Что такое протокол сети соглашение о способе обмена информацией

Обновлено: 23.05.2024

Сетевые протоколы и их взаимодействие. Правила, управляющие коммуникациями. Индустриальные стандарты и технологически независимые протоколы

Вы узнаете об использовании слоев или уровней для описания коммуникаций, о том, что такое набор (или стек) протоколов, какие ныне существуют наиболее распространенные наборы протоколов или так называемые индустриальные стандарты. Дочитав до конца, Вы поймете, почему удобно применять многоуровневые стеки протоколов, а также, почему протоколы являются технологично независимыми, что дает возможность различным компаниям на базе разных технологических решений создавать сетевые устройства, которые могут работать совместно.

Правила, Управляющие Коммуникациями

Любая коммуникация, как лицом к лицу между людьми, так и через сеть между устройствами, управляется правилами, которые называются протоколами. Эти протоколы являются специфическими по отношению к характеристикам коммуникации. В нашей повседневных личных и деловых коммуникациях, правила, используемые нами при разговоре, скажем, по телефону, не обязательно будут такими же, как протоколы, применяемые при другом виде коммуникации – например, при отправке письма.

Только подумайте, как много различных правил и протоколов управляют разными способами коммуникации, которые имеют место в мире сегодня.

Успешная коммуникация между хостами в сети требует взаимодействия множества различных протоколов. Группа взаимосвязанных протоколов, которые необходимы для осуществления функции коммуникации, называется набором протоколов. Эти протоколы реализовани на уровне программного обеспечения и оборудования, которое загружается на каждом хосте и сетевом устройстве.

Использование Слоев Для Описания Коммуникации Лицом к Лицу

Для примера, рассмотрим общение двух людей лицом к лицу. Как показано на рисунке, мы можем использовать три уровня, чтобы описать это занятие. На нижнем уровне, Физическом уровне, есть два человека, каждый из которых может произносить слова вслух. На втором уровне, уровне Правил, мы имеем соглашение говорить на общем языке. На верхнем уровне, уровне Содержания, мы имеем фактически произносимые слова – содержание коммуникации.

Были бы мы свидетелями этой коммуникации, мы бы в действительности не видели “уровни”, плавающие в воздухе. Важно понимать, что использование уровней (или слоев) – это модель и, как таковая, она предоставляет удобный способ разбить сложную задачу на части и описать, как они работают.

Сетевые Протоколы

На человеческом уровне некоторые правила коммуникации формальны, а другие легко понимаемы, или являются неявными, основанными на предпочтениях и опыте. Для устройств же, чтобы успешно общаться, набор сетевых протоколов должен описывать точные требования и взаимодействия.

Наборы сетевых протоколов описывают такие вещи как:

Отдельные протоколы в наборе протоколов могут производиться и принадлежать различным организациям. Принадлежать в данном контексте означает, что одна компания или производитель контролирует определение протокола и того, как он функционирует. Некоторые частные протоколы могут использоваться различными организациями с разрешения владельца. Другие могут быть только реализованы на базе оборудования, производимого частной компанией.

Наборы Протоколов и Индустриальные Стандарты

Часто многие из протоколов, составляющих набор протоколов, ссылаются на другие широко используемые протоколы или индустриальные стандарты. Стандарт – это процесс или протокол, который был одобрен сетевой индустрией и ратифицирован организацией по стандартизации, такой как Сообщество Инженеров Электричества и Электроники (англ. Institute of Electrical and Electronics Engineers или IEEE) или Целевая (Оперативная) Группа Инженерной Поддержки Интернета (англ. Internet Engineering Task Force или IETF).

Использование стандартов в разработке и внедрении протоколов гарантирует, что продукты различных производителей смогут работать совместно, обеспечивая эффективные коммуникации. Если протокол не соблюдается строго конкретным производителем, его оборудование или ПО может оказаться не способным успешно взаимодействовать с продуктами, произведенными другими производителями.

В информационных коммуникациях, к примеру, если собеседник с одной стороны использует протокол для управления односторонней коммуникацией, а собеседник с другой стороны предполагает протокол, описывающий двустороннюю коммуникацию, то, возможно, обмен информацией вообще не состоится.

Взаимодействие Протоколов

Протокол Приложения:

Транспортный Протокол:

Сетевой Протокол:

Самый распространенный сетевой протокол – это Интернет Протокол ( англ. Internet Protocol или IP). IP несет ответственность за прием отформатированных сегментов от TCP, инкапсуляции их в пакеты, назначения соответствующих адресов и выбора наилучшего маршрута к хосту назначения.

Протоколы Сетевого Доступа:

Протоколы сетевого доступа описывают две основных функции, управлением канала данных и физической передачей данных по соединению. Протоколы управления каналом данных принимают пакеты от IP и форматируют их для передачи по соединению. Стандарты и протоколы для физических соединений управляют тем, как сигналы посылаются по соединению и тем, как они интерпретируются получающими их клиентами. Трансиверы (приемопередатчики) на сетевых картах подчиняются соответствующим стандартам для используемого типа соединения.

Технологично Независимые Протоколы

Сетевые протоколы описывают функции, которые происходят во время сетевых коммуникаций. В примере диалога лицом к лицу, протокол коммуникации мог бы утвердить, что для того, чтобы сигнал реплики считался завершенным, отправитель должен замолчать на две полных секунды. Однако, этот протокол не указывает, каким образом отправитель должен молчать в течении двух секунд.

Протоколы вообще говоря не описывают, как выполнить конкретную функцию. Описывая только, какие функции требуются для специфического правила коммуникации, но не определяя, как они должны выполняться, реализация того или иного протокола может быть технологично независимой.

Это означает, что компьютер – и другие устройства, наподобие мобильных телефонов или КПК – могут получить доступ к веб странице, хранимой на любом типе веб сервера, который использует любую разновидность операционной системы, где угодно в Интернете.

В современных системах автоматизации в результате постоянной модернизации производства все чаще встречаются задачи построения распределенных промышленных сетей с использованием гибких протоколов передачи данных.

Прошли те времена, когда где-нибудь в аппаратной ставился огромный шкаф с оборудованием, к нему тянулись километры толстых пучков кабелей, ведущих к датчикам и исполнительным механизмам. Сегодня, в подавляющем большинстве случаев, намного выгоднее установить несколько локальных контроллеров, объединенных в единую сеть, тем самым сэкономив на установке, тестировании, вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании, по сравнению с централизованной системой.

Для организации промышленных сетей используется множество интерфейсов и протоколов передачи данных, например Modbus, Ethernet, CAN, HART, PROFIBUS и пр. Они необходимы для передачи данных между датчиками, контроллерами и исполнительными механизмами (ИМ); калибровки датчиков; питания датчиков и ИМ; связи нижнего и верхнего уровней АСУ ТП. Протоколы разрабатываются с учетом особенностей производства и технических систем, обеспечивая надежное соединение и высокую точность передачи данных между различными устройствами. Наряду с надежностью работы в жестких условиях все более важными требованиями в системах АСУ ТП становятся функциональные возможности, гибкость в построении, простота интеграции и обслуживания, соответствие промышленным стандартам.

Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является теоретическая модель OSI (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model). Спецификация этой модели была окончательно принята в 1984 году Международной Организацией по Стандартизации (ISO). В соответствии с моделью OSI протоколы делятся на 7 уровней, расположенных друг над другом, по своему назначению — от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (API для передачи информации приложениями). Взаимодействие между уровнями может осуществляться, как вертикально, так и горизонтально. В горизонтальном взаимодействии программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальном — посредством интерфейсов.

Прикладной уровень

Представительский уровень

Сеансовый уровень

Сеансовый уровень (англ. Session layer) управляет созданием/завершением сеанса связи, 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.

Используемые протоколы: ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NetBIOS, NWLink, Printer Access Protocol, Zone Information Protocol, SSL, TLS, SOCKS.

Транспортный уровень

Транспортный уровень (англ. Transport layer) организует доставку данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. Разделяет данные на фрагменты равной величины, объединяя короткие и разбивая длинные (размер фрагмента зависит от используемого протокола). Используемые протоколы: TCP, UDP, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, DCCP, RTP, TFTP.

Сетевой уровень

Сетевой уровень (англ. Network layer) определяет пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, за определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, за отслеживание неполадок и заторов в сети. Используемые протоколы: IP, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DDP, IPSec, ARP, RARP, DHCP, BootP, SKIP, RIP.

Канальный уровень

Канальный уровень (англ. Data link layer) предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне. Полученные с физического уровня данные проверяет на ошибки, если нужно исправляет, упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями. 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. Используемые протоколы: STP, ARCnet, ATM, DTM, SLIP, SMDS, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token ring, StarLan, L2F, L2TP, PPTP, PPP, PPPoE, PROFIBUS.

Физический уровень

Физический уровень (англ. Physical layer) 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. Используемые протоколы: RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, ITU-T, xDSL, ISDN, T1, E1, 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-T, 1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX.

Как вы могли заметить, многие протоколы упоминаются сразу на нескольких уровнях. Это говорит о недоработанности и отдаленности теоретической модели от реальных сетевых протоколов, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является условной.

Положительные стороны: простота разработки клиентских приложений, возможность расширения протокола путем добавления собственных заголовков, распространенность протокола.

Области промышленного применения: создание удаленных диспетчерских пунктов, Web-приложения для SCADA систем, программное обеспечение промышленных контроллеров, организация видеонаблюдения.

Для организации взаимодействия между элементами автоматизации в промышленных сетях передачи данных широко применяется коммуникационный протокол Modbus. Существуют три основные реализации протокола Modbus, две для передачи данных по последовательным линиям связи, как медным EIA/TIA-232-E (RS-232), EIA-422, EIA/TIA-485-A (RS-485), так и оптическим и радио: Modbus RTU и Modbus ASCII, и для передачи данных по сетям Ethernet поверх TCP/IP: Modbus TCP.

Протоколы семейства Modbus (Modbus ASCII, Modbus RTU и Modbus TCP/IP) используют один прикладной протокол, что позволяет обеспечить их совместимость. Максимальное количество сетевых узлов в сети Modbus — 31. Протяженность линий связи и скорость передачи данных зависит от физической реализации интерфейса. Элементы сети Modbus взаимодействуют, используя клиент-серверную модель, основанную на транзакциях, состоящих из запроса и ответа.

Области промышленного применения: организация связи датчиков и исполнительных механизмов с контроллером, связь контроллеров и управляющих компьютеров, связь с датчиками, контроллерами и корпоративными сетями, в SCADA системах.

Простота применения протоколов семейства Modbus в промышленности обусловило его широкое распространение. На сегодняшний день, оборудование практически всех производителей поддерживает протоколы Modbus.

Компания ICPDAS предлагает широкий спектр коммуникационного оборудования для организации сетей на базе протоколов семейства Modbus: серия I-7000 (шлюзы DeviceNet, серверы Modbus, адресуемые коммуникационные контроллеры); программируемые контроллеры серий ХРАК, WinPAC, WinCon, LinPAC, ViewPAC.

Операторские панели производства компании Weintek, частотные преобразователи Control Techniques для связи с контроллерами также используют протокол Modbus.

Традиционно протоколы семейства Modbus поддерживаются OPC серверами SCADA систем (Clear SCADA, компании Control Microsystems, InTouch Wonderware, TRACE MODE)для связи с элементами управления (контроллерами, ЧРП, регуляторами и др.).

В Европе широкое распространение получила открытая промышленная сеть PROFIBUS (PROcess FIeld BUS). Изначально, прототип этой сети был разработан компанией Siemens для своих промышленных контроллеров.

PROFIBUS объединяет технологические и функциональные особенности последовательной связи полевого уровня. Она позволяет объединять разрозненные устройства автоматизации в единую систему на уровне датчиков и приводов. Сеть PROFIBUS основывается на нескольких стандартах и протоколах, использует обмен данными между ведущим и ведомыми устройствами (протоколы DP и PA) или между несколькими ведущими устройствами (протоколы FDL и FMS).

Сеть PROFIBUS можно ассоциировать с тремя уровнями модели OSI: физический, канальный и уровень приложений.

Одни и те же каналы связи сети PROFIBUS допускают одновременное использование нескольких протоколов передачи данных. Рассмотрим каждый из них.

PROFIBUS DP (Decentralized Peripheral — Распределенная периферия) — протокол, ориентированный на обеспечение скоростного обмена данными между ведущими DP-устройствами и устройствами распределённого ввода-вывода. Протокол характеризуется минимальным временем реакции и высокой стойкостью к воздействию внешних электромагнитных полей. Оптимизирован для высокоскоростных и недорогих систем.

PROFIBUS PA (Process Automation — Автоматизация процесса) — протокол обмена данными с оборудованием полевого уровня, расположенным в обычных или взрывоопасных зонах. Протокол позволяет подключать датчики и приводы на одну линейную шину или кольцевую шину.

Все протоколы используют одинаковые технологии передачи данных и общий метод доступа к шине, поэтому они могут функционировать на одной шине.

Положительные стороны: открытость, независимость от поставщика, распространенность.

Основную массу оборудования использующего протокол PROFIBUS составляет оборудование компании Siemens. Но в последнее время этот протокол получил применение у большинства производителей. Во многом это обусловлено распространенностью систем управления на базе контроллеров Siemens.

Компания ICPDAS для реализации проектов на базе PROFIBUS предлагает ряд ведомых устройств: шлюзы PROFIBUS/Modbus серии GW, преобразователи PROFIBUS в RS-232/485/422 серии I-7000, модули и каркасы удаленного ввода/вывода PROFIBUS серии PROFI-8000. В настоящие время инженерами компании ICPDAS ведутся интенсивные разработки в области создания PROFIBUS ведущего устройства.

Интернет работает на основе нескольких протоколов. Они накладываются друг на друга, взаимодействуют. Понимание базовых принципов работы сети важно не только для веб-мастеров и администраторов, но и для обычных пользователей. Это упростит саму эксплуатацию, поиск неполадок и проблем. Базовый протокол Интернета не так уж сложно понять.

Что такое протокол Интернета: понятие и история создания

APRANET — сеть, когда-то созданная в США. Считается, что именно она стала прародительницей всего Интернета вообще. Эта сеть одно время даже подчинялась военным ведомствам. Суть технологии в том, что применялась пакетная технология передачи данных. То есть информация передавалась несколькими порциями. Потом их можно было воспроизвести, интерпретировать с помощью другого терминала.

Значит и тогда, и сейчас протокол Интернета — это некие правила, связанные с передачей данных между разными устройствами. Это своеобразные унифицированные настройки, благодаря которым друг с другом смогли соединяться пользователи, находящиеся в разных уголках мира. Одновременный доступ к одному и тому же ресурсу тоже стал возможным. Протоколы сети Интернет начали развиваться.

Стандарты (протокола) обмена информацией

Это тоже название определённых правил, по которым передают сведения между участниками Сети в том или ином случае. Передаваемая кодированная информация становится понятной для всех абонентов благодаря применению таких правил. Обычно к ним относят следующие явления:

приёмы реализации по контролю;
структура, по которой удалось построить базы данных и т. д.

Обратите внимание! Надёжность передачи информации повышается, если элементы достаточно сложные. Но скорость обработки из-за этого может уменьшаться. Какой протокол является базовым в Интернете — будет рассмотрено далее.

Важно! Практически каждый разработчик может использовать свои собственные решения. Но подобные системы доступны только ограниченному числу пользователей. Интеграция в сложные сетевые процессы обмена информацией становится недоступной.

Поэтому в международной практике используют варианты, которые можно разделить на две крупные ветки. Это уровень обычных компьютерных сетей и промышленные либо полевые линии связи. Понятие используется на практике достаточно давно.

Какими бывают протоколы Интернета

На сегодняшний день известно несколько разновидностей протоколов Интернета. Они имеют следующие обозначения:

Обратите внимание! Различия между этими решениями кроются в уровнях назначения.

И здесь можно разделить решения по нескольким веткам:

ISO/OSI — система стандартизации, которая используется абсолютно для всех решений. Благодаря этому не возникает сбоев у разнообразных платформ, даже если используются разные операционные системы, оборудование поставляют разные производители. Сейчас такие детали практически не имеют значения.

Обратите внимание! Для функционирования Интернета используется протокол каждого уровня.

Основные протоколы сети Интернет

При упоминании любой сети чаще всего сейчас имеют в виду Интернет. Но, если глубже рассматривать эти явления, Интернет — не совсем отдельная сеть. Его можно назвать одним из способов передачи данных. У каждой сети свои варианты, которые контролируют работу этого элемента. Вид оборудования значения не имеет.

IP, ICMP, TCP и UDP

IP и TCP — два совершенно разных решения. Но обычно их всё равно связывают друг с другом. На практике комбинации сразу нескольких элементов встречаются достаточно часто, поскольку это позволяет наиболее эффективно решать задачи, поставленные перед пользователем. Но каждый из элементов выполняет операции на своём, отдельном уровне. Протоколы обмена файлами в Интернете имеют обозначение согласно принятым стандартам.

Обратите внимание! Когда информация передаётся по Интернету, то предполагается её разбивка по нескольким маленьким частям. Их передача идёт независимо друг от друга. Различные части проходят по разным маршрутам, благодаря чему скорость увеличивается. В месте получения сведения снова становятся единым целым. Предпринимаются дополнительные меры для того, чтобы защититься от возможных потерь.

TCP IP отвечает за создание интернет-пакетов, обратную сборку в месте получения. Он организует проверку целостности информации. Передача проходит повторно, если часть сведений всё-таки потеряна.

IP доставляет информацию по нужному адресу. У каждого компьютера, подключенного к Сети, есть свой уникальный IP-адрес.

Нужно учитывать и другие возможности:

в каждом отправленном пакете содержится адрес доставки;
прежде чем дойти до места назначения, пакет может пройти через большое количество маршрутизаторов;
маршрутизация пакета к определённому устройству — вот за что отвечает интернет-пакет в данном случае;
физических подключений между компьютерами при этом не создаётся;
допустимо соединение с другими протоколами.

UDP — решение, подходящее для передачи сведений небольшими кусками. Применяется на практике чаще, чем TCP. Но гарантия по доставке пакетов в нужной последовательности отсутствует в этом случае. Скорость передачи при этом выше, а системных ресурсов потребляется меньше.

Обратите внимание! Применение подобного компонента актуально, если для сети важна большая пропускная способность. Или важно проследить за тем, чтобы сама доставка отнимала как можно меньше времени. Поддерживать может любые виды оборудования.

Почтовые протоколы — SMTP, POP, IMAP

Обратите внимание! Чаще всего при отправке почты пользуются компонентом SMTP. Он также применяется, когда информация проходит между несколькими серверами. Адрес SMTP-сервера обязателен, если настраивают почтовые клиенты.

POP выбирают при получении почты с сервера почтового ящика. Есть несколько особенностей, связанных с этим направлением:

на текущий момент действует третья версия, которая так и называется POP3;
адрес POP3 сервера указывают, чтобы получить почту, при настройке в почтовом клиенте;
адреса серверов SMTP и POP3 бывают разными либо одинаковыми;
рекомендуется обращаться к почтовым провайдерам для уточнения информации.

Обратите внимание! Для передачи и доставки почты к указанным ранее решениям подключают протокол TCP.

IMAP — более функциональный тип системы для чтения почты, хотя и менее известный. Благодаря ему просто получать доступ к письмам, которые хранятся на сервере и нет необходимости что-то загружать на локальный компьютер. Очень удобный вариант, если есть несколько устройств, с которых можно получать доступ к информации. IMAP и TCP тоже работают без проблем.

Протокол передачи файлов — FTP

Его главное назначение — передача файлов с одного компьютера на другой. Благодаря такой технологии файлами легко управлять удалённо, без лишних телодвижений. Протокол был введён в эксплуатацию ещё до того, как появилась Всемирная паутина, это достаточно старое решение. Сейчас его основная функция — загрузка файлов на веб-серверы. Но есть и целые хранилища, которые работают только на FTP.

Какой протокол является базовым для сети Интернет

TCP/IP — самый распространённый протокол, по которому в настоящее время передаётся информация. Хранение базовой передаваемой информации обеспечивается за счёт добавления к этой схеме трёх параметров:

повторная отправка запросов, если возникла ошибка;
идентификатор, по которому действия подтверждают механически;
порядковый номер для определения приоритета, очереди пересылки сведений. Называться он может по-разному.

Совокупность подобных характеристик будет работать, если в основе только IP-протокол. Он проходит несколько фаз по мере своей работы:

фаза установки соединения;
режим передачи;
установление разрыва, когда процесс завершён.

О средствах настройки, проверки

В операционной системе Windows настройка протокола становится одной из самых простых операций. Достаточно зайти в меню с параметрами Сети, где выбирается соответствующий пункт. Раньше решение вопроса было более простым. Сейчас пользователи выбирают между двумя вариантами подключения:

Обратите внимание! iPv4 — вариант стандартной настройки для большинства ситуаций. IPv6 — новая версия протокола, которая до сих пор остаётся невостребованной.

Доступ к состоянию сети с помощью системного трея помогут провести проверку в случае необходимости. Значок на панели сообщит пользователю о том, доступна сеть или нет. Определение текущего статуса не доставляет проблем.

Какие ещё протоколы используются в Интернете

Помимо выше указанных, для сети существуют и другие решения. У каждого свои особенности:

MAC, или Media Access Control отвечает за идентификацию устройств в Сети на одном из самых низких уровней. Уникальным MAC-адресом снабжается каждое приспособление, которое подключается к Сети. Эту информацию задаёт ещё производитель. Физические адреса используются в случае с локальными сетями, по которым передают сведения. Это один из немногих протоколов, до сих пор остающийся достаточно популярным.
DNS — протокол для передачи файлов. Отвечает за преобразование в сложные IP-адреса данных, которые раньше были легко понятны и читаемы. Обратный порядок преобразования тоже работает. Благодаря этому становится просто получать доступ к сайтам с помощью доменного имени.
SSH реализуется для удалённого управления системой с участием защищённого канала. Этот вариант для работы используют многие технологии.

Важно! При выборе того или иного метода отталкиваться нужно от того, для чего предназначен тот или иной элемент. Одинаковым остаётся способ настройки в разных операционных системах. Только в некоторых специализированных компонентах заметно отличие.

Системы Windows изначально были настроены так, чтобы в качестве универсального протокола использовать TCP/IP. Все остальные функции не настраиваются вообще либо настраиваются, но автоматически.

Чёткая определённость и структурированность — главные условия для организации правильного обмена информацией по Сети между компьютерами. По этой причине применяются различные стандарты. Первоначально для установки протоколов использовались международные соглашения. Различные задачи, типы информации, протоколы могут быть разными в зависимости от того, что нужно пользователям или самим сетям.

Обратите внимание! Настройки в большинстве случаев автоматические, никаких проблем с работой возникнуть не должно. Хотя и ручная корректировка не доставляет хлопот, если следовать простым инструкциям.

Подгорнов Илья Владимирович Всё статьи нашего сайта проходят аудит технического консультанта. Если у Вас остались вопросы, Вы всегда их можете задать на его странице.

ADSL сплиттер: технические характеристики и преимущества. Как правильно подключить ADSL splitter: чем подключать и распространенные ошибки. Как не надо подключать ADSL splitter. Схема подключения АДСЛ сплиттера.

Часто пользователь плэйстэйшн не знает, как подсоединить устройство к интернету, чтобы можно было скачивать игры, играть с другими геймерами по сети, а также обновлять уже пройденные уровни. Существует несколько.

Технологии доступа к интернету постоянно развиваются. То, что вчера казалось вечным и незыблемым, сегодня выглядит абсолютно устаревшим.

Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров, объединенных каналами связи. Компьютерные сети используются для организации коллективной работы, доступа к общим информационным ресурсам и организации общения между пользователями сети.

Сеть состоит из двух основополагающих компонентов: непосредственно компьютеры и связывающие их каналы (провода, радиосвязь, спутник).

Аппаратными ресурсами могут быть память, процессор, дисковое пространство и различные устройства, подключенные к компьютерам.

Основное назначение сети– обеспечение доступа пользователя к общесетевым ресурсам и организация их коллективного использования при надежной защите от несанкционированного доступа, а также обеспечение удобных и надежных средств передачи данных между пользователями сети.

Следовательно, любой компьютер, включенный в сеть может пользоваться различными устройствами, программами и информацией, находящихся на других компьютерах.

Каналы связи различаются как по типу проводящей среды (проводная и беспроводная), так и по физической реализации (коаксиальный кабель, оптическое волокно, спутниковый канал, радиосвязь, лазерный или инфракрасный сигнал и др.).

Для подключения компьютера к сетевой среде необходимо устройство, называемое картой сетевого интерфейса или сетевой картой. ПК, подключенный к сети, называется рабочей станцией сети или сетевой станцией.

Протоколы обмена информацией в сети Интернет

Процедура передачи информации в сети определяется протоколом связи. Протокол связи — набор стандартных правил, описывающих единую для пользователей данной сети структуру представления информации и механизмы обмена ею между узлами сети. Стандарты описывают коммуникации на различных уровнях: физическом, канальном, сетевом, транспортном, прикладном. Для каждого уровня есть соответствующий протокол связи.

Обмен информации в сети Интернет, включающей аппаратуру самых различных производителей, стал возможен благодаря применению многоуровневой системы стандартизации правил её обработки - протоколов, а также характеристик сигналов. Эти стандарты реализуются при создании оборудования (сетевых плат, модемов, коммутаторов, маршрутизаторов и т.д.) и программного обеспечения (драйверов сетевых плат, операционных систем компьютеров, прикладных программ и т.д.).

Протоколы имеют многоуровневую структуру. Функционирование Интернет базируется на использовании семейства (стека) протоколов TCP/IP –Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Протокол управления передачей данных/Протокол Интернета). В стеке TCP/IP определены четыре уровня: прикладной, транспортный, межсетевого взаимодействия, сетевых интерфейсов.

Каждый из уровней представляет определённую группу функций, необходимых для работы компьютерной сети. Эти уровни являются как бы вложенными друг в друга, каждый следующий, более верхний использует функции предыдущего.

Однако основными протоколами стека, давшими ему название, являются протоколы TCP и IP. Эти протоколы относятся к транспортному и межсетевому уровням соответственно.

Протокол TCP решает задачу обеспечения надёжной информационной связи между двумя конечными узлами сети. Протокол делит поток байт на пакеты и передаёт их нижележащему уровню межсетевого взаимодействия. После того как эти пакеты будут доставлены средствами уровня межсетевого взаимодействия в пункт назначения, протокол TCP снова собирает их в надлежащем порядке, осуществляет проверку целостности данных.

Размер пакетов информации невелик, обычно около 1500 байтов. Разбиение информации на небольшие пакеты позволяет повысить надёжность передачи информации. Это связано со следующим. Пакеты до адресата могут идти разными путями. Если происходит сбой при передаче пакетов, то протокол ТСР запрашивает повторную передачу только испорченных пакетов. Кроме того, протокол ТСР исключает монополизацию каналов передачи данных отдельными пользователями. Если для передачи скапливается большое количество пакетов от разных пользователей, то они отправляются вперемешку и работа сети для каждого пользователя просто замедляется.

Протоколы трёх нижних уровней незаметны для обычного пользователя. С ними он имеет дело только при настройке операционных систем персональных компьютеров для работы в компьютерных сетях.

На протоколы обмена информацией верхнего прикладного уровня обычный пользователь обращает внимание чаще, так как они реализованы программными средствами по схеме клиент-сервер.

Согласно этой схеме, на компьютере пользователя устанавливается клиентская часть прикладной программы определённого ресурса или протокола, серверная часть которого установлена на удалённом компьютере (сервере) сети Интернет. По запросу пользователя клиентская часть с компьютера пользователя отправляет запрос по сети серверной части, получает ответ и предоставляет пользователю результаты действий.

При этом для каждого ресурса используется собственный протокол обмена информацией, название которого пользователь вводит при отправке запроса по сети. Многие клиентские программы в соответствии со своим назначением автоматически подставляют название протокола обмена информацией.

Уровень прикладных протоколов обмена информацией постоянно расширяется за счёт предоставления пользователям новых информационных услуг (сервисов, служб). Основные прикладные протоколы обмена информацией, применяемые в сети Интернет, сведены в таблице 1.

Протокол связи представляет собой систему правил, позволяющие два или более лиц о системе связи для передачи информации с помощью какого - либо изменений в физической величине . Протокол определяет правила, синтаксис , семантика и синхронизацию по коммуникации и возможных способов устранения ошибок . Протоколы могут быть реализованы с помощью оборудования , программного обеспечения или их комбинации. [1]

Несколько протоколов часто описывают разные аспекты одной связи. Группа протоколов, предназначенных для совместной работы, известна как набор протоколов; при программной реализации они представляют собой стек протоколов .

Протоколы связи через Интернет публикуются Инженерной группой Интернета (IETF). IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике) ручках проводной и беспроводной сети и Международная организация по стандартизации (ISO) обрабатывает другие типы. В МСЭ-Т протоколы ручки телекоммуникационные и форматы для коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN). По мере конвергенции ТфОП и Интернета стандарты также стремятся к конвергенции.

СОДЕРЖАНИЕ

Сетевые исследования в начале 1970-х годов, проведенные Робертом Э. Каном и Винтом Серфом, привели к разработке Программы управления передачей (TCP). [10] Его спецификация RFC 675 была написана Серфом совместно с Йогеном Далалом и Карлом Саншайном в декабре 1974 года, и в то время все еще оставалась монолитной.

Международная рабочая группа по сети согласовало установления соединения дейтаграмм стандарт , который был представлен на CCIT в 1975 году , но не был принят МСЭ или по ARPANET. [11] Международные исследования, в частности , работа Ремигия Депре , внесли свой вклад в развитие X.25 стандарта, на основе виртуальных каналов со стороны МСЭ-Т в 1976 г. [12] [13] Производители компьютеров разработали собственные протоколы , такие как IBM, Системная сетевая архитектура (SNA), DECnet и Digital Equipment Corporation.Сетевые системы Xerox . [14]

Международная работа над эталонной моделью для стандартов связи привела к модели OSI , опубликованной в 1984 году. В течение периода в конце 1980-х - начале 1990-х инженеры, организации и нации разошлись по вопросу о том, какой стандарт , модель OSI или Интернет. набор протоколов, приведет к созданию лучших и наиболее надежных компьютерных сетей. [16] [17] [18]

Информация, которой обмениваются устройства через сеть или другие носители, регулируется правилами и соглашениями, которые могут быть изложены в спецификациях протокола связи. Характер коммуникации, фактические данные , которыми обмениваются и любые государственные -зависимые поведения, определяются этими характеристиками. В цифровых вычислительных системах правила могут быть выражены алгоритмами и структурами данных . Протоколы для коммуникации то же самое, что алгоритмы или языки программирования для вычислений. [3] [4]

Операционные системы обычно содержат набор взаимодействующих процессов, которые манипулируют общими данными для связи друг с другом. Этот обмен данными регулируется хорошо понятными протоколами, которые могут быть встроены в сам код процесса. [19] [20] Напротив, из-за отсутствия общей памяти системы связи должны взаимодействовать друг с другом, используя общую среду передачи . Передача не всегда надежна, и отдельные системы могут использовать другое оборудование или операционные системы.

Для реализации сетевого протокола программные модули протокола взаимодействуют со структурой, реализованной в операционной системе машины. Эта структура реализует сетевые функции операционной системы. [21] Когда алгоритмы протокола выражаются на переносимом языке программирования, программное обеспечение протокола может быть сделано независимым от операционной системы . Лучшие известные структуры являются / модель TCP IP и модель OSI .

В то время, когда был разработан Интернет, разделение на уровни абстракции оказалось успешным подходом к проектированию как компилятора, так и операционной системы, и, учитывая сходство между языками программирования и протоколами связи, первоначально монолитные сетевые программы были разложены на взаимодействующие протоколы. [22] Это привело к появлению концепции многоуровневых протоколов, которая в настоящее время составляет основу проектирования протоколов. [23]

Системы обычно не используют один протокол для обработки передачи. Вместо этого они используют набор взаимодействующих протоколов, иногда называемый набором протоколов . [24] Некоторые из наиболее известных наборов протоколов - это TCP / IP , IPX / SPX , X.25 , AX.25 и AppleTalk .

Передача данных по сети - это только часть проблемы протокола. Полученные данные должны оцениваться в контексте хода разговора, поэтому протокол должен включать правила, описывающие контекст. Считается, что такие правила выражают синтаксис общения. Другие правила определяют, значимы ли данные для контекста, в котором происходит обмен. Считается, что такие правила выражают семантику коммуникации.

Принципы системной инженерии были применены для создания набора общих принципов проектирования сетевых протоколов. Разработка сложных протоколов часто включает разложение на более простые, взаимодействующие протоколы. Такой набор взаимодействующих протоколов иногда называют семейством протоколов или набором протоколов [24] в рамках концептуальной основы.

В литературе представлены многочисленные аналогии между компьютерным общением и программированием. По аналогии, механизм передачи протокола можно сравнить с центральным процессором (ЦП). Фреймворк вводит правила, которые позволяют программисту разрабатывать взаимодействующие протоколы независимо друг от друга.

Рисунок 2. Модель TCP / IP или схема многоуровневого Интернета и ее связь с некоторыми распространенными протоколами.

В современном дизайне протоколов протоколы разделены на уровни и образуют стек протоколов. Уровни - это принцип проектирования, который разделяет задачу разработки протокола на более мелкие шаги, каждый из которых выполняет определенную часть, взаимодействуя с другими частями протокола только небольшим количеством четко определенных способов. Распределение по уровням позволяет разрабатывать и тестировать части протокола без комбинаторного взрыва случаев, сохраняя каждый проект относительно простым.

Протоколы связи, используемые в Интернете , предназначены для работы в разнообразных и сложных условиях. Интернет-протоколы разработаны с учетом простоты и модульности и вписываются в грубую иерархию функциональных уровней, определенных в Internet Protocol Suite . [41] Первые два взаимодействующих протокола, протокол управления передачей (TCP) и Интернет-протокол (IP), возникли в результате разложения исходной программы управления передачей, монолитного коммуникационного протокола, в этот многоуровневый коммуникационный пакет.

Модель OSI была разработана на международном уровне на основе опыта работы с сетями, предшествовавшими Интернету, в качестве эталонной модели для общей коммуникации с гораздо более строгими правилами взаимодействия протоколов и строгим распределением уровней.

Обычно прикладное программное обеспечение построено на надежном транспортном уровне данных. В основе этого транспортного уровня лежит механизм доставки и маршрутизации дейтаграмм, который обычно не требует установления соединения в Интернете. Ретрансляция пакетов по сетям происходит на другом уровне, который включает только технологии сетевого соединения, которые часто специфичны для определенных технологий физического уровня, таких как Ethernet . При необходимости многоуровневый обмен технологиями позволяет, например, протоколы часто объединяются в туннельную структуру, чтобы обеспечить соединение разнородных сетей. Например, IP может быть туннелирован через сеть с асинхронным режимом передачи (ATM).

Уровни протоколов составляют основу конструкции протокола. [23] Он позволяет разложить отдельные сложные протоколы на более простые взаимодействующие протоколы. [41] Каждый уровень протокола решает отдельный класс коммуникационных проблем. Вместе слои составляют схему или модель наслоения.

Рисунок 5: Уровни протокола и программного обеспечения. Программные модули, реализующие протоколы, представлены кубами. Информационный поток между модулями представлен стрелками. Красные стрелки (две верхние горизонтальные) виртуальные. Синие линии отмечают границы слоя.

Программное обеспечение, поддерживающее протоколы, имеет многоуровневую организацию, и ее взаимосвязь с многоуровневым протоколом показана на рисунке 5.

Перевод программы разбит на подзадачи. В результате программное обеспечение для перевода также является многоуровневым, что позволяет разрабатывать уровни программного обеспечения независимо. Тот же подход можно увидеть в многоуровневом TCP / IP. [43]

Модули ниже уровня приложения обычно считаются частью операционной системы. Передача данных между этими модулями намного дешевле, чем передача данных между прикладной программой и транспортным уровнем. Граница между уровнем приложения и транспортным уровнем называется границей операционной системы. [44]

Строгое соблюдение многоуровневой модели, практика, известная как строгая многоуровневая структура, не всегда является лучшим подходом к сети. [45] Строгое разделение на уровни может отрицательно сказаться на производительности реализации. [46]

Хотя использование многоуровневого протокола сегодня повсеместно используется в компьютерных сетях, оно исторически подвергалось критике со стороны многих исследователей [47] по двум основным причинам. Во-первых, абстрагирование стека протоколов таким образом может привести к тому, что верхний уровень будет дублировать функциональные возможности нижнего уровня, ярким примером которого является устранение ошибок как для каждого канала, так и на сквозной основе. [48]

Часто повторяющиеся проблемы при разработке и реализации протоколов связи могут быть решены с помощью шаблонов из нескольких различных языков шаблонов: Язык шаблонов для протоколов связи на уровне приложений ( CommDP ), [49] [50] Шаблоны проектирования служб, [51] Шаблоны предприятия Архитектура приложений, [52] Шаблонно-ориентированная архитектура программного обеспечения: язык шаблонов для распределенных вычислений. [53] Первый из этих языков шаблонов фокусируется на разработке протоколов, а не на их реализации. Остальные решают проблемы либо в обеих областях, либо только во втором.

Формальные методы описания коммуникационного синтаксиса - это абстрактная синтаксическая нотация 1 ( стандарт ISO ) и расширенная форма Бэкуса-Наура ( стандарт IETF ).

Модели конечных автоматов [54] [55] и коммуникационные конечные автоматы [56] используются для формального описания возможных взаимодействий протокола.

Для установления связи необходимо выбрать протоколы. Правила могут быть выражены алгоритмами и структурами данных. Независимость от оборудования и операционной системы повышается за счет выражения алгоритмов на переносимом языке программирования. Независимость спецификации от источника обеспечивает более широкое взаимодействие.

Стандарты протоколов обычно создаются путем получения одобрения или поддержки организации по стандартизации, которая инициирует процесс стандартизации. Эта деятельность называется разработкой протокола . Члены организации по стандартизации соглашаются придерживаться результата работы на добровольной основе. Часто участники контролируют крупные доли рынка, относящиеся к протоколу, и во многих случаях стандарты соблюдаются законом или правительством, поскольку считается, что они служат важным общественным интересам, поэтому получение одобрения может быть очень важным для протокола.

Некоторыми организациями по стандартизации, имеющими отношение к протоколам связи, являются Международная организация по стандартизации (ISO), Международный союз электросвязи (ITU), Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) и Инженерная группа Интернета (IETF). IETF поддерживает протоколы, используемые в Интернете. IEEE контролирует множество программных и аппаратных протоколов в электронной промышленности для коммерческих и потребительских устройств. МСЭ является зонтичной организацией телекоммуникационных инженеров проектирования коммутируемого телефонной сети общего пользования (PSTN), а также множество радио систем связи. Заморская электроника используются стандарты NMEA . World Wide Web Consortium (W3C) производит протоколы и стандарты для Web - технологий.

Международные организации по стандартизации должны быть более беспристрастными, чем местные организации, которые должны учитывать национальные или коммерческие интересы. Организации по стандартизации также проводят исследования и разработки для стандартов будущего. На практике упомянутые организации по стандартизации тесно сотрудничают друг с другом. [57]

Процесс стандартизации начинается с того, что ISO вводит в эксплуатацию рабочую группу подкомитета. Рабочая группа выдает рабочие проекты и документы для обсуждения заинтересованным сторонам (включая другие органы по стандартизации), чтобы вызвать обсуждение и комментарии. Это вызовет множество вопросов, дискуссий и, как правило, некоторых разногласий по поводу того, что должен предоставлять стандарт и может ли он удовлетворить все потребности (обычно нет). Все противоречивые точки зрения должны быть приняты во внимание, часто в качестве компромисса, для продвижения к проекту предложения рабочей группы.

Проект предложения обсуждается органами по стандартизации стран-членов и другими организациями в каждой стране. Комментарии и предложения сопоставляются, и перед тем, как члены ISO проголосуют по предложению, будут сформулированы национальные мнения. В случае отклонения проект предложения должен рассмотреть возражения и встречные предложения, чтобы создать новый проект предложения для повторного голосования. После множества отзывов, изменений и компромиссов предложение достигает статуса проекта международного стандарта и, в конечном итоге, международного стандарта .

Различные дополнительные режимы работы, например, чтобы разрешить установку разных размеров пакетов во время запуска, потому что стороны не могут достичь консенсуса по оптимальному размеру пакета.
Параметры, которые не определены или могут принимать значения определенного набора по усмотрению разработчика. Это часто отражает противоречивые взгляды некоторых участников.
Параметры зарезервированы для использования в будущем, что свидетельствует о том, что участники согласились с тем, что объект должен быть предоставлен, но не смогли прийти к соглашению о том, как это должно быть сделано в отведенное время.
При внедрении стандарта неизбежно будут обнаружены различные несоответствия и двусмысленности.

Международные стандарты периодически переиздаются для устранения недостатков и отражения меняющихся взглядов на предмет. [58]

Урок, извлеченный из ARPANET , предшественника Интернета, заключался в том, что протоколам для работы нужна структура. Поэтому важно разработать универсальную, ориентированную на будущее инфраструктуру, подходящую для структурированных протоколов (таких как многоуровневые протоколы) и их стандартизации. Это предотвратило бы перекрывающиеся функциональные возможности стандартов протокола и позволило бы четко определить обязанности протокола на разных уровнях (слоях). [59] Это привело к появлению эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI (RM / OSI), которая используется в качестве основы для разработки стандартных протоколов и услуг, соответствующих спецификациям различных уровней. [60]

В модели OSI предполагается, что коммуникационные системы связаны базовой физической средой, обеспечивающей базовый (и неуказанный) механизм передачи. Слои над ним пронумерованы (от одного до семи); n- й слой называется (n) -уровнем. Каждый уровень предоставляет услуги вышележащему слою (или процессу приложения наверху), используя сервисы уровня, находящегося непосредственно под ним. Уровни связываются друг с другом посредством интерфейса, называемого точкой доступа к сервису . Соответствующие уровни в каждой системе называются одноранговыми объектами.. Для связи два одноранговых объекта на данном уровне используют (n) -протокол, который реализуется с помощью служб (n-1) -уровня. Когда системы не подключены напрямую, используются промежуточные одноранговые объекты (называемые реле ). Адрес однозначно идентифицирует точку доступа к услуге. Домены именования адресов не должны ограничиваться одним уровнем, поэтому можно использовать только один домен именования для всех уровней. [61] Для каждого уровня существует два типа стандартов: стандарты протокола, определяющие, как одноранговые объекты на данном уровне обмениваются данными, и стандарты услуг, определяющие, как данный уровень взаимодействует с уровнем над ним.

В исходной версии RM / OSI уровни и их функциональность (от самого высокого до самого низкого уровня) следующие:

Процесс стандартизации описан в RFC2026 .

В настоящее время IETF превратилась в организацию по стандартизации протоколов, используемых в Интернете. RM / OSI расширил свою модель, включив в нее сервисы без установления соединения, и благодаря этому TCP и IP могут быть преобразованы в международные стандарты.

Схемы классификации протоколов обычно ориентированы на область использования и функции. В качестве примера области использования протоколы с установлением соединения и протоколы без установления соединения используются в сетях с установлением соединения и сетях без установления соединения соответственно. Примером функции является протокол туннелирования , который используется для инкапсуляции пакетов в протокол высокого уровня, чтобы пакеты могли передаваться через транспортную систему с использованием протокола высокого уровня.

Отводками схема сочетает в себе функции и область применения. Преобладающими схемами расслоения являются схемы, предложенные IETF и ISO. Несмотря на то, что базовые допущения схем многоуровневого разделения достаточно различны, чтобы гарантировать различение этих двух схем, обычной практикой является их сравнение путем соотнесения общих протоколов с уровнями двух схем. [71]

Схема многоуровневого доступа от IETF называется многоуровневым Интернетом или TCP / IP .

Схема слоев из ISO называется моделью OSI или слоями ISO .

Читайте также: