Что такое протоколы связи. Сетевые протоколы: понятие, назначение, примеры. Классификация протоколов компьютерной связи
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.
Сигнальный протокол используется для управления соединением - например, установки, переадресации, разрыва связи. Примеры протоколов: RTSP , SIP . Для передачи данных используются такие протоколы как RTP .
Сетево́й протоко́л - набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.
Разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи . Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение , которым реализуется протокол.
Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:
- HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) - это протокол передачи гипертекста . Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц между компьютерами, подключенными к одной сети.
- FTP (File Transfer Protocol) - это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.
- POP3 (Post Office Protocol) - это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.
Сетевым протоколом называется набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть компьютерами.
Фактически разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют так называемый стек протоколов. Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.
Кто разрабатывает и стандартизирует все эти протоколы и программное обеспечение?
Новые протоколы для Интернета утверждаются IETF (Internet Engineering Task Force - Специальная комиссия инженерии Интернета), а прочие протоколы — IEEE (nstitute of Electrical and Electronics Engineers - Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике) или ISO - (International Organization for Standardization - Международная организация по стандартизации). ITU-T (Международный союз электросвязи) занимается телекоммуникационными протоколами и форматами.
Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI. В соответствии с ней протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению — от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (API для передачи информации приложениями):
- Прикладной уровень (Application layer). Верхний (7-й) уровень модели, обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям пользователя доступ к сетевым службам, таким как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления. Пример: HTTP, POP3, SMTP.
- Уровень представления (Presentation layer). 6-й уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На уровне представления может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.
- Сеансовый уровень (Session layer). 5-й уровень модели отвечает за поддержание сеанса связи, что позволяет приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Сеансовый уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.
- Транспортный уровень (Transport layer). 4-й уровень модели, предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом неважно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка. Пример: TCP, UDP
- Сетевой уровень (Network layer).3-й уровень сетевой модели OSI, предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
- Уровень звена данных (Data Link layer). Часто это уровень называется канальным. Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Данные, полученные с физического уровня, он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На этом уровне работают коммутаторы, мосты. В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS
- Физический уровень (Physical layer). Самый нижний уровень модели, предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и соответственно их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством. На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы. Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.
Уровни взаимодействуют сверху вниз и снизу вверх посредством интерфейсов и могут также взаимодействовать с таким же уровнем другой системы с помощью протоколов.
Протоколы передачи данных
Протокол - это набор соглашений, который определяет обмен данными между различными программами. Протоколы задают способы передачи сообщений и обработки ошибок в сети, а также позволяют разрабатывать стандарты, не привязанные к конкретной аппаратной платформе.
Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Οʜᴎ строятся по многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи. Сегодня для сетевых протоколов используется модель OSI.
Модель OSI- ϶ᴛᴏ семиуровневая логическая модель работы сети. Модель OSI реализуется группой протоколов и правил связи, организованных в несколько уровней.
На физическом уровне определяются физические (механические, электрические, оптические) характеристики линий связи.
На канальном уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети.
Сетевой уровень отвечает за адресацию и доставку сообщений.
Транспортный уровень контролирует очередность прохождения компонент сообщения.
Задача сеансового уровня - координация связи между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях.
Уровень представления служит для преобразования данных из внутреннего формата компьютера в формат передачи. Прикладной уровень является пограничным между прикладной программой и другими уровнями.
Прикладной уровень обеспечивает удобный интерфейс связи сетевых программ пользователя.
Протокол TCP/IP - это два протокола нижнего уровня, являющиеся основой связи в Интернет. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) разбивает передаваемую информацию на порции и нумерует все порции. С помощью протокола IP (Internet Protocol) все части передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.
Рассмотрим наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет.
HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) - ϶ᴛᴏ протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц с одного компьютера на другой.
FTP (File Transfer Protocol)- это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.
POP (Post Office Protocol) - это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.
Стандарт SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.
UUCP (Unix to Unix Copy Protocol) - это ныне устаревший, но все еще применяемый протокол передачи данных, в т.ч. для электронной почты. Этот протокол предполагает использование пакетного способа передачи информации, при котором сначала устанавливается соединение клиент- сервер и передается пакет данных, а затем автономно происходит его обработка, просмотр или подготовка писем.
TELNET - ϶ᴛᴏ протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Интернет, как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и т.д. На практике возможности лимитируются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленной машины.
Протоколы передачи данных - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Протоколы передачи данных" 2017, 2018.
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 Electronics Engineers-IEEE) разработал стандарты для... .
Различают три вида процессов, протекающих в сети: информационные, транспортные и коммуникационные. На Рис. 5 представлена схема стека протоколов передачи данных в сети и их место в уровневой модели сети OSI/ISO. Рис. 5 схема стека протоколов передачи данных в сети... .
Организация взаимодействия между устройствами в сети является сложной задачей. Как известно, для решения сложных задач используется универсальный прием определение функций каждого модуля, решающего отдельную задачу, и интерфейсов между ними. В результате достигается... .
Сегодня трудно представить себе существование человеческой цивилизации без Всемирной паутины. Это около 400 миллионов пользователей, для которых круглосуточно работают десятки миллионов серверов, содержащих в сумме более миллиона страниц. WWW – крупнейшее хранилище общедоступных данных, самые оперативные средства массовой информации, электронные магазины, клубы по интересам и многое, многое другое.
Что будет представлять из себя сеть через 10 лет, не возьмется предсказать ни один аналитик. Но ясно одно: если сейчас WWW, о которой никто не знал еще 15 лет назад, изучают в школе, (несмотря на то, что школьное образование всегда отличалось консерватизмом), то скоро умение пользоваться браузером станет столь же необходимым, школьном образовании, как умение читать и писать.
Как ни прискорбно, об этом сообщать, но Интернет стал таким же детищем военных технологий, как и сам компьютер. В безумной гонке ядерных испытаний, которой были отмечены пятидесятые годы прошлого века, Соединенные Штаты произвели вроде бы не очень мощный взрыв на высоте 20 километров. Но последствия его были поистине ужасающими. Порожденный взрывом электромагнитный импульс вывел из строя не только телефонные и телеграфные линии, но и погрузил в темноту на несколько дней целый штат – Гавайи расположенный в тысяче миль от места взрыва. Мораль истории была достаточно грустной для американских военных: высотный ядерный взрыв не очень большой мощности, произведенный в центре страны, полностью лишает ее систем связи, а значит, и управления. Единственным вариантом решения проблемы являлось создание сверхзащищенной системы связи, способной передавать огромное количество информации во все точки страны.
Историю Интернета можно разделить на несколько этапов:
1945-1960.Теоретические работы по интерактивному взаимодействию человека с машиной, появление первых интерактивных устройств и вычислительных машин, на которых реализован режим разделения времени.
Одной из важных дат в истории Интернета можно считать 1957 год, когда в рамках Министерства обороны США выделилась отдельная структура - Агентство передовых исследовательских проектов (DARPA). В 60-х годах основные работы DARPA были посвящены разработке метода соединений компьютеров друг с другом.
Возглавлял первую исследовательскую программу, посвященную системе глобальной коммуникации, Дж. Ликлайдер (J.C.R. Licklider), который опубликовал работу "Galactic Network". В ней он предсказывал возможность существования в будущем глобальной компьютерной связи между людьми, имеющими мгновенный доступ к программам и базам данных из любой точки земного шара. Его предвидение отражает современное устройство международной сети Интернет. Ликлайдер сумел убедить в реальности своей концепции группу ученых, среди которых был будущий его преемник - исследователь Массачусетского Технологического Института (MIT) Лоренс Робертс (Lawrence G.Roberts.). Вновь создаваемая сеть должна была обеспечивать управление огромной страной в условиях полного отсутствия других средств связи, и поэтому ее пропускная способность имела очень важное значение.
С этой точки зрения большое значение имела теория о
коммутации пакетов для передачи данных, которую Леонард Клейнрок (Leonard Kleinrock)
разработал в 1961 году и впервые опубликовал в июле 1964 года. При коммутации пакетов
необходимые для передачи данные разбиваются на
части и передаются различными путями через сеть. К каждой части присоединяется заголовок,
содержащий полную информацию о доставке
пакета по назначению. Коммутация пакетов
обеспечивает большие пропускную способность канала и надежность системы. Достаточно сказать,
что использование пакетной технологии позволило увеличить предлагаемую скорость передачи
по каналам проектируемой сети ARPANET с 2.4 Кбит/с до 50 Кбит/с.
Разработка технических принципов коммутации пакетов, ввод в действие ARPANet.
В 1966 году DARPA пригласило Ларри Робертса для реализации проекта компьютерной сети ARPANET. Цели проекта было изучение способов поддержания связи в условиях ядерного нападения и разработка концепции децентрализованного управления военными и гражданскими объектами в период ведения войн. Децентрализация была принципиально важна, поскольку позволяла сети функционировать даже при уничтожении нескольких узлов. Для решения задачи на первом этапе предполагалось объединить несколько крупных исследовательских учреждений (университетов) и провести эксперименты в области компьютерных коммуникаций.
Роберт Кэн представил общую архитектуру сети ARPANET, Лоренс Робертс разработал топологию и экономические вопросы, Леонард Клейнрок (Network Measurement Center, UCLA) представил все средства измерений и анализа сети.
В 1968 году контракт на реализацию проекта был предоставлен
компании Bolt Beranek and Newman (BBN), которая завершила его к концу 1969 года подключением
в одну компьютерную сеть четырех исследовательских центров: UCLA, SRI, UCSB и University of Utah.
В 1969 году ARPANET заработал. 20 октября 1969 года профессор Кленройк передал сообщение своему коллеге
в университет Сан-Франциско. Сообщение - слово "LOG" (подключиться) - профессор разбил на 3 этапа -
по одной букве в каждом. "Мы передали одну букву и спросили, прошла ли она. Когда получили
положительный ответ, отправили вторую с тем же вопросом. Выяснили, что прошло и это сообщение,
передали третью букву, но внезапно наш компьютер завис и связь прервалась,"- вспоминал г. Клейнрок
в интервью ВВС.
20 октября 1969 года считается первым днем существования интернета.
После проведения эксперимента все исследования Клейнрока стали финансироваться в рамках специальной правительственной программы США и считались одним из самых перспективных направлений в создании оборонной информационной системы. В последующие годы число компьютеров, подключенных к ARPANET, быстро росло.
1971-1980.Число узлов ARPANet возросло до нескольких десятков, проложены специальные кабельные линии, соединяющие некоторые узлы, начинает функционировать электронная почта, о результатах работ ученые докладывают на международных научных конференциях.
Следующим этапом, очевидно, являлось расширение сети по всей стране, что обеспечило бы высшее военное и политическое руководство надежным каналом связи в случае чрезвычайных обстоятельств, под которым имелось в виду, в первую очередь, ядерная атака со стороны Советского Союза.
DARPA, вдохновленная успехом ARPANET, пригласила Роберта Кэна для разработки новой программы “Internetting Project” с целью изучения методов соединения различных сетей между собой.
В октябре 1972 года Роберт Кан организовал большую, весьма успешную демонстрацию ARPANET на Международной конференции по компьютерным коммуникациям. Это был первый показ на публике новой сетевой технологии.
Также в 1972 году появилось первое "горячее" приложение - электронная почта
В марте Рэй Томлинсон (Ray Tomlinson), движимый необходимостью создания для разработчиков ARPANET простых средств координации, написал базовые программы пересылки и чтения электронных сообщений. В июле Робертс добавил к этим программам возможности выдачи списка сообщений, выборочного чтения, сохранения в файле, пересылки и подготовки ответа. С тех пор более чем на десять лет электронная почта стала крупнейшим сетевым приложением. Для своего времени электронная почта стала тем же, чем в наши дни является Всемирная паутина - исключительно мощным катализатором роста всех видов межперсональных потоков данных.
1971: Написана первая программа для эл.почты
1972: Придуман знак @
1973: Первая международная связь по эл. почте между Англией и Норвегией
1974: Открыта первая коммерческая версия ARPANET - сеть Telnet
1976: Роберт Меткалф, сотрудник исследовательской лаборатории компании Xerox, создает Ethernet - первую локальную компьютерную сеть.
1979: Придуманы "смайлики" - изображения перевернутой набок физиономии, для придания посланиям эмоциональной окраски. Например, так: :-)
Принят протокол TCP/ IP, Министерство обороны решает построить собственную сеть на основе ARPANet, происходит разделение на ARPANet и MILNet, вводится система доменных имен Domain Name System (DNS), число хостов доходит до 100 000.
В 1974 году Internet Network Working Group (INWG), созданная DARPA и руководимая Винтоном Серфом разработала универсальный протокол передачи данных и объединения сетей Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - сердце Internet.
В 1980 году INWG под руководством Винтона Серфа объявила TCP/IP стандартом и представила план объединения существующих сетей, сформулировав основные его принципы:
Сети взаимодействуют между собой по протоколу TCP/IP.
Объединение сетей производится через специальные “шлюзы” (gateway).
Все подключаемые компьютеры используют единые методы адресации.
В 1983 году DARPA обязала использовать на всех компьютерах ARPANET протокол TCP/IP, на базе которого Министерство обороны США разделило сеть на две части: отдельно для военных целей - MILNET, и научных исследований - сеть ARPANET.
Для объединения имеющихся 6 крупных компьютерных центров и поддержания глобального академического и исследовательского сообществ в 1985 году Национальный Научный Фонд США (NSF) начал разработку программы построения межрегиональной сети NSFNET. Для руководства проектом в 1986 году был приглашен Стив Вульф.
1991-2000.Новейшая история.
1991: Европейская физическая лаборатория CERN создала известный всем протокол WWW - World Wide Web. Эта разработка была выполнена, прежде всего, для обмена информацией среди физиков. Появляются первые компьютерные вирусы, распространяемые через Интернет.
1993: Создан первый Интернет-браузер Mosaic Марком Андреесеном в Университете штата Иллинойс. Число интернет-хостов превысило 2 млн. В сети действует 600 сайтов.
1996: Началось соревнование между браузером Netscape, созданным под руководством Марка Андреесена, и Internet Explorer, разработанным компанией Microsoft. В мире уже существует 12,8 млн. хостов и 500 тыс. сайтов.
2002: Сеть Интернет связывает 689 млн. человек и 172 млн. хостов.
Интернет - это всемирная компьютерная сеть, объединяющая в единое целое десятки тысяч
разнородных локальных и глобальных компьютерных сетей, связанных определенными соглашениями (протоколами). Ее назначение –
обеспечить любому желающему постоянный доступ к информации. Благодаря сети стал доступен огромный объем информации.
Так, пользователь в любой стране может связаться с людьми, разделяющими его интересы, или получить ценные сведения в электронных
библиотеках, даже если они находятся на другом конце света. Нужная информация окажется в его компьютере за считанные секунды,
пройдя путь по длинной цепочке промежуточных компьютеров, по кабелям и радио, через горы и моря, по дну океанов и через спутники..
Интернет финансируется правительствами, научными и образовательными учреждениями, коммерческими структурами и миллионами частных лиц во всех частях света, но никто конкретно не является ее владельцем. Техническую сторону организации сети контролирует Федеральный сетевой совет (FNC),формируемый из приглашенных добровольцев, который 24 октября 1995 года принял определение того, что же мы подразумеваем под термином "Интернет":
Internet – это глобальная компьютерная система, которая:
Логически взаимосвязана пространством глобальных уникальных адресов (каждый компьютер, подключаемый к сети имеет свой уникальный адрес);
Способна поддерживать коммуникации (обмен информацией);
Обеспечивает работу высокоуровневых сервисов (служб), например, WWW, электронная почта, телеконференции, разговоры в сети и другие.
Internet является одноранговой сетью , т.е. все компьютеры в сети равноправны, и любой компьютер можно подключить к любому другому компьютеру. Таким образом, любой компьютер, подключенный к сети, может предлагать свои услуги любому другому.
В узлах этого всемирного соединения установлены компьютеры, которые и содержат нужную информацию и предлагают различные информационные и коммуникационные услуги. Эти компьютеры называются серверы (хосты) .
Компьютер сервер предоставляет услуги другим компьютерам, запрашивающим информацию, которые называют клиентами (пользователями, абонентами). Таким образом, работа в Internet предполагает наличие передатчика информации, приемника и канала связи между ними. Когда мы «входим» в Internet, наш компьютер выступает в качестве клиента, он запрашивает необходимую нам информацию на выбранном нами сервере.
Протоколы передачи данныхДля того чтобы использовать автомобильный транспорт, людям пришлось договориться о всеобщих правилах, которым он должен подчиняться. Точно так же сеть Интернет не может существовать без единых правил, определяющих порядок передачи данных компьютерами в сети, так как компьютеры строятся на различных аппаратных платформах и управляются различными операционными системами.
Набор соглашений о правилах формирования и форматах сообщений называется протоколом.Передаваемые данные разбиваются на небольшие порции, называемые пакетами. Каждый пакет перемещается в сети, независимо от других пакетов. Они переходят с одного узла на другой и далее пересылаются на другой узел, находящийся "ближе" к адресату. Если пакет передан неудачно, передача повторяется. Теоретически возможно, что разные сообщения пройдут разными путями, но все равно достигнут адресата и будут собраны в полный документ. Возможно, что некоторые документы, отправленные из Англии в Австралию, обогнут земной шар с востока на запад, а другие - с запада на восток.
Сети в Интернете все связываются друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP / IP (читается «ти-си-пи / ай-пи”).
На самом деле протокол TCP / IP – это два разных протокола, определяющие различные аспекты передачи данных в сети:
Протокол TCP (Transmission Control Protocol) – протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя.
Протокол IP (Internet Protocol) – протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.
Схема передачи информации по протоколу TCP / IP такова:
Протокол TCP разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты;
далее с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола TCP проверяется, все ли пакеты получены;
после получения всех пакетов протокол TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.
Для работы прикладных программ, таких как программы электронной почты, требуется не только правильно упаковать информацию в пакеты и отправить их, но и необходимо четко договориться о содержимом этих пакетов, а также о процедуре обмена пакетами. Так, например, для получения письма необходимо предъявить пароль обладателя почтового ящика, а это уже целая последовательность действий. Таким образом, необходимы и другие протоколы.
Название протокола |
Расшифровка |
Назначение |
| HTTP |
Hyper Text Transfer Protocol |
|
| FTP |
Протокол передачи файлов |
|
Simple Mail Transfer Protocol |
Простой протокол отправки электронных писем |
|
| POP3 |
||
News Net Transfer Protocol |
Чтобы информация безошибочно могла передаваться с одного компьютера на другой, необходимо наличие уникальных адресов, с помощью которых можно однозначно определить (идентифицировать) получателя информации. Подобно тому, как обычная почта доставляет почтовые отправления по адресам, включающим в себя область, город, улицу, дом, квартиру, так и в сети Internet информационные пакеты доставляются по адресам, только в адресе указываются не дома и улицы, а номера сетей, к которым подключен компьютер-получатель и номера самих компьютеров в этих сетях.
Итак, каждый компьютер, подключенный к сети Internet, имеет физический адрес (IP-адрес).
IP-адрес - это уникальный номер, однозначно идентифицирующий компьютер в Internet. IP-адрес представляет собой четыре десятичных числа (от 0 до 255), разделенных точками, например, 194.67.67.97 (после последнего числа точка не ставится). Каждое число соответствует информационному объему в 1 байт или 8 бит.Расшифровка такого адреса ведется слева направо. Обычно первый и второй байты - это адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый - адрес компьютера в подсети.
IP-адреса соединенных компьютеров.
Таким образом, IP-адрес – это 4 байта или 32 бита. Если с помощью одного байта можно передать 2 8 = 256 вариантов, то с помощью 4-х байтов можно передать 2 32 = 4 млрд. вариантов. Таким образом, к сети Internet может быть максимально подключено 4 млрд. пользователей. Поскольку в настоящее время наблюдается стремительный рост пользователей Internet, а кроме того, современные технические достижения позволяют подключать к сети Internet не только компьютеры, но и сотовые телефоны, телевизоры, и даже холодильники, то это пространство адресов становится очень тесным. Для его расширения предполагается перевести Internet на 128-битный IP-адрес (максимум пользователей 2 128).
В какой-то мере физический адрес аналогичен обычному телефонному номеру, однако, человеку пользоваться им неудобно. Поэтому в Интернет была введена Доменная Система Имен (DNS - Domain Name System).
Доменная система имен ставит в соответствие числовому IP-адресу компьютера уникальное доменное имяДоменные имена и IP-адреса распределяются международным координационным центром доменных имен и IP-адресов (ICANN), в который входят по 5 представителей от каждого континента.
Как же строится доменная система имен?
Основным преимуществом этой системы является наглядность. Адрес разбивается на несколько полей, причем ни количество полей, ни их размер не ограничены.
Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня - домены второго уровня - домены третьего уровня. Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные - каждой стране соответствует двухбуквенный код) и административные (трехбуквенные).
России принадлежит географический домен ru. Давно существующие серверы могут относиться к домену su (СССР).
| Германия |
|||
| gov |
Правительственная США |
jp |
Япония |
| int |
Международная |
ru |
Россия |
| mil |
su |
СССР |
|
| net |
Компьютерная сеть |
uk |
Англия |
| org |
Некоммерческая |
us |
США |
Доменные имена читаются справа налево. Домен верхнего уровня расположен в крайнем справа поле. Все остальные поля адреса отдаются на усмотрение страны, за которой закреплен домен верхнего уровня. Например левее индекса страны может стоять сокращенное название города: spb - Санкт-Петербург , e-burg - Екатеринбург и т.д. Затем может идти название организации, имеющей локальную сеть. Например, et - электротехнический университет. Далее может идти название подразделения: ok - отдел кадров.
Рассмотрим конкретный адрес: sch458.spb.ru . Домен высшего уровня ru означает, что компьютер с этим именем находится в Российской Федерации, затем идет домен второго уровня spb, что означает – в Санкт-Петербурге, и лишь домен третьего уровня - sch458 – реальный компьютер – соответствует организации, за которой числится данный доменный адрес – это имя в Интернете принадлежит нашей школе.
Все DNS-адреса преобразуются в IP-адреса с помощью специальных DNS-серверов , которые на узлах сети извлекают из баз данных символические имена и заменяют их физическими адресами компьютеров. На базе DNS-адресов строятся также адреса электронной почты и адреса информационных ресурсов Интернета.
IP-адрес или соответствующее ему доменное имя позволяют однозначно идентифицировать компьютер в сети Internet, но дело в том, что на компьютере может присутствовать множество различной информации в различных форматах, например, в виде файлов, электронных сообщений, страниц и т.п. Для того, чтобы можно было безошибочно получать нужную информацию и в нужном формате используется строка символов, которую называют универсальный указатель ресурса. Эта строка однозначно идентифицирует любой ресурс в сети Internet. Именно такая строка отображается в поле «Адрес» обозревателя Internet Explorer, когда мы «гуляем» по Internet
Универсальный указатель ресурса или URL (Universal Resource Locator)включает в себя протокол доступа к документу, доменное имя или IP-адрес сервера, на котором находится документ, а также путь к файлу и имя файла:
protocol://domain_name/path/file_name
В данном примере использован наиболее часто используемый протокол http:// – протокол передачи гипертекста.
Примечание: если имя файла не указано, то используется имя файла по умолчанию index.htm (index.html), либо default.htm (default.html).
Вопросы.Предлагаемый вам тест содержит тринадцать вопросов, на каждый из которых дается три варианта ответа. Вопросы выводятся в отдельном окне. Отвечая на вопрос, установите курсор мышки на выбранном варианте ответа (он отобразится белым цветом) и щелкните на нем. По результатам выполнения теста будет выведено число верных ответов, повторных попыток ответа и оценка.
Для начала теста нажмите на кнопку
Мобильных и иных коммуникационных сервисов предполагает задействование различных протоколов связи. Какие из них можно считать самыми распространенными? В чем может заключаться значимость соответствующих стандартов?
Что представляют собой протоколы связи?Протокол связи — это перечень унифицированных инструкций, которые устанавливают то, каким образом те или иные программные либо аппаратные интерфейсы должны обеспечивать передачу данных — например, текстовых, графических, аудио- и видеопотоков. Соответствующие протоколы создаются главным образом для облегчения масштабирования различных компьютерных сетей. Например, внедрение протокола TCP/IP позволило унифицировать передачу данных фактически по всему миру, благодаря чему стало возможно объединение компьютеров в
На современном рынке информационных технологий протоколы используются на самых разных уровнях внедрения коммуникационных интерфейсов. Они постоянно дорабатываются, обновляются. Периодически разрабатываются новые протоколы, отражающие специфику развития коммуникационного рынка. Могут использоваться различные протоколы связи в сетях как бытового, так и промышленного назначения, реализованных на базе инфраструктуры научно-исследовательских центров и т. д. В числе самых распространенных стандартов соответствующего типа — Ethernet, CAN, HART.
Использование протоколов связи осуществляется также в сфере услуг мобильных коммуникаций. В числе таковых — 3G, 4G, GPRS.
Данные протоколы в сетях мобильных операторов различаются, в частности:
По скорости между абонентом и поставщиком коммуникационных услуг;
По диапазонам частот;
По показателям максимального расстояния коммуникационного устройства до базовой станции.
Что касается классификации протоколов компьютерной связи — она характеризуется достаточно высоким уровнем сложности. Рассмотрим ее специфику подробнее.
Классификация соответствующих протоколов может быть осуществлена с использованием достаточно большого количества подходов. Распространен тот, по которому стандарты связи могут быть подразделены на нижестоящие и вышестоящие уровни. В числе таковых:
Прикладной;
Представительский;
Сеансовый;
Транспортный;
Сетевой;
Канальный;
Физический.
Изучим их подробнее.
Прикладной уровень сетевых протоколовРассматриваемый уровень, в рамках которого может быть классифицирован тот или иной протокол связи, относится, прежде всего, к приложениям. То есть, он обеспечивает коммуникации между и конкретными программами пользователя. Здесь используются такие протоколы, как HTTP, Telnet, DNS, IRC, BitTorrent и многие другие, посредством которых осуществляется поставка современных онлайновых сервисов.
Представительский уровень сетевых протоколовНа соответствующем уровне протокол связи предполагает представление тех или иных данных. Здесь могут осуществляться процедуры преобразования одних протоколов в другие, кодирование, сжатие файлов, управление различными запросами.
Конкретные приложения задают определенные запросы в сеть, после чего — преобразуются в язык, понятный серверу. Далее происходит обработка запроса. Затем ответ от сервера преобразуется, в свою очередь, в язык, понятный приложению. В числе популярных протоколов соответствующего типа — ASN, FTP, SMTP. Можно также в определенной степени отнести к таковым и HTTP, FTP.
На данном уровне протокол связи используется в целях осуществления конкретной операции — например, синхронизации тех или иных задач, создания сеанса связи, отправки или получения файла. В числе распространенных протоколов, что используются в подобных целях — ASP, DLC, SOCKS.
Транспортный уровень протоколов связиСоответствующего типа стандарты используются в целях непосредственно доставки тех или иных типов данных от одного сетевого объекта к другому. Во многих случаях здесь осуществляется разделение файлов на отдельные элементы — для облегчения их передачи. К протоколам соответствующего типа можно отнести TCP, UDP, RMTP.
Сетевой уровень протоколовСледующий тип стандартов, на основе которого может функционировать система связи — протоколы сетевого уровня. Они отвечают, прежде всего, за способы передачи данных, трансляцию адресов, коммутацию, мониторинг качества работы инфраструктуры. К таким протоколам можно отнести, в частности, тот же TCP/IP, ICMP. DHCP.
Канальный уровень протоколовДанные стандарты применяются для обеспечения функционирования ключевых аппаратных компонентов сети. Соответствующие протоколы позволяют системе, прежде всего, проверить данные, поступающие с физического уровня, на наличие ошибок. При необходимости также осуществляется их корректировка.В числе таких стандартов — распространенный протокол связи PPP, такие алгоритмы, как SLIP, L2F, PROFIBUS. В принципе, к канальным протоколам можно отнести и Ethernet.
Физический уровень протоколовСледующий уровень действия стандартов, о которых идет речь — физический. Здесь протокол связи — это инструмент, посредством которого осуществляется непосредственно передача потока цифровых данных — посредством направления сигнала по кабелю или же по радиоканалу.
В случае с проводной передачей могут задействоваться такие стандарты, как RS-232, xDSL, 100BASE-T. Распространенные протоколы беспроводной связи — в частности, реализованной с помощью Wi-Fi-роутеров - те, что относятся к типу IEEE 802.11.
Изученную нами классификацию стандартов можно считать очень условной. Так, в рамках нее может быть весьма проблематично отнести тот или иной протокол к конкретной категории: часто бывает, что стандарт применяется сразу на нескольких уровнях. Полезно будет рассмотреть более подробно специфику самых популярных на современном рынке информационных технологий протоколов. Таких как, например, протокол управления PPP (связью - именно она является объектом воздействия алгоритмов, которые предусмотрены соответствующим стандартом).
Что представляет собой протокол PPP?Рассматриваемый протокол относится, как мы отметили выше, к стандартам, которые предназначены для обеспечения функционирования инфраструктуры сетей на канальном уровне. Он универсален: посредством соответствующего протокола можно реализовать аутентификацию устройства, задействовать механизм шифрования данных, при необходимости — сжатие файлов.
Рассматриваемый протокол обеспечивает функционирование сетей на базе распространенных коммуникационных ресурсов — таких как телефонные линии, каналы сотовой связи. Если в той или иной программе выскакивает надпись о том, что протокол PPP связью был прерван, то это, скорее всего, будет означать невозможность получения пользователем фактического доступа к сетевым ресурсам, что предоставляются его провайдером.
Существует несколько разновидностей соответствующего стандарта — например, PPPoE, PPPoA. При этом структура протокола, о котором идет речь, включает несколько стандартов: LCP, NCP, PAP, CHAP, MLPPP. Еще один распространенный на современном IT-рынке протокол — HTTP.
Что представляет собой протокол HTTP?Соответствующий стандарт задействуется в целях обеспечения работы инфраструктуры обмена гипертекстовыми данными — в общем случае между компьютерами и серверами в интернете. Относится к основополагающим протоколам, которые обеспечивают работу Всемирной паутины. По умолчанию поддерживается большинством современных программных инструментов коммуникации в распространенных операционных системах. Отличается стабильностью — сложно представить ситуацию, при котором на экран пользователя выскочит сообщение HTTP-программы наподобие «протокол PPP-связью был прерван». В крайнем случае — если по каким-либо причинам инструменты для задействования стандарта HTTP недоступны, можно для в режиме онлайн задействовать, к примеру, протокол FTP, хотя во многих случаях его применение может быть не самым оптимальным решением.
Стандарт, о котором идет речь, предполагает передачу данных от программно-аппаратного объекта в статусе клиента к серверу и наоборот. Первый направляет второму запросы, а тот отвечает на них по установленному алгоритму. Существует несколько разновидностей рассматриваемого протокола: например, HTTPS, HTTP-NG. Главные преимущества, обуславливающие тот факт, что протокол связи HTTP стал одним из самых популярных:
Универсальность;
Простота реализации;
Возможность расширения;
Наличие широкой поддержки со стороны производителей программного обеспечения.
Есть и у него и ряд недостатков, выделяемых экспертами:
Достаточно большая величина отдельных сообщений;
Неприспособленность к распределенным вычислениям;
Отсутствие возможности осуществлять навигацию по ресурсам, размещенным на сервере.
Выше мы отметили, что рассматриваемый стандарт связи поддерживается основными пользовательскими операционными системами, а также распространенными программными продуктами. Однако, сфера применения данного протокола существенно шире, чем реализация коммуникационных алгоритмов в рамках пользовательских решений. Стандарт HTTP применим и в промышленности, системах видеонаблюдения, в инфраструктуре SCADA.
Большое количество производителей, рассматривая различные протоколы связи в сетях как базовые для выстраивания коммуникационной инфраструктуры, выбирают именно HTTP — как функциональный и надежный инструмент организации доступа к различным онлайн-ресурсам, конфигурирования объектов, управления различными девайсами.
Если говорить конкретно о сфере промышленности, то к числу самых востребованных протоколов в соответствующем сегменте рынка можно отнести Modbus.
Соответствующий стандарт применяется главным образом для обеспечения взаимодействия между различными элементами в рамках инфраструктуры автоматизации на производстве. Представлен соответствующий протокол может быть в тех разновидностях, что адаптированы к передаче данных по конкретному типу канала связи — проводному, беспроводному (в свою очередь, к ресурсам первого типа могут относиться медные, оптоволоконные кабели — и для них разработаны отдельные модификации протокола, о котором идет речь).
Есть версии Mobdus, адаптированные для передачи данных поверх TCP/IP. Еще одно популярное в среде промышленных предприятий решение — PROFIBUS-FDL.
Что представляет собой протокол PROFIBUS-FDL?Рассматриваемый протокол функционирует в рамках сети PROFIBUS, которая получила распространение среди европейских промышленных предприятий. Ее прототип был разработан специалистами компании Siemens и подлежал применению на участках производства, где задействовались контроллеры.
Впоследствии на базе разработок немецкой корпорации была сформирована инфраструктура сети, в которой были объединены различные технологические, а также функциональные особенности последовательных коммуникаций, относящихся к полевому уровню. Рассматриваемый сетевой протокол позволил осуществить интеграцию разнотипных устройств автоматизации в рамках единой системы производства. Стоит отметить, что протокол PROFIBUS-FDL — не единственный, что функционирует а указанной промышленной сети. Однако, он является единым с точки зрения применимости в целях организации доступа к основной шине.
Так или иначе, рассматриваемый протокол связи дополняется следующими стандартами:
Протокол PROFIBUS DP используется в целях организации обмена данными между ведущими промышленными девайсами типа DP, а также устройствами, на которых ввод-вывод реализован по распределенной схеме. При этом указанный протокол позволяет организовать обмен данными на высокой скорости. Также он характеризуется относительно невысокой стоимостью внедрения, что может делать его популярным и на небольших предприятиях.
Стандарт PROFIBUS PA позволяет осуществить обмен данными между инфраструктурой, которая состоит из оборудования, относящегося к полевому уровню. Данный протокол оптимизирован для подключения различных датчиков и механизмов на общую линейную или же кольцевую шину.
Стандарт PROFIBUS FMS характеризуется универсальностью. Он предназначен, прежде всего, для организации обмена данными между высокотехнологичными компонентами промышленной инфраструктуры — компьютерами, программаторами, контроллерами.
В числе самых сильных сторон протоколов, функционирующих в сети PROFIBUS — открытость (то есть, они могут быть использованы любыми заинтересованными промышленными предприятиями), широкая распространенность (что обуславливает облегчение масштабирования промышленной инфраструктуры при расширении рынков, открытии новых производств).
РезюмеИтак, мы рассмотрели сущность протоколов связи, изучили особенности некоторых популярных разновидностей соответствующих стандартов. Основное их назначение — обеспечение передачи данных в рамках унифицированных форматов. То есть — тех, которые могут быть масштабированы в рамках инфраструктуры, как правило, значительно превышающей масштабы отдельно взятого предприятия.
Фактически речь идет о международных стандартах: современные протоколы сотовой связи, проводных, Wi-Fi-коммуникаций, распространены очень широко, общедоступны, относительно легко масштабируются. Безусловно, в ряде случаев даже на таких глобальных рынках, как оказание услуг сотовой связи возможно применение региональных протоколов, но в интересах крупнейших брендов — внедрять, если это не противоречит интересам бизнеса, а в ряде случаев — и государства, как можно более унифицированные стандарты, что позволит активизировать международные коммуникации.
Есть ряд фундаментальных протоколов связи. В контексте интернета к таковым можно отнести HTTP, TCP/IP. В сегменте услуг по предоставлению доступа в сеть к таковым может быть отнесен стандарт PPP. Если пользователь видит сообщение о том, что протокол управления PPP-связью был прерван, то он, скорее всего, не сможет получить доступа к онлайновым ресурсам ни с помощью HTTP, ни с использованием TCP/IP. Таким образом, каждый стандарт имеет большую значимость и, более того, во многих случаях неразрывно связан с другими. Если один протокол связью прерван, то есть вероятность, что пользователь не сможет получить доступа к тем ресурсам, за организацию коммуникаций с которыми отвечают иные стандарты.
Протоколы связи — незаменимый инструмент решения сложных задач как в области обеспечения пользовательских коммуникаций, так и в промышленной, сервисной сферах. От грамотного выбора конкретного стандарта зависит успешность внедрения соответствующей инфраструктуры, а также ее эффективность — с точки зрения соотношения производительности системы и затрат на ее инсталляцию. Таким образом, заблаговременное изучение свойств сетевых протоколов, выбор оптимального — важная задача менеджеров предприятия, ответственных за внедрение и модернизацию коммуникационной инфраструктуры фирмы.
