UNIDAD DIDÁCTICA. Conceptos básicos de sistemas servidores. Objetivos.

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1 Mejora del proceso de comunicación con la persona usuaria UNIDAD DIDÁCTICA 1 Conceptos básicos de sistemas servidores Objetivos Identificar los diferentes sistemas operativos (SO) utilizados por los servidores web más comunes en Internet. Describir los fundamentos del protocolo TCP/IP, su historia, su propósito y su importancia en funcionamiento de Internet. Explicar la estructura de aplicación distribuida del modelo cliente servidor y su reparto de tareas.

2 Instalación y configuración del software de servidor Web Índice 1. Sistemas operativos soportados 2. Fundamentos de TCP/IP 2.1. Historia y conceptos básicos 2.2. Fundamentos de la arquitectura de TCP/IP 2.3. Direccionamiento IP.v Nombres de dominio 2.5. Servidores de Nombres (Domain Name System) 2.6. Configuración de TCP/IP en Windows 3. Estructura cliente-servidor 1-2

3 Conceptos básicos de sistemas servidores 1. Sistemas operativos soportados Básicamente, en la actualidad, existen dos plataformas dominadoras absolutas del panorama de los sistemas operativos sobre el que se montan los servidores web, Linux-based y Microsoft Windows. Es importante conocer que cuando un visitante navega por tu sitio web, realmente accederá a su contenido sin importar la elección del sistema operativo que has hecho previamente como soporte para hospedar tu sitio web, por ello, para determinar que sistema operativo es el adecuado para nosotros, podemos revisar cuales son las características más importantes a tener en cuenta que tiene que tener un sistema operativo para soportar un servidor web con éxito. Características de un buen servidor Web Estabilidad: El sistema operativo deberá soportar los picos de carga elevada del servidor web con soltura, si este se viniera abajo, todos nuestro sitios webs lo harían con el. Seguridad: Deberá ser seguro ante amenazas como virus, ataques por brechas en agujeros de seguridad, código malicioso y cualquier situación que pueda ser explotada por hackers. Fácil de administrar: Deberá ser fácil de administrar con sencillas herramientas configurar el servidor, así como fácil de resolver los problemas (Trouble Shooting) que se presenten en el SO. Características y software: El sistema operativo tiene que dar soporte a los requerimientos de las nuevas herramientas de programación. Aplicaciones de terceros: Se debe tener en cuenta la integración del SO con herramientas de terceros. Escalable y actualizable: Un buen SO, debería ser escalable (ampliación de memoria, cpu s, almacenamiento, etc.) y actualizable, parches del SO o subidas de versión. Linux es un clon de Unix y es el más antiguo de los dos, su característica más destacable es que es muy fiable Windows en cambio es más sencillo de usar y soporta las extensiones de los programas de desarrollo de Microsoft como ASP, ASP. NET etc. 1-3

4 Instalación y configuración del software de servidor Web Cada Sistema Operativo de servidor tiene características diferenciales: SO Windows Se integra a la perfección con aplicaciones Microsoft, como Access, SQL Server, Frontpage, Sharepoint o tecnologías de desarrollo como ASP o.net. Es fácilmente escalable y actualizable. Dispone de infinidad de herramientas de terceros. Destaca es su facilidad de administración. SO Linux-Based Destaca por su estabilidad sobre todo ante fuertes picos de trabajo. Sufre menos ataques que los sistemas Windows. El coste es menor, existen distribuciones de Linux que son gratuitas y otras con un coste reducido en comparación con la licencia de un SO Windows. Es necesario hablar con los desarrolladores y tener claro que tipo de tecnología vamos a hospedar en nuestro servidor web para realizar la selección más adecuada. El mejor soporte para PHP, MySQL y Java lo ofrecen los servidores basados en Linux, en cambio si hablamos de tecnologías ASP,.NET o cualquier integración con productos Microsoft necesitaremos un servidor basado en Windows como requisito o al menos, es mucho más recomendable su uso, puesto que la mayoría de lenguajes y/o tecnologías lo soportan los dos servidores web. 2. Fundamentos de TCP/IP La familia de protocolos TCP/IP es la tecnología de interconexión de redes más usada en la actualidad, el conocimiento de los conceptos básicos es un requisito imprescindible para la comprensión del funcionamiento de un servidor web Historia y conceptos básicos TCP/IP es el protocolo que usa Internet como lenguaje para conectar a lo largo del planeta miles de redes entre sí, abarcando centros de investigación, universidades, agencias gubernamentales, empresas privadas y usuarios domésticos. TCP IP es un conjunto de protocolos diseñados para conectar grandes redes mediantes dispositivos llamados Routers. TCP/IP fue diseñado por el departamento de defensa de los EEUU, más concretamente por la agencia DARPA, a finales de los años 60 principios de los 70. En los primeros años se usaba de forma experimental para, por ejemplo, conectar mediante Telnet sistemas diferentes de mainframes o la introducción de FTP para intercambiar archivos entre sistemas distintos. En 1995 los proveedores de servicio de Internet empiezan a comercializar el producto y al año siguiente se introduce HTTP (Hypertext Transfer Protocol), el protocolo más usado en Internet. Igualmente en 1996 se publica el primer estándar de IPV6. 1-4

5 Conceptos básicos de sistemas servidores TCP/IP es publicado en una serie de documentos llamados RFC en los cuales se describe, primeramente mediante un borrador publicado por un grupo de trabajo del IETF, después mediante una serie de revisiones del borrador y se llega a un consenso de versión final a la que se le asigna un número, por ejemplo el RFC 894 describe el uso de IP sobre Ethernet. NOTA: Los RFC s se pueden obtener desde esta dirección Es muy importante comprender la terminología usada en Internet para entender los conceptos relacionados con las redes TCP/IP. Estos términos que aparecen en la imagen de abajo son básicos para comprender como funcionan las redes TCP/IP, aparecen en los documentos RFC s y son necesarios su conocimiento para poder seguir el desarrollo del temario. Elementos básicos de una red TCP/IP es el estándar definido para el uso de redes en Internet, TCP/ IP incluye IPv4 e IPv6. IPv4 fue la capa de Internet originalmente definida y actualmente es la más ampliamente usada con diferencia, aunque el cambio a IPV6 es irreversible y gradualmente se migrará hacia este nuevo sistema de direccionamiento 1-5

6 Instalación y configuración del software de servidor Web Elementos básicos de una red Node (Nodo): Cualquier dispositivo, incluidos los routers y hosts que tiene implementado TCP/IP. Router (Enrutador): Es un nodo que es capaz de reenviar paquetes a otros nodos. Host: Es típicamente el origen y el destino de los paquetes que circulan en la red, silenciosamente descarta paquetes que no van dirigidos a ellos expresamente. Un servidor Web es un claro ejemplo de Host. LAN (Red de área local): Una porción de red con una subnet, consistente en un único medio que está conectado mediante switches de capa 2. Switch dispositivo de interconexión de redes de computadoras que opera en la capa de enlace de datos del modelo OSI. Su función es interconectar dos o más segmentos de red, pasando datos de un segmento a otro de acuerdo con la dirección MAC de destino de las tramas en la red. Subnet (Subred): Uno o más segmentos de LAN que están conectados por routers usando el mismo prefijo de red. Network (Red): Dos o más subredes conectadas mediante routers usando distintos prefijos de red. Neighbor (Vecinos): Dos nodos conectados a la misma subred y con el mismo prefijo de red. Interface (Interfaz): Representa el enlace físico o lógico (si es virtual o un túnel) de un nodo. Un ejemplo claro de un interfaz físico es una tarjeta de red de cualquier PC. Packet (Paquete): Es la unidad de datos que se transmite por la capa de Internet, Protocol Data Unit (PDU), se compone de cabecera IP y los datos útiles. Ventajas del uso de TCP/IP: La suite de protocolos TCP/IP tiene la ventaja de que es estándar y enrutable. Es el protocolo más completo y aceptado mundialmente disponible. Todos los modernos sistemas operativos soportan TCP/IP pues entre otras, permite la comunicación entre sistemas heterogéneos, estos incluyen HTTP, FTP, SMTP etc. 1-6

