Рис. 7.1. Структура взаимодействия участников почтового обмена
Занятие 7 по курсу "Информационные сети"
Сетевые сервисы. Прикладные сервисы сетей TCP/IP. Электронная почта. FTP
Электронная почта во многом похожа на обычную почтовую службу. Корреспонденция подготавливается пользователем на своем рабочем месте программой подготовки почты, или текстовым редактором. Обычно, программа подготовки почты вызывает текстовый редактор, который пользователь предпочитает всем остальным программам этого типа. Затем пользователь должен вызвать программу отправки почты (программа подготовки почты вызывает программу отправки автоматически). Стандартной программой отправки является программа sendmail.
Sendmail работает как почтовый курьер, доставляющий обычную почту в отделение связи для дальнейшей рассылки. В Unix-системах sendmail сама является отделением связи. Она сортирует почту и рассылает её адресатам. Для пользователей персональных компьютеров, имеющих почтовые ящики на своих машинах и работающих с почтовыми серверами через коммутируемые телефонные линии, могут потребоваться дополнительные действия. Так, например, пользователи почтовой службы Relcom должны запускать программу UUPC, которая осуществляет доставку почты на почтовый сервер.
Для работы электронной почты в Интернете разработан специальный протокол Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), являющийся протоколом прикладного уровня и использующий транспортный протокол TCP. Однако совместно с этим протоколом используется и Unix-Unix-CoPy (UUCP) протокол. UUCP хорошо подходит для использования телефонных линий связи. Большинство пользователей электронной почты Relcom реально используют для доставки почты на узел именно этот протокол. Разница между SMTP и UUCP заключается в том, что при использовании первого протокола sendmail пытается найти машину-получателя почты и установить с ней взаимодействие в режиме on-line для того, чтобы передать почту в её почтовый ящик. В случае использования SMTP почта достигает почтового ящика получателя за считанные минуты, и время получения сообщения зависит только от того, как часто получатель просматривает свой почтовый ящик. При использовании UUCP почта передаётся по принципу «stop-go», т.е. почтовое сообщение передаётся по цепочке почтовых серверов от одной машины к другой пока не достигнет машины-получателя или не будет отвергнуто по причине отсутствия абонента-получателя.
С одной стороны, UUCP позволяет доставлять почту по плохим телефонным каналам, т.к. не требуется поддерживать линию всё время доставки от отправителя к получателю, а с другой стороны бывает обидно получить возврат сообщения через сутки после его отправки из-за того, что допущена ошибка в имени пользователя. В целом же общие рекомендации таковы: если имеется возможность надёжно работать в режиме on-line и это является нормой, то следует настраивать почту для работы по протоколу SMTP, если линии связи плохие или on-line используется чрезвычайно редко, то лучше использовать UUCP. Структура взаимодействия участников почтового обмена представлена на Рис. 7.1.
Рис. 7.1. Структура взаимодействия участников почтового обмена
Основой любой почтовой службы является система адресов. Без точного адреса невозможно доставить почту адресату. В Интернете принята система адресов, базирующаяся на доменном адресе машины, подключенной к сети. Например, для пользователя paul машины с адресом polyn.net.kiae.su почтовый адрес будет выглядеть: paul@polyn.net.kiae.su.
Таким образом, адрес состоит из двух частей: идентификатора пользователя, который записывается перед знаком «коммерческого эй» («@»), и доменного адреса машины, который записывается после знака «@». Адрес UUCP был бы записан как строка вида: net.kiae.su!polyn!paul
Программа рассылки почты Sendmail сама преобразует адреса интернет-формата в адреса формата UUCP, если доставка сообщения осуществляется по этому протоколу.
Протокол SMTP
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) разработан для обмена почтовыми сообщениями в Интернете. SMTP не зависит от транспортной среды и может использоваться для доставки почты в сетях с протоколами отличными от TCP/IP, Х.25, например. Достигается это за счёт концепции IPCE (InterProcess Communication Environment). IPCE позволяет взаимодействовать процессам, поддерживающим SMTP в интерактивном режиме, а не в режиме «STOP-GO».
Модель протокола
Взаимодействие в рамках SMTP строится по принципу двусторонней связи, устанавливаемой между отправителем и получателем почтового сообщения. При этом отправитель инициирует соединение и посылает запросы на обслуживание, а получатель – на эти запросы. Фактически, отправитель выступает в роли клиента, а получатель – сервера.
Рис. 7.2. Схема взаимодействия по протоколу SMTP.
Канал связи устанавливается непосредственно между отправителем и получателем сообщения. При таком взаимодействии почта достигает абонента в течение нескольких секунд после отправки.
Обмен сообщениями и инструкциями в SMTP ведётся в ASCII кодах. В протоколе определено несколько видов взаимодействия между отправителем почтового сообщения и его получателем, которые здесь называются дисцип-линами. Наиболее распространенной дисциплиной является отправка почто-вого сообщения, которая начинается по команде MAIL, идентифицирующей отправителя:
MAIL FROM: paul@quest.polyn.kiae.su
Следующей командой определяется адрес получателя:
RCPT TO: paul@apollo.polyn.kiae.su
После того, как определён отправитель и получатель почтового сообщения можно отправлять последнее:
DATA
Команда DATA вводится без параметров и идентифицирует начало ввода почтового сообщения. Сообщение вводится до тех пор, пока не будет введены строка с точкой в первой позиции. Согласно стандарту почтового сообщения RFC822 отправитель передаёт заголовок и тело сообщения, которые разделены пустой строкой. Сам протокол SMTP не накладывает каких-либо ограничений на информацию, заключённую между командой DATA и “.” в первой позиции последней строки.
Другой дисциплиной, определённой в протоколе SMTP, является перенаправление почтового сообщения (forwarding). Если получатель не найден, но известно его место положение, то сервер может выдать сообщение:
R: 251 User not local; will forward to
Если сервер может сделать только предположение о дальнейшей рассылке, то ответ будет несколько иным:
R: 551 User not local; please try
В список дисциплин, разрешённых протоколом SMTP входит кроме отправки почты ещё и прямая рассылка сообщений. В этом случае сообщение будет отправляться не в почтовый ящик, а непосредственно на терминал пользователя, если пользователь в данный момент находится за своим терминалом. Прямая рассылка осуществляется по команде SEND, которая имеет такой же синтаксис, как и команда MAIL. Кроме SEND прямую рассылку осуществляют SOML (Send or Mail) и SAML (Send and Mail). Назначение этих команд легко понять из их названия.
Протокол допускает рассылку почтовых сообщений в режиме оповещения. Для этой цели отправитель в адресе получателя может указать несколько пользователей или групповой адрес. Обычно, программное обеспечение SMTP выбирает эту информацию из заголовка почтового сообщения и на её основе формирует параметры команд протокола.
При использовании доменных имен следует использовать канонические имена, т.к. некоторые системы не могут определить синоним по базе данных named.
Кроме выше перечисленных дисциплин протокол позволяет отправителю и получателю меняться ролями друг с другом. Происходит это по команде TURN.
Протокол POP3 (Post Office Protocol)
Протокол обмена почтовой информацией POP3 предназначен для разбора почты из почтовых ящиков пользователей на их рабочие места при помощи программ клиентов. Если по протоколу SMTP пользователи отправляют корреспонденцию через Интернет, то по протоколу POP3 пользователи получают корреспонденцию из своих почтовых ящиков на почтовом сервере в локальные файлы.
Почтовое сообщение состоит из трёх частей: конверта, заголовка и тела сообщения. Пользователь видит только заголовок и тело сообщения. Конверт используется только программами доставки. Заголовок всегда находится перед телом сообщения и отделён от него пустой строкой. RFC-822 регламентирует содержание заголовка сообщения. Заголовок состоит из полей. Поля состоят из имени поля и содержания поля. Имя поля отделено от содержания символом ":". Минимально необходимыми являются поля Date, From, cc или To, например:
Date: 26 Aug 76 1429 EDT
From: Jones@Registry.org
cc:
или
Date: 26 Aug 76 1429 EDT
From: Jones@Registry.org
To: Smith@Registry.org
Поле Date определяет дату отправки сообщения, поле From – отправителя, а поля сс и To – получателя(ей). Чаще заголовок содержит дополнительные поля:
Date: 26 Aug 76 1429 EDT
From: George Jones
Sender: Secy@SHOST
To: Smith@Registry.org
Message-ID: <4231.629.XYzi-What@Registry.org>
В данном случае поле Sender указывает, что George Jones не является автором сообщения. Он только переслал сообщение, которое получил из Secy@SHOST. Поле Message-ID содержит уникальный идентификатор сообщения и используется программами доставки почты.
Поле Subject определяет тему сообщения, Reply-To – пользователя, которому отвечают, Comment – комментарий, In-Reply-To показывает, что сообщение относится к типу «В ответ на Ваше сообщение, отвечающее на сообщение, отвечающее ...», X-Special-action – поле, определённое пользователем, которое не определено в стандарте.
Следует сказать, что формат сообщения постоянно дополняется и совершенствуется. Так в RFC-1327 введены дополнительные поля для совместимости с почтой X.400.
В заключение отметим, что возможности почты не ограничиваются только пересылкой корреспонденции. По почте можно получить доступ ко многим ресурсам Интернета, которые имеют почтовых роботов, отвечающих на запросы страждущих. Поэтому имеет смысл более детально изучить программное обеспечение, поддерживающее e-mail.
Спецификация MIME (Multipurpose Internet Mail Extension)
Стандарт MIME, или в нотации Internet RFC1341, предназначен для описания тела почтового сообщения в Интернете. Предшественником MIME является Стандарт почтового сообщения ARPA (RFC822). Стандарт RFC822 разработан для обмена текстовыми сообщениями. С момента опубликования стандарта возможности аппаратных средств и телекоммуникаций ушли далеко вперед и стало ясно, что многие типы информации, которые широко используются в сети невозможно передать по почте без специальных ухищрений. Так в тело сообщения нельзя включить графику, аудио, видео и другие типы информации. RFC822 не даёт возможностей для передачи даже текстовой информации, которую нельзя реализовать семибитовой кодировке ASCII. Естественно, что при использовании RFC822 не может быть и речи о передаче размеченного текста для отображения его различными стилями. Ограничения RFC822 становятся ещё более очевидными, когда речь заходит об обмене сообщениями в разных почтовых системах.
В некотором смысле стандарт MIME ортогонален стандарту RFC822. Если последний подробно описывает в заголовке почтового сообщения тек-стовое тело письма и механизм его рассылки, то MIME, главным образом, сориентирован на описание в заголовке письма структуру тела почтового сообщения и возможности составления письма из информационных единиц различных типов.
В стандарте зарезервировано несколько способов представления разно-родной информации. Для этой цели используются специальные поля заго-ловка почтового сообщения:
Стандарт MIME разработан как расширяемая спецификация, в которой подразумевается, что число типов данных будет расти по мере развития форм представления данных. При этом следует учитывать что анархия типов (безграничное их увеличение) тоже не допустима. Каждый новый тип в обязательном порядке должен быть зарегистрирован в IANA (Internet Assigned Numbers Authority).
Подводя итоги, ещё раз отметим, что стандарт MIME позволяет расширить область применения электронной почты, обеспечить доступ к другим информационным ресурсам сети в стандартных форматах.
Основные выводы
Электронная почта устроена точно также, как обычная почтовая служба. Почта отправляется по SMTP, а принимается по POP3. Двоичная информация передаётся в виде символов кода ASCII, и кодируется/декодируется при отправке/получении.
Обмен файлами. Служба архивов FTP
FTP-архивы являются одним из основных информационных ресурсов Internet. Фактически, это распределенный депозитарий текстов, программ, фильмов, фотографий, аудио записей и прочей информации, хранящейся в виде файлов на различных компьютерах во всем мире.
Информация в FTP-архивах разделена на три категории:
1) Защищенная информация, режим доступа к которой определяется ее владельцами и разрешается по специальному соглашению с потребителем. К этому виду ресурсов относятся коммерческие архивы (например, коммерческие версии программ в архивах ftp.microsoft.com или ftp.bsdi.com), закрытые национальные и международные некоммерческие ресурсы (например, работы по международным проектам CES или IAEA), частная некоммерческая информация со специальными режимами доступа (частные благотворительные фонды, например).
2) Информационные ресурсы ограниченного использования, к которым относятся, например, программы класса shareware (Trumpet Winsock, Atis Mail, Netscape, и т.п.). В данный класс могут входить ресурсы ограниченного времени использования (текущая версия Netscape перестанет работать в июне если только кто-то не сломает защиту) или ограниченного времени действия, т.е. пользователь может использовать текущую версию на свой страх и риск, но никто не будет оказывать ему поддержку.
3) Свободно распространяемые информационные ресурсы или freeware, если речь идет о программном обеспечении. К этим ресурсам относится все, что можно свободно получить по сети без специальной регистрации. Это может быть документация, программы или что-либо еще. Наиболее известными свободно распространяемыми программами являются программы проекта GNU Free Software Foundation. Следует отметить, что свободно распространяемое программное обеспечение не имеет сертификата качества, но как правило, его разработчики открыты для обмена опытом.
Из выше перечисленных ресурсов наиболее интересными, по понятным причинам, являются две последних категории, которые, как правило, оформлены в виде FTP-архивов.
Технология FTP была разработана в рамках проекта ARPA и предна-значена для обмена большими объемами информации между машинами с различной архитектурой. Главным в проекте было обеспечение надежной пе-редачи и поэтому с современной точки зрения FTP кажется перегруженным излишними редко используемыми возможностями. Стержень технологии со-ставляет FTP-протокол.
Протокол FTP
FTP (File Transfer Protocol или «Протокол Передачи Файлов») – один из старейших протоколов в Интернете и входит в его стандарты. Обмен данными в FTP проходит по TCP-каналу. Построен обмен по технологии «клиент-сервер». На Рис 7.3 изображена модель протокола.
Рис. 7.3. Диаграмма протокола FTP.
В FTP соединение инициируется интерпретатором протокола пользователя. Управление обменом осуществляется по каналу управления в стандарте протокола TELNET. Команды FTP генерируются интерпретатором протокола пользователя и передаются на сервер. Ответы сервера отправляются пользователю также по каналу управления. В общем случае пользователь имеет возможность установить контакт с интерпретатором протокола сервера и отличными от интерпретатора пользователя средствами.
Команды FTP определяют параметры канала передачи данных и самого процесса передачи. Они также определяют и характер работы с удаленной и локальной файловыми системами.
Сессия управления инициализирует канал передачи данных. При организации канала передачи данных последовательность действий другая, отличная от организации канала управления. В этом случае сервер инициирует обмен данными в соответствии с согласованными в сессии управления параметрами.
Канал данных устанавливается для того же host’а, что и канал управления, через который ведется настройка канала данных. Канал данных может быть использован как для приема, так и для передачи данных.
Возможна ситуация, когда данные могут передаваться на третью машину. В этом случае пользователь организует канал управления с двумя серверами и организует прямой канал данных между ними. Команды управления идут через пользователя, а данные напрямую между серверами (Рис. 7.4).
Рис. 7.4. Соединение с двумя разными серверами и передача данных между ними
Канал управления должен быть открыт при передаче данных между машинами. В случае его закрытия передача данных прекращается.
В протоколе большое внимание уделяется различным способам обмена данными между машинами различных архитектур. Действительно, чего только нет в Интернете, от персоналок и Mac’ов до суперкомпьютеров. Все они имеют различную длину слова и многие различный порядок битов в слове. Кроме этого, различные файловые системы работают с разной организацией данных, которая выражается в понятии метода доступа.
В общем случае, с точки зрения FTP, обмен может быть поточный или блоковый, с кодировкой в промежуточные форматы или без нее, текстовый или двоичный. При текстовом обмене все данные преобразуются в ASCII и в этом виде передаются по сети. Исключение составляют только данные IBM mainframe, которые по умолчанию передаются в EBCDIC, если обе взаимодействующие машины IBM. Двоичные данные передаются последовательностью битов или подвергаются определенным в процессе сеанса управления преобразованиям. Обычно, при поточной передаче данных за одну сессию передается один файл данных, при блоковом способе за одну сессию можно передать несколько файлов.
Описав в общих чертах протокол обмена, можно перейти к описанию средств обмена по протоколу FTP. Практически для любой платформы и операционной среды существуют как серверы, так и клиенты. Ниже описы-ваются стандартные сервер и клиент Unix-подобных систем.
Основные выводы
Терминальный доступ обеспечивает удаленное управление вычислительной системой. При управлении серверами данный способ управления является единственным. Даже консоль вычислительной установки заводится на telnet канал.