Протокол в телекоммуникациях это

Обновлено: 05.07.2024

Устойчивость сетей к ошибкам – обнаружение ошибок и реконфигурация сетей

Некоторые современные сетевые протоколы

Семейство протоколов Wi-Fi (IEEE 802.11x)

Набор для практики

Темы для курсовых работ, рефератов, эссе

Самое основное в использовании сетей и сетевых технологий – сетевые протоколы, которым и посвящена данная лекция. В ней рассмотрены следующие вопросы:

Стратегии проектирования сетей.

Протоколы коммуникации

Модель ISO. Сетевой протокол – это набор команд (операций) для взаимодействия узлов в сети. Ввиду сложности организации сетей, используемая модель сетевых протоколов содержит большое число уровней абстракции.

Согласно стандарту коммуникационной модели ISO, коммуникационная сеть подразделяется на следующие основные уровни (layers):

Физический уровень (physical layer) – механические и электрические устройства для передачи сигналов. Самый нижний уровень сетевой коммуникации. Включает сетевое оборудование - сетевые кабели, разъемы, концентраторы и т.д.

Уровень (связывания) данных (Data link layer) – обрабатывает фреймы (frames), или части пакетов фиксированной длины, включая обнаружение ошибок и восстановление после ошибок на физическом уровне.

Сетевой уровень (network layer) – обеспечивает соединение и маршрутизацию пакетов в коммуникационной сети, включая обработку адресов исходящих пакетов, декодирование адресов входящих пакетов и поддержку информации для маршрутизации для соответствующего ответа для изменения уровней загрузки.

Уровень сеанса (session layer) – реализует сеансы (sessions), или протоколы коммуникации между процессами.

Уровень презентаций (presentation layer) – инкапсулирует различие в форматах между различными системами в сети, включая преобразования символов и полудуплексную (дуплексную) связь (эхо-вывод).

Уровень приложений (application layer) – самый высокий уровень модели сетевых протоколов. Взаимодействует непосредственно с запросами на передачу файлов пользовательского уровня, протоколами удаленных входов и передачи электронной почты, а также со схемами распределенных баз данных.

Схема уровней сетевой коммуникации представлена на рис. 23.1.

Рис. 23.1. Многоуровневая модель коммуникации ISO.

На рис. 23.2 представлено содержание уровней сетевой коммуникации.

Рис. 23.2. Уровни сетевых протоколов (ISO).

Сети Ethernet

Основоположник сетей Ethernet – Роберт Меткалф (R. Metcalfe 1973). Он же впоследствии основал фирму 3COM, одну из наиболее известных компаний в области сетевых технологий.

Первоначально скорость сетей Ethernet составляла до 3 МБит/с. В настоящее время она увеличилась до 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet).

В большинстве локальных сетей в качестве кабеля используется витая пара (twisted pair) с разъемами типа RJ 45.

Для соединений используются концентраторы (hubs) с быстродействием 10 МБит/с (10BASE-T) или переключатели (switches) с быстродействием 100 МБит/с (100BASE-T).

Ethernet-адрес каждого компьютера фиксирован, выдается при загрузке операционной системы и может быть также выведен на консоль специальными командами ОС; например, в ОС Solaris – командой banner, которая выводит на экран стартовую информацию ОС, в том числе MAC-адрес компьютера.

Протокол TCP/IP

IP-адреса. TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) – наиболее распространенное семейство протоколов сетевого и транспортного уровня, используемых в Интернете. Основоположники TCP/IP – Роберт Кан (Robert Kahn) и Винтон Серф (Vinton Cerf) -1972 – 1974.

Более общее современное название TCP/IP - Internet Protocol Suite. Различаются более новая версия – IPv6 и более старая – IPv4. В версии IPv6 используется IP-адрес не из четырех, а из 6 чисел.

Скорость TCP/IP не всегда удовлетворительна, ввиду огромного числа IP-узлов в Интернете. Для оптимизации связи между узлами сети применяются Distributed Hash Tables (DHT) – распределенные хеш-таблицы. В них собственная система имен узлов сети и более быстрого их поиска, чем с использованием TCP/IP протоколов, работающая "поверх" TCP/IP.

На рис. 23.4 изображены уровни протокола TCP/IP и перечислены основные протоколы прикладного уровня, работающие поверх TCP/IP и UDP/IP, - протокол передачи гипертекста (основа функционирования World Wide Web), протоколы передачи файлов, передачи электронной почты, взаимодействия с удаленным терминалом, управления сетью.

Рис. 23.4. Уровни протокола TCP/IP.

Устойчивость сетей к ошибкам – обнаружение ошибок и реконфигурация сетей

На практике используется следующий метод обнаружения, работает ли хост с именем hostname, - команда ping:

ping hostname (или: ping A.B.C.D с указанием IP-адреса хоста)

Если система A не получает обязательного ответа от системы B, она заключает, что имеет место какая-либо ошибка.

Система B не работает

Непосредственная связь между A и B не работает

Альтернативная связь между A и B не работает

Однако система A не может точно определить, почему произошла ошибка.

Реконфигурация сети. Когда система A определяет, что произошла ошибка, она должна реконфигурировать систему:

Если связь между A и B отказала, эта информация должна быть доведена до любой машины в сети.

Если имеет место отказ машины, то любая другая машина должна быть также нотифицирована о том, что сервисы, обеспечиваемые отказавшей машиной, более не доступны.

Когда связь или машина становятся доступны снова, данная информация должна также быть сообщена всем машинам в сети.

На практике при перезапуске какого-либо сервера в локальной сети имеется возможность послать всем пользователям сети предупреждение о том, что через минуту произойдет перезагрузка сервера, и они должны срочно сохранить свои данные.

Проектирование сетей

При проектировании сетей должен быть учтен целый ряд требований:

Прозрачность (transparency) – распределенная система должна быть представлена пользователю как обычная централизованная система.

Устойчивость к ошибкам (fault tolerance) – распределенная система должна продолжать функционировать в случае ошибок.

Масштабируемость (scalability) – по мере увеличения числа запросов, система должна легко воспринимать добавление новых ресурсов с целью удовлетворения новых запросов.

Для предоставления сетевых вычислительных услуг используются кластеры – совокупности полуавтономных машин, с точки зрения пользователя функционирующих как одна система.

Функционирование Ethernet-сетей

Передача сетевых пакетов между машинами в сетях Ethernet, наиболее распространенных с 1970-х гг. по настоящее время, происходит следующим образом. Каждая машина имеет уникальный IP-адрес и соответствующий Ethernet- (MAC-) адрес. Для коммуникации требуются оба адреса. Для поиска IP-адресов используется Domain Name Service (DNS). Протокол Address Resolution Protocol (ARP) используется для отображения MAC-адресов в IP-адреса.

Если машины находятся в одной и той же локальной сети, то может использоваться ARP. Если машины в разных локальных сетях, то машина-отправитель посылает пакет маршрутизатору (router), который маршрутизирует данный пакет до принимающей сети.

Структура сетевого пакета в Ethernet-сети изображена на рис. 23.5.

Рис. 23.5. Структура сетевого пакета в сетях Ethernet.

Некоторые современные сетевые протоколы

Протокол GPRS. Изложение классических основ сетевых протоколов и их стандартов завершим рассмотрением некоторых современных сетевых протоколов различных уровней, имеющих особенно важное практическое значение. В данном разделе рассмотрим протокол GPRS.

GPRS (General Packet Radio Service) - протокол беспроводной радиосвязи уровня связывания данных (уровня 2) по модели ISO, широко используемый в мобильной связи (GSM). Данный протокол "понимает" структуру IP-пакетов. Обеспечивается реальная скорость связи до 60 КБит / с, сравнимая со скоростью обычного модема и обмена через телефонную линию (dial-up).

В некоторых местностях и странах GPRS является фактически единственным способом организации связи для передачи данных и выхода в Интернет. Настоятельно рекомендуется при выборе мобильного телефона обращать внимание на поддержку протокола GPRS.

При использовании TCP/IP GPRS-протокол присваивает каждому мобильному телефону один или несколько IP-адресов и обеспечивает надежную пересылку IP-пакетов. IP-адреса, как правило, присваиваются динамически.

Для маршрутизации пакетов используются точки доступа (access points) со своими именами Access Point Names (APNs). При настройке GPRS в мобильном телефоне необходимо указать APN, предоставляемое Вашим провайдером (например, МТС)

При использовании телефона как GPRS-модема (для выхода в Интернет, приема электронной почты и т.д.) связь с компьютером осуществляется через Bluetooth или через инфракрасный порт (IrDA).

Не следует путать GPRS с GPS (глобальной системой спутниковой навигации), как иногда делают, в чем неоднократно убеждался автор.

Схема функционирования протокола GPS изображена на рис. 23.6.

Рис. 23.6. Протокол GPRS: Схема работы.

Семейство протоколов Wi-Fi (IEEE 802.11x)

Wi-Fi (IEEE 802.11x) – это семейство протоколов уровня связывания данных (уровня 2 по модели ISO) для беспроводной радиосвязи в локальных сетях (WLAN). Другое неофициальное (более старое) название того же семейства протоколов – RadioEthernet.

Скорость передачи данных – от 11 МБит / с (по стандарту 802.11b) до 54 МБит/с (по стандартам 802.11a и 802.11c).

Wi-Fi - связь доступна в радиусе действия точки доступа (access point) ~ 200-250 метров. Зона доступа Wi-Fi носит название hotspot. Типичная зона доступа – гостиница, аэропорт, вокзал, Интернет-кафе.

Wi-Fi – адаптеры встраиваются в портативные компьютеры, органайзеры (PDA), коммуникаторы.

Преимущества Wi-Fi: при наличии точки доступа в соответствующей окрестности, доступ в Интернет возможен везде.

Недостатки Wi-Fi: локальный характер связи; различие числа Wi-Fi каналов в Европе, Америке и Азии; недостаточная безопасность; на практике, недостаточная надежность при числе пользователей 1000 – 10000 и более; связь Wi-Fi не безвредна для здоровья (поэтому ограничена для использования в странах Евросоюза).

Wi-MAX – более высокоскоростной вариант Wi-Fi (со скоростью передачи данных до 1 Гбит / с) с большим радиусом действия. В настоящее время отечeственные коммуникационные фирмы активно ведут работу по покрытию территории РФ сетями Wi-MAX.

IMP использует адреса, сходные с email-адресами, например: node@domain/work – XMPP-адрес.

Основные понятия IMP: IMP client – пользователь сети; presence – информация о присутствии клиента на связи; presentity (presence server) – сервер сети, обеспечивающий регистрацию клиентов и выдачу информации о присутствии на связи.

Основные протоколы IMP: SIMPLE / SIP; XMPP (Jabber); Wireless Village.

Короткая, но богатая событиями история развития IP-телефонии привела к тому, что сегодня в реальных сетях VoIP сосуществуют и конкурируют между собой три основных семейства протоколов - H.323, SIP и MGCP. Протоколы всех трех перечисленных семейств регламентируют управление мультимедиа-вызовами и передачу медиа-трафика в IP-сетях, но при этом реализуют три различных подхода к построению систем телефонной сигнализации. Попробуем разобраться, почему сложилась такая ситуация, что представляют собой эти протоколы и каковы перспективы развития каждого из них.

Набор рекомендаций Н.323

Исторически первый и самый распространенный в настоящее время - это введенный Международным союзом электросвязи (МСЭ) набор рекомендаций Н.323 (для простоты будем называть его протоколом). Н.323 стал плодом деятельности разработчиков протоколов мультимедийной связи в сетях ISDN (H.320). Соответствующие работы велись еще c начала 90-х годов, когда никакой IP-телефонии и в помине не было. Первая версия этого протокола была принята МСЭ в 1996 г. и по сути была попыткой перенести телефонную сигнализацию ISDN Q.931 на IP-соединения, т. е. как бы "наложить" традиционную телефонию на сети передачи данных. Рекомендации H.323 достаточно подробно описывают способы организации мультимедийных конференций, охватывая сервисы передачи голоса, видео и компьютерных данных в пакетных сетях с негарантированной доставкой. К настоящему времени принята уже четвертая версия этого набора рекомендаций. К основным компонентам набора относятся описанные ниже протоколы.

RAS (Registration, Admission, Status) - отвечает за регистрацию устройств в сети, контроль доступа к ресурсам, контроль полосы пропускания, необходимой для сеанса связи, и контроль состояния устройств в сети. Работает по протоколу UDP.

H.245 - отвечает за обмен информацией, необходимой для согласования параметров логических каналов для передачи медиа-потоков, т. е. собственно голоса или видео. Сюда входит, к примеру, согласование кодеков, номеров UDP-портов и т. д. Обмен происходит по протоколу TCP.

H.450.x (появившийся в четвертой версии H.323) - отвечает за обеспечение таких дополнительных или интеллектуальных функций, как Hold, Transfer и т. д.

Архитектура H.323 (рис. 1) весьма проста и состоит всего из четырех функциональных компонентов, ни один из которых не является обязательным.

Рис. 1. Архитектура Н.323.

Терминал (H.323 Terminal) - абонентское устройство, способное обеспечивать связь (голосовую, видео- и т. д.) с другими терминалами, шлюзами или устройствами многопользовательских конференций.

Шлюз (H.323 Gateway) - центральное понятие сегодняшней IP-телефонии. Данное устройство обеспечивает взаимное сопряжение телефонной сети с IP-сетью. При этом предоставляется поддержка разных протоколов и интерфейсов сетей обоих типов. Если выход в телефонную сеть не требуется, то данный компонент не нужен, а терминалы могут связываться друг с другом напрямую.

Привратник (H.323 Gatekeeper, GK) - управляющий элемент, "интеллект" H.323 сети, обеспечивающий ее масштабируемость, централизацию управления и настроек, а также трансляцию телефонных префиксов и идентификаторов (H.323 ID) в IP-адреса шлюзов или H.323 терминалов. Кроме того, привратник отвечает за управление доступом (Admission Сontrol) при регистрации шлюзов и терминалов, авторизацию звонков (Call Admission Control), управление полосой пропускания и маршрутизацию вызовов. Привратник управляет подчиненной ему частью сети (зоной) через RAS - протокол общения шлюзов с ним. Предусмотрено объединение привратников в группы, управлять которыми можно с помощью выделенного привратника - Directory Gatekeeper.

Устройство многопользовательских конференций (H.323 Multipoint Conference Unit, MCU) - управляет проведением многопользовательских конференций, согласует параметры соединения всех участников в режиме централизованной, децентрализованной или комбинированной конференции. Возможно переключение или смешивание медиа-потоков.

В наиболее общей форме сценарий соединения по протоколу H.323 выглядит как ряд последовательных шагов (рис. 2). Вначале для установления соединения терминал обнаруживает привратника и регистрируется у него по протоколу RAS. Затем происходит установление сигнального канала по протоколам RAS и H.225. На следующем этапе выполняется согласование параметров оборудования, обмен информацией о его функциональных возможностях и открытие логических каналов по протоколу H.245. Только после этого происходит передача медиа-трафика по протоколам RTP/RTCP, а по ее окончании - завершение соединения.

Рис. 2. Сценарий соединения по протоколу H.323.

Протокол SIP

Следующий по распространенности протокол IP-телефонии называется SIP (Session Initiation Protocol); он описан в рекомендациях RFC 2543. SIP регламентирует установление и завершение мультимедийных сессий - сеансов связи, в ходе которых пользователи могут говорить друг с другом, обмениваться видеоматериалами и текстом, совместно работать над приложениями и т. д. SIP и сопутствующие ему протоколы родились и развиваются в рамках IETF - главного органа стандартизации Интернета. Первая версия протокола SIP была принята в марте 1999 г., на три года позже, чем H.323, но благодаря интенсивному развитию этого направления сегодня набор рекомендаций RFC (базовых официальных документов IETF), имеющих отношение к SIP-архитектуре, насчитывает десятки, если не сотни документов.

Архитектура SIP (рис. 3) также очень проста и состоит из нескольких необязательных компонентов.

Рис. 3. Архитектура SIP.

Клиент SIP (SIP user agent) - может быть представлен как устройством (IP-телефон, шлюз или другой пользовательский терминал), так и программным приложением для ПК, PDA и т. д. Обычно SIP-клиент содержит и клиентскую, и серверную часть (User Agent Client, или UAC, и User Agent Server, или UAS). Основные функции данного компонента - инициирование и завершение вызовов.

Прокси-сервер SIP - управляет маршрутизацией вызовов и работой приложения. Прокси-сервер не может инициировать или терминировать вызовы.

Redirect-сервер SIP - перенаправляет звонки согласно заданным условиям.

Сервер регистрации SIP (registrar/location) - осуществляет регистрацию пользователей и ведет базу соответствия имен пользователей их адресам, телефонным номерам и т. д.

Еще один важный компонент реальных SIP-сетей, хотя и не входящий формально в архитектуру SIP, - Back-to-Back User Agent (B2BUA). Это своеобразный сервер, представляющий собой два соединенных друг с другом SIP-клиента и поэтому способный инициировать и завершать вызовы.

Из этих компонентов, как из функциональных "кирпичиков", можно строить сети VoIP любой топологии, сложности и масштаба, вплоть до сетей, полностью замещающих функции современных АТС. Можно также создавать совершенно новые сервисы - интеграцию Интернет- и бизнес-приложений, программируемые службы, многоадресный поиск абонента, мультимедийные сервисы, уведомления о событиях и т. д.

Рис. 4. Сценарий соединения по протоколу SIP.

Этот сценарий очень прост, в нем не участвуют никакие другие серверы (Redirection, Registrar, Location), но он дает представление о схеме взаимодействия функциональных элементов SIP-сети.

Протокол MGCP

Последний из рассматриваемых протоколов IP-телефонии - MGCP (Media Gateway Control Protocol). Точнее, речь здесь идет не об одном протоколе, а о целой группе - SGCP, IPDC, MGCP, MEGACO, H.248. Эти спецификации не только очень схожи концептуально, но и являются "близкими родственниками".

История формирования MGCP началась с создания двух протоколов - SGCP (Simple Gateway Control Protocol, разработка Bellcore и Cisco Systems) и IPDC (Internet Protocol for Device Control, разрабатывался компанией Level 3 при участии многих производителей). Затем SGCP и IPDC были объединены в один протокол, получивший название MGCP. В дальнейшем эволюция MGCP привела к появлению протоколов MEGACO (в рамках IETF) и H.248 (в рамках МСЭ).

Первая версия протокола MGCP (RFC 2705) датирована октябрем 1999 г. Интересно отметить, что MGCP - единственный из трех описываемых здесь протоколов, в работе над которым IETF и МСЭ сотрудничают; именно в результате этого взаимодействия и были созданы протоколы MEGACO и H.248. В то же время существуют и другие реализации MGCP-подобных протоколов, например, фирменный протокол Cisco Systems SSCP (Skinny Station Control Protocol), с помощью которого УАТС Cisco Call Manager управляет IP-телефонами.

Основная идея MGCP очень проста. Она состоит в том, что управление сигнализацией (Call Control) сосредоточено на центральном управляющем устройстве, называемом контроллером сигнализаций (Call Agent, CA), и полностью отделено от медиа-потоков (bearer). Эти потоки обрабатываются "тупыми" шлюзами или абонентскими терминалами, которые способны исполнять лишь ограниченный набор команд, исходящих от управляющего устройства. Архитектура протокола MGCP-сети также очень проста (рис. 5), в ней выделяются всего два функциональных компонента. Первый может быть представлен шлюзом (Media Gateway, MG) или IP-телефоном, а второй - устройством управления вызовами, которое может называться контроллером сигнализаций (CA), контроллером шлюза (Media Gateway Controller, MGC) или программным контроллером (Softswitch, SS). Иногда контроллер сигнализаций представляют в виде двух компонентов - собственно контроллера (Call Agent), выполняющего функции управления шлюзами, и шлюза сигнализации (Signaling Gateway), обеспечивающего обмен сигнальной информацией и согласование между традиционной телефонной сетью и сетью IP.

Рис. 5. Архитектура MGCP.

Контроллеры обмениваются со шлюзами (или IP-телефонами) данными в простом текстовом формате (в случае H.248 возможен и бинарный обмен), а функциональное назначение каждого шлюза определяется набором команд, которые он "понимает". Манипулируя наборами команд, можно получать специализированные шлюзы: транковые (Trunking gateways, TGW), абонентские (Residential gateways, RGW), шлюзы доступа (Access gateways, AGW) и т. д.

Рис. 6. Сценарий соединения по протоколу МGCP.

Резюме

Сравнивая "биографические данные" и функциональные особенности трех видов протоколов (см. таблицу), мы видим, что их различия обусловлены историческими причинами, в частности, изменениями представлений о пути развития телекоммуникаций в разное время. При этом H.323 - это технологически устоявшийся, широко распространенный протокол IP-телефонии для операторских сетей и межоператорского обмена, можно сказать, "транзитный" протокол. В свою очередь, SIP - протокол предоставления расширенных голосовых услуг в IP-сетях, который продолжает быстро развиваться, иначе говоря, "абонентский" протокол. Что касается MGCP, то он ориентирован прежде всего на организацию больших операторских узлов сопряжения IP-сетей с ТфОП и сетями SS7.

Сравнение протоколов VoIP-сети

Эволюция H.323 позволяет предположить, что будущее развитие IP-телефонии связано не столько с замещением традиционной телефонии, сколько с появлением новых сервисов, которые невозможны в рамках обычной телефонной сети. Однако создавать такие сервисы, используя лишь семейство протоколов H.323, достаточно сложно по сравнению, например, с Интернет-сервисами. Сам процесс разработки на базе H.323, доступный только "телефонным гуру", подчиняется традиционным канонам мира обычной телефонии.

Поэтому весьма вероятно, что протокол SIP, гораздо более понятный и удобный для инженеров-сетевиков и программистов, через некоторое время превратится в протокол некоей новой службы, функции которой далеко выходят за пределы передачи голоса по пакетным сетям. Термин "IP-коммуникации" сейчас можно услышать все чаще. Отличие IP-коммуникаций от телефонии (в том числе от сегодняшней IP-телефонии) как раз и будет состоять в обилии сервисов, о возможности которых мы пока просто не догадываемся.

Как сложится судьба представителей семейства MGCP, пока сказать трудно. Эти протоколы, очевидно, будут востребованы на протяжении переходного периода - от сетей с коммутацией каналов и TDM-сетей к сетям пакетной коммутации (точнее, к IP-сетям). В первую очередь такая востребованность обусловлена возможностью прозрачной интеграции телефонных сетей (особенно SS7) с сетями IP-телефонии. Но дальнейшая перспектива развития протоколов семейства MGCP будет зависеть от того, по какому пути пойдет процесс конвергенции телекоммуникаций - по "интернетному", подразумевающему равноправие сетевых узлов, наличие "умных клиентов" и инновационных сервисов, или по "телефонному", с жесткой иерархией, при которой новые сервисы вводятся только централизованно, и неписаным правилом: чем "тупее" клиент, тем проще жить оператору.

Но в любом случае нас ожидает довольно долгий переходный период, в течение которого и Н.323, и SIP, и MGCP, и какие-то новые, еще не родившиеся протоколы будут сосуществовать в реальных операторских и корпоративных сетях. Практика их использования может меняться со временем, и мы обязательно увидим много интересного и неожиданного на телекоммуникационной сцене в ближайшие годы.

Другие статьи из раздела

Chloride
Демонстрация Chloride Trinergy
Впервые в России компания Chloride Rus провела демонстрацию системы бесперебойного электропитания Chloride Trinergy®, а также ИБП Chloride 80-NET™, NXC и NX для своих партнеров и заказчиков.

Adaptec by PMC
RAID-контроллеры Adaptec Series 5Z с безбатарейной защитой кэша
Опытные сетевые администраторы знают, что задействование в работе кэш-памяти RAID-контроллера дает серьезные преимущества в производительности …

Chloride
Трехфазный ИБП Chloride от 200 до 1200 кВт: Trinergy
Trinergy — новое решение на рынке ИБП, впервые с динамическим режимом работы, масштабируемостью до 9.6 МВт и КПД до 99%. Уникальное сочетание …

Протокол не следует путать с интерфейсом подключения и вообще с физическим уровнем (хотя такой термин и встретится нам в рассматриваемой далее модели). Протокол это уровень логический.

Сетевые протоколы

Сетевые протоколы регулируют обмен связи между двумя соединенными в сеть устройствами. Вообще, что мы в данном случае подразумеваем под сетью? Соединение компьютера и монитора это сеть? Нет, поскольку в данном случае монитор — это устройства вывода. Происходит вывод информации на экран, но не обмен ею. Соответственно, под сетью мы подразумеваем связь двух и более устройств, способных хранить и обрабатывать информацию.

Чаще всего сетевые протоколы классифицируют по модели OSI (Open Systems Interconnection Basic Reference Model). Модель состоит из семи уровней и упрощает понимание функционирования сети. Уровни располагаются вертикально друг над другом. Уровни взаимодействуют друг с другом по вертикали через интерфейсы, и могут взаимодействовать с параллельным уровнем другой системы по горизонтали с помощью протоколов. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и с себе подобным.

Уровень	Что передаётся
Прикладной	Данные
Представления	Данные
Сеансовый	Данные
Транспортный	Блоки
Сетевой	Пакеты
Канальный	Кадры
Физический	Биты

Нетрудно догадаться, что прикладной уровень является самым верхним (седьмым), а физический лежит в основе основ (первый уровень).

Пойдем снизу вверх.

1. Физический уровень — на этом уровне работают хабы и ретрасляторы сигнала. Здесь осуществляется передача данных по проводам или беспроводным путём. Происходит кодировка сигнала. Осуществляется стандартизация сетевого интерфейса (пример, разъем RJ-45).

2. Канальный уровень — уровень коммутаторов, мостов и драйверов сетевых карт. Данные упаковываются во фреймы, проверяются ошибки и данные отправляются на сетевой уровень.

Протоколы: Ethernet, FDDI, PPP, PPTP, L2TP, xDSL и др.

3. Сетевой уровень — здесь определяется путь передачи данных, определяется кратчайший маршрут, происходит контроль неисправностей сетей. Это уровень маршрутизаторов.

Протоколы: IPv4, IPv6, ARP, ICMP.

4. Транспортный уровень отвечает за механизм передачи. Блоки данных разбиваются на фрагменты, избегаются потери и дублирование.

Протоколы: TCP, UDP, RDP, SPX, SCTP и др.

5. Сеансовый уровень отвечает за поддержание сеанс связи. Создание и завершение сеанса, права передачи данных и поддержание сеанса в момент неактивности приложений — всё происходит на этом уровне.

Протоколы: SSL, NetBIOS.

6. Уровень представления занимается кодированием и декодированием данных. Данные из приложения преобразуются в формат для транспортировки по сети, а пришедшие из сети в формат, понятный приложению.

Протоколы: FTP, SMTP, Telnet, NCP, ASN.1 и др.

7. Прикладной уровень — это уровень взаимодействия сети и пользователя. На этом уровне различные программы, которыми пользуется человек, получают доступ к сети.

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.

Читайте также: