Дисциплина: Сетевые технологии, системы коммутации и протоколы Преподаватель: Беликов Денис Викторович, ассист. каф. ЗИ

Тема: Протоколы и интерфейсы модели OSI

Лабораторная работа №1

Протоколы и интерфейсы модели OSI (Open Systems Interconnection)

Цель работы: изучить основные сетевые протоколы в разрезе уровней модели взаимодействия открытых систем OSI; получить базовые знания терминологии и особенностей протокольной модели сетей.

Содержание отчета: ответы на контрольные вопросы. Номера контрольных вопросов студент получает от преподавателя на лабораторном занятии.

1 Протоколы и интерфейсы по уровням

Модель взаимодействия открытых систем (OSI) представлена семи уровнями. На рисунке 1 приведены некоторые основные протоколы и интерфейсы, которые реализованы на определенных уровнях модели.

Рисунок 1 – Протоколы, интерфейсы и технологии в контексте модели OSI

2 Характеристика основных протоколов, интерфейсов и технологий

Ниже приведена краткая характеристика основных протоколов и интерфейсов по каждому из уровней, и основаны на стеках OSI и TCP/IP.

Прикладной уровень

HyperText Transfer Protocol (HTTP) - это протокол высокого уровня, обеспечивающий необходимую скорость передачи данных, требующуюся для распределенных информационных систем гипермедиа. HTTP используется проектом World Wide Web с 1990 года.

HTTP основывается на парадигме запросов/ответов. Запрашивающая программа (обычно она называется клиент) устанавливает связь с обслуживающей программой-получателем (обычно называется сервер) и посылает запрос серверу в следующей форме: метод запроса, URI, версия протокола, за которой следует MIME-подобное сообщение, содержащее управляющую информацию запроса, информацию о клиенте и, может быть, тело сообщения. Сервер отвечает сообщением, содержащим строку статуса (включая версию протокола и код статуса - успех или ошибка), за которой следует MIME-подобное сообщение, включающее в себя информацию о сервере, метаинформацию о содержании ответа, и, вероятно, само тело ответа.

Порт протокола – TCP/80.

HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) — расширение протокола HTTP, поддерживающее шифрование. Данные, передаваемые по протоколу HTTPS, защищаются с помощью криптографических протоколов SSL или TLS. В отличие от HTTP, для HTTPS по умолчанию используется TCP-порт 443.

FTP (File Transfer Protocol или "Протокол Передачи Файлов") - один из старейших протоколов в Internet и входит в его стандарты. Обмен данными в FTP проходит по TCP-каналу. Построен обмен по технологии "клиент-сервер".

В FTP соединение инициируется интерпретатором протокола пользователя. Управление обменом осуществляется по каналу управления в стандарте протокола TELNET. Команды FTP генерируются интерпретатором протокола пользователя и передаются на сервер. Ответы сервера отправляются пользователю также по каналу управления. В общем случае пользователь имеет возможность установить контакт с интерпретатором протокола сервера и отличными от интерпретатора пользователя средствами.

Порт протокола – TCP/21.

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) был разработан для обмена почтовыми сообщениями в сети Internet. SMTP не зависит от транспортной среды и может использоваться для доставки почты в сетях с протоколами, отличными от TCP/IP и Х.25.

Взаимодействие в рамках SMTP строится по принципу двусторонней связи, которая устанавливается между отправителем и получателем почтового сообщения. При этом отправитель инициирует соединение и посылает запросы на обслуживание, а получатель на эти запросы отвечает. Фактически, отправитель выступает в роли клиента, а получатель – сервера.

Рисунок 2 – Схема взаимодействия по протоколу SMTP В Internet для обмена сообщениями по протоколу SMTP используется порт TCP/25.

Post Office Protocol (POP, POP3) - протокол доставки почты пользователю из почтового ящика почтового сервера РОР. Многие концепции, принципы и понятия протокола POP выглядят и функционируют подобно SMTP. Команды POP практически идентичны командам SMTP, отличаясь в некоторых деталях. На рис.3 изображена модель клиент-сервер по протоколу POP. Сервер POP находится между агентом пользователя и почтовыми ящиками.

Ранее почтовые сообщения большинства сетей доставлялись непосредственно от одного компьютера к

2

другому. И если пользователь часто менял рабочие компьютеры или один компьютер принадлежал нескольким пользователям, существовали определенные проблемы. В наши дни общепринята доставка сообщения не на компьютеры пользователя, а в специальные почтовые ящики почтового сервера организации, который круглосуточно работает (включен).

Конструкция протокола РОРЗ обеспечивает возможность пользователю обратиться к своему почтовому серверу и изъять накопившуюся для него почту. Пользователь может получить доступ к РОР-серверу из любой точки доступа к Интернет. При этом он должен запустить специальный почтовый агент (UA), работающий по протоколу РОРЗ, и настроить его для работы со своим почтовым сервером. Итак, во главе модели POP находится отдельный персональный компьютер, работающий исключительно в качестве клиента почтовой системы (сервера). Подчеркнем также, что сообщения доставляются клиенту по протоколу POP, а посылаются по-прежнему при помощи SMTP. То есть на компьютере пользователя существуют два отдельных агента-интерфейса к почтовой системе - доставки (POP) и отправки (SMTP). Разработчики протокола РОРЗ называет такую ситуацию "раздельные агенты" (split UA). Концепция раздельных агентов кратко обсуждается в спецификации РОРЗ.

POP был разработан для поддержки offline обработки почты. Согласно offline парадигме почта доставляется на (обычно разделяемый) сервер, а пользователь ПК периодически запускает почтового клиента, который соединяется с сервером и выкачивает всю новую почту на ПК. Вся обработка почты, например её фильтрация, происходит на локальной машине.

В протоколе РОРЗ оговорены три стадии процесса получения почты: авторизация, транзакция и обновление. После того как сервер и клиент РОРЗ установили соединение, начинается стадия авторизации. На стадии авторизации клиент идентифицирует себя для сервера. Если авторизация прошла успешно, сервер открывает почтовый ящик клиента и начинается стадия транзакции. В ней клиент либо запрашивает у сервера информацию (например, список почтовых сообщений), либо просит его совершить определенное действие (например, выдать почтовое сообщение). Наконец, на стадии обновления сеанс связи заканчивается.

Рисунок 3 — Конфигурация модели клиент-сервер по протоколу POP.

После того как программа установила TCP-соединение с портом протокола РОРЗ (официальный номер 110), необходимо послать команду USER с именем пользователя в качестве параметра. Если ответ сервера будет +ОК, нужно послать команду PASS с паролем этого пользователя:

CLIENT: USER kcope SERVER: +ОК CLIENT: PASS secret

SERVER: +ОК kcope's maildrop has 2 messages (320 octets) (В почтовом ящике kcope есть 2 сообщения (320 байтов) …)

IMAP (англ. Internet Message Access Protocol — «Протокол доступа к электронной почте Интернета») — протокол прикладного уровня для доступа к электронной почте.

3

IMAP предоставляет пользователю обширные возможности для работы с почтовыми ящиками, находящимися на центральном сервере. Почтовая программа, использующая этот протокол, получает доступ к хранилищу корреспонденции на сервере так, как будто эта корреспонденция расположена на компьютере получателя. Электронными письмами можно манипулировать с компьютера пользователя (клиента) без постоянной пересылки с сервера и обратно файлов с полным содержанием писем.

В IMAP имеется несколько методов проверки подлинности клиента. Некоторые из них обеспечивают больший уровень безопасности, по сравнению с другими. В отличие от клиентов POP3, клиенты IMAP часто проводят довольно длительные сеансы с сервером при обработке сообщений. Таким образом, идентификатор пользователя и пароль не передаются по сети несколько раз в час, как это обычно происходит при работе по протоколу POP3. Передача идентификатора пользователя и пароля в зашифрованном виде остается актуальной и применяется по мере возможности.

Порты протокола:

–TCP/143

–TCP/993 (IMAP + SSL)

XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol — расширяемый протокол обмена сообщениями и информацией о присутствии), ранее известный как Jabber — основанный на XML, открытый, свободный для использования протокол для мгновенного обмена сообщениями и информацией о присутствии в режиме, близком к режиму реального времени. Изначально спроектированный легко расширяемым, протокол, помимо передачи текстовых сообщений, поддерживает передачу голоса, видео и файлов по сети.

В отличие от коммерческих систем мгновенного обмена сообщениями, таких, как AIM, ICQ, WLM и Yahoo,

XMPP является децентрализованной, расширяемой и открытой системой. Любой желающий может открыть свой сервер мгновенного обмена сообщениями, регистрировать на нём пользователей и взаимодействовать с другими серверами XMPP. На основе протокола XMPP уже открыто множество частных и корпоративных серверов XMPP. Среди них есть достаточно крупные проекты, такие как Facebook, Google Talk, Яндекс,

ВКонтакте, QIP и LiveJournal.

Стандартный порт для XMPP — 5222. Также возможно использовать порт 80 и/или 443, если стандартный порт заблокирован сетевым экраном.

SIP (англ. Session Initiation Protocol — протокол установления сеанса) — стандарт на способ установления и завершения пользовательского интернет-сеанса, включающего обмен мультимедийным содержимым (видео- и аудиоконференция, мгновенные сообщения, онлайн-игры).

Протокол описывает, каким образом клиентское приложение (например, софтфон) может запросить начало соединения у другого, возможно, физически удалённого клиента, находящегося в той же сети, используя его уникальное имя. Протокол определяет способ согласования между клиентами об открытии каналов обмена на основе других протоколов, которые могут использоваться для непосредственной передачи информации (например, RTP). Допускается добавление или удаление таких каналов в течение установленного сеанса, а также подключение и отключение дополнительных клиентов (то есть допускается участие в обмене более двух сторон — конференц-связь). Протокол также определяет порядок завершения сеанса.

4