Протоколы обмена информацией и службы интернета

Обновлено: 28.06.2024

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.

Содержание

Сетевой протокол

Сетево́й протоко́л — набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Новые протоколы для Интернета определяются IETF, а прочие протоколы — IEEE или ISO. ITU-T занимается телекоммуникационными протоколами и форматами.

Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению — от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (API для передачи информации приложениями).

Общие сведения

Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Они строятся по многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи. В настоящее время для сетевых протоколов используется модель OSI (Open System Interconnection — Взаимодействие Открытых Систем, ВОС).

Модель OSI — это семиуровневая логическая модель работы сети. Модель OSI реализуется группой протоколов и правил связи, организованных в несколько уровней.

Протоколы

Протокол TCP/IP — это два протокола нижнего уровня, являющиеся основой связи в сети 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.

Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:

Перечень сетевых протоколов

Канальный уровень

Сетевой уровень

Транспортный уровень

Сеансовый уровень

Уровень представления данных

Прикладной уровень

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Протоколы передачи данных" в других словарях:

протокол передачи данных — Различают основные протоколы передачи данных в зависимости от мультиплексируемости шин адреса и данных и асинхронного или синхронного режима. [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] протокол… … Справочник технического переводчика

Протокол передачи данных — Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. На странице обсуждения должны быть пояснения … Википедия

ГОСТ Р МЭК 60870-5-103-2005: Устройства и системы телемеханики. Часть 5. Протоколы передачи. Раздел 103. Обобщающий стандарт по информационному интерфейсу для аппаратуры релейной защиты — Терминология ГОСТ Р МЭК 60870 5 103 2005: Устройства и системы телемеханики. Часть 5. Протоколы передачи. Раздел 103. Обобщающий стандарт по информационному интерфейсу для аппаратуры релейной защиты оригинал документа: 3.2 архитектура повышенной… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Список пропускных способностей интерфейсов передачи данных — В данном списке приведены пропускные способности различных интерфейсов передачи данных, применяемых в компьютерной технике. Для обозначения пропускной способности интерфейса иногда могут использоваться термины ёмкость канала или… … Википедия

управление каналом передачи данных — Функции канального уровня (L2), определяющие адресацию машин в сети, порядок их доступа к среде передачи (Medium Access Control, MAC) и формат передаваемых данных. Аббревиатура DLC/LLC нередко используется как универсальный термин для обозначения … Справочник технического переводчика

Протоколы — Сетевой протокол набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами. Разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют стек… … Википедия

Протоколы модемной связи — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

Протоколы сетевого уровня — Протокол сетевого уровня (англ. Network layer) протокол 3 его уровня сетевой модели OSI, предназначается для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших… … Википедия

Сетевые службы и протоколы.

Сетевые протоколы фактически управляют сетью, указывая сетевым устройствам, что они должны делать. Сетевые протоколы - это набор правил по которым работает сеть. Для передачи информации по сети, компьютеры должны использовать один и тот же набор правил, т.е. единый сетевой протокол.
Сетевые службы предназначены для выполнения определенных функций, в рамках действующего протокола, например служба разрешения имен, служба автоматического выделения адресов и т.д.

Существует множество типов сетевых протоколов, работающих в разных сетях и на разных уровнях модели OSI. Вот некоторые из них:

Протоколы удаленного доступа

В состав операционных систем Windows входит служба Routing and Remote Access Service (RRAS), которая позволяет удаленным клиентам прозрачно подключаться к удаленному серверу. Служба RRAS поддерживает три протокола удаленного доступа:

Point-to-Point Protocol (PPP) - стандартизованный набор протоколов обеспечивающий:
- механизм согласования параметров устройств передачи данных;
- механизм сжатия передаваемой информации с целью повышения эффективности и надежности передачи;
- механизм обнаружения и исправления ошибок;
- механизмы защиты, предотвращающие несанкционированные подключения.
Стек протоколов TCP/IP.

Стек TCP/IP - набор протоколов, разработанных для обеспечения взаимосвязи различных устройств в сети Интернет. Стек включает следующие протоколы

Протокол IP (Internet protocol) - основной протокол сетевого уровня. Определяет способ адресации на сетевом уровне. Обеспечивает маршрутизацию в сетях, представляющих собой объединение сетей, базирующихся на разных сетевых технологиях.

Протокол ARP (Address Resolution Protocol) - вспомогательный протокол стека TCP/IP, предназначенный для определения аппаратного адреса узла назначения по заданному IP-адресу.

Протокол ICMP (Internet Control Message Protocol) - вспомогательный протокол стека TCP/IP, предназначенный для обмена информацией об ошибках передачи данных протоколом IP, а также для обмена управляющей информацией на сетевом уровне. В частности, утилита PING использует этот протокол для посылки так называемого "эхо-запроса".

Протокол IGMP (Internet Group Management Protocol) - протокол, используемый для отправки данных определенной группе получателей.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol) - протокол, обеспечивающий гарантированную доставку данных с установлением виртуального соединения между программами, которым требуется использовать сетевые услуги. Установление виртуального соединения предполагает, что получатель готов к приему данных от конкретного отправителя. Это означает, что все параметры взаимодействия согласованы, и компьютер-получатель выделил соответствующие ресурсы для обеспечения приема.

Протокол UDP (User Datagram Protocol) - протокол, обеспечивающий негарантированную доставку данных без установления виртуального соединения между программами, которым требуется использовать сетевые услуги.

Транспортные протоколы TCP и UDP.

Протокол IP обеспечивает доставку данных между двумя (или более) компьютерами. Однако на одном узле может функционировать параллельно несколько программ, которым требуется доступ к сети. Следовательно, данные внутри компьютерной системы должны распределяться между программами. Поэтому, при передаче данных по сети недостаточно просто адресовать конкретный узел. Необходимо также идентифицировать программу-получателя, что невозможно осуществить средствами сетевого уровня.

Другой серьезной проблемой IP является невозможность передачи больших массивов данных. Протокол IP разбивает передаваемые данные на пакеты, каждый из которых передается в сеть независимо от других. В случае если какие-либо пакеты потерялись, то модуль IP на принимающей стороне не сможет обнаружить потерю, т.е. нарушение целостности общего массива данных.

Для решения этих проблем разработаны протоколы транспортного уровня TCP и UDP.

Идентификация программ в протоколах TCP и UDP обеспечивается уникальными числовыми значениями, так называемыми номерами портов. Номера портов назначаются программам в соответствии с ее функциональным назначением на основе определенных стандартов. Для каждого протокола существуют стандартные списки соответствия номеров портов и программ. Так, например, программное обеспечение WWW, работающее через транспортный протокол TCP, использует TCP-порт 80, а служба DNS взаимодействует с транспортными протоколами TCP и UDP через TCP-порт 53 и UDP-порт 53 соответственно.

Таким образом, протокол сетевого уровня IP и транспортные протоколы TCP и UDP реализуют двухуровневую схему адресации: номера TCP- и UDP-портов позволяют однозначно идентифицировать программу в рамках узла, однозначно определяемого IP-адресом. Следовательно, комбинация IP-адреса и номера порта позволяет однозначно идентифицировать программу в сети Интернет. Такой комбинированный адрес называется сокетом (socket).

Дополнительно к этому протокол TCP обеспечивает гарантированную доставку данных. Принцип гарантированной доставки основан на том, что передающий компьютер всегда "знает", были ли доставлены данные получателю или нет. Это обеспечивается тем, что принимающий компьютер подтверждает успешный прием данных. Если передающий компьютер не получает подтверждения, он пытается произвести повторную передачу. Режим передачи с гарантией доставки имеет существенный недостаток - сеть дополнительно загружается пакетами-подтверждениями. Это может оказаться принципиальной проблемой на каналах с низкой производительностью. Поэтому для передачи небольших порций данных, если нет необходимости в подтверждении, или для передачи потоковых данных (например, видео или аудио) используется протокол передачи с негарантированной доставкой UDP.

На прикладном уровне работает множество стандартных утилит и служб TCP/IP, к числу которых относятся:

Протокол NetBEUI.

Протокол NetBEUI (NetBIOS Enhanced User interface) разрабатывался как протокол для небольших локальных сетей, содержащих 20-200 компьютеров. NetBEUI - немаршрутизируемый протокол, поскольку в нем не реализован сетевой уровень. Данный протокол поддерживается всеми операционными системами Microsoft, однако в современных версиях Windows он выключен по умолчанию и используется, в основном, для поддержки рабочих станций Windows 9х.

Операционные системы Windows XP и Windows Server 2003 не поддерживают сетевой протокол NetBEUI. Данный протокол не включен в список сетевых протоколов устанавливаемых при инсталляции Windows.

Протокол NWLink.

Это Microsoft-совместимый IPX/SPX протокол для Windows. Необходим для доступа к сетям под управлением серверов с ОС Nоwell NetWare. Сам протокол NWLink реализует сетевой и транспортный уровень взаимодействия.

Для доступа к файлам или принтерам сервера NetWare надо задействовать специальный редиректор, представленный в Windows XP Professional службой CSNW (клиент для сетей NetWare), а в Windows Server 2003 - службой GSNW (шлюз для сетей NetWare). Протокол NWLink включен в состав обеих ОС Windows и устанавливается автоматически вместе с клиентом и службой шлюза для NetWare.

Протокол Apple Talk.

Это набор протоколов, разработанный Apple Computer, Inc. для связи компьютеров Apple Macintosh. Windows поддерживает все протоколы AppleTalk, что позволяет этой операционной системе выступать в роли маршрутизатора и сервера удаленного доступа сетей Macintosh. Для работы с протоколом AppleTalk предоставляется соответствующая служба доступа к файлам и принтерам.

Протокол DLC.

Протокол DLC (Data Link Control) был разработан для объединения мэйнфрэймов IBM. Он не проектировался как основной протокол персональных компьютеров в сети. Зачастую его используют для печати на сетевых принтерах Hewlett-Packard.

Стандарт IrDA.

Ассоциация Infrared Data Association (IrDA) определила группу двусторонних высокоскоростных беспроводных протоколов для обмена информацией в инфракрасном диапазоне, обычно называемых IrDA. Протоколы IrDA обеспечивают взаимодействие компьютеров со множеством устройств: цифровыми камерами, принтерами, карманными компьютерами типа PocketPC и др. В Windows XP и Windows Server 2003 включена поддержка IrDA.

Порядок привязки протоколов.

Протоколы можно добавлять, удалять и выборочно привязывать ко всем сетевым интерфейсам сервера. По умолчанию порядок привязки протоколов определяется последовательностью, в которой они были установлены. Но при этом администратор всегда может изменить этот порядок для отдельных интерфейсов, что делает процесс управления более гибким. Например, к одному интерфейсу могут быть привязаны протоколы TCP/IP и IPX/SPX с приоритетом протокола TCP/IP, a к другому - те же протоколы, но с приоритетом IPX/SPX. Кроме того, для отдельных сетевых интерфейсов, протоколов и их комбинации можно произвольно включать или отключать сетевые службы. Это позволяет администраторам легко создавать защищенные конфигурации сети (например, отключить все сетевые службы для общедоступных интерфейсов с прямым подключением к Интернету).

Всемирная сеть Интернет работает по определенным правилам, среди которых не последнюю роль играют протоколы передачи данных

Что такое протокол передачи данных

Протокол передачи данных — набор соглашений, позволяющий совершать обмен данными между различными компьютерами, сетями и программами.

Каждый из протоколов должен быть согласован с теми, кто ими пользуется. Поэтому для достижения соглашения протокол внедряют в технические стандарты. Обработкой протоколов и форматов для сети занимаются различные целевые группы и организации: IETF, IEEE, ISO, МСЭ, ТСОП.

Интернет работает по сложным правилам

Разновидности сетевых протоколов

При рассмотрении работы интернета сеть рассматривается только в горизонтальной плоскости, обращая внимание только на верхние уровни и приложения. Но на самом деле установка соединения между двумя компьютерами требует взаимодействия множества вертикальных слоев и уровней.

Только из нескольких протоколов, которые работают друг поверх друга (в строгой иерархии), можно реализовать сетевое соединение. Каждый из слоев позволяет абстрагировать передаваемые данные, упрощая их для передачи на следующий уровень, чтобы в итоге приложение смогло выдать информацию в таком виде, котором ее может воспринимать человек.

Определено 7 уровней протоколов интернета модели ISO. Все они отличаются по используемому оборудованию, хотя передаются одни и те же данные, вид которых не изменяется.

Если с устройства отправителя файл проходит путь от 1 к 7 уровню, то со стороны получателя все слои будут представлены в обратном порядке.

Их совокупность является стеком сетевых протоколов. Как и в любой другой системе, они имеют свою иерархию, в которой уровни и представлены аналогично нижеприведенному списку. Каждый из них добавляет свою информацию к изначальному набору данных, чтобы новый уровень понимал, что именно необходимо делать с передаваемым пакетом.

Уровни в соответствии с моделью Open System Interconnect

7 уровней в соответствии с моделью OSI (Open System Interconnect), которые составляют весь путь информации из одного устройства на другое:

На каждом из уровней можно подключить свои протоколы, которые в связке друг с другом и позволяют информации перемещаться из одного устройства в другое, чтобы в итоге попасть к аппаратному обеспечению для ее отображения человеку.

Знакомство с миром стеков протоколов было начато с ICO неспроста. Ведь рассмотрев более подробную схему легче понять построение другой схемы, в которой одно различие — количество слоев.

При рассмотрении сетевой модели TCP/IP уровни работы сети представляются в более простом виде. Стек получил название по двум основным протоколам, ведь они являются основной для передачи информации в глобальной сети. Ее разработкой занималось Министерство обороны США, поэтому также можно услышать альтернативное название DoD (Department of Defence).

До появления интернет-протоколов пользователи не могли передать информацию из одной сети в другую. Поэтому все сети были изолированы друг от друга, не могли быть объединены во Всемирную.

Но в 1970-ых появился TCP/IP, где выделяют только 4 уровня:

Интересным нюансом является то, что официальный стандарт RFC 1122 (именно на нем построен стек протоколов TCP/IP) включает в себя 4 уровня, хотя согласно учебникам (в особенности за авторством Э. Таненбаума) принято раскрывать 5 уровней, ведь также следует учитывать физический уровень, который и становится дополнительным. Но из-за того, что этот слой не считается официальным, рассматривать его стоит только при глубоком изучении тематики.

Какой является основным в сети интернет

Существует множество протоколов интернета и их назначение для передачи данных, которые получили широкое распространение. Каждый из них устанавливает собственные правила, синтаксис, семантику, синхронизацию связи и методы устранения ошибок. Протоколы могут реализовываться посредством аппаратного или программного обеспечения, или их комбинации.

На самом деле одного основного протокола в сети интернет не существует. Работа по передачи данных является возможной только благодаря совмещению технологий, чтобы на каждом этапе выполнялась строго поставленная задача. Понять это можно, если рассматривать сеть в вертикальной плоскости, обращая внимание на каждый из уровней.

Интернет протокол IP

Назначения других протоколов

Работа интернета — это совместное использование множества протоколов. Чтобы понять, по какому протоколу осуществляется передача файлов в сети интернет, необходимо ознакомиться с кратким списком инструментов для глобальной сети:

На этом используемые нами протоколы не ограничиваются. Все они имеют свои преимущества и недостатки, что позволяет им выполнять определенные задачи, например, быстро передавать данные, но с их частичной потерей или создавать полностью защищенное соединение при помощи шифрования.

Читайте также: