Мережні протоколи

Пригадайте, що основною задачею функціонування комп'ютерної мережі є обмін даними між її вузлами.

Розглянемо, яким чином здійснюється передавання даних мережею (рис. 1). Перед початком передавання всі дані поділяються на невеликі порції, до яких додають керуючу інформацію, а саме: адреси відправника й одержувача, порядковий номер порції. Така порція даних разом із керуючою інформацією називається пакетом.

Кожен пакет даних передається мережею на комп’ютер-одержувач, причому передавання може здійснюватися різними маршрутами. Якщо якийсь пакет не потрапив до адресата, його буде відправлено повторно. На комп’ютері-одержувачі відбувається процес з’єднання пакетів. Якщо інформація в якомусь із пакетів спотворилася, цей пакет також буде відправлено повторно.

У процесі обміну даними беруть участь і програмні, й апаратні засоби: комп’ютери, комунікаційні пристрої, мережеве обладнання та спеціальне програмне забезпечення. Здебільшого комп’ютери мають різну архітектуру, конфігурацію, операційні системи, тому найскладнішою частиною забезпечення надійного обміну даних є сумісність програмних та апаратних мережевих засобів.

Необхідною умовою для узгодженої взаємодії всіх учасників процесу обміну даними є дотримання певних правил, які називаються мережевими (комунікаційними) протоколами.

Мережеві (комунікаційні) протоколи — це набір правил, за якими здійснюється обмін даними між пристроями комп'ютерних мереж.

У мережевих протоколах, зокрема, визначено: як дані поділяють на пакети; якими є сигнали підтвердження передавання; як будуть виявляти й опрацьовувати помилки передавання.

У переважній більшості комп'ютерних мереж обмін даними здійснюється на основі сімейства (стеку) протоколів TCP/IP (англ. Transmition Control Protocol — протокол керування передаванням; IP — Internet Protocol — між-мережевий протокол).

Протокол TCP забезпечує зв’язок між комп’ютерами та керує передаванням даних, визначає правила розбиття даних на пакети, доставку адресату та об’єднання пакетів в єдине ціле.

На основі протоколу IP здійснюється пересилання пакетів між комп’ютерами. Всі протоколи будуються за багаторівневим принципом. Протокол певного рівня визначає одне з технічних правил зв’язку.

У сімействі протоколів TCP/IP є чотири рівні (рис. 2):

• прикладний (верхній) — забезпечує виконання конкретних прикладних завдань;

• транспортний — забезпечує з’єднання між комп’ютером-відправником і комп’ютером-одержувачем та надійне передавання пакетів;

• мережевий — забезпечує взаємодію мереж різної архітектури;

• канальний (рівень доступу до середовища передавання) — описує спосіб кодування даних для передавання каналами зв’язку; перетворює IP-адреси у фізичні адреси мережі (MAC-адреси).

Розглянемо найпоширеніші протоколи прикладного рівня.

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) — це протокол передавання гіпертексту; його використовують під час пересилання веб-сторінок між комп’ютерами, під’єднаними до однієї мережі.

HTTPS (Hypertext Transport Protocol Secure) — це протокол, який забезпечує конфіденційність обміну даними між сайтом і комп’ютером користувача. Його використовують на сайтах, де вводиться й передається конфіденційна інформація (особисті дані користувачів, деталі доступу, реквізити платіжних карт), на сайтах з авторизацією, взаємодією з платіжними системами, поштовими сервісами. Захист інформації забезпечується за рахунок використання спеціальних криптографічних протоколів

FTP (File Transfer Protocol) — це протокол передавання файлів зі спеціального файлового сервера на комп’ютер користувача. Він надає можливість обмінюватися бінарними і текстовими файлами з будь-яким комп’ютером мережі. Встановивши зв’язок із віддаленим комп’ютером, користувач може скопіювати файл із віддаленого комп’ютера на свій або скопіювати файл зі свого комп’ютера на віддалений.

POP3 (Post Office Protocol) — це стандартний протокол поштового з’єднання. Сервери POP опрацьовують вхідну пошту, а протокол POP призначений для опрацювання запитів на отримання пошти від клієнтських поштових програм. При цьому всі електронні листи завантажуються користувачеві на комп’ютер. Саме на комп’ютері будуть проводитися усі подальші дії з листами.

Протокол POP3 унеможливлює маніпулювання папками на сервері, вибірковим отриманням частин повідомлення чи можливістю завантаження заголовків листів, тому було запропоновано протокол IMAP.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — це протокол, який задає набір правил для передавання пошти. Сервер SMTP повертає або підтвердження про прийом, або повідомлення про помилку, або вимогу додаткової інформації (рис. 3).

IMAP (англ. Internet Message Access Protocol) — це протокол прикладного рівня для доступу до електронної пошти. Він надає користувачеві великі можливості для роботи

У 1984 р. Міжнародна організація зі стандартизації (ISO) представила  індустріаль

ний стандарт — модель взаємодії відкритих систем (Орел System Interconnection Reference Model — OSI/RM). OSI є семи-рівневою логічною моделлю роботи мережі (рис. 4). з поштовими скриньками, що знаходяться на центральному сервері. Протокол підтримує роботу одночасно з декількома поштовими скриньками, надає доступ до однієї скриньки одночасно декільком клієнтам. Електронними листами можна маніпулювати з комп’ютера користувача (клієнта), наприклад, здійснювати пошук за ключовим словом без збереження пошти в локальній пам’яті.

TELNET — це протокол віддаленого доступу. Він надає можливість абонентові працювати з будь-яким комп’ютером, який знаходиться в мережі, як зі своїм власним, тобто запускати програми, змінювати режим роботи тощо. На практиці можливості обмежуються тим рівнем доступу, який заданий адміністратором віддаленої машини.

Далі розглянемо найпоширеніший стандарт канального рівня, про який ми вже згадували.

Ethernet — це сімейство технологій пакетного передавання даних для комп’ютерних мереж. Стандарти Ethernet визначають з’єднання й електричні сигнали на фізичному рівні. Оскільки наразі під’єднання відбувається через комутатори, то дані, які відправляються одним вузлом, доходять лише до адресата, внаслідок цього підвищується швидкість роботи та посилюється безпека мережі.

У 1978 році була розроблена модель OSI (англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model) (рис. 4), яка взаємодіє з сімейством протоколів TCP/IP.

Останнім часом зростає потреба в бездротовому з’єднанні. Існуючі протоколи передавання даних не розраховані на використання мобільного зв’язку і не враховують його особливостей. Тому було розроблено відкритий протокол WAP, упровадження якого дозволяє використовувати стільникові телефони для доступу в Інтернет.

WAP (Wireless Application Protocol — протокол бездротового доступу) ще називають Wireless Access Protocol. Остання назва краще відображає сутність WAP-технології, тому що її призначення полягає в забезпеченні доступу до Інтернету тільки за допомогою мобільного телефону.

Для того щоб дані, що містяться на веб-серверах, стали доступними, їх треба спеціально підготувати — переформа-тувати й подати у вигляді WAP-сторінок. Таким чином, під час застосування WAP-технологій інформація на серверах Інтернет буде подана у двох варіантах: у вигляді звичайних веб-сторінок та WAP-сторінок.

Запитання для перевірки знань

Опишіть призначення мережевих протоколів.

На основі якого набору протоколів здійснюється передавання даних у сучасних мережах?

Який протокол використовується під час передавання файлів?

Опишіть роботу протоколів електронної пошти.

Чим відрізняється стандарт Ethernet від WAP? Знайдіть відомості про протокол UDP.

Знайдіть в Інтернеті відомості про модель OSI та зробіть повідомлення.