13.8. Протоколы Internet

Протокол – в широком смысле – специальный стандарт (набор норм, договорённостей и правил), предназначенный для обеспечения совместимости работы компьютеров на аппаратном и программном уровнях. В сетях и коммуникационных системах под протоколом понимают формальную спецификацию, описывающую процедуры, выполняемые при получении данных. Протокол описывает формат, методы синхронизации и последовательность передачи данных по сети, а также методы проверки на наличие ошибок.

По мере продвижения пакета данных по сети на каждом этапе его взаимодействия с другими сетевыми элементами обрабатываются протоколы разных уровней. Полную совокупность таких протоколов, необходимых для успешного взаимодействия разных элементов в рамках сети данного типа, принято называть семейством. Интернет работает под семейством протоколов TCP/IP, который обеспечивает функционирование и доступ к сети. Семейство протоколов TCP/IP, включающий в себя большое количество протоколов различного уровня и назначения и отвечающий за передачу информации, проходящей по сети и её приём. Непосредственно сам протокол TCP/IP состоит из двух протоколов: TCP – протокол транспортного уровня – управляет тем, как происходит передача информации; IP – адресный протокол– принадлежит сетевому уровню и определяет, куда происходит передача.

TCP (Transmission Control Protocol) протокол нарезает данные на пакеты, после чего каждый пакет маркируется таким образом, чтобы в нем были данные, необходимые для правильной сборки документа на компьютере получателя.

IP (Internet Protocol) протокол обеспечивает управление перемещением пакетов (путём трассировки межсетевых адресов), а также маршрутизацию исходящих сообщений и распознавание входящих. У каждого участника всемирной сети должен быть свой уникальный адрес (IP адрес). Этот адрес выражается четырьмя байтами (Например, IP-адрес: 192.168.001.110). Каждая ЭВМ, подключенная к сети интернет, имеет уникальный физический адрес, состоящий из десятичных чисел, отделенных точкой. Каждое число изменяется от 0 до 255, что даёт число пользователей интернет Общее количество адресов может реально составлять около 2 млрд. Теоретическое количество адресов в 2 раза выше, однако существуют служебные и резервные адреса, а также ограничения, накладываемые особенностями организации сети.

По мере продвижения пакета данных по сети на каждом этапе его взаимодействия с другими сетевыми элементами обрабатываются протоколы разных уровней. Полную совокупность таких протоколов, необходимых для успешного взаимодействия разных элементов в рамках сети данного типа, принято называть семейством. Семейством протоколов TCP/IP имеет структуру, состоящую из 4-х уровней (рис. 13.4).

Рис. 13.2. Уровни семейства TCP/IP

Самый нижний (уровень IV) соответствует уровню доступа к сети. В протоколах TCP/IP он не регламентируется. Поддерживаются все наиболее распространённые стандарты протоколов физического и канального уровня (Ethernet, Token Ring, Point-to-Point Protocol (PPP) Serial Line Internet Protocol (SLIP), Simple Network Management Protocol (SNMP) и др.). Протоколы данного уровня обеспечивают передачу пакетов данных в сети на уровне аппаратных средств.

Следующий протокол (уровень III) – это уровень межсетевого взаимодействия, который обеспечивает передачу пакетов данных из одной подсети в другую. В качестве протокола в семействе используется протокол IP.

Следующий уровень (уровень II) называется основным. На этом уровне функционирует протокол управления передачей TCP, который обеспечивает надежную передачу сообщений между удалёнными друг от друга различными прикладными программами за счет образования виртуальных соединений между ними.

Наиболее интересным для конечного пользователя является I уровень семейства, который именуется прикладным. Из наиболее популярных и распространённых протоколов этого уровня можно отметить FTP, HTTP, SMTP.

FTP (File Transfer Protocol) – система файловых архивов. Огромное распределённое хранилище информации, в котором любой пользователь может найти интересующую информацию.

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) – протокол передачи гипертекста, служащий для доступа к сервису WWW, независимо от его местонахождения с помощью гиперссылок.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) и POP3 (Post Office Protocol v.3) – упрощённый протокол передачи почтовых сообщений, используемый для обмена электронной почтой.

WWW (World Wide Web) – мировая виртуальная файловая система. Самый популярный и самый распространённый сервис интернет, предоставляющий удобное средство работы с информацией.

Поддержка протоколов семейства TCI/IP осуществляется веб-браузерами (web-browsers), которые одновременно являются программами-клиентами соответствующих сервисов: электронной почты, доступа к файлам и WWW и др. Взаимодействия информационных сервисов сети в большинстве случаев осуществляется по модели «клиент-сервер». Клиентские средства служат для отправки запросов серверам, на которых размещаются данные (программы) и которые реализуют используемые клиентами сетевые службы. Сервер обеспечивает работу сети и доступ к сервисам и ресурсам сети.

При передаче данных в сети возникают различные помехи. Поэтому существуют методы обнаружения и коррекции ошибок (поддерживаемые соответствующим протоколом), а также компрессии данных – для ускорения времени передачи и снижения вероятности повреждения соответственно.

Из распространенных можно выделить метод CRC (Cyclic Redundancy Check) – циклический избыточный контроль². Этот метод обнаруживает все одиночные, двойной ошибки и ошибки в нечетном числе битов. Степень избыточности для кадра интернет в 1024 байта составляет всего 0,4 %.