Протоколы компьютерных сетей

Общие сведения

Сетевой протокол – это набор правил, который позволяет обмениваться данными нескольким устройствам связанным сетью. Ни одно удалённое подключение не может обойтись без работы протоколов, без них система просто не знала бы как взаимодействовать и общаться. Если обобщать, то можно сказать что это семейство стандартов, предписывающее методы общения, а также спецификации оборудования.

Для описания и деления протоколов используется семиуровневая модель OSI (Open System Interconnection — взаимодействие открытых систем, ВОС). В этой классификации описываются все формы взаимодействия необходимые для полноценной работы оборудования:
• Приложение;
• Представление;
• Сеанс;
• Транспорт;
• Сеть;
• Передача данных;
• Физическое воплощение.

IPX и SPX

Протоколы IPX и SPX являются представителями стека протоколов, разработанных компанией Novell. В свое время эта компания являлась прямым конкурентомПри работе протокол использует понятно дейтаграммы — пакета данных, снабженных служебной информацией о получателе и отправителе.

Microsoft к области сетевых операционных систем: противостояли операционная система Novell Netware и WindowsNT. Соответственно, каждая операционная система использовала собственный набор протоколов.Как известно, компания Novell сдала свои позиции, и первенство завоевали сетевые версии операционной системы Windows NT. Тем не менее протоколы, разработанные Novell, используются до сих пор и будут использоваться еще очень долго.

IPX (Internetwork Packet eXchange, протокол межсетевого обмена объектами) — один из самых «ходовых» протоколов, используемых на сетевом уровне. Главной его задачей является определение оптимального маршрута между двумя выбранными компьютерами с использованием для этого данных других протоколов.

В первую очередь данный протокол вычисляет адрес компьютера, которому необходимо отправить пакет — дейтаграмму. Определив адрес нужного компьютера, он снабжает дейтаграмму служебной информацией (адресом отправителя и получателя) и отправляет «в путь» по выбранному маршруту.Однако самостоятельно этот протокол работать не может, поскольку не способен устанавливать соединение между компьютерами. Соответственно, от IPX нельзя ожидать высокой степени надежности доставки пакетов.

SPX (Sequenced Packet eXchange, последовательный обмен пакетами) — «родной брат» IPX, без которого его нельзя назвать полноценным протоколом. Эти протоколы используются вместе и имеют общее название IPX/SPX.Главная задача протокола SPX — установка логического соединения между выбранными компьютерами с последующей передачей подготовленных дейтаграмм.

Какими бывают протоколы Интернета?

Для примера пояснения того, что такое протокол Интернета, рассмотрим наиболее распространенные компьютерные системы, работающие под управлением Windows (Mac OS X и другие UNIX-подобные системы типа Linux мы сейчас затрагивать не будем).

На сегодняшний день известно несколько основных типов -это TCP/IP, UDP, FTP, ICMP, DNS, HTTP и т.д. Продолжать можно достаточно долго. Чем же все они отличаются?

Различие состоит только в уровнях назначения. Так, например, существуют физические уровни (создание соединения при помощи витой пары или оптоволокна), ARP-уровень, включающий драйверы устройств, сетевой уровень (стандартные протоколы IP и ICMP), транспортный уровень (TCP и UDP), а также прикладной, куда входят протоколы типа HTTP, FTP, DNS, NFS и т.д.

Тут, кстати, стоит заметить, что абсолютно все протоколы (даже те, по которым осуществляется проверка Интернета) стандартизированы по системе ISO/OSI, чтобы при их использовании на разных платформах никогда не возникало сбоев даже в случае разнящихся операционных систем или оборудования различных производителей, применяемого для установки связи. Нетрудно понять, что на данный момент абсолютно не имеет значения, какая операционка установлена на компьютере или ноутбуке или какие сетевые компоненты в виде роутеров, сетевых карт, модемов и т.д. предназначаются для установки связи.

Типы сетевых протоколов

Рассмотрим несколько самых популярных сегодня протоколов, работающих на разных уровнях:

MAC

Уже известный вам Media Access Control (MAC) это низкоуровневый сетевой протокол. С ним, в той или иной мере приходится сталкиваться всем пользователям. Используется он для идентификации сетевых устройств.

IP

На следующем уровне после MAC располагается IP – Internet Protocol, имеющий две основные разновидности IPv4 и IPv6. Он назначает компьютерам уникальные IP-адреса, благодаря которым устройства могут себя обнаруживать в сети.

ICMP, TCP и UDP

Выше IP находятся такие протоколы:

ICMP (Internet control message protocol), отвечающий за обмен информацией. Не используется для передачи данных. Именно ICMP используется в известной вам команде ping.
TCP (Transmission control protocol). Этот сетевой протокол управляет передачей данных. TCP дает гарантия в том, что все переданные пакеты данных будут приняты правильно и ошибки будут полностью исключены.
UDP (user datagram protocol) похож на TCP, но работает быстрее, так как в нем данные при получении не проверяются. В некоторых случаях использование UDP бывает вполне достаточным.

HTTP

По своей распространенности в Интернет Hyper Text Transfer protocol находится на первом месте, ведь именно на его основе работают все сайты. С его помощью с локального компьютера можно открыть веб-сервис на удалённом сервере.

FTP

Как понятно из перевода названия, File Transfer Protocol служит для передачи файлов. Советуем не использовать его для передачи важных данных, так как в FTP не поддерживается необходимая безопасность.

SSH

Протокол SSH (Secure Shell) относится к уровню приложений. Создает защищенный канал для удаленного управления другой операционной системой. Поддерживает различные алгоритмы шифрования.

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

Мир

АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мираРоссияМоскваКавказРегионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

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.

Подпишись на официальный канал Лайфхакера

SMTP, POP3 и IMAP

Без протоколов SMTP, POP3 и IMAP невозможна работа электронной почты. Надеюсь, что такое электронная почта и как без нее плохо, объяснять не нужно.

Особенностью этих протоколов является их узкая направленность. Это означает, что их принципиально невозможно использовать для других целей, что, к тому же. не имеет смысла. Задача SMTP, POP3 и IMAP организация обмена электронными сообщениями, и они отлично с ней справляются.

Еще одной особенностью почтовых протоколов является однозначность. Например, протокол, отсылающий сообщения, не способен их принимать, и наоборот. Именно поэтому такие протоколы работают парами.

Чтобы не отказываться от этого довольно хорошего протокола, было принято решение расширить его несколькими полезными и необходимыми расширениями. Таких расширением, например, является MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions многоцелевое расширение почтовой службы в Интернете), благодаря которому су шествует возможность отсылать файлы любого «формата и содержания. Кроме того разработан стандарт UUENCODE, позволяющий передавать текстовые сообщения в разных кодировках.

POP3 (Post Office Protocol 3. почтовый протокол версии 3) почтовый протокол, который используется для приема электронных сообщений с почтового сервера.Обычно POP3 работает в паре с протоколом SMTP, что позволяет организовать эффективную систему отсылки и приема электронных сообщений.

Интерфейс протокола еще более простой, чем интерфейс SMTP, и с этим связаны определенные неудобства. Так, отсутствует возможность выборочного скачивания письма ИЛИ просмотра содержимого письма непосредственно на почтовом сервере

Настройка DNS через терминал Ubuntu

В Ubuntu есть унифицированный интерфейс настройки сети, который настраивается через конфигурационный файл /etc/network/interfaces. Сначала смотрим список сетевых интерфейсов:

Откройте файл для редактирования и найдите в нем имя своего сетевого интерфейса, например, auto enp0s3, если такой секции нет, ее нужно добавить:

Затем, добавьте в эту секцию строчку:

Здесь адрес 8.8.8.8 — это адрес вашего DNS сервера. Но эта настройка сработает, только если ваш DHCP клиент не пытается назначить адрес самостоятельно. Чтобы указать DNS адрес на уровне DHCP сервера нужно добавить такую строчку в конфигурационный файл /etc/dhcp/dhclient.conf:

Здесь тоже адрес 8.8.8.8 означает адрес DNS сервера. Для верности, вы можете добавить свои адреса DNS серверов в файл /etc/resolvconf/resolv.conf.d/base:

Чтобы настройки вступили в силу необходимо перезапустить сеть:

Возможно, даже лучше будет если вы полностью перезагрузите компьютер. Теперь вы можете открыть /etc/resolv.conf и посмотреть применялся ли новый адрес DNS:

Как видите, в моем примере все заработало. Подобно этому выполняется настройка dns linux для любого дистрибутива.

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организацииМуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммыОтчетыпо упоминаниямДокументная базаЦенные бумагиПоложенияФинансовые документыПостановленияРубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датамРегламентыТерминыНаучная терминологияФинансоваяЭкономическаяВремяДаты2015 год2016 годДокументы в финансовой сферев инвестиционной

TCP, IP и UDP

TCP (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей данных) распространенный протокол, разработанный много лет назад. Он используется не только в локальных сетях, но и в сети Интернет, что однозначно характеризует TCP с хорошей стороны.

Главным достоинством протокола является его надежность, достигаемая путем использования подтверждающих пакетов, которые присылаются каждый раз и ответ на полученное сообщение. При этом в первую очередь устанавливается логическая связь между компьютером-отправителем и компьютером-получателем, что гарантирует успешную доставку пакетов.

Еще одним механизмом надежности передачи данных является механизм,отслеживающий время жизни пакета. — TTL (Time То Live, время жизни). Если по истечении заданного времени компьютер-получатель не пришлет подтверждение о доставке очередного пакета данных, то компьютер-отправитель перешлет эти данные повторно. Кроме того, данные будут повторно посланы, если пакет оказался поврежденным и компьютер-получатель его отклоняет, о чем сообщает отправителю.

IP (Internet Protocol, протокол межсетевого взаимодействия) — протокол, который обычно применяется вместе с протоколом TCP Для работы он использует готовые данные маршрутизации, поэтому не контролирует доставку сообщений адресату. Располагая информацией о маршрутизации между выбранными компьютерами. этот протокол просто добавляет к пакету адрес отправителя и получателя, и пересылает его дальше. Дальнейшая судьба отправленных данных неизвестна, поэтому функцию контроля должен выполнять другой протокол, н частности

TCP. Чтобы хоть как-то повысить надежность, протокол IP вкладывает в пакет контрольную сумму, что позволяет компьютеру-получателю удостовериться в том. что пакет принят без ошибок или, в противном случае, отвергнуть его.Преимуществом протокола является возможность фрагментации (разделения на компьютере-отправителе большого пакета на более мелкие) с последующей их дефрагментацией на компьютере-получателе.

UDP( User Datagram Protocol, протокол пользовательских дейтаграмм) — один из самых быстрых, но не очень надежных протоколов, которые используют в сети для передачи данных. Он работает практически так же. как и протокол IP, однако после удачного приема пакета компьютер-получатель присылает соответствующее подтверждение. При этом логическое соединение между компьютерами не требуется. то есть пакет отсылается в надежде (или с уверенностью) на то, что нужный компьютер находится в сети и может его принять. Если подтверждение доставки не получено, значит, через некоторое время компьютер-отправитель повторно вышлет необходимый пакет данных.

Как ни странно, протокол UDP применяется в сети достаточно часто. Благодарить за это нужно скорость, с которой оп работает. Эта скорость достигается за счет отсутствия необходимости соединения с другими компьютерами, что позволяет использовать трафик сети в нужном направлении. Так. протокол UDP часто используется. например, в сетевых играх или для передачи звуковых данных с интернет- радио (когда надежность доставки пакетов не играет большой роли).

Какими бывают протоколы Интернета

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

HTTP;
DNS;
ICMP;
FTP;
UDP;
TCP/IP — название протокола, являющегося основным для интернет-сетей.

Обратите внимание! Различия между этими решениями кроются в уровнях назначения

И здесь можно разделить решения по нескольким веткам:

физические уровни. Предполагают, что соединение создаётся при помощи витой пары, оптических волокон;
ARP-уровень с драйверами устройств;
сетевой уровень со стандартными ICMP, IP;
транспортный уровень — UDP и TCP;
прикладной. Сюда входят стандартные протоколы сети Интернет типа NFS, DNS, FTP, HTTP.

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 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.

MAC или (Media Access Control) — это протокол низкого уровня, который используется для идентификации устройств в локальной сети. У каждого устройства, подключенного к сети есть уникальный MAC адрес, заданный производителем. В локальных сетях, а все данные выходят из локальной сети и попадают в локальную сеть перед тем, как попасть к получателю, используются физические MAC адреса для обозначения устройств. Это один из немногих протоколов уровня соединения, с которым довольно часто приходится сталкиваться.
IP ( Internet Protocol) — расположен уровнем выше, за MAC. Он отвечает за определение IP адресов, которые будут уникальными для каждого устройства и позволяют компьютерам находить друг друга в сети. Он относится к сетевому уровню модели TCP/IP. Сети могут быть связанны друг с другом в сложные структуры, с помощью этого протокола компьютеры могут определить несколько возможных путей к целевому устройству, причем во время работы эти пути могут меняться. Есть несколько реализаций протокола, но наиболее популярной на сегодняшний день является IPv4 и IPv6.
ICMP (Internet control message protocol) — используется для обмена сообщениями между устройствами. Это могут быть сообщения об ошибках или информационные сообщения, но он не предназначен для передачи данных. Такие пакеты используются в таких диагностических инструментах, как ping и traceroute. Этот протокол находится выше протокола IP;
TCP (Transmission control protocol) — это еще один основной сетевой протокол, который находится на том же уровне, что и ICMP. Его задача — управление передачей данных. Сети ненадежны. Из-за большого количества путей пакеты могут приходить не в том порядке или даже теряться. TCP гарантирует, что пакеты будут приняты в правильном порядке, а также позволяет исправить ошибки передачи пакетов. Информация приводится к правильному порядку, а уже затем передается приложению. Перед передачей данных создается соединение с помощью так называемого алгоритма тройного рукопожатия. Он предусматривает отправку запроса и подтверждение открытия соединения двумя компьютерами. Множество приложений используют TCP, это SSH, WWW, FTP и многие другие.
UDP (user datagram protocol) — это популярный протокол, похожий на TCP, который тоже работает на транспортном уровне. Отличие между ними в том, что здесь используется ненадежная передача данных. Данные не проверяются при получении, это может выглядеть плохой идеей, но во многих случаях этого вполне достаточно. Поскольку нужно отправлять меньше пакетов, UDP работает быстрее, чем TCP. Поскольку соединение устанавливать не нужно, то этот протокол может использоваться для отправки пакетов сразу на несколько машин или IP телефонии.
HTTP (hypertext transfer protocol) — это протокол уровня приложения, который лежит в основе работы всех сайтов интернета. HTTP позволяет запрашивать определенные ресурсы у удаленной системы, например, веб страницы, и файлы;
FTP (file transfer protocol) — это протокол передачи файлов. Он работает на уровне приложений и обеспечивает передачу файла от одного компьютера к другому. FTP — не безопасный, поэтому не рекомендуется его применять для личных данных;
DNS (domain name system) — протокол того же уровня, используемый для преобразования понятных и легко читаемых адресов в сложные ip адреса, которые трудно запомнить и наоборот. Благодаря ему мы можем получить доступ к сайту по его доменному имени;
SSH (secure shell) — протокол уровня приложений, реализованный для обеспечения удаленного управления системой по защищенному каналу. Многие дополнительные технологии используют этот протокол для своей работы.

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.