Сетевой протокол

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 ).

Обмен сообщениями часто требует взаимодействия разных протоколов, которые выполняют разные задачи (например , семейства интернет-протоколов ). Чтобы справиться со связанной сложностью, отдельные протоколы организованы по уровням . В рамках такой архитектуры каждый протокол принадлежит определенному уровню и отвечает за выполнение определенных задач (например, передачу на конкретный узел - уровень 2). Протоколы более высокого уровня используют услуги протоколов более низкого уровня (уровень 3 образует логическую сеть и использует уровень 2 для физической доставки). Вместе протоколы, структурированные таким образом, образуют стек протоколов на основе эталонной модели ISO-OSI (см. Также модель уровня DoD ). Новости определенного уровня также называются блоками данных протокола, называемыми (блоками данных протокола).

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

• Если связь осуществляется только в одном направлении , это называется симплексным , и данные передаются поочередно в обоих направлениях, из полудуплексного режима или одновременно в обоих направлениях, из полнодуплексного .
• Если связь синхронизируется с помощью тактового сигнала , говорят о синхронной передаче данных , в противном случае - об асинхронной передаче данных.
• Количество сторон , участвующих в коммуникации : Если есть всегда только один получатель для передачи, это называется одноадресным , и передачи несколько участников называется многоадресным . Если пакет отправлен всем, это широковещательная рассылка .
• Положение участников коммуникации: если они равны друг другу, говорят о пиринговом или симметричном, иначе асимметричном общении. Наиболее распространенной асимметричной моделью является система клиент-сервер , в которой поставщик услуг ( сервер ) обрабатывает запросы от разных клиентов (всегда именно клиенты инициируют коммуникацию, т. Е. Открывают канал ).
• Если ответ ждали после запроса , она называется синхронной связи , в противном случае он называется асинхронной связи .
• Во время пакетно-ориентированной коммуникации , сообщения или пакеты данных передаются, в то время как потоковые использует непрерывный поток данных отдельных символов.
• В протоколах , ориентированных на установление соединения , начало и конец соединения определяются специальными последовательностями пакетов. В рамках такого соединения протокол обычно гарантирует, что пакеты прибывают в определенном порядке и / или гарантирует, что пакеты будут отправлены снова, если они не прибыли (например, TCP). Протоколы без установления соединения не предлагают этого удобства, но имеют меньшие накладные расходы ( например, UDP , RTP ).

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 ).

1. Сначала компьютер 1 отправляет пакет данных, в котором говорится, что он хочет установить соединение с компьютером 2.
2. Компьютер 2 отвечает, что готов к этому.
3. 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.

1. Компьютер 1 отправляет пакет данных с вопросом, какие файлы доступны.
2. Компьютер 2 отвечает со списком доступных файлов.
3. Компьютер 1 отправляет пакет данных, в котором запрашивается конкретный файл.
4. 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.

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:

• Загрузка веб-страниц - HTTP
• Сбор писем - POP или IMAP
• Передача файлов - FTP , BitTorrent или многие другие

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

• XMODEM
• Список стандартизованных портов
• Информационная безопасность

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

• Список протоколов IANA с соответствующими номерами
• banalyzer.de
• Список протоколов с моделью OSI в технологии телеуправления