1. Những nguyên tắc của ứng dụng mạng:

Giả sử bạn có một ý tưởng về ứng dụng mạng mới. Có lẽ ứng dụng này sẽ là 1 dịch vụ tuyệt vời cho nhân loại, hoặc sẽ mang đến cho bạn sự giàu có, hoặc đơn giản là sẽ rất thú vị để phát triển. Động lực có thể là bất cứ điều gì, bây giờ chúng ta hãy xem xét làm thế nào bạn biến đổi các ý tưởng thành một ứng dụng mạng thế giới thực. Cốt lõi của phát triển ứng dụng mạng là viết những chương trình chạy trên những hệ thống đầu cuối khác nhau và giao tiếp với nhau qua mạng. Ví dụ, trong ứng dụng web có 2 chương trình riêng biệt giao tiếp với một cái khác: chương trình trình duyệt đang chạy trên trong máy của người dùng (desktop, laptop, PDA, Cell Phone, v.v…) và chương trình máy chủ web đang chạy trong máy chủ lưu trữ web. Một ví dụ khác, trong hệ thống chia sẻ dữ liệu ngang hàng, có một chương trình trong mỗi máy chủ đó tham gia trong cộng đồng chia sẻ file. Trong trường hợp, chương trình trong các host khác nhau có thể tương tự nhau hoặc khác nhau. Theo cách đó, khi phát triển ứng dụng mới, ta cần viết phần mềm sao cho nó có thể chạy trên nhiều hệ thống. Phần mềm có thể được viết trong C, Java, hay Python. Điều quan trong là bạn không cần viết phần mềm chạy trên các thiết bị như router hay link-layers switches. Dù bạn muốn làm thế thì cũng sẽ không thể làm được. Network – core devices không có chức năng ở các tầng ứng dụng mà có chức năng ở các tầng thấp hơn- đặc trưng cho tầng network và thấp hơn. Các thiết kế cơ bản này làm dễ dàng hơn việc phát triển nhanh của các mảng lớn trong ứng dụng mạng.

2. Kiến trúc ứng dụng mạng:

Trước khi đào sâu vào code phần mềm, vạn nên có một kế hoạch tổng quát cho ứng dụng của bạn. Nhớ rằng một kiến trúc ứng dụng có khác biệt rõ rang với kiến trúc mạng. Từ quan điểm của người phát triển ứng dụng, kiến trúc mạng được cố định và cung cấp những tiện ích rõ ràng cho ứng dụng. mặt khác, kiến trúc ứng dụng được thiết kế bởi người phát triển ứng dụng và được quy định các ứng dụng được cấu trúc như thế nào xuyên suốt hệ thống. Bằng cách chọn các kiến trúc ứng dụng, người phát triển ứng dụng giống như đang vẽ lên một trong hai mô hình chiếm ưu thế được sử dụng trong ứng dụng mạng hiện đại: kiến trúc Client – Server hoắc kiến trúc Peer – To – Peer(P2P). Trong kiến trúc Client – Server, có một máy luôn kết nối, máy đó được gọi là server, dung để đáp ứng yêu cầu từ các máy khác, gọi là Client. Các máy Client có thế thỉnh thoảng mới kết nối hoặc luôn kết nối. Một ví dụ điển hình là ứng dụng web cho Web Server luôn kết nối đáp ứng yêu cầu từ các trình duyệt trong các máy client. Khi một web server nhận một yêu cầu từ một máy client, nó trả lời bằng cách gửi câu trả lời lại cho máy client. Ghi chú là với kiến trúc Client – server, các máy Client không thể liên lạc trực tiếp với nhau, ví dụ, trong ứng dụng web, hai trình duyệt không thể tương tác trực tiếp với trình duyệt còn lại. Một đặc trưng khác của kiến trúc Client – server là server có một địa chỉ cố định, nổi tiếng được gọi là địa chỉ IP. Vì Server có một địa chỉ cố định, nổi tiếng, và vì Server luôn kết nối, máy Client luôn có thể kết nối đến server bằng cách gửi gói tin đến địa chỉ của server. Một số các ứng dụng tốt hơn khi được biết đến với kiến trúc Client – server bao gồm web, FTP, Telnet, và email, kiến trúc ứng dụng được thể hiện trong con số 2.2(a). thường xuất hiện trong kiến trúc Client – server, một máy server đơn lẻ thì không có khả năng đáp ứng kịp tất cả các yêu cầu từ các máy Client của nó. Ví dụ, một mạng xã hội nổi tiếng có thể nhanh chóng trở nên bị áp đảo nếu nó chỉ có một máy chủ xử lý tất cả những yêu cầu đó. Vì vậy, một số lượng lớn máy tính thỉnh thoảng được xem như một trung tâm lưu trữ dữ liệu thượng được xử dụng để tạo ra một máy server ảo mạnh mẽ trong kiến trúc Client – server. Những tiện ích của ứng dụng dựa trên kiến trúc Client – server thường có cơ sở hạ tầng tốt, từ khi họ yêu cầu nhà cung cấp dịch vụ mua bán, cài đặt và bảo trì những cụm máy chủ. Thêm vào đó, nhà cung cấp dịch vụ phải trả phí kết nối định kỳ và băng thong để gửi và nhận dữ liệu từ internet. Những dịch vụ phổ biến như các cỗ máy tìm kiếm( e.g., google), kinh doanh trên internet(e.g., amazon và ebay), Email trên web( e.g., Yahoo), mạng xã hội(e.g., MySpace và facebook), và chia sẻ video(e.g., Youtube) thì cần nhiều cơ sở hạ tầng và tốn kém để cung cấp. Trong một kiến trúc P2P, có sự lệ thuộc rất ít( hoặc không có) vào những server luôn kết nối này. Thay vì ứng dụng khai thác thông tin liên lạc trực tiếp giữa các cặp máy chủ kết nối liên tục, gọi là các máy peer. Máy peer thì không được sở hữu bởi nhà cung cấp dịch vụ, thay vào đó, desktop và laptop được điều khiển bởi người sử dụng, với phần lớn các máy peer được đặt ở nhà, trường học và văn phòng. Vì các máy peer liên lạc với nhau không thông qua một máy server chuyên dụng, kiến trúc này được gọi là peer – to – peer. Phần lớn các lưu lượng ứng dụng truy cập ngày nay là dựa trên kiến trúc P2P. Những ứng dụng trên bao gồm phân chia file( e.g., BitTorrent), chia sẻ file(e.g., eMule và LimeWire), Gọi điện thoại trên internet(e.g., Skype) và IPTV(e.g., PPLive). Kiến trúc P2P được minh họa trong ví dụ 2.2(b). Chúng ta đề cập đến một số ứng dụng có kiến trúc lai, kết hợp giữa các phần tử của client – server và P2P. Ví dụ, với nhiều ứng dụng nhắn tin trực tiếp, máy chủ được sử dụng để theo dõi địa chỉ IP của người dùng, nhưng từ người dùng đến người dùng thì tin nhắn được gửi trực tiếp giữa những máy host của người sử dụng. Một trong những tính năng hấp dẫn của kiến trúc P2P là khả năng tự mở rộng của nó. Ví dụ, trong một ứng dụng chia sẻ file của P2P, mặc dù mỗi peer tạo ra một khối lượng công việc do yêu cầu file, mỗi peer cũng thêm vào năng lực phục vụ cho hệ thống bằng cách phân phối file cho các peer khác. Kiến trúc P2P cũng kinh tế hơn, thong thường thì nó không yêu cầu một cách quan trọng cơ sở hạ tầng của server và băng thong. Để giảm giá thành, người cung cấp dịch vụ(MSN, yahoo, và nhiều nữa) đang ngày càng quan tâm đến việc sử dụng kiến trúc P2P cho ứng dụng của họ.

3. Quy trình giao tiếp:

Trước khi xây dựng ứng dụng mạng của bạn, bạn nên có một sự hiểu biết cơ bản về cách thức hoạt động của chương trình trong nhiều hệ thống, giao tiếp với các hệ thống khác. Trong biệt ngữ của hệ điều hành, nó không thực sự là chương trình nhưng là một quy trình có thể giao tiếp. Một quy trình có thể được xem như một chương trình mà được chạy trong một hệ thống. Khi những quy trình đang hoạt động trong cùng một hệ thống, nó có thể tương tác với nhau thông qua giao tiếp liên tiến trình, sử dụng luật được đưa ra bởi hệ điều hành của hệ thống. Nhưng trong cuốn sách này ta không đào sâu vào cách mà các quy trình trong cùng một hệ thống tương tác với nhau, thay vào đó là cách các quy trình hoạt động trong các hệ thống khác nhau tương tác với nhau.
Các quy trình trong 2 hệ thống khác nhau giao tiếp với nhau bằng cách trao đổi thông tin xuyên suốt mạng máy tính. Một quy trình gửi tạo ra và gửi tin nhắn tới mang5l một quy trình nhận nhận những tinnha8n1 đó và phải hồi bằng cách gửi tin nhắn lại. Ví dụ 2.1 chỉ ra rằng các quy trình tương tác với nhau bằng cách sử dụng tầng ứng dụng trong mô hình 5 tầng.

4. Quy trình Client và server:

Một ứng dụng mạng bao gồm các cặp quy trình gửi tin tới quy trình khác qua một hệ thống mạng. Ví dụ, trong ứng dụng web, một trình duyệt client bắt đầu trao đổi tin với một web server. Trong một hệ thống chia sẻ file P2P, một file được chuyển từ một quy trình của một peer và đến một quy trình của một quy trình của một peer khác. Với mỗi cặp của các quy trình tương tác với nhau, chúng ta có thể đặt cho một trong 2 quy trình là client và quy trình kia là server. Với một trang web, một trình duyệt là một quy trình client và web server là quy trình server. Với P2P chia sẻ file, máy peer đang download file thì được đặt là client và máy peer đang upload file thì được đặt là server.
Bạn có thể xem như là trong vài ứng dụng, ví dụ như chia sẻ file trong P2P, một quy trình có thể vừa là client, vừa là server. Thật ra, một quy trình trong việc chia sẻ file trong P2P, hệ thống có thể vừa upload, vưa download file. Tuy nhiên, trong bối cảnh của mọi phiên tương tác được đưa ra giữa mỗi cặp quy trình, chúng ta cần đặt cho một quy trình là client và quy trình kia là server. Chúng ta xác định quy trình client và server theo:
Trong bói cảnh của một phiên giao tiếp giữa một cặp quy trình, quy trình bắt đầu giao tiếp thì được đặt là client, quy trình đợi được liên lạc để bắt đầu phiên là server.
Trong web, một quy trình trình duyệt khởi tạo liên lạc với quy trình web server, do đó quy trình trình duyệt là client và quy trình web server là server. Trong chia sẻ file trong P2P, khi peer a yêu cầu peer b gửi một file nhất định, peer a là client và peer b là server trong trường hợp của phiên giao tiếp cụ thể này. Khi không có nhầm lẫn, chúng ra sẽ thỉnh thoảng cũng sử dụng thuật ngữ “ bên client và server của một ứng dụng.” Kết thúc chương này, chúng ta sẽ bước qua code đơn giản cho cả bên client và server của ứng dụng mạng.

File word bên dưới: