В предыдущей статье я рассказал как создать сервер и клиент на Python 3, используя встроенные сокеты. Но у этого приложения было много недостатков, которые я попытаюсь исправить в этой и последующих статьях.
- Отсылается один единственный пакет, длина которого не может превышать заранее заданной границы в 1 Кбайт.
- Приложение без проверки передаёт аргумент, принятый из сети, в оболочку (URL).
- Недостаток функциональности. Мы не можем, например, скачать все изображения с Хабра, или скачать отдельный хаб.
Описание протокола
Тема 3.3. Протоколы передачи данных
Чтобы информацию, переданную одним компьютером, понял другой компьютер, необходимо было разработать единые правила передачи данных, называемые протоколами. Протокол передачи устанавливает соглашение между взаимодействующими компьютерами. Чтобы процесс коммуникации состоялся, надо снабдить компьютеры адресами. Они определяются сетевыми адаптерами, номерами телефонов и программами связи. Правила образования адресов компьютеров в сети должны быть абсолютно одинаковыми, несмотря на то, что компьютеры в сети могут быть разнородными и использовать различные операционные системы.
Протоколы, интерфейсы и сервисы. Примеры | Курс «Компьютерные сети»
Передача данных одним сплошным потоком может привести к их потере или искажению. Поэтому данные разделяются на блоки (пакеты) информации строго определенной длины, каждый такой пакет сопровождается служебным уведомлением, включая опознавательные знаки его начала и конца.
Протоколы передачи распознают начало пакета и его конец, управляют потоками данных, распределяют их, выстраивают их в очереди. На другом конце приемник информации должен работать по тем же правилам, т.е. протоколам. Только тогда компьютеры поймут, что передают друг другу. Каждый пакет имеет номер, чтобы было можно заново запросить утерянную или ошибочно переданную информацию.
Существует несколько протоколов передачи данных, коррекции и исправления ошибок. В сети Интернет действует международный протокол ТСР/IР, принятый в 70-е годы. Сеть устроена так, что при гибели любого узла сохраняется функционирование всех остальных компьютеров. Пакеты данных переме-щаются по сети и при возникновении аварии одного из компьютеров автоматически направляются по другому маршруту. На месте назначения пакеты соединятся в единое целое.
Протокол работы сети — это стандарт, определяющий формы представления и способы
пересылки сообщений, процедуры их интерпретации, правила совместной работы
Протокол передачи данных — набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.
Стандартизированный протокол передачи данных также позволяет разрабатывать интерфейсы (уже на физическом уровне), не привязанные к конкретной аппаратной платформе и производителю (например, USB, Bluetooth).
Цифровые интерфейсы и протоколы
В различных сетях существуют различные процедуры обмена данными между рабочими станциями. Эти процедуры называют протоколами передачи данных.
Международный институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers — IEEE) разработал стандарты для протоколов передачи данных в локальных сетях. Это стандарты IEEE802 . Для нас представляют практический интерес стандарты IEEE802.3 , IEEE802.4 и IEEE802.5 , которые описывают методы доступа к сетевым каналам данных.
Наибольшее распространение получили конкретные реализации методов доступа: Ethernet , ArcNet и Token Ring. Эти реализации основаны соответственно на стандартах IEEE802 .3, IEEE802.4 и IEEE802.5 . Для простоты мы будем использовать названия реализаций методов доступа, а не названия самих стандартов, хотя между стандартами и конкретными реализациями имеются некоторые различия.
Протоколы передачи данных IPX/SPX и NETBIOS
На самом низком уровне, который только может использовать программа, работающая в сети, в операционной системе Novell NetWare используются протоколы передачи данных, называемые IPX/SPX и NETBIOS .
Протокол IPX (Internetwork Packet Exchange — протокол межсетевой передачи пакетов) является базовым в Novell NetWare. Он определяет формат передаваемых по сети пакетов и интерфейс с сетевым программным обеспечением (соответствует транспортному уровню OSI). На уровне протокола IPX рабочие станции могут обмениваться блоками данных, причем такой обмен выполняется без подтверждения.
Протокол SPX (Sequenced Packet Exchange — протокол последовательного обмена пакетами) предполагает, что перед началом обмена данными рабочие станции устанавливают между собой связь. На уровне протокола SPX гарантируется доставка передаваемых по сети пакетов. При необходимости выполняются повторные передачи пакетов. Протокол SPX в Novell NetWare выполнен на основе протокола IPX и является протоколом более высокого уровня (соответствует сетевому уровню OSI).
Протокол NETBIOS (Network Basic Input/Output System — сетевая базовая система ввода/вывода) разработан фирмой IBM и предназначен для передачи данных между рабочими станциями. Этот протокол является протоколом более высокого уровня по сравнению с IPX и SPX (выполняет функции сетевого уровня, транспортного уровня и сеансового уровня OSI). Для обеспечения совместимости в составе операционной системы Novell NetWare поставляется резидентная программа netbios.exe, эмулирующая протокол NETBIOS с использованием протоколов IPX/SPX . Обычно вам не требуется запускать эмулятор NETBIOS, за исключением тех случаев, когда это необходимо для работы прикладных сетевых программ.
Детальное знакомство с перечисленными выше протоколами необходимо для создания программ, ориентированных на работу в сети. В 7 томе «Библиотеки системного программиста» мы рассказали об использовании протоколов IPX/SPX и NETBIOS для создания собственных сетевых программ.
Протокол NETBEUI
Сетевая операционная система Microsoft Windows for Workgroups версии 3.11 в качестве базового протокола передачи данных использует протокол передачи данных NETBEUI , хотя способна работать и с протоколами TCP/IP , IPX/SPX и другими.
Протокол NETBEUI — это расширенный интерфейс пользователя NETBIOS (NETBIOS Extended User Interface), разработанный фирмой IBM.
Его реализация в Microsoft Windows for Workgroups подходит только для небольших сетей, содержащих не более 100-200 рабочих станций. Причина этого загключается в том, что протокол NETBEUI способен работать только в одном сегменте сети (т. е. пакеты данных не могут проходить через мосты).
Для того чтобы объединить пользователей Microsoft Windows for Workgroups, расположенных в разных, разделенных мостами, сегментах сети, например, Novell NetWare, дополнительно требуется использование протокола IPX/SPX (точное название нужного протокола — IPX/SPX Compatible Transport with NetBIOS).
Другая возможность объединения сетей (в том числе удаленных) — использование протокола TCP/IP .
Лабораторная работа № 10. Работа с компьютерной сетью
Источник: studfile.net
Name already in use
A tag already exists with the provided branch name. Many Git commands accept both tag and branch names, so creating this branch may cause unexpected behavior. Are you sure you want to create this branch?
Cancel Create
lectures / протоколы передачи данных / serialization.md
- Go to file T
- Go to line L
- Copy path
- Copy permalink
This commit does not belong to any branch on this repository, and may belong to a fork outside of the repository.
Cannot retrieve contributors at this time
151 lines (133 sloc) 14.5 KB
- Open with Desktop
- View raw
- Copy raw contents Copy raw contents Copy raw contents
Copy raw contents
Протоколы обмена информацией
Протокол передачи данных — набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.
Все протоколы можно разделить на два типа:
- JSON (JavaScript Object Notation) — простой формат обмена данными, удобный для чтения и написания как человеком, так и компьютером. Он основан на подмножестве языка программирования JavaScript. JSON-текст представляет собой пару ключ – значение. В качестве значения может выступать строка, число, true/false, массив, составной объект.
< «name»: «Alex», «login»: «ronin», «work»: «Innotech», «address»: < «city»: «Moscow», «street»: «Molostovih» >, «hobbies»: [ «MTB», «Ski Freeride» ] >
xml version=»1.0″ encoding=»UTF-8″?> user> login>roninlogin> name>Alexname> work>Innotechwork> address> city>Moscowcity> street>Molostovihstreet> address> hobbies> element>MTBelement> element>Ski Freerideelement> hobbies> user>
- отступы из пробелов (символы табуляции не допускаются) используются для обозначения структуры;
- комментарии начинаются с символа # и могут начинаться в любом месте строки и продолжаются до конца строки;
- списки обозначаются начальным дефисом с одним членом списка на строку, либо члены списка заключаются в квадратные скобки и разделяются запятой и пробелом;
- массивы представлены двоеточием с пробелом в виде ключа: значение, по одной паре ключ-значение на строку, либо в виде пар, заключённых в фигурные скобки и разделенных запятой и пробелом;
- ключ в ассоциативном массиве может иметь в качестве префикса вопросительный знак (?), что позволяет указать сложный ключ, например представленный в виде списка;
- YAML позволяет задавать подстановки с помощью якорей basic cpu: 2 ram: 2 disk: 10 profiles: small: large: default_attr1: Basic configuration» default_attr2: *reference
JSON является широко распространённым и популярным форматом для обмена данными. Его изящность, простота обработки и относительно богатая система типов стали естественным выбором для многих разработчиков, которым необходимо быстро и просто сохранять или передавать данные между системами. В современных реализациях скорость конвертации из/в json очень высокая, тем не менее, json все равно содержит ряд избыточных данных, например повторяющиеся имена полей в массиве объектов. При передаче больших объемов данных (> 5Mb) это может быть проблемой, поэтому в таких ситуациях стоит рассматривать бинарные протоколы.
Бинарные протоколы делятся на протоколы со схемой данных и без. В протоколах со схемой данных, эта схема так же хранится на получателе и входящий объект валидируется и разбирается с ее помощью.
Протоколы без схемы данных:
- BSON (Binary JavaScript Object Notation) – объекты состоят из сортированных списков элементов. Каждый элемент состоит из имени поля, типа и значения. Имена полей — это строки. Типы включают: string, int, byte[], bool, null, DateTime, BsonObject, BsonObject[]. В сравнении с JSON, BSON спроектирован и для эффективного в отношении занимающего дискового пространства хранения данных, и скорости сканирования. Большие элементы в документе BSON имеют префикс с длиной документа для облегчения сканирования. BSON во многом аналогичен Protocol Buffers, но BSON является более свободным от схемы данных. Тем самым, бо́льшая гибкость BSON уменьшает преимущества в производительности в случае, когда схема определена.
- MessagePack — бинарный формат сериализации, он позволяет передавать данные между различными языками, но в отличие от JSON объем передаваемых данных меньше на 15-20%.
Протоколы со схемой данных:
- Protobuf (Google Protocol Buffer) — язык описания сообщений и данных, предложенный Google, как компактная, быстрая и простая двоичная альтернатива текстовому формату XML. Протокол использует специальный .proto-файл, в котором на псевдокоде описан объект сериализации. После того как файл с нужной структурой данных создан, необходимо скомпилировать его компилятором для вашего языка программирования, чтобы сгенерировать класс доступа к этим данным. Этот класс будет содержать простейшие методы доступа ко всем полям типа get/set, а также методы для сериализации и десериализации вашей структуры данных в/из массива байтов.
- Apache Avro – протокол сериализации, основанный на схеме данных, умеет выполнять сериализацию в json или бинарный формат. Так же бинарный формат можно записывать в файл используя при этом компрессию данных. Формат сериализованного сообщения состоит из заголовка с форматом данных и массива самих данных, без дублирования схемы на каждом описании. Схема описывается в формате json, она состоит из:
- name – имени типа данных;
- fields – описания полей;
- alias – альтернативные имена полей;
- doc – блока содержащего описание элемента схемы.
При использовании бинарных форматов мы сталкиваемся с проблемами:
- Использование внутренних типов данных, исключительно присущих только двоичным форматам и изначально не включённых в стандарт JSON, делает непригодными для широкого использования вышеуказанные спецификации, так как, в зависимости от реализации, каждый такой тип может интерпретироваться по-разному.
- Одни форматы позволяют добиться более высокой производительности, а другие — более компактного представления за счёт более сложной, запутанной спецификации. Что, в свою очередь, замедляет или делает невозможных их распространение и внедрение. Простота JSON позволила создать реализации на различных языках программирования и сделала его удобным и понятным сразу для всех, кто использует ваши данные непосредственно.
- google/gson
- Некоторые приемы YAML
- Protocol Buffers
- Apache Avro Specification
Источник: github.com