7 Conceptos básicos de sistemas servidores 2.2. Fundamentos de la arquitectura de TCP/IP El modelo OSI esta constituido por siete capas que definen las funciones de los protocolos de comunicaciones, es un modelo teórico y cada capa del modelo representa una función realizada cuando los datos son transferidos entre aplicaciones que cooperan a través de una red. La pila TCP/IP mapea cuatro de las capas del estándar teórico del modelo OSI, por tanto capa de la pila TCP/IP corresponde a una o más capas del modelo OSI. En este gráfico se puede ver esta correspondencia. Modelo OSI vs TCPIP El modelo de arquitectura de TCPIP es mas simple que el modelo OSI, como resultado de la agrupación de diversas capas en una sola o bien por no usar alguna de las capas propuestas en dicho modelo de referencia, como vemos abajo tiene siete capas por las cuatro de TCP/IP. Para más información sobre OSI: 1-7

8 Instalación y configuración del software de servidor Web Estructura de TCP/IP La capa de acceso a red o (Network Interface Layer) envía los paquetes TCP/IP sobre el medio de red y los recibe del mismo independientemente de cual sea el método de acceso a la red (Frame Relay, Ethernet, Wireless etc). La capa de Internet o (Internet Layer) incluye el direccionamiento, empaquetado y funciones de Routing, esta capa es análoga con la capa de red (Network Layer) del modelo conceptual OSI. La capa de transporte o (Transport Layer) provee los servicios de comunicaciones, los protocolos que la componen pueden ser TCP o UDP, la diferencia entre ambos que es TCP es un protocolo orientado a conexión, provee un servicio uno a uno, fiable con recuperación de paquetes perdidos durante la transmisión en cambio UDP provee servicios uno a uno, o uno a muchos sin ser orientado a conexión, no tiene recuperación de paquetes pero esto le hace un protocolo muy rápido al tener menos sobrecarga. La capa de Aplicación o (Application Layer) es la que permite a las aplicaciones el acceso a las demás capas para intercambiar datos. La capa de aplicación está en constante desarrollo, y contiene muchos protocolos como HTTP (para la transmisión de páginas WEB), FTP (para la transmisión de ficheros) o SMTP (para la trasmisión de mensaje de correo y archivos adjuntos). Una dirección IP es un identificador que se asigna a la capa de Internet a un interfaz de red o conjunto de interfaces, cada nodo en una red IP tiene al menos un interfaz con una dirección IP, con lo que es necesario habilitarle esta dirección en cada uno de estos interfaces de manera automática o manual 2.3. Direccionamiento IP.v4 Cada dirección IP es de 32 bits de longitud en binario, correspondiendo a 4 números decimales de 0 a 255 separados por puntos (por ejemplo ). Cada dirección IP, va seguida de una mascara de red la cual se identifica por 4 números decimales separados por puntos de 0 a 255 (por ejemplo ). Así una dirección IP válida podría ser IP con mascara , la máscara de red o identificador de red también puede venir en el siguiente formato /24, que corresponde al número de la máscara de red en binario. 255 en binario corresponde a , con lo que corresponde a , es decir 24 unos 1-8

9 Conceptos básicos de sistemas servidores Tipos de direcciones IP: Direcciones públicas (Public Addresses) Para que tu servidor Web o cualquier nodo puedan conectarse a Internet, obligatoriamente necesita una dirección pública. Esta identifica nuestro equipo en Internet y nos la tiene que proveer nuestro ISP. Direcciones privadas (Private Addresses) Existen un conjunto de direcciones que no pueden conectarse a Internet directamente, aunque hay mecanismos para que estas se puedan conectar (NAT, Proxies etc). Estos espacios de direcciones privados generalmente son los que se usan en las redes locales (LAN), para el direccionamiento interno, y pueden ser cualquiera de los siguientes: /8 ( , ) /12 ( , ) /16 ( , ) 2.4. Nombres de dominio Como ya sabemos, cada nodo que actúa en una red TCP/IP necesita forzosamente una dirección IP válida, la cual le identifica inequívocamente dentro de la red, por ejemplo, El inconveniente que tiene este método para los humanos es que estas direcciones son muy difíciles de recordar y por tanto de interactuar con ellas. Para poder hacerlas más humanas se desarrollo el sistema de nombres por el cual se asocia una dirección IP a un nombre inequívoco de dominio del tipo Cuando tecleamos en el navegador éste, automáticamente consulta en un servidor encargado de resolver nombres, llamado DNS, el cual traduce este nombre en una IP por ejemplo Como podemos ver en la siguiente imagen, con la utilidad PING podemos saber que IP tienen los servidores a través de su Host Name o nombre de Host. Un nombre de Host o (Host Name) es un alias asignado para identificar una dirección IP válida en una de sus interfaces. Utilidad PING para resolver Nombres de Hosts 1-9

10 Instalación y configuración del software de servidor Web Un Host Name debe de tener las siguientes características: Ping es una utilidad diagnóstica en redes de computadoras que comprueba el estado de la conexión del host local con uno o varios equipos remotos de una red TCP/IP por medio del envío de paquetes ICMP de solicitud y de respuesta. Mediante esta utilidad puede diagnosticarse el estado, velocidad y calidad de una red determinada. Debe tener como máximo 255 caracteres. Múltiples nombres de Host se pueden asignar al mismo host. El nombre de Host debe corresponder con una dirección IP almacenada en un fichero local llamado Host o en una base de datos como un servidor DNS. Para ver el nombre de Host en una máquina Windows podemos ir a Start->Control Panel-> System-> Computer Name 1-10

11 Conceptos básicos de sistemas servidores El fichero de hosts Este fichero local que existe en cada máquina, se utiliza para obtener una relación entre un nombre de máquina y una dirección IP. En cada línea del fichero de hosts se especifica una dirección IP y los nombres de máquina que le corresponden, de forma que un usuario no tenga que recordar direcciones sino nombres de hosts. Habitualmente se suelen incluir las direcciones, nombres y alias de todos los equipos conectados a la red local, de forma que para comunicación dentro de la red no se tenga que recurrir a DNS a la hora de resolver un nombre de máquina Servidores de Nombres (Domain Name System) Existen millones de sitios web en Internet, por lo que es necesario un sistema que optimice la resolución de los nombre de los dominios. La solución propuesta anteriormente del fichero Host.txt para resolver los nombres realmente tiene muchas limitaciones, en un mundo de Internet que crecen por millones los sitios web, el mantenimiento del fichero local se hace inviable, por ello, se usan los servidores de resolución de nombres como método estándar y popularizado. El espacio de nombres de DNS está basado en una estructura lógica con herencias en forma de árbol que da lugar a los nombres de Host o FQDN (Fully Qualified Domain Name), por ejemplo el archiconocido un FQDN tiene los siguientes atributos: La estructura de un fichero Host.txt para resolver direcciones localmente podría ser el siguiente: # # Table of IP addresses and host names localhost router server.central. com Un FQDN consiste en un nombre, uno o más nombres de dominio y la raíz del dominio, tomando nuestro ejemplo anterior, www seria el nombre del host, google seria el dominio y.es la raíz del dominio. El punto final determina la raíz del dominio. Los FQDN no son sensibles a mayúsculas y minúsculas, o sea, es igual a WWW. GOOGLE.ES Cada nombre dentro del FQDN no puede ser mayor de 63 caracteres y en conjunto no puede ser mayor de 255 caracteres. Los nombre solo puede componerse de los caracteres a-z,a-z,0-9,_ - (símbolo menos), por lo que www. googl-e.es seria un nombre válido, pero Error! Referencia de hipervínculo no válida. no lo seria. Dominar este tipo de ficheros puede venir muy bien para testear nuestros servidor web en fase de pruebas localmente, ya que de esta manera, podemos probar un site publicado en nuestro servidor local sin contar con un servidor DNS configurado. 1-11

12 Instalación y configuración del software de servidor Web Espacio de Nombres de DNS: Arriba en lo más alto se encuentra el. que es el dominio raíz, normalmente no es necesario poner el punto final, puesto que nuestro DNS se encargará de hacerlo por nosotros. En un segundo escalón, se sitúan los dominios de primer nivel:.com,.org,.es, etc... Algunos de los dominios de primer nivel más comunes podrían ser:.com, destinado para las organizaciones comerciales..edu, para las organizaciones destinadas a la enseñanza..xx, donde las dos letras corresponden a la codificación del nombre del país, p.ejemplo,.es..org, para las organizaciones no comerciales. Listado de todos los dominios actuales de primer nivel: La IANA (Internet Assigned Numbers Authority) es la entidad que supervisa la localización global de todas las direcciones IP, el dominio raíz y los dominios de primer nivel en Internet sobre DNS. Los dominios de segundo nivel contienen nombres de organizaciones, países etc. Está administrado por ellos mismos directamente, manteniendo un servidor DNS, o bien a través de un IPS (proveedor de servicios de Internet). En nuestro ejemplo, esto corresponde con el dominio de segundo nivel Google. Por último, tendríamos el nombre de Host, en nuestro caso WWW, muy común como nombre de los servidores web. 1-12

13 Conceptos básicos de sistemas servidores Dominio raíz.es Dominio de primer nivel, correspondiente al código del país España..google Dominio de segundo nivel, contiene el nombre de la organización Google. www Nombre del Host, común en servidores web Configuración de TCP/IP en Windows El componente TCP/IP de Microsoft viene instalado por defecto en las distintas versiones de Windows y por tanto no es necesario instalarlo. DHCP. Protocolo de configuración dinámico de host Es un protocolo de red que permite a los clientes de una red IP obtener sus parámetros de configuración automáticamente. Se trata de un protocolo de tipo cliente/ servidor en el que generalmente un servidor posee una lista de direcciones IP dinámicas y las va asignando a los clientes conforme éstas van estando libres, sabiendo en todo momento quién ha estado en posesión de esa IP, cuánto tiempo la ha tenido y a quién se la ha asignado después. Para configurarlo podemos hacerlo o bien de manera automática (mediante un servidor DHCP) o manualmente, abajo vemos las propiedades de la pestaña general del protocolo IP v

14 Instalación y configuración del software de servidor Web Propiedades de TCP/IP en WIndows Posibilidades de configuración de TCP/IP sobre Windows: 1. Configuración automática, si especifica como modo de configuración el modo automático, éste intentará buscar un servidor de configuración dinámica DHCP para obtener los datos de configuración, muchas redes usan este tipo de configuración. Si el componente falla y no es capaz de encontrar un servidor DHCP disponible en la red, siempre podemos dotarle de una configuración alternativa. 1-14

15 Conceptos básicos de sistemas servidores Configuración alternativa TCP/IP: 2. Configuración manual, para su configuración, también llamada configuración estática, se necesitan estos parámetros: Dirección IP, cada Host dentro de una red TCP/IP, necesita una única dirección IP que identifica el Host en la red, por ejemplo Mascara de red, necesita esta información para diferencia el prefijo de red del identificador de Host, por ejemplo Es conveniente también configurar la dirección IP de un servidor DNS, que resuelva nuestras consultas de nombres, por ejemplo de a

16 Instalación y configuración del software de servidor Web Configuración TCP/IP manual: Es importante dimensionar muy bien los recursos de la máquina que va a actuar como servidor, dado que puede llegar a recibir un elevado número de peticiones de servicio por parte de los cliente y colapsarse, dejando de prestar los servicios 3. Estructura cliente-servidor El modelo de computación distribuida cliente/servidor separa las tareas entre los que sirven recursos o servicios, llamados servidores, y los que demandan estos servicios, llamados clientes. Un cliente inicia la comunicación con el servidor para pedir un recurso y espera hasta que el resultado de su consulta o petición por parte del servidor este resuelta. Para esto se basan en redes homogéneas en las que ambos pueden comunicarse. En los modelos cliente/servidor, se da la circunstancia de que muchos clientes se conectan a un único servidor central para pedir servicios o recursos, esto implica que la potencia de computación de la parte que actúa como servidora necesita ser robusta, con potentes procesadores, memoria y grandes cantidades de disco duro, para poder soportar grandes volúmenes de peticiones de clientes. 1-16

17 Conceptos básicos de sistemas servidores NOTA: cuando un equipo servidor se colapsa, se utiliza el término servidor caído. Ejemplo de estructura cliente/servidor: Análisis de un acceso web o un acceso a una base de datos 1. Un usuario accede a con su navegador (web browser) a una página de una aplicación publicada en Internet, por ejemplo accede a su página personal de su banco. 2. Una vez dentro, el usuario hace una petición de los movimientos de hace un mes de su cuenta. 3. El servidor web, en nombre del cliente ejecuta una petición a la base de datos del banco sobre la consulta anterior y se los devuelve presentados con el formato adecuado al navegador del usuario. El modelo cliente servidor, se ha convertido en un modelo central en la computación de redes, muchas aplicaciones de negocio están escritas bajo este modelo usando la suite de protocolos TCP/IP como HTTP, FTP, SMTP, DNS etc. Ejemplo de estructura cliente servidor: Ejemplos típicos de clientes se pueden incluir, navegadores, clientes de correo electrónico, cliente FTP etc. Ejemplos típicos de servidores pueden incluir, servidores Web, servidores FTP, servidores de Base de datos, servidores de Nombres etc. 1-17

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19 Test de Autoevaluación Test de Autoevaluación Unidad Didáctica 1 1. La siguiente dirección IP v4, a) Es privada. b) Es pública. c) Está mal construida, no es válido. d) Está incompleta. 2. La siguiente dirección IP v4, a) Es privada. b) Es pública. c) Está mal construida, no es valido. d) Está incompleta. 3. El nombre FQDN a) Está mal construido, no es valido. b) Está bien construido. c) Debe ir así d) Está Incompleto. 4. Si necesitamos obligatoriamente usar la tecnología ASP.Net, nuestro servidor Web a) Debe ser Windows Server. b) Debe ser Linux. c) Es indiferente, valdrían los dos. d) Podrían los dos pero mucho mejor en Windows. 1-19

20 Instalación y configuración del software de servidor Web 5. HTTP es un protocolo de la capa de a) Transporte. b) Aplicación. c) Internet. d) Ninguna, no es un protocolo. 6..ORG, es un dominio a) De primer nivel. b) De segundo nivel. c) Raíz. d) No es un dominio. 7. La configuración automática de TCP/IP necesita.. a) Una IP. b) Una mascara de red. c) Un servidor DNS. d) Un servidor DHCP. 8. Uno de los inconvenientes de TCP/IP es que a) No lo soportan los sistemas modernos. b) Es estándar. c) Es enrutable. d) Puede conectar sistemas heterogéneos. 9. El protocolo UDP está en la capa de.. a) Transporte. b) Aplicación. c) Internet. d) No es un protocolo. 10. Un ejemplo típico de Servidor en la arquitectura cliente/servidor puede ser.. a) Una Servidor de Base de datos. b) Un Servidor WEB. c) Un Servidor DNS. d) Todas las respuestas son correctas. 1-20

21 Soluciones al Test de Autoevaluación Solución al Test de Autoevaluación de la Unidad Didáctica 1 1. b) Es pública. 2. a) Es privada. 3. b) Está bien construido. 4. d) Podrían los dos pero mucho mejor en Windows. 5. b) Aplicación. 6. a) De primer nivel. 7. d) Un servidor DHCP. 8. d) Puede conectar sistemas heterogéneos. 9. a) Transporte. 10. d) Todas las respuestas son correctas. 1-21

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23 Supuestos Prácticos Supuestos Prácticos Unidad Didáctica 1 DADA ESTA RED: / (/26) 1. Cuántas subredes tenemos? 2. Cuántos hosts por subred tenemos? 3. Cuáles son las subredes válidas? 1-23

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25 Soluciones a los Supuestos Prrácticos Soluciones a los Supuestos Prácticos Unidad Didáctica 1 1. Ya que 192 incluye solo 2 bits en 1 ( ), la respuesta debería ser: 2^2-2 = 2. (El menos 2 es la subred cuyos bits de máscara se encuentran todos encendidos y la subred cuyos bits de hosts se encuentran todos apagados, las cuales no son subredes válidas por defecto). 2. Tenemos entonces que para el octeto de la máscara solo cuenta con 6 bits de hosts en 0, por lo cual la respuesta debería ser 2^6-2 = 62 Hosts = 64, la cual es la primera subred y también tamaño de bloque. Seguimos sumando al tamaño del bloque el resultado anterior hasta alcanzar el valor de la máscara: = 128 (la segunda subred) = 192 alcanzamos el valor de la máscara pero esta no es una subred válida. Así que las subredes válidas son: 64 y 128. Subred Máscara Primer Host Ultimo Host

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