Сетевой протокол это договор о подключении

Обновлено: 30.06.2024

Понимание работы сетей на базовом уровне имеет очень важное значение для каждого администратора сервера или веб-мастера. Это необходимо для правильной настройки ваших сервисов в сети, а также легкого обнаружения возможных проблем и решения неполадок.

В этой статье мы рассмотрим общие концепции сетей интернета, обсудим основную терминологию, самые распространенные протоколы, а также характеристики и предназначение каждого из уровней сетей. Здесь собрана только теория, но она будет полезна начинающим администраторам и всем интересующимся.

Основные сетевые термины

Перед тем как обсуждать основы сети интернет, нам нужно разобраться с некоторыми общими терминами, которые часто используются специалистами и встречаются в документации:

Вы можете найти намного больше терминов, но здесь мы перечислили все самые основные, которые будут встречаться чаще всего.

Уровни сетей и модель OSI

Обычно, сети обсуждаются в горизонтальной плоскости, рассматриваются протоколы сети интернет верхнего уровня и приложения. Но для установки соединений между двумя компьютерами используется множество вертикальных слоев и уровней абстракции. Это означает, что существует несколько протоколов, которые работают друг поверх друга для реализации сетевого соединения. Каждый следующий, более высокий слой абстрагирует передаваемые данные и делает их проще для восприятия следующим слоем, и в конечном итоге приложением.

Существует семь уровней или слоев работы сетей. Нижние уровни будут отличаться в зависимости от используемого вами оборудования, но данные будут передаваться одни и те же и будут иметь один и тот же вид. На другую машину данные всегда передаются на самом низком уровне. На другом компьютере, данные проходят все слои в обратном порядке. На каждом из слоев к данным добавляется своя информация, которая поможет понять что делать с этим пакетом на удаленном компьютере.

Модель OSI

Так сложилось исторически, что когда дело доходит до уровней работы сетей, используется модель OSI или Open Systems Interconnect. Она выделяет семь уровней:

Уровень приложений - самый верхний уровень, представляет работу пользователя и приложений с сетью Пользователи просто передают данные и не задумываются о том, как они будут передаваться;
Уровень представления - данные преобразуются в более низкоуровневый формат, чтобы быть такими, какими их ожидают получить программы;
Уровень сессии - на этом уровне обрабатываются соединения между удаленным компьютерами, которые будут передавать данные;
Транспортный уровень - на этом уровне организовывается надежная передача данных между компьютерами, а также проверка получения обоими устройствами;
Сетевой уровень - используется для управления маршрутизацией данных в сети пока они не достигнут целевого узла. На этом уровне пакеты могут быть разбиты на более мелкие части, которые будут собраны получателем;
Уровень соединения - отвечает за способ установки соединения между компьютерами и поддержания его надежности с помощью существующих физических устройств и оборудования;
Физический уровень - отвечает за обработку данных физическими устройствами, включает в себя программное обеспечение, которое управляет соединением на физическом уровне, например, Ehternet или Wifi.

Как видите, перед тем, как данные попадут к аппаратному обеспечению им нужно пройти множество слоев.

Модель протоколов TCP/IP

Модель TCP/IP, еще известная как набор основных протоколов интернета, позволяет представить себе уровни работы сети более просто. Здесь есть только четыре уровня и они повторяют уровни OSI:

Приложения - в этой модели уровень приложений отвечает за соединение и передачу данными между пользователям. Приложения могут быть в удаленных системах, но они работают как будто бы находятся в локальной системе;
Транспорт - транспортный уровень отвечает за связь между процессами, здесь используются порты для определения какому приложению нужно передать данные и какой протокол использовать;
Интернет - на этом уровне данные передаются от узла к узлу по сети интернет. Здесь известны конечные точки соединения, но не реализуется непосредственная связь. Также на этом уровне определяются IP адреса;
Соединение - этот уровень реализует соединение на физическом уровне, что позволяет устройствам передавать между собой данные не зависимо от того, какие технологии используются.

Эта модель менее абстрактная, но мне она больше нравиться и ее проще понять, поскольку она привязана к техническим операциям, выполняемым программами. С помощью каждой из этих моделей можно предположить как на самом деле работает сеть. Фактически, есть данные, которые перед тем, как будут переданы, упаковываются с помощью нескольких протоколов, передаются через сеть через несколько узлов, а затем распаковываются в обратном порядке получателем. Конечные приложения могут и не знать что данные прошли через сеть, для них все может выглядеть как будто обмен осуществлялся на локальной машине.

Основные протоколы интернета

Как я уже сказал. в основе работы сети лежит использование нескольких протоколов, которые работают один поверх другого. Давайте рассмотрим основные сетевые протоколы интернет, которые вам будут часто встречаться, и попытаемся понять разницу между ними.

Есть еще очень много других протоколов, но мы рассмотрели только сетевые протоколы, которые больше всего важны. Это даст вам общие понятия того, как работает сеть и интернет в целом.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели основы сетей и протоколов, которые используются для организации их работы. Конечно, этого совсем недостаточно, чтобы понять все, но теперь у вас есть определенная база и вы знаете как различные компоненты взаимодействуют друг с другом. Это поможет вам понимать другие статьи и документацию. Если вас серьезно заинтересовали основы сети интернет, то тут не хватит нескольких статей. Вам нужна книга. Обратите внимание на Камер Д. Сети TCP/IP. Принципы, протоколы и структура. В свое время я ее прочитал и мне очень понравилось.

На завершение видео про модель OSI:

Сетевой протокол (также сетевой протокол ) представляет собой протокол связи для обмена данными между компьютерами или процессами , которые соединены друг с другом в компьютерной сети ( распределенной системы ). Соглашение состоит из набора правил и форматов ( синтаксиса ), которые определяют коммуникационное поведение взаимодействующих объектов на компьютерах ( семантика ).

Типичная структура пакета данных

Структура пакета данных, описанная в протоколе, содержит важную информацию о пакете для обмена данными, такую как:

его отправитель и получатель, чтобы не получатели игнорировали пакет
тип пакета (например, установление соединения, разъединение соединения или чистые данные пользователя)
размер пакета, который может ожидать получатель
в случае нескольких частей передач, серийный номер и общее количество пакетов
контрольная сумма для воспроизведения безошибочной передачи в

Эта информация помещается перед пользовательскими данными в виде заголовка или прикрепляется как трейлер .

Кроме того, в некоторых протоколах описаны фиксированные последовательности пакетов для установления и сброса соединений. Эти меры вызывают дополнительный трафик данных (трафик) по линиям данных - так называемые накладные расходы . Эти накладные расходы нежелательны, поскольку они создают нагрузку на емкость, но обычно допускаются из-за важных задач, которые выполняют протоколы.

В семействе протоколов Интернета , то протокол пользовательских дейтаграмм (UDP) также доступен на транспортном уровне, протокол только с низкими накладными расходами , что не гарантирует контроля конца в конец передачи, так что дейтаграммы могут быть потеряны или заказ в котором они получены, не соответствует отправке. В отличие от этого, с протоколом управления передачей (TCP) отслеживается полная доставка пакетов данных, и они также размещаются в правильном порядке, чтобы согласованный поток данных передавался приложению.

Отличительные особенности сетевых протоколов

Задачи протокола

Ниже приведены типичные задачи, перечисленные в списке сетевых протоколов. Отображаются ли они в определенном протоколе, определяется его назначением.

Безопасное и надежное соединение между компьютерами, участвующими в обмене данными ( рукопожатие )
Надежная доставка посылок
Повторная отправка пакетов, которые не пришли
Доставка пакетов данных желаемому получателю (ям)
Обеспечение безошибочной передачи ( контрольная сумма )
Объединение входящих пакетов данных в правильном порядке
Предотвращение чтения неавторизованными третьими лицами (через шифрование )
Предотвращение манипуляций со стороны неавторизованных третьих лиц (с помощью MAC-адресов или электронных подписей )

Пример функции

Будет показан простой практический пример, основанный на процедуре установления соединения протокола TCP ( процедура рукопожатия ).

Сначала компьютер 1 отправляет пакет данных, в котором говорится, что он хочет установить соединение с компьютером 2.
Компьютер 2 отвечает, что готов к этому.
Затем компьютер 1 подтверждает компьютеру 2, что он понимает, что компьютер 2 готов.

Теперь соединение установлено, и можно начать фактический обмен данными, в этом примере передача файла на уровне приложения.

Компьютер 1 отправляет пакет данных с вопросом, какие файлы доступны.
Компьютер 2 отвечает со списком доступных файлов.
Компьютер 1 отправляет пакет данных, в котором запрашивается конкретный файл.
Компьютер 2 отвечает, что файл существует, описывает файл и начинает передачу.

Протоколы передачи данных

Существует ряд основных протоколов, регулирующих трафик данных в сети. Они становятся доступными для всех других программ на этом компьютере через сетевой стек - специальную системную программу. Эти протоколы служат стандартом для передачи данных между различными системами, но не используются пользователем. Обычно для сети используется один из этих протоколов. Семейство Интернет-протоколов используется для Интернета , в первую очередь TCP / IP и UDP.

маршрутизируемый
IP гарантирует, что пакет данных достигнет места назначения; TCP или UDP контролируют передачу данных
не привязан к какому-либо производителю, но принят всеми
может использоваться как в локальных, так и в глобальных сетях
подходит для сложных (TCP) и простых (UDP) передач

относительно большой стек, неблагоприятный для очень простых или маленьких ( встроенных ) систем
UDP скорее для небольших пакетов данных, доставка которых не критична
TCP скорее для больших передач или потоков данных с гарантированной свободой от ошибок

маршрутизируемый
поддерживается многими операционными системами

не подходит для больших сетей, так как маршруты нельзя комбинировать
SPX: низкая производительность WAN , поскольку одновременно запрашивается только один пакет (см. Окно приема TCP )
не рекомендуется для сетей сторонних производителей
Поддержка Microsoft Windows XP / Microsoft Windows Server 2003 прекращена

небольшие накладные расходы
соответственно легко настроить и настроить

подходит только для очень маленьких сетей
не маршрутизируемый
нельзя использовать в Интернете
Поддержка Microsoft Windows 2000 прекращена

комфортный
большая простота использования
простой анализ ошибок
легкая расширяемость
легко настроить

подходит только для небольших сетей
низкая скорость передачи данных при более быстром подключении (> 10 Мбит / с)
используется только в операционных системах Apple, теперь заменен TCP / IP

особенно для систем управления зданием
быстрое общение

только для элементарных данных
почти не используется в других областях

Протоколы для конкретных приложений

Функции протоколов основаны друг на друге: транспортные протоколы подготавливают путь передачи для прикладных протоколов, которые в принципе независимы от них. Это гарантирует, что прикладные программы в разных системах могут взаимодействовать друг с другом, как только эти системы смогут каким-либо образом установить соединение. Например, Интернет-протокол регулирует глобальную уникальную адресацию компьютеров. Эта адресация затем используется, например, протоколом управления передачей для передачи данных и простым протоколом передачи почты для передачи электронной почты. Это послойное построение протоколов представлено с помощью модели OSI .

Протоколы приложений также служат стандартом для передачи между разными программами одного типа. Известные примеры:

история

На заре создания компьютерных сетей передача данных была затруднена, потому что для того, чтобы один компьютер понимал другой, требовались правила. Первоначально они были реализованы только в прикладных программах для соответствующей цели - с тем недостатком, что эту программу нужно было адаптировать к существующей сетевой технологии и прикладной программе на другой стороне (ах). В результате часто только одни и те же системы были совместимы друг с другом, что не в последнюю очередь использовалось производителями для поощрения клиентов к дальнейшим покупкам их продуктов. Однако с постоянными новыми разработками и размером сетей их неоднородность также увеличивалась , так что спрос на универсально применимые технологии и выбор программ продолжал преобладать. В результате производители компьютеров в конце 1970-х и 1980-х годах разработали модульные протоколы, которые с тех пор считались стандартами передачи в закрытых компьютерных сетях.

В 1968 году по инициативе Министерства обороны США государственный научно-исследовательский институт ARPA провел эксперименты, с помощью которых должны были быть получены фундаментальные знания о функционировании компьютерных сетей. В результате в 1969 году был запущен проект ARPANET , который должен был обеспечить прозрачную передачу данных между различными абонентскими системами - независимо от маршрута, среды или обстоятельств передачи. С 1983 года семейство интернет-протоколов как совокупность согласованных стандартов для надежной и эффективной передачи данных утвердилось в ARPANET . Он также используется после того, как ARPANET стал общедоступным как Интернет , и поскольку многие компьютеры были подключены к Интернету не позднее 2000-х годов, он считается квазистандартом для многих сетевых приложений.

Смотри тоже

литература

Хайн, Райснер: TCP / IP упакован. митп-Верлаг, Бонн 2001.
Г. Зигмунд: Технология сетей. 5-е издание, 1296 страниц, Берлин и Оффенбах: VDE Verlag, 2003.
Х. Кениг: Разработка протоколов - Принцип, описание и разработка протоколов связи. Б.Г. Тойбнер, Штутгарт / Лейпциг / Висбаден, 2003 г.

веб ссылки

Викисловарь: сетевой протокол - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

Эта страница последний раз была отредактирована 11 мая 2021 в 12:18.

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.