Socket trên BSD Unix
Socket trên Windows
Trong MS-DOS, Windows, MacOS và OS/2,
sockets được cung cấp dưới dạng các thư
viện lập trình.
Hầu hết ngôn ngữ lập trình đều hỗ trợ lập
trình mạng: C/C++, Python, Java, VB, …
Java Simplified / Session 22 / 56 of56
45
Trong BSD Unix, socket là một phần trong
kernel của hệ điều hành. Nó cung cấp các
dịch vụ IPC cục bộ hoặc giữa các tiến trình
trên mạng
Java Simplified / Session 22 / 57 of57
45
WinSock hiện thực Berkeley Sockets
Interface trên môi trường Windows.
WinSock có nhiều mở rộng thêm so với
Berkeley Sockets.
Java Simplified / Session 22 / 58 of58
45
Dùng thư viện WinSock API (Windows
Sockets Application Programming Interface )
để hiện thực.
◦ Cần có thư viện WINSOCK.DLL hoặc
◦ WINSOCK32.DLL (32-bit Windows ).
◦ Cần include các hàm và cấu trúc từ WINSOCK.H
hoặc WINSOCK2.H
◦ Có thể biên dịch dạng dòng lệnh :
cl –o dest-file src-file ws2_32.lib
Java Simplified / Session 22 / 59 of59
45