Ugrađeni mrežni uređaji (1)
SADRŽAJ
:
1. Uvod
2. Definicije
2.1. Peer-to-peer mreže
2.2. Mreže zasnovane na klijent-server principu
2.3. Ethernet
2.4. Mrežna barijera (firewall)
2.5. HTTP (HyperText Transfer Protocol)
2.6. HTML (HyperText Markup Language)
2.7. CGI (Common Gateway Interface)
2.8. Web Serveri
2.9. Mikrokontroleri
2.10.
Mrežni (internet) uređaji
2.11.
TCP/IP
2.12.
Bežični standard IEEE 802.11
3. Dizajnerski zahtevi pri izradi embedded web servera
3.1. Web tehnologije u embedded sistemima
3.2. Dizajniranje embedded web servera
3.3. Zahtevi koje moraju da zadovolje protokoli
3.4. TCP/IP stek
3.5. Razmatranje embedded softvera
3.6. RTOS - real-time operativni sistemi
3.7. Razmatranje embedded aplikacionog interfejsa
4. Primeri
4.1. Projekat rađen na Univerzitetu u Finskoj (hardverska realizacija
uprošćenog TCP/IP steka)
4.2. iPic – web server (kompletno rešenje)
4.3. TCP/IP stek za 8-bitne i 16-bitne mikrokontrolere (softverska
realizacija)
5. Primene
5.1. Kućna automatizacija
5.2. Industrijska automatizacija
6. Zaključak
7. Literatura
1. UVOD
Električni uređaji su važni u svakodnevnom životu ljudi u industrijskom
društvu – od usisivača i mikrotalasne pećnice sve do mobilnog telefona.
Postoji jaka težnja ka ugrađivanju Internet mogućnosti u elektonske
uređaje baš zbog niza poboljšanja koje bi dobili ovi uređaji kada bi imali
podršku sa mreže (imali bi dostupne sve informacije koje se nalaze na
internetu) . Sada bi mikrotalasna pećnica mogla da downloaduje recepte, a
mobilni telefon bi mogao da služi kao ključ od kuće – mogućnosti uređaja
bi sada bile ograničene samo ljudskom maštom.
Takođe jedna od bitnih karakteristika sa aspekta internet automatizacije je
što je korisniku od alata potreban samo browser. Web browseri su postali
standard kad se govori o korisničkom interfejsu prema velikom broju
aplikacija. Oni mogu da se izvršavaju na skoro svakoj platformi – od PC-ja,
radnih stanica (workstations) do PDA, mobilnih telefona, i omogućavaju
korisnicima da pristupaju web aplikacijama sa bilo koje lokacije.
Primenjene na «embedded»
1
sisteme, web tehnologije nude grafički
korisnički interfejs koji je user friendly, jeftin za implementaciju i koji se
izvršava na velikom broju platformi. Web interfejs je takođe pogodan i za
proizvodžače jer se lakše razvija ( pošto je cross-platform) , a i cene
održavanja su manje.
Naravno ova idealistična slika zahteva dobar inžinjering da bi postala
realnost – jer džaba nama alarm, koji je povezan na mrežu, protiv
1
Reč «embedded» ima višestruko značenje – najčešće se prevodi kao uklopljen (ugrađen).
Mi je koristimo kada govorimo i o hardveru i o softveru tako da se njeno pravo značenje
mora izvući iz konteksta.
Baš zato je nećemo prevoditi, i u daljem tekstu ćemo je pisati bez navodnika
zahtevati lozinka za pristup svakom deljenom resursu na računaru). Pošto
se razni resursi mogu lako deliti raznim korisnicima, aplikacije treba da
budu instalirane samo na jednom računaru i da budu dostupne na drugim
računarima kad god se ne koriste. Ako se dati program ne koristi
istovremeno od strane više potencijalnih korisnika, ima više smisla da se
deli jedna kopija nego da se kupi poseban program za svaku mašinu. Peer-
to-peer mreže imaju neke prednosti u odnosu na klijent-server arhitekture.
Lako se i jeftino konfigurišu i održavaju, i nema potrebe za mrežnim
administratorom.
2.2 MREŽE ZASNOVANE NA KLIJENT-SERVER PRINCIPU
U klijent-server sredini, fajlovi se nalaze na centralnom, brzom fajl
serveru, koji je na raspolaganju klijentima. Brzine komuniciranja unutar
mreže su uglavnom veće nego one kod peer-to-peer mreža. Javno dostupni
podaci i aplikacije se čuvaju na fajl serveru, što čini upgrade softvera
veoma jednostavnim (upgrade se vrši samo na severu). Fajl serveri se
obično konfigurišu tako da svaki korisnik na mreži ima pristup samo svom
direktorijumu, plus i nekim javno dostupnim direktorijumima. Ako dva
klijenta žele međusubno da komuniciraju oni to moraju uraditi preko
servera. Poruka sa jednog klijenta se prvo šalje na server pa se onda rutira
do odredišta. Kao primer ekonomičnosti ovih mreža, možemo navesti
primer pristupa mreži iz spoljašnjeg okruženja. Za ovo je potreban
«remote-node» server, koji omogućuje pristup klijenata van lokalne mreže
kao i deljenje modema. Većina «remote-node» servera je direktno zakačena
na mrežne kablove. Oni pretstavljaju most (bridge) između mreže,
modema i obične telefonske linije. Udaljeni pristup dozvoljava korisnicima
da se priključe na lokalnu mrežu s bilo koje lokacije u svetu. Održavanje i
konfigurisanje klijent-server mreža je kompleksnije nego kod peer-to-peer
mreža.
Ipak ćemo u daljem tekstu koristiti ove definicije :
Klijent
- logički entitet koji inicijalizuje zahtev za podacima ili za izvršenje
neke akcije. Za ispunjenje njegovih zahteva je zadužen server. On je
dizajniran da komunicira s serverom koristeći HTTP (Hypertext Transfer
Protocol)
Server
- komplementarna logička jedinica klijentu. On čeka zahtev od
klijenta i opslužuje ga. Takođe je dizajniran da komunicira s klijentom
preko HTTP-a.
2.3 ETHERNET
Ethernet je ime dato popularnoj LAN tehnologiji. Korporacije Xerox, Intel i
Digital Equipment standardizovale su Ethernet 1978 god. IEEE je objavio
kompatabilnu verziju ovog standarda pod brojem 802.3 .
Prvobitni projekat Etherneta, formalno poznat kao 10Base5, koristi
koaksijalne kablove. Veza između računara i prvobitnog Ethernet
koaksijalnog kabla zahteva hardverski uređaj koji se naziva
primopredajnikom (on se fizički nalazi u blizini kabla).
Zbog nekih nedostataka prvobitnog Etherneta i u cilju smanjenja troškova
u okruženju u kojem nema mnogo električnih smetnji, inžinjeri su razvili
alternativnu šemu kabliranja Etherneta. Mreža sa alternativnim
koaksijalnim kablom koji je tanji , jeftiniji i fleksibilniji formalno je poznat
kao 10Base2,a obično se naziva tankim Ethernetom. Ali i ova varijanta ima
nedostatke: ne može da se postavlja u blizini električnih uređaja velike
snage, pokriva nešto kraća rastojanja i podržava manji broj veza sa
računarima, po vezi, od debelog Etherneta. Prednost je što je ovde
obezbeđena direktna veza računara i mreže ( dakle računar sadrži i
interfejs i elektroniku za priključivanje na kabl)
Napredak tehnologije omogućio je da se napravi Ethernet kome nije
potrebna električna zaštita koaksijalnog kabla. Ova tehnologija se naziva
Ethernetom sa upredenim paricama i omogućuje računaru da pristupi
Ethernetu korišćenjem konvencionalnih neoklopljenih bakarnih
provodnika (kabl kategorije 5). Prvi Ethernet sa upredenim paricama,
formalno poznat kao 10Base-T, radio je na 10 Mbps isto kao debeli ili tanki
Ethernet.
Međutim, do sredine devedestih, brzine procesora znatno su se povećale
kao što se povećala i upotreba mreža. Sada je Ethernet postao usko grlo.
krajnjem primaocu. Na taj način, čisti IP datagrami nikada ne prolaze kroz
aplikativne filtere.
2.5 HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
Hypertext Transfer Protocol je komunikacioni protokol koji specificira
kako klijenti i server komuniciraju i definiše handshaking koji se obavlja
između klijenta i servera. HTTP ima sledeće karakteristike:
HTTP radi na aplikacionom nivou. On sam ne obezbeđuje pouzdanost niti
ponovno slanje.
Kad se uspostavi sesija prenosa, jedna strana mora da pošalje HTTP zahtev
(GET) na koji druga strana odgovara..
Podržan je dvosmerni prenos i keširanje. HTTP dozvoljava da mašina na
putanji između browsera i servera igra ulogu proksi servera koji kešira
web stranice i odgovara na zahteve browsera iz svog keša.
Prve verzije HTTP su za svaki prenos podataka koristile novu TCP
vezu.Verzija 1.1 koja se pojavila u junu 1999 godine iz osnova je promenila
osnovnu koncepciju protokola. Umesto posebne TCP veze za svaki prenos,
u verziji 1.1 se podrazumeva trajna veza – kada klijent otvori TCP vezu
prema određenom serveru, on je ostavlja otvorenom tokom više zahteva i
odgovora. Kada je klijent ili server spreman za zatvaranje veze, on
obaveštava drugu stranu i veza se zatvara. Glavna prednost trajnih veza je
u manjem opterećenju mreže. Glavna mana je što se mora obeležiti početak
i kraj svake stavke koja se šalje preko te veze. Usvojeno je rešenje da se
prvo pošalje dužina stavke pa tek onda podaci iz te stavke.
2.6 HTML (Hypertext Markup Language)
Osnovna ideja i dizajn World Wide Web-a potiče od projekta koji se
razvijao na CERN-u (Conseil Européen pour le Recherche Nucleaire) u
