Какие протоколы управляют работой компьютеров в локальной сети

Обновлено: 02.07.2024

Сетевой протокол – это набор правил, регулирующих взаимодействие компьютеров в сети. Чтобы компьютеры, использующие разное программное обеспечение, могли обмениваться данными, они должны следовать одному и тому же набору сетевых правил и соглашений, называемых протоколами. Протокол подобен языку; если оба компьютера не говорят и не слушают на одном языке, общение не состоится.

Сетевые протоколы сгруппированы в соответствии с их функциями, такими как отправка и получение сообщений от сетевой карты или обмен данными с аппаратным обеспечением компьютера, что позволяет приложениям работать в сети. Ранние компьютерные сети имели уникальное жесткое оборудование и строгие протоколы. Современные протоколы предназначены для того, чтобы быть открытыми, что означает, что они не зависят от поставщика, аппаратного или программного обеспечения. Протоколы обычно называют семействами протоколов или наборами протоколов, поскольку они, как правило, объединяются в группы (обычно исходящие от определенных поставщиков).

IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange): основной протокол NetWare, разработанный Novell в начале 1980-х годов.

NetBIOS/NetBEUI (сетевая базовая система ввода-вывода/расширенный пользовательский интерфейс NetBIOS): протокол локальной сети, разработанный IBM и усовершенствованный Microsoft; изначально собственный протокол для LAN Manager и Windows NT. IBM разработала NetBIOS как способ, позволяющий небольшим группам компьютеров эффективно совместно использовать файлы и принтеры. NetBIOS — это исходная версия; NetBEUI — это расширенная версия для более мощных сетей на базе 32-разрядных операционных систем.

TCP/IP (протокол управления передачей/Интернет-протокол): набор стандартных протоколов и служб. Он был разработан Министерством обороны в начале 1970-х годов в рамках усилий по объединению правительственных компьютеров. Этот проект привел к развитию Интернета. Поскольку TCP/IP является основой Интернета, а также наиболее широко используемым сетевым протоколом, это хороший выбор для сетей.

AppleTalk: сетевой протокол, используемый компьютерами Macintosh.

В зависимости от операционных систем и функции сети, в которой вы работаете, вы, вероятно, будете использовать более одного сетевого протокола. Важно получить и установить драйверы LAN, которые могут переключаться между одним протоколом и другим по мере необходимости. Вышеупомянутая информация о протоколе дает вам элементарное представление об основных сетевых методах и терминологии. Однако сети — очень сложная тема, и перед самостоятельной установкой сети необходимо получить дополнительные учебные материалы.

сообщить об этом объявлении

Сетевые протоколы — это наборы установленных правил, определяющих, как форматировать, передавать и получать данные, чтобы компьютерные сетевые устройства — от серверов и маршрутизаторов до конечных точек — могли взаимодействовать независимо от различий в их базовой инфраструктуре, дизайне или стандартах.

Чтобы успешно отправлять и получать информацию, устройства на обеих сторонах обмена данными должны принимать и следовать соглашениям протокола. Поддержка сетевых протоколов может быть встроена в программное обеспечение, аппаратное обеспечение или и то, и другое.

Стандартные сетевые протоколы обеспечивают общий язык для сетевых устройств. Без них компьютеры не знали бы, как взаимодействовать друг с другом. В результате, за исключением специализированных сетей, построенных на основе определенной архитектуры, лишь немногие сети смогут функционировать, а Интернет в том виде, в каком мы его знаем, перестанет существовать. Практически все конечные пользователи сети полагаются на сетевые протоколы для подключения.

Как работают сетевые протоколы

Сетевые протоколы разбивают более крупные процессы на отдельные узко определенные функции и задачи на всех уровнях сети. В стандартной модели, известной как модель взаимодействия открытых систем (OSI), один или несколько сетевых протоколов управляют действиями на каждом уровне телекоммуникационного обмена.

Набор взаимодействующих сетевых протоколов называется набором протоколов. Пакет TCP/IP включает в себя множество протоколов на разных уровнях, таких как данные, сеть, транспортный уровень и уровень приложений, которые вместе обеспечивают подключение к Интернету. К ним относятся:

Каждый пакет, передаваемый и получаемый по сети, содержит двоичные данные. Большинство протоколов добавляют заголовок в начале каждого пакета, чтобы хранить информацию об отправителе и предполагаемом получателе сообщения. Некоторые протоколы могут также включать в конце нижний колонтитул с дополнительной информацией. Сетевые протоколы обрабатывают эти заголовки и нижние колонтитулы как часть данных, перемещаемых между устройствами, чтобы идентифицировать сообщения своего типа.

Часто указывается в отраслевом стандарте, который разрабатывается, определяется и публикуется такими группами, как:

Международный союз электросвязи
Институт инженеров по электротехнике и электронике
Целевая инженерная группа Интернета
Международная организация по стандартизации
Консорциум Всемирной паутины.

Основные типы сетевых протоколов

Вообще говоря, в сетях есть три типа протоколов — коммуникационный, например Ethernet; управление, такое как простой протокол передачи почты (SMTP); и безопасность, например Secure Shell (SSH).

К этим трем широким категориям относятся тысячи сетевых протоколов, которые единообразно справляются с широким спектром определенных задач, включая аутентификацию, автоматизацию, исправление, сжатие, обработку ошибок, извлечение файлов, передачу файлов, агрегирование каналов, маршрутизацию, семантику, синхронизацию. и синтаксис.

Реализация

Чтобы сетевые протоколы работали, они должны быть закодированы в программном обеспечении, будь то часть операционной системы компьютера (ОС) или приложение, или реализованы в аппаратном обеспечении компьютера. Большинство современных операционных систем имеют встроенные программные сервисы, готовые для реализации некоторых сетевых протоколов. Другие приложения, такие как веб-браузеры, разработаны с программными библиотеками, которые поддерживают любые протоколы, необходимые для работы приложения. Кроме того, поддержка протоколов TCP/IP и маршрутизации реализована непосредственно на оборудовании для повышения производительности.

Каждый раз, когда реализуется новый протокол, он добавляется в набор протоколов. Организация наборов протоколов считается монолитной, поскольку все протоколы хранятся по одному и тому же адресу и строятся поверх друг друга.

Уязвимости

cacОдна из основных уязвимостей сетевых протоколов заключается в том, что они не предназначены для обеспечения безопасности. Отсутствие их защиты иногда может позволить вредоносным атакам, таким как прослушивание и отравление кеша, воздействовать на систему. Наиболее распространенной атакой на сетевые протоколы является объявление ложных маршрутов, в результате чего трафик проходит через скомпрометированные узлы вместо соответствующих.

Анализаторы сетевых протоколов были разработаны и установлены в ответ на эти уязвимости. Анализаторы сетевых протоколов защищают системы от вредоносных действий, дополняя брандмауэры, антивирусные программы и антишпионское ПО.

Использование сетевых протоколов

Сетевой протокол — это установленный набор правил, определяющих, как данные передаются между различными устройствами в одной сети. По сути, это позволяет подключенным устройствам взаимодействовать друг с другом, независимо от каких-либо различий в их внутренних процессах, структуре или дизайне. Благодаря сетевым протоколам вы можете легко общаться с людьми по всему миру, и поэтому они играют решающую роль в современных цифровых коммуникациях.

Подобно тому, как разговор на одном языке упрощает общение между двумя людьми, сетевые протоколы позволяют устