Protokol. Čo je sieťový protokol

Trochu teórie. Protokoly prenosu dát Sú súborom dohôd (počet, štandardy), ktoré upravujú výmenu údajov medzi rôznymi programami. Zmyslom protokolov prenosu údajov je zefektívniť práve tento prenos a urobiť ho nezávislým od hardvérovej platformy (teda od akéhokoľvek konkrétneho hardvéru).

Protokol by sa nemal zamieňať s rozhraním pripojenia a vo všeobecnosti s fyzickou vrstvou (hoci s takýmto pojmom sa stretneme v modeli, ktorý sa uvažuje nižšie). Protokol je vrstva logické.

Sieťové protokoly

Sieťové protokoly regulujú výmenu komunikácie medzi dvoma zariadeniami pripojenými k sieti. Vo všeobecnosti, čo v tomto prípade rozumieme pod pojmom sieť? Je spojenie medzi počítačom a monitorom sieťové? Nie, pretože v tomto prípade je monitor výstupným zariadením. Informácie sa zobrazujú na obrazovke, ale nevymieňajú sa. Podľa toho pod sieťou rozumieme spojenie dvoch alebo viacerých zariadení schopných uchovávať a spracovávať informácie.

Najčastejšie sa sieťové protokoly klasifikujú podľa modelu OSI (Open Systems Interconnection Basic Reference Model). Model pozostáva zo siedmich vrstiev a uľahčuje pochopenie fungovania siete. Úrovne sú naskladané vertikálne na seba. Vrstvy vzájomne interagujú vertikálne cez rozhrania a môžu komunikovať horizontálne s paralelnou vrstvou iného systému pomocou protokolov. Každá úroveň môže interagovať iba so svojimi susedmi a vlastným druhom.

Je ľahké uhádnuť, že aplikovaná úroveň je najvyššia (siedma) a fyzická je jadrom základov (prvá úroveň).

Poďme zdola nahor.

1. Fyzická vrstva- Na tejto úrovni fungujú rozbočovače a opakovače signálu. Prenos dát sa tu uskutočňuje drôtom alebo bezdrôtovo. Signál sa kóduje. Štandardizuje sa sieťové rozhranie (napríklad konektor RJ-45).

2. Linková vrstva- úroveň prepínačov, mostov a ovládačov sieťových kariet. Dáta sa zbalia do rámcov, skontrolujú sa chyby a údaje sa odošlú do sieťovej vrstvy.

Protokoly: Ethernet, FDDI, PPP, PPTP, L2TP, xDSL atď.

3. Sieťová vrstva- tu sa určuje cesta prenosu dát, určuje sa najkratšia cesta, sledujú sa poruchy siete. Toto je úroveň smerovača.

Protokoly: IPv4, IPv6, ARP, ICMP.

4. Transportná vrstva zodpovedný za prevodový mechanizmus. Dátové bloky sú rozdelené na fragmenty, čím sa zabráni strate a duplicite.

Protokoly: TCP, UDP, RDP, SPX, SCTP atď.

5. Úroveň relácie je zodpovedný za udržiavanie komunikačnej relácie. Vytvorenie a ukončenie relácie, práva na prenos údajov a údržba relácie, keď sú aplikácie neaktívne – všetko sa deje na tejto úrovni.

Protokoly: SSL, NetBIOS.

6. Prezentačná vrstva sa zaoberá kódovaním a dekódovaním údajov. Dáta z aplikácie sa prevedú do formátu pre prenos po sieti a dáta zo siete do formátu, ktorému aplikácia rozumie.

Protokoly: FTP, SMTP, Telnet, NCP, ASN.1 atď.

7. Aplikačná úroveň Je to úroveň interakcie medzi sieťou a používateľom. Na tejto úrovni získavajú prístup do siete rôzne programy, ktoré osoba používa.

Protokoly:, HTTPS, FTP, POP3, XMPP, DNS, SIP, Gnutella atď.

Populárne protokoly

HTTP, HTTPS - Hypertext Transfer Protocols. Používa sa pri odosielaní webových stránok.

FTP je protokol na prenos súborov. Používa sa na výmenu údajov medzi počítačmi, niektoré z nich zohrávajú úlohu špeciálnych súborových úložísk - súborových serverov.

POP je protokol poštového pripojenia. Navrhnuté na spracovanie žiadostí o príjem pošty z vlastných poštových programov.

SMTP je poštový protokol, ktorý je zodpovedný za pravidlá odosielania správ.

Telnet je protokol vzdialeného prístupu.

TCP je sieťový protokol zodpovedný za prenos údajov na internete.

Ethernet je protokol, ktorý definuje sieťové štandardy na fyzickej a dátovej úrovni.

Mobilné a iné komunikačné služby zahŕňajú použitie rôznych komunikačných protokolov. Ktoré z nich možno považovať za najbežnejšie? Aký význam môžu mať príslušné normy?

Čo sú to komunikačné protokoly?

Komunikačný protokol je zoznam jednotných inštrukcií, ktoré stanovujú, ako by určité softvérové ​​alebo hardvérové ​​rozhrania mali poskytovať prenos údajov – napríklad textové, grafické, zvukové a obrazové toky. Zodpovedajúce protokoly sú vytvorené hlavne na uľahčenie škálovania rôznych počítačových sietí. Napríklad zavedenie protokolu TCP / IP umožnilo zjednotiť prenos dát prakticky na celom svete, čo umožnilo zjednotiť počítače do

Na trhu moderných informačných technológií sa protokoly používajú na rôznych úrovniach implementácie komunikačných rozhraní. Neustále sa vylepšujú a aktualizujú. Pravidelne sa vyvíjajú nové protokoly, ktoré odrážajú špecifiká vývoja komunikačného trhu. V domácich aj priemyselných sieťach je možné použiť rôzne komunikačné protokoly, implementované na báze infraštruktúry výskumných centier a pod. Medzi najbežnejšie štandardy zodpovedajúceho typu patria Ethernet, CAN, HART.

Využitie komunikačných protokolov sa realizuje aj v oblasti mobilných komunikačných služieb. Patria sem 3G, 4G, GPRS.

Tieto protokoly v sieťach mobilných operátorov sa líšia najmä:

Podľa rýchlosti medzi účastníkom a poskytovateľom komunikačných služieb;

Podľa frekvenčných rozsahov;

Podľa ukazovateľov maximálnej vzdialenosti komunikačného zariadenia k základnej stanici.

Pokiaľ ide o klasifikáciu počítačových komunikačných protokolov, vyznačuje sa pomerne vysokou úrovňou zložitosti. Zvážme jeho špecifiká podrobnejšie.

Klasifikácia počítačových komunikačných protokolov

Klasifikácia zodpovedajúcich protokolov sa môže uskutočniť pomocou pomerne veľkého počtu prístupov. Spoločný je ten, podľa ktorého možno komunikačné štandardy deliť na nižšie a vyššie úrovne. Medzi tými:

Aplikované;

výkonný riaditeľ;

relácia;

Doprava;

sieť;

kanál;

Fyzické.

Poďme si ich preštudovať podrobnejšie.

Aplikačná vrstva sieťových protokolov

Uvažovaná úroveň, do ktorej možno zaradiť jeden alebo druhý komunikačný protokol, sa týka predovšetkým aplikácií. To znamená, že poskytuje komunikáciu medzi konkrétnymi používateľskými programami. Využíva protokoly ako HTTP, Telnet, DNS, IRC, BitTorrent a mnohé ďalšie, prostredníctvom ktorých sa realizuje poskytovanie moderných online služieb.

Reprezentatívna vrstva sieťových protokolov

Na príslušnej úrovni komunikačný protokol predpokladá prezentáciu určitých údajov. Tu je možné vykonávať postupy na konverziu jedného protokolu na druhý, kódovanie, kompresiu súborov a správu rôznych požiadaviek.

Špecifické aplikácie nastavujú špecifické požiadavky na sieť, po ktorej sú konvertované do jazyka, ktorému server rozumie. Ďalej sa žiadosť spracuje. Odpoveď zo servera sa následne preloží do jazyka, ktorému aplikácia rozumie. Medzi populárne protokoly zodpovedajúceho typu patria ASN, FTP, SMTP. Môžete tiež, do určitej miery, byť pripísaný tým a HTTP, FTP.

Vrstva relácií komunikačných protokolov

Na tejto úrovni sa komunikačný protokol používa na vykonanie špecifickej operácie – napríklad synchronizáciu určitých úloh, vytvorenie komunikačnej relácie, odoslanie alebo prijatie súboru. Medzi bežné protokoly, ktoré sa na takéto účely používajú, patria ASP, DLC, SOCKS.

Transportná vrstva komunikačných protokolov

Normy zodpovedajúceho typu sa používajú na priame doručenie určitých typov údajov z jedného sieťového objektu do druhého. V mnohých prípadoch sú súbory rozdelené do samostatných prvkov, aby sa uľahčil ich prenos. Protokoly zodpovedajúceho typu zahŕňajú TCP, UDP, RMTP.

Protokoly sieťovej vrstvy

Ďalším typom štandardov, na základe ktorých môže komunikačný systém fungovať, sú protokoly sieťovej vrstvy. Sú primárne zodpovední za spôsoby prenosu dát, preklad adries, prepínanie, sledovanie kvality infraštruktúry. Tieto protokoly zahŕňajú najmä rovnaké TCP / IP, ICMP. DHCP.

Protokoly spojovacej vrstvy

Tieto štandardy sa používajú na zabezpečenie fungovania kľúčových hardvérových komponentov siete. Zodpovedajúce protokoly umožňujú systému predovšetkým skontrolovať chyby v údajoch z fyzickej vrstvy. V prípade potreby sa upravia aj medzi takéto štandardy patrí populárny komunikačný protokol PPP, algoritmy ako SLIP, L2F, PROFIBUS. Ethernet možno v princípe označovať aj ako kanálové protokoly.

Fyzická vrstva protokolov

Ďalšia úroveň pôsobenia príslušných noriem je fyzická. Komunikačný protokol je tu nástroj, prostredníctvom ktorého sa digitálny dátový tok priamo prenáša – odoslaním signálu cez kábel alebo cez rádiový kanál.

V prípade káblového prenosu je možné použiť štandardy ako RS-232, xDSL, 100BASE-T. Bežné bezdrôtové protokoly – najmä tie implementované pomocou smerovačov Wi-Fi – sú typu IEEE 802.11.

Klasifikácia noriem, ktoré sme študovali, môže byť považovaná za veľmi ľubovoľnú. Takže v rámci neho môže byť veľmi problematické zaradiť konkrétny protokol do konkrétnej kategórie: často sa stáva, že štandard je aplikovaný na viacerých úrovniach naraz. Bude užitočné podrobnejšie zvážiť špecifiká najpopulárnejších protokolov na dnešnom trhu informačných technológií. Ako je napríklad kontrolný protokol PPP (komunikácia - je to ona, ktorá je predmetom vplyvu algoritmov, ktoré poskytuje príslušný štandard).

Čo je PPP?

Ako sme uviedli vyššie, príslušný protokol odkazuje na štandardy, ktoré sú navrhnuté tak, aby zabezpečili fungovanie sieťovej infraštruktúry na vrstve dátového spojenia. Je univerzálny: pomocou vhodného protokolu môžete implementovať autentifikáciu zariadenia, použiť mechanizmus šifrovania údajov a v prípade potreby komprimovať súbory.

Uvažovaný protokol zabezpečuje fungovanie sietí založených na spoločných komunikačných zdrojoch - ako sú telefónne linky, mobilné kanály. Ak sa v jednom alebo druhom programe objaví nápis, ktorý to uvádza protokol PPP bol prerušený, potom to s najväčšou pravdepodobnosťou bude znamenať, že používateľ nemôže získať skutočný prístup k sieťovým zdrojom, ktoré poskytuje jeho poskytovateľ.

Existuje niekoľko odrôd zodpovedajúceho štandardu - napríklad PPPoE, PPPoA. Okrem toho štruktúra predmetného protokolu zahŕňa niekoľko štandardov: LCP, NCP, PAP, CHAP, MLPPP. Ďalší protokol rozšírený na modernom trhu IT je HTTP.

Čo je protokol HTTP?

Príslušný štandard sa používa na zabezpečenie prevádzky infraštruktúry výmeny hypertextových údajov - vo všeobecnom prípade medzi počítačmi a servermi na internete. Odkazuje na základné protokoly, vďaka ktorým funguje World Wide Web. Štandardne podporované väčšinou moderných komunikačných softvérových nástrojov na bežných operačných systémoch. Vyznačuje sa stabilitou - je ťažké si predstaviť situáciu, v ktorej sa na obrazovke používateľa objaví správa HTTP programu ako "protokol PPP bol prerušený." V krajnom prípade – ak z nejakého dôvodu nie sú dostupné nástroje na používanie štandardu HTTP, môžete použiť napríklad protokol FTP online pre online režim, aj keď v mnohých prípadoch jeho použitie nemusí byť najoptimálnejším riešením.

Predmetný štandard predpokladá prenos dát z objektu firmvéru v stave klienta na server a naopak. Prvý posiela požiadavky druhému a ten na ne odpovedá podľa stanoveného algoritmu. Existuje niekoľko druhov príslušného protokolu: napríklad HTTPS, HTTP-NG. Hlavné výhody skutočnosti, že komunikačný protokol HTTP sa stal jedným z najpopulárnejších:

všestrannosť;

jednoduchosť implementácie;

Rozšíriteľnosť;

Široká podpora od dodávateľov softvéru.

Má tiež niekoľko nevýhod, ktoré zdôrazňujú odborníci:

Pomerne veľký počet jednotlivých správ;

Neschopnosť prispôsobiť sa distribuovaným počítačom;

Neschopnosť navigovať v zdrojoch hostených na serveri.

Vyššie sme poznamenali, že uvažovaný komunikačný štandard podporujú hlavné užívateľské operačné systémy, ako aj bežné softvérové ​​produkty. Rozsah tohto protokolu je však oveľa širší ako implementácia komunikačných algoritmov v rámci vlastných riešení. HTTP štandard je použiteľný v priemysle, video monitorovacích systémoch, SCADA infraštruktúre.

Veľký počet výrobcov, ktorí považujú rôzne komunikačné protokoly v sieťach za základ pre budovanie komunikačnej infraštruktúry, volí HTTP ako funkčný a spoľahlivý nástroj na organizáciu prístupu k rôznym online zdrojom, konfiguráciu objektov a správu rôznych zariadení.

Ak hovoríme konkrétne o odvetví, potom medzi najžiadanejšie protokoly v príslušnom segmente trhu patrí Modbus.

Čo je protokol Modbus?

Príslušná norma sa používa najmä na zabezpečenie interoperability medzi rôznymi prvkami v rámci automatizačnej infraštruktúry vo výrobe. Zodpovedajúci protokol môže byť prezentovaný v tých variantoch, ktoré sú prispôsobené na prenos údajov cez špecifický typ komunikačného kanála - drôtový, bezdrôtový (zase medené, optické káble možno označiť za zdroje prvého typu - a pre nich boli vyvinuté samostatné úpravy protokolu.reč).

Existujú verzie Mobdus prispôsobené na prenos dát cez TCP / IP. Ďalším obľúbeným riešením pre priemyselné podniky je PROFIBUS-FDL.

Čo je protokol PROFIBUS-FDL?

Predmetný protokol funguje v rámci siete PROFIBUS, ktorá sa rozšírila medzi európske priemyselné podniky. Jeho prototyp bol vyvinutý špecialistami Siemens a mal byť použitý vo výrobných oblastiach, kde boli zapojené riadiace jednotky.

Následne sa na základe vývoja nemeckej korporácie vytvorila sieťová infraštruktúra, v ktorej boli kombinované rôzne technologické a funkčné vlastnosti sériovej komunikácie súvisiace s úrovňou terénu. Uvažovaný sieťový protokol umožnil integrovať rôzne typy automatizačných zariadení v rámci jedného výrobného systému. Treba poznamenať, že protokol PROFIBUS-FDL nie je jediný, ktorý funguje na špecifikovanej priemyselnej sieti. Je však jednotný z hľadiska použiteľnosti pre organizáciu prístupu k hlavnému autobusu.

Tak či onak je uvažovaný komunikačný protokol doplnený o nasledujúce štandardy:

Protokol PROFIBUS DP sa používa na organizáciu výmeny údajov medzi poprednými priemyselnými zariadeniami typu DP, ako aj zariadeniami, na ktorých sú I/O implementované podľa distribuovanej schémy. Špecifikovaný protokol zároveň umožňuje organizovať výmenu dát vysokou rýchlosťou. Vyznačuje sa tiež relatívne nízkymi nákladmi na implementáciu, vďaka čomu je populárny v malých podnikoch.

Štandard PROFIBUS PA umožňuje výmenu dát medzi infraštruktúrou, ktorá pozostáva zo zariadení na úrovni terénu. Tento protokol je optimalizovaný na pripojenie rôznych snímačov a mechanizmov na spoločnú lineárnu alebo kruhovú zbernicu.

Štandard PROFIBUS FMS sa vyznačuje svojou všestrannosťou. Je určený predovšetkým na organizovanie výmeny dát medzi high-tech komponentmi priemyselnej infraštruktúry – počítačmi, programátormi, radičmi.

Medzi najsilnejšie stránky protokolov fungujúcich v sieti PROFIBUS patrí otvorenosť (to znamená, že ich môžu používať všetky zainteresované priemyselné podniky), široké využitie (ktoré uľahčuje škálovanie priemyselnej infraštruktúry pri rozširovaní trhov, otváranie nových výrobných zariadení).

Zhrnutie

Preskúmali sme teda podstatu komunikačných protokolov, študovali vlastnosti niektorých populárnych odrôd zodpovedajúcich noriem. Ich hlavným účelom je zabezpečiť prenos dát v rámci jednotných formátov. Teda také, ktoré je možné rozšíriť v rámci infraštruktúry, spravidla výrazne presahujúce rozsah jedného podniku.

V skutočnosti hovoríme o medzinárodných štandardoch: moderné protokoly celulárnej komunikácie, káblové, Wi-Fi komunikácie sú veľmi rozšírené, všeobecne dostupné a relatívne ľahko škálovateľné. Samozrejme, v niektorých prípadoch, dokonca aj na takých globálnych trhoch, ako je poskytovanie mobilných služieb, je možné použiť regionálne protokoly, ale je v záujme najväčších značiek zaviesť, ak to nie je v rozpore so záujmami obchodu, av niektorých prípadoch - a štát čo najjednotnejšie štandardy.ktoré umožnia zintenzívniť medzinárodnú komunikáciu.

Existuje niekoľko základných komunikačných protokolov. V kontexte internetu medzi ne patria HTTP, TCP / IP. V segmente služieb na poskytovanie prístupu do siete možno štandard PPP zaradiť medzi takéto. Ak používateľ uvidí správu, že riadiaci protokol PPP bol prerušený, potom s najväčšou pravdepodobnosťou nebude mať prístup k online zdrojom pomocou HTTP alebo TCP / IP. Každá norma má teda veľký význam a navyše je v mnohých prípadoch neoddeliteľne spojená s ostatnými. Ak je jeden protokol prerušený komunikáciou, potom existuje možnosť, že používateľ nebude mať prístup k tým zdrojom na organizovanie komunikácie, za ktoré sú zodpovedné iné štandardy.

Komunikačné protokoly sú nepostrádateľným nástrojom na riešenie zložitých problémov ako v oblasti poskytovania užívateľskej komunikácie, tak aj v priemyselných a servisných oblastiach. Úspešnosť implementácie vhodnej infraštruktúry, ako aj jej efektívnosť z hľadiska pomeru výkonu systému a nákladov na inštaláciu závisí od kompetentného výberu konkrétneho štandardu. Predbežné štúdium vlastností sieťových protokolov, výber toho optimálneho je teda dôležitou úlohou podnikových manažérov zodpovedných za implementáciu a modernizáciu firemnej komunikačnej infraštruktúry.

Určite ste už viackrát počuli pojmy ICMP, TCP, UDP a podobne. Tento článok popisuje základné sieťové protokoly. Čo znamenajú, kde sa používajú a aký je medzi nimi rozdiel. Tieto informácie som sa snažil systematizovať, aby som sa nimi mohol dôkladnejšie zaoberať.

Fungovanie internetu je založené na práci niekoľkých protokolov, ktoré sú umiestnené nad sebou. Aké sú hlavné a čo tieto skratky znamenajú?

MAC (riadenie prístupu k médiám)Je to nízkoúrovňový protokol. Používa sa na identifikáciu zariadení v lokálnej sieti. Každé zariadenie, ktoré je pripojené na internet, má svoju jedinečnú MAC adresu. Túto adresu uvádza výrobca. Ide o protokol spojovacej vrstvy, s ktorým sa musí pomerne často stretávať každý používateľ.

IP (internetový protokol)oproti MAC je o level vyššie. IP adresy sú jedinečné pre každé zariadenie a umožňujú počítačom vzájomne sa nájsť a identifikovať v sieti. IP patrí do sieťovej vrstvy modelu TCP / IP.

Siete sú prepojené do zložitých štruktúr a pomocou tohto protokolu stroje určujú možné cesty k cieľovému zariadeniu (tieto cesty sa môžu počas prevádzky meniť). Protokol je implementovaný pomocou známych typov IPv4 a IPv6, o ktorých som už písal v jednom z.

ICMP (Internet control message protocol)je navrhnutý tak, aby umožňoval zariadeniam vymieňať si správy. Môžu to byť napríklad chybové hlásenia alebo informačné upozornenia. Tento protokol neprenáša dáta. Tento protokol je na vyššej vrstve ako protokol IP.

TCP (Protokol riadenia prenosu)- jeden z hlavných sieťových protokolov, ktorý je na rovnakej úrovni ako predchádzajúci protokol ICMP. Riadi prenos dát. Sú situácie, keď pakety môžu doraziť v nesprávnom poradí alebo sa dokonca niekde stratiť. TCP však zaisťuje, že objednávka doručenia je správna a že je možné opraviť chyby prenosu paketov. Informácie sa doručujú v správnom poradí pre aplikáciu. Pripojenie sa vykonáva pomocou špeciálneho algoritmu, ktorý zahŕňa odoslanie požiadavky a potvrdenie otvorenia spojenia dvoma počítačmi. Mnoho aplikácií používa TCP, vrátane SSH, WWW, FTP a ďalších.

UDP (používateľský datagramový protokol)- dobre známy protokol, trochu podobný TCP, ktorý funguje aj na transportnej vrstve. Hlavným rozdielom je nespoľahlivý prenos údajov: údaje nie sú po prijatí overené. V niektorých prípadoch to stačí. Odosielaním menšieho počtu paketov je UDP rýchlejší ako TCP. Nie je potrebné vytvárať spojenie a protokol slúži na odosielanie paketov na viacero zariadení alebo IP telefóniu naraz.

Aplikačný protokolHTTP (protokol na prenos hypertextu)je základom práce všetkých stránok na webe. HTTP umožňuje vyžiadať si potrebné zdroje zo vzdialeného systému, ako sú webové stránky a súbory.

FTP (protokol na prenos súborov)- slúži na prenos dát. Funguje na aplikačnej úrovni, ktorá zabezpečuje prenos súboru z jedného počítača do druhého. FTP sa právom považuje za nezabezpečené a nemalo by sa používať na prenos osobných údajov.

- slúži na prevod jasných a ľahko čitateľných adries na zložité IP adresy, ktoré sú ťažko zapamätateľné a naopak. Pomocou DNS získame prístup k internetovému zdroju podľa názvu jeho domény.

tiež odkazuje na protokol aplikačnej vrstvy. Je navrhnutý tak, aby poskytoval diaľkové ovládanie systému cez zabezpečený kanál. Tento protokol sa používa na prevádzku mnohých ďalších technológií. Prečítajte si viac o protokoloch prenosu súborov v a .

POP3 (Post Office Protocol)Je štandardný protokol používaný na prijímanie e-mailových správ. Protokol e-mailového pripojenia je určený na spracovanie požiadaviek na príjem pošty z klientskych poštových programov.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)- protokol na odosielanie pošty. Hlavnou úlohou SMTP servera je vrátiť alebo potvrdiť príjem, prípadne upozorniť na chybu, prípadne vyžiadať si doplňujúce údaje.

Všetky tieto protokoly zabezpečujú bezproblémový chod internetu, ktorý používame každý deň. Pochopenie sieťovania na základnej úrovni je veľmi dôležité pre každého správcu servera alebo správcu webu. Používa sa na správnu konfiguráciu vašich služieb na internete, ako aj na ľahké zisťovanie problémov a odstraňovanie problémov.

4589 krát (s) 10 Zobrazený čas (s) dnes

Pomerne často musím komunikovať so špecializovaným softvérom (a hardvérom, hoci na doske je nakoniec rozhranie s firmvérom), z ktorých výrobca každého poskytuje svoj vlastný protokol na výmenu údajov.

Aké vlastnosti a vlastnosti má dobrý, dobrý, kompetentný a kvalitný protokol?

V ideálnom prípade by mal byť protokol abstrahovaný od nižšej úrovne interakcie, či už ide o prenos cez TCP, UDP, sériový port, USB, Bluetooth, digitálny rádiový signál alebo dokonca holubiu poštu. A je potrebné mať na pamäti, že nie všetky zaručujú doručenie a / alebo spoľahlivosť prenášaných údajov.

Malé vylúčenie zodpovednosti: ak hovorím o spoľahlivosti údajov, mám na mysli ich neskreslenie vplyvom rušenia a iných chýb v prenosovom médiu. V tomto článku sa nebudem dotýkať témy vrstvy technológií súvisiacich s IT bezpečnosťou. Povedzme, že naša Alice a Bob si môžu dôverovať a žiadna Eva ich nezastaví. (Napríklad medzi kolegami je bezpečnostný problém vyriešený zahrnutím všetkých geograficky oddelených účastníkov do interakcie v dobre chránenej VPN, ktorá naopak nemá prístup von)

Väčšina protokolov implementuje schému „Otázka-Odpoveď“. Dá sa to predstaviť ako konverzácia, v ktorej verbálne reagujete na každú poznámku vášho partnera, a to v rovnakom sémantickom kľúči. Účastníci interakcie tak získajú istotu, že ich správy sú prenášané a adekvátne prijímané. Táto schéma je však prípustná a účinná nie pre všetky úlohy: v prípadoch, keď sa oneskorenie v komunikácii musí minimalizovať alebo sa odpoveď na každú z početných replík považuje za nadbytočnú (napríklad pri ladiacich správach), „Štart-Stop“ “. Keď dostanete správu „Štart“, váš partner na vás začne sypať prúd poznámok a stíchne až pri slove „Stop“. Správy odosielané v streame majú zvyčajne prírastkové poradové číslo a ak sa vyskytli problémy so spracovaním / jedna z nich bola zmeškaná pri prijímaní toku správ, možno si ju znova vyžiadať samostatne pod rovnakým číslom.

Všetky protokoly možno rozdeliť do dvoch skupín (podľa prezentácie údajov): symbolický a binárne.
Charakter protokoly, s ktorými som sa stretol, boli založené buď na reťazcoch XML alebo JSON. Medzi ich výhody môžeme spomenúť jednoduchšie ladenie interakcie (kvôli ich čitateľnosti), jednoduchosť implementácie (prítomnosť hotových parserov) a povestnú univerzálnosť.
Teraz o nevýhodách. Je zrejmé, že takéto protokoly sú extrémne nadbytočné, malý zlomok užitočných informácií sa vznáša v masívnom, neúčinnom obale. Pri prenose akýchkoľvek číselných informácií ich musíte previesť na reťazcovú reprezentáciu a naopak. Boľavým miestom je prenos binárnych dát (a je dobré, že sa bez nich zaobídete, no v niektorých prípadoch je to nemožné). Tvorcovia protokolov zvyčajne vystačia s použitím Base64 alebo dokonca s jednoduchým odovzdaním binárneho reťazca v jeho hexadecimálnej reprezentácii, dva znaky na bajt.
Chcel by som tiež poznamenať, že úplná špecifikácia toho istého XML je mimoriadne rozsiahla a štandardné syntaktické analyzátory sú pri všetkých svojich možnostiach dosť ťažkopádne a pomalé, preto je bežnou praxou, keď oddelenie alebo úrad nakoniec napíše a použije svoje vlastný syntaktický analyzátor.

Samozrejme, pre konkrétne úlohy, symbolické protokoly sú ak nie najefektívnejším, tak aspoň celkom prijateľným variantom, no ideme s vami ďalej.

Teraz binárne protokoly. Okamžite je potrebné pripomenúť si Gulliverove vojny tupých hrotov a ostrých hrotov. Osobne sympatizujem s big-endianom, lebo Implicitné písanie typu little-endian nepovažujem za „nič dobré“ a v mojom vývojovom prostredí je big-endian natívny.
Binárne protokoly (nie všetky, ale tie, ktoré klasifikujem ako gramotné) možno rozdeliť do dvoch vrstiev: kontajnerová vrstva a dátová vrstva. Prvá úroveň nesie zodpovednosť za integritu a spoľahlivosť prenosu dát, ako aj za dostupnosť detegovania správy v bajtovom toku a samozrejme aj za samotné uloženie správy na dátovej úrovni. Druhá úroveň by mala obsahovať informácie, kvôli ktorým bola spustená všetka sieťová interakcia, vo formáte, ktorý je vhodný na spracovanie. Jeho štruktúra závisí najmä od úloh, ktoré sa majú riešiť, existujú však pre ňu všeobecné odporúčania (o ktorých nižšie).

Veľkosti správ (diskrétne pakety bajtov, ktoré možno spracovať nezávisle od predchádzajúcich a nasledujúcich prijatých údajov) sú pevné a premenné... Je jasné, že s pevné s veľkosťou správ je všetko jednoduchšie - počnúc hlavičkou (o tom neskôr) sa odpočíta a odošle na spracovanie určitý počet bajtov. Na zabezpečenie flexibility autori takýchto protokolov často zahrnú do správy oblasť pevnej veľkosti (niekedy až 80 % z celkového objemu), ktorá je vyhradená na úpravy aktuálneho protokolu. Podľa môjho názoru to nie je najefektívnejší spôsob poskytovania flexibility, ale stále existuje určitá nadbytočnosť.
Zvážte správy premenlivý dĺžka.
Tu už môžete podrobnejšie hovoriť o nevyhnutnom atribúte binárnej správy v akomkoľvek protokole - o nadpis(Toto je vyššie uvedená úroveň kontajnera).
Hlavičky zvyčajne začínajú konštantnou časťou, ktorá umožňuje s určitou pravdepodobnosťou nájsť začiatok správy v súvislom toku bajtov. Je zrejmé, že existuje riziko, že sa takáto konštanta objaví v ľubovoľnom toku bajtov, a hoci zvýšenie veľkosti toto riziko znižuje (videl som konštanty v tvare 0123456789VASIA9876543210), je vhodnejšie použiť kontroly založené na výpočte kontrolného súčtu .
Za konštantou zvyčajne nasleduje číslo verzie protokolu, ktoré nám dáva vedieť, v akom formáte má prebehnúť ďalšie čítanie (a či máme vôbec možnosť túto správu spracovať – ak takúto verziu nepoznáme). Ďalšou dôležitou časťou hlavičky sú informácie o obsahu samotného kontajnera. Je uvedený typ obsahu (v skutočnosti rovnaké číslo verzie protokolu pre dátovú vrstvu), jeho dĺžka a kontrolný súčet. S týmito informáciami si môžete obsah bez problémov a strachu prečítať a začať ho analyzovať.
Ale nie hneď! Hlavička musí obsahovať svoj kontrolný súčet (samozrejme s vylúčením samotného kontrolného súčtu z výpočtu) - len tak si môžeme byť istí, že sme práve nepovažovali za nezmysel, ale za platnú hlavičku, za ktorou nasledujú údaje pre nás určené. . Kontrolný súčet sa nezhoduje? Budeme musieť hľadať ďalší začiatok nového smeru ďalej po prúde ...

Povedzme, že sa dostaneme do bodu, kedy konečne dostaneme neskreslenú správu dátovej vrstvy. Jeho štruktúra závisí od oblasti úloh systému, v ktorej je implementovaná vaša sieťová výmena, vo všeobecnosti však môže mať správa aj svoju vlastnú nadpis obsahujúce informácie o type správy. Môžete rozlišovať medzi oboma všeobecnými špecifikami správy (napríklad „Požiadavka nastavená“, „Potvrdivá odpoveď na nastavenie“, „Negatívna odpoveď na nastavenie“, „Požiadavka získať“, „Získanie odpovede“, „Streamovaná správa“), a konkrétny rozsah správy... Skúsim uviesť príklad zo stropu:
Typ požiadavky: Sada požiadaviek (0x01)
ID cieľového modulu správy: PowerSupplyModule (0x0A)
ID skupiny správ: Správa UPS (0x02)
ID typu správy: Reštartovať (0x01)
Ďalej môže telo správy obsahovať informácie o adrese UPS, ktorú by sa mal modul správy napájania reštartovať, po koľkých sekundách to má urobiť atď.
Pre túto správu očakávame, že dostaneme správu s odpoveďou s typom požiadavky „Áno“ a za ňou 0x0A0201 v hlavičke.
Samozrejme, takýto podrobný popis typu správy môže byť nadbytočný, keď súčinnosť neposkytuje veľké množstvo príkazov, takže štruktúra správy musí byť vytvorená na základe požiadaviek TOR.
Užitočné bude aj to, ak správa s „Negative Answer“ obsahuje chybový kód, kvôli ktorému nebolo možné na príkaz odpovedať kladne.

Na záver môjho príbehu dodám, že téma interakcie s aplikáciami je veľmi rozsiahla a niekedy až holivornská (čo v skutočnosti znamená, že v nej nie je žiadna technológia „silver bullet“) a podotýkam, že názory, ktoré prezentujem, sú len zbieranie skúseností z práce s domácimi a zahraničnými kolegami. Ďakujem za pozornosť!

upd.
Mal som to potešenie komunikovať s kritikom môjho článku a teraz som prišiel k poznaniu, že som problém pokryl z môjho, takpovediac, „bytolyubského“ pohľadu. Samozrejme, keďže existuje kurz o všestrannosti spracovania ukladania a prenosu údajov, potom v tomto duchu môžu symbolické protokoly (predovšetkým hovoriace o XML) dať šancu akýmkoľvek iným riešeniam. Ale pokiaľ ide o pokus o ich široké použitie, dovoľte mi citovať Wirtha:
Nástroj musí byť vhodný pre danú úlohu. Ak nástroj nezodpovedá úlohe, musíte vymyslieť nový, ktorý by mu vyhovoval, a nesnažiť sa prispôsobovať ten existujúci.

Sieťový protokol je súbor pravidiel, ktoré umožňujú spojenie a výmenu údajov medzi dvoma alebo viacerými počítačmi pripojenými k sieti. V skutočnosti rôzne protokoly často opisujú iba rôzne strany jedného typu komunikácie; spolu tvoria to, čo sa nazýva zásobník protokolov. mená<протокол>a<стек протоколов>tiež uveďte softvér, ktorý implementuje protokol.

• Aplikačná vrstva. Horná (7.) úroveň modelu poskytuje interakciu medzi sieťou a používateľom. Vrstva umožňuje užívateľským aplikáciám prístup k sieťovým službám, ako je procesor dotazov na databázu, prístup k súborom, preposielanie e-mailov. Zodpovedá aj za prenos servisných informácií, poskytuje aplikáciám informácie o chybách a formulároch žiadostí do prezentačnej vrstvy. Príklad: HTTP, POP3, SMTP.
• Prezentačná vrstva. Šiesta vrstva je zodpovedná za konverziu protokolu a kódovanie / dekódovanie údajov. Konvertuje aplikačné požiadavky prijaté z aplikačnej vrstvy do formátu na prenos cez sieť a konvertuje dáta prijaté zo siete do formátu, ktorému aplikácie rozumejú. Na úrovni prezentácie je možné vykonať kompresiu / dekompresiu alebo kódovanie / dekódovanie údajov, ako aj presmerovanie požiadaviek na iný sieťový zdroj, ak ich nemožno spracovať lokálne.
• Vrstva relácie 5. úroveň modelu je zodpovedná za udržiavanie komunikačnej relácie, ktorá umožňuje aplikáciám vzájomnú interakciu po dlhú dobu. Vrstva relácie riadi vytváranie/ukončenie relácie, výmenu informácií, synchronizáciu úloh, určovanie práva na prenos údajov a udržiavanie relácie počas období nečinnosti aplikácií. Synchronizácia prenosu je zabezpečená umiestnením kontrolných bodov do dátového toku, z ktorých sa proces obnoví pri prerušení komunikácie.
• Transportná vrstva. 4. úroveň modelu je navrhnutá tak, aby poskytovala dáta bez chýb, strát a duplicit v poradí, v akom boli prenášané. V tomto prípade nezáleží na tom, aké údaje sa prenášajú, odkiaľ a kde, to znamená, že zabezpečuje samotný mechanizmus prenosu. Dátové bloky rozdeľuje na fragmenty, ktorých veľkosť závisí od protokolu, krátke spája do jedného a delí dlhé. Protokoly tejto vrstvy sú navrhnuté pre komunikáciu bod-bod. Príklad: TCP, UDP
• Sieťová vrstva 3. vrstva modelu siete OSI je určená na určenie cesty prenosu dát. Zodpovedá za preklad logických adries a mien na fyzické, určovanie najkratších ciest, prepínanie a smerovanie, sledovanie problémov a preťaženia v sieti. Na tejto úrovni funguje sieťové zariadenie, napríklad smerovač.
• Vrstva dátového spojenia. Táto vrstva sa často označuje ako kanálová vrstva. Táto vrstva je navrhnutá tak, aby zabezpečovala prepojenie sietí na fyzickej vrstve a kontrolovala chyby, ktoré sa môžu vyskytnúť. Zbalí dáta prijaté z fyzickej vrstvy do rámcov, skontroluje integritu, v prípade potreby opraví chyby a odošle ich do sieťovej vrstvy. Linková vrstva môže interagovať s jednou alebo viacerými fyzickými vrstvami, pričom túto interakciu riadi a riadi. Špecifikácia IEEE 802 rozdeľuje túto vrstvu na 2 podvrstvy – MAC (Media Access Control) reguluje prístup k zdieľanému fyzickému médiu, LLC (Logical Link Control) poskytuje služby sieťovej vrstvy. Na tejto úrovni fungujú spínače a mostíky. V programovaní táto úroveň predstavuje ovládač sieťovej karty, v operačných systémoch existuje programovacie rozhranie pre vzájomnú interakciu kanálových a sieťových vrstiev, nejde o novú úroveň, ale len o implementáciu modelu pre konkrétny OS. Príklady takýchto rozhraní: ODI, NDIS
• Fyzická vrstva Najnižšia úroveň modelu je určená priamo na prenos dátového toku. Prenáša elektrické alebo optické signály do káblového alebo rádiového vzduchu a podľa toho ich prijíma a konvertuje na dátové bity v súlade s metódami kódovania digitálnych signálov. Inými slovami, poskytuje rozhranie medzi sieťovým médiom a sieťovým zariadením. Na tejto úrovni fungujú koncentrátory (huby), opakovače signálu (opakovače) a konvertory médií. Funkcie fyzickej vrstvy sú implementované na všetkých zariadeniach pripojených k sieti. Na strane počítača sú funkcie fyzickej vrstvy vykonávané sieťovým adaptérom alebo sériovým portom.

Hlavné protokoly používané pri práci na internete:

• TCP / IP
• IMAP4
• Gorpher

KLASIFIKÁCIA COP PODĽA VEĽKOSTI. NÁZOV TYPOV KS, ICH PRIBLIŽNÉ ROZŠÍRENIE A APLIKÁCIA.

Lokálna sieť

Lokálna sieť je počítačová sieť krátkej dĺžky: v rámci miestnosti, poschodia, budovy. Zvyčajne takéto siete fungujú v rámci tej istej inštitúcie a majú krátky dosah: 1-10 km. Vždy ide o rezortnú sieť. V súčasnosti neexistujú jasné obmedzenia týkajúce sa územného rozmiestnenia účastníkov lokálnej siete. Zvyčajne je takáto sieť viazaná na konkrétne miesto. Trieda lokálnych sietí zahŕňa siete jednotlivých podnikov, firiem, bánk, úradov atď. Miestna sieť poskytuje vysoké rýchlosti prenosu dát. A keďže prostredie v týchto sieťach je zvyčajne riadené, komunikačné linky sú krátke, konštrukčné prvky sú homogénne, chybovosť v nich je nízka a protokoly výmeny sú zjednodušené. V lokálnych sieťach sa na organizáciu výmeny informácií zvyčajne nepoužívajú univerzálne komunikačné prostriedky (telefónne linky). Ďalšou výhodou takejto siete je významná úspora zdrojov. Takže namiesto tlačiarne pre každý počítač môžete mať iba jednu tlačiareň. Každý počítač v sieti môže odoslať informácie o tlači na túto tlačiareň

Hlavné komponenty lokálnej siete: niekoľko počítačov vybavených sieťovým adaptérom alebo sieťovou kartou; prenosové médium, ktoré spája požadované uzly; sieťový softvér. Pre spojenie počítačov do lokálnej siete je potrebné do každého počítača pripojeného do siete vložiť sieťový adaptér (ovládač), ktorý umožní počítaču prijímať informácie z lokálnej siete a prenášať dáta do siete, ako aj prepájať počítače s káble, cez ktoré sa prenášajú dáta medzi počítačmi a inými pripojenými počítačmi.do siete so zariadeniami (tlačiarne, skenery a pod.). V niektorých typoch sietí káble spájajú počítače priamo, v iných sú káble prepojené cez špeciálne rozbočovacie zariadenia (alebo rozbočovače), prepínače atď. V malých sieťach sú počítače zvyčajne prepojené káblami s rozbočovačom, ktorý prenáša signály z niektorých počítače k ​​nemu pripojené... Technické prostriedky určujú len potenciálne možnosti počítačových sietí. Jeho skutočné schopnosti určuje softvér. Čo dávajú lokálne siete? úspora miesta v pamäti, tk. mnohí používatelia používajú rovnaké softvérové ​​produkty; dobrý systém ochrany pri zaznamenávaní informácií; poskytovanie komunikácie medzi jednotlivými užívateľmi prostredníctvom počítačovej pošty.

Regionálne siete

Regionálne siete sú siete, ktoré zvyčajne existujú v rámci mesta, okresu, regiónu alebo krajiny. Spájajú účastníkov, ktorí sa nachádzajú v značnej vzdialenosti od seba. Vzdialenosť medzi účastníkmi regionálnej počítačovej siete je zvyčajne desiatky až stovky kilometrov. Sú spojením niekoľkých lokálnych sietí a súčasťou nejakej globálnej. Vo vzťahu ku globálnemu nie sú nijako zvlášť špecifické. Regionálne počítačové siete majú veľa spoločného s lokálnymi sieťami, no sú v mnohých ohľadoch komplikovanejšie ako ony. Napríklad okrem výmeny dát a hlasu môžu regionálne počítačové siete prenášať obrazové a zvukové informácie. Tieto siete sú navrhnuté tak, aby podporovali väčšie vzdialenosti ako lokálne siete. Môžu byť použité na prepojenie viacerých lokálnych sietí do vysokorýchlostných integrovaných sieťových systémov. Regionálne počítačové siete spájajú najlepšie vlastnosti lokálnej oblasti (nízka chybovosť, vysoká prenosová rýchlosť) s väčším geografickým rozsahom. Nedávno začali rozlišovať triedu podnikových sietí. Zvyčajne pokrývajú veľké korporácie. Ich rozsah a štruktúru určujú potreby podnikov – vlastníkov.

Globálne siete

Globálna počítačová sieť spája účastníkov nachádzajúcich sa v rôznych krajinách na rôznych kontinentoch. Interakcia medzi účastníkmi takejto siete sa môže uskutočniť na základe telefónnej linky, rádiovej komunikácie a satelitných komunikačných systémov. Globálne počítačové siete umožňujú riešiť problém kombinovania informačných zdrojov celého sveta a organizácie prístupu k týmto zdrojom. Telefónne siete slúžia na pripojenie k vzdialeným počítačom a počítačovým sieťam. Proces prenosu údajov po telefónnych linkách by mal prebiehať vo forme elektrických vibrácií - analógu zvukového signálu, pričom informácie sú uložené v počítači vo forme kódov. Aby bolo možné prenášať informácie z počítača cez telefónnu linku, musia byť kódy prevedené na elektrické vibrácie. Tento proces sa nazýva modulácia. Aby si adresát mohol na svojom počítači prečítať, čo mu bolo poslané, musia sa elektrické vibrácie premeniť späť na strojové kódy – demodulácia. Zariadenie, ktoré prevádza dáta z digitálnej formy, v ktorej sú uložené v počítači, na analógové (elektrické vibrácie), v ktorých sa môžu prenášať cez telefónnu linku a naopak, sa nazýva modem (skratka pre modulátor DEMOdulation). . Počítač v tomto prípade musí mať špeciálny telekomunikačný program, ktorý riadi modem a tiež odosiela a prijíma sekvencie prenášaných informačných signálov. Globálne počítačové siete vznikajú spojením lokálnych a regionálnych počítačových sietí. Sú konglomerátom rôznych technológií. V porovnaní s lokálnymi sieťami sa väčšina globálnych sietí vyznačuje pomalou prenosovou rýchlosťou a vyššou chybovosťou. Nové technológie v oblasti globálnych počítačových sietí sú zamerané na riešenie týchto problémov. Globálne siete, okrem toho, že pokrývajú veľmi veľké oblasti, majú v porovnaní s lokálnou sieťou množstvo ďalších vlastností. Globálne siete využívajú ako komunikačné kanály najmä telefónne linky – ide o pomalé kanály s vysokou chybovosťou. V súčasnosti sa však čoraz viac zavádzajú vysokorýchlostné optické a rádio-satelitné komunikačné kanály.