28. Протоколы прикладного уровня

Протоколы прикладного уровня определяют правила обмена данными между узлом источником информации и узлом назначения.

Наиболее распространенными протоколами и службами прикладного уровня являются:

• протоколы электронной почты (SMTP, POP, IMAP); (см. вопрос №26)

• протокол передачи гипертекстовой информации, или веб-сервер (HTTP);

• протокол передачи файлов (FTP) и простой протокол передачи файлов (TFTP);

• система доменных имен (DNS);

• протоколы удаленного доступа (Telnet и SSH), обеспечивающие виртуальное соединение с удаленными сетевыми устройствами;

• протокол динамического назначения адресов узлов (DHCP).

Протокол HTTP

Самым распространенным протоколом прикладного уровня в настоящее время является протокол передачи гипертекстовой информации (HTTP), который работает в сети Интернет. Его основным приложением является веб-браузер, который отображает данные на веб-страницах. Веб-страницы создаются с применением языка разметки гипертекста HTML, который определяет местоположения для размещения текста, файлов и объектов, которые должны быть переданы от сервера по сети до веб-браузера. Номер порта 80, функционирует совместно с протоколом транспортного уровня TCP.

В ответ на запрос сервер посылает клиенту сети текст, аудио-, видео- и графические файлы, указанные в командах HTML. Браузер клиента повторно собирает все файлы, чтобы создать изображение веб-страницы, которая представляется пользователю.

Протокол HTTP характеризуется сравнительно невысоким уровнем безопасности, поскольку передаваемые по сети сообщения не зашифрованы. Для повышения уровня безопасности передачи сообщений через Интернет был разработан протокол HTTP Secure ( HTTPS ). В этом протоколе используется процесс криптографирования данных и аутентификации, что существенно повышает уровень безопасности. Номер порта протокола HTTPS – 443.

Протоколы передачи файлов FTP и TFTP

Протокол передачи файлов (FTP) – служба, ориентированная на предварительное соединение, которая взаимодействует с протоколом транспортного уровня TCP. Главная цель протокола FTP состоит в том, чтобы передавать файлы от одного компьютера другому или копировать и перемещать файлы от серверов клиентам и от клиентов серверам. Это является главным отличием от протокола HTTP, который позволяет клиенту "скачивать" файлы с сервера, но не позволяет пересылать файлы на сервер.

Протокол передачи файлов FTP сначала устанавливает соединение между клиентом и сервером, используя команды запроса клиента и ответы сервера. При этом номер порта – 21. Затем производится обмен данными, когда номер порта – 20. Передача данных может производиться в режиме кода ASCII или в двоичном коде. Эти режимы определяют кодирование, используемое для файла данных, которое в модели OSI является задачей представительского (presentation) уровня. После завершения передачи файла соединение для передачи данных заканчивается автоматически. Управление сеансом связипроисходит на сеансовом уровне.

Простой протокол передачи файлов (TFTP ) – служба без установления соединения, которая работает совместно с протоколом транспортного уровня (UDP ). Протокол TFTP применяется на маршрутизаторах, чтобы передавать файлы конфигурации и операционную систему Cisco IOS, а также для передачи файлов между системами, которые поддерживают TFTP. Протокол TFTP характеризует простота и малый объем программного обеспечения. Он может читать или записывать файлы при соединении с сервером, но не ведет списки и каталоги. Поэтому протокол TFTP работает быстрее, чем протокол FTP.

Система доменных имен DNS

Система доменных имен (DNS) используется в Интернете для того, чтобы переводить имена сайтов или доменов в числовые значения IP-адреса. DNS использует распределенный набор серверов разного уровня иерархии, чтобы получить соответствие между именем и числовым адресом.

Служба прикладного уровня DNS характеризуется номером порта 53 и взаимодействует как с протоколом транспортного уровня TCP, так и с протоколом UDP.

Протокол удаленного доступа Telnet

Протокол Telnet обеспечивает виртуальное соединение пользователя с удаленными сетевыми устройствами: компьютерами, маршрутизаторами, коммутаторами. Чтобы осуществить подключение клиента по протоколу Telnet, обычно задают имя удаленного хоста (IP-адрес или имя доменной системы DNS). Вся обработка информации и использование памяти производится на процессоре удаленного устройства, а отображение результатов конфигурирования протокол Telnet транслирует на монитор пользователя. Telnet работает на прикладном уровне модели TCP/IP, поэтому охватывает все уровни модели OSI. Номер порта – 23.

Протокол Telnet поддерживает аутентификацию, поэтому на удаленном устройстве задается пароль, который должен знать пользователь. Однако Telnet не поддерживает криптографирование данных, которые передаются по сети как простой текст. Это означает, что данные могут быть перехвачены. Для защиты передаваемой информации разработан протокол SSH (Secure Shell). Он обеспечивает криптографирование данных и более надежную аутентификацию, номер порта – 22. Протокол SSH заменяет Telnet.

Протокол динамического назначения адресов узлов DHCP

Всем устройствам, которые обмениваются сообщениями через сеть Интернет, необходимы уникальные IP-адреса. Эти адреса могут назначаться в статическом или динамическом режиме. В статическом режиме адреса вручную назначает администратор при конфигурировании устройства (IP-адреса на маршрутизаторы, серверы и другие устройства, адреса которых меняются редко). В то же время адреса рабочих станций могут изменяться достаточно часто. Некоторые пользователи выходят в Интернет эпизодически, поэтому им нужны IP-адреса от случая к случаю.

Протокол динамического назначения адресов узлов (DHCP) позволяет автоматизировать процесс назначения IP-адресов рабочим станциям из диапазона, предоставленного администратору провайдером. Динамическое назначение адресов протоколом DHCP производится по запросу клиента на определенный промежуток времени, для продления которого пользователь должен периодически обращаться к серверу. Помимо IP-адреса протокол DHCP предоставляет пользователю еще целый ряд параметров (маску подсети, шлюз по умолчанию, IP-адрес сервера DNS и др.)