Технологии компьютерных сетей весна 2018 — различия между версиями

Текущая версия на 10:19, 20 марта 2018

Лекции

Преподаватель: Ицыксон Владимир Михайлович (vlad@ftk.spbstu.ru, itsykson@gmail.com)

• Слайды с лекций
• Слайды с лекций Политеха

Практика

Преподаватель: Алексюк Артем Олегович (aleksyuk@kspt.icc.spbstu.ru, artyom.aleksyuk@gmail.com)

Telegram-группа для взаимодействия в ходе курса. Участвовать не обязательно, но очень желательно. В группе будут выкладываться объявления по курсу, кроме того, преподаватель будет по мере возможности отвечать там на вопросы. Основные объявления будут дублироваться в SeWiki.

Задания

Порядок выполнения:

1. Сделать форк репозитория на GitHub.
2. Для каждого задания сделать отдельную ветку (branch) в своём репозитории.
3. Работать над кодом, сохраняя файлы в соответствующей заданию директории.
4. В тот момент, когда вы будете готовы показать свой код (для проверки или консультации), сделать Pull Request в мою ветку master.
5. Исправить замечания преподавателя.
6. Дождаться статуса Approved у вашего Pull Request-а.

Задание 1. Простейший TCP-клиент/сервер (мессенджер Elegram)

Необходимо разработать простейшую систему обмена мгновенными сообщениями (чат, мессенджер). Чат-сервер должен принимать сообщения от клиентов и рассылать полученные сообщения всем подключенным клиентам. У каждого клиента должен быть собственный никнейм, задаваемый пользователем. При получении сообщения от другого клиента, на экран должно выводиться время получения сообщения, никнейм пользователя-отправителя и текст сообщения. Пример вывода: <4:20> [Peter] Hello!

Клиент должен иметь консольный интерфейс. Параметры работы клиент принимает через аргументы командной строки в следующем порядке: адрес сервера, порт, никнейм. Функции, которые не требуются от сервера и клиента:

• Регистрация клиентов, авторизация, аутентификация.
• Более чем один канал общения.
• Хранение истории переписки.
• Обработка временных зон.
• Работа с языками, отличными от английского.

Чтобы принимаемые (входящие) сообщения не мешали пользователю вводить свой текст, предлагается включать отдельный режим отправки сообщения, например, при нажатии клавиши m. В этом режиме пользователь вводит своё сообщение, новые сообщения от других пользователей временно не отображаются, после отправки сообщения (по Enter) режим автоматически отключается.

Предполагается, что клиент и сервер будут созданы на основе шаблона, находящегося в директории tcp_template репозитория. Шаблон заведомо неполный, в нем необходимо устранить следующие проблемы:

• В коде сервера отсутствуют вызовы для корректного закрытия сокетов.
• Сервер завершается после обработки первого же запроса.
• Сервер способен работать одновременно только с одним клиентом.
• Сервер не знает о длине получаемых сообщений.

Язык программирования - С или C++. Для сборки кода используйте утилиту CMake. Для организации работы с несколькими клиентами используйте потоки. Не забывайте использовать примитивы синхронизации для блокировки общих между несколькими клиентами ресурсов.

Результатом выполнения задания должно быть 4 программы, клиент и сервер под Windows и Linux/BSD/macOS, и описание вашего прикладного протокола. Протокол можно описать либо с помощью текста, либо с помощью изображений (таблицы, схемы и т.д.). Примеры описания протоколов - в слайдах лекций. Описание должно быть в такой степени подробным, чтобы по нему можно было написать альтернативную совместимую реализацию клиента/сервера.

Бесплатная виртуальная машина с триальной версией Windows. Для сборки программного кода использовать либо Visual Studio (подойдет Community или Express редакция), либо один из дистрибутивов MinGW. Лично у меня успешно заработал TDM-GCC.

Крайний срок выполнения: 18 марта в 23:59. К этому времени необходимо выполнить задание, выложить его на GitHub и сделать Pull Request. Замечания преподавателя можно исправлять после дедлайна, но учтите, что в таком случае вы будете отнимать у себя время на выполнение следующих заданий.

Задание 2. Простейший UDP-клиент/сервер

Необходимо реализовать клиент и сервер протокола DNS.

Отличия относительно предыдущего задания:

• ОС - одна, какая именно - на ваш выбор.
• Не нужно описывать протокол.

Подразумевается, что протокол будет реализован на минимальном рабочем уровне. Рассчитывайте на следующие ограничения:

• Поддержка только записей типа A.
• Сервер может указывать любой адрес в ответе. Это может быть хэш доменного имени, адрес из файла (например, /etc/hosts), случайная величина с seed равным длине доменного имени в запросе или что-то другое на ваш выбор. Единственное пожелание - чтобы возвращаемый адрес был функцией от доменного имени в запросе и указанного файла на локальном компьютере и не зависел бы от других величин (для обеспечения идемпотентности запроса). Также возможна реализация сервера, который бы с помощью вызовов getaddrinfo/gethostbyname запрашивал адреса из реальной DNS-сети.
• В ответе не нужно указывать ни авторитативные сервера, ни дополнительные записи. Только непосредственно ответы.

Для экономии времени можно в качестве шаблона запроса/ответа использовать захваченный сниффером пакет. В Wireshark для этого есть функция Export as C Arrays.

Для проверки разработанного DNS-сервера используйте консольные утилиты host, dig или nslookup, явно указав им обращаться к серверу на том же компьютере. Для проверки DNS-клиента используйте любой существующий DNS-сервер, например, Google Public DNS (8.8.8.8).

RFC на протокол DNS. Кроме того, есть множество упрощенных описаний протокола DNS.

План выполнения работ

Текущий план:

• До 18 марта - первое задание (2,5 недели).
• До 28 марта - второе задание (1,5 недели).
• До 25 апреля - первая часть третьего задания (4 недели).
• До 23 мая - вторая часть третьего задания (4 недели).

Темы для обсуждения на практических занятиях

• Администрирование сетевых сервисов
  • HTTP-сервер. Nginx, Apache httpd, особенности, администрирование. HTTP/2, TLS в HTTP-сервере.
  • FastCGI, реверсивные прокси.
  • Файлообменные серверы. FTP, NFS, SFTP, SMB-сервер. Rsync.
  • VPN-сервер. IPsec, OpenVPN, Wireguard. Сравнение, администрирование. Site-to-site. Туннели.
  • SSH-сервер и всё, что он умеет делать. Авторизация по ключам, ssh-agent, проброс портов, VPN и т.д.
  • Почтовый сервер. SMTP, IMAP-сервер.
  • DNS, DHCP-сервер.
• Администрирование компьютерных сетей
  • IPv6. Настройка, особенности.
  • Настройка сети в GNU/Linux. Старые и новые утилиты. ifconfig, netstat, ip, ss.
  • Утилита tc. Шейпинг трафика, имитация особенностей различных каналов связи.
  • Отладка компьютерных сетей. mtr, traceroute, ping, iperf3.
  • VLAN, коммутация пакетов.
  • NAT, прокси.
  • QoS.
  • AS, looking glass, IX, маршрутизация в Интернете.
  • IGMP.
  • Снифферы. Wireshark, tcpdump. Задание правил.
  • Network Namespaces.
  • InfiniBand.
• Особенности использования существующих протоколов
  • Протокол TCP. Алгоритмы контроля перегрузок.
  • Задержки в сети. Round trip time т.п.
  • MTU, MSS, фрагментация, туннели.
  • Сериализация данных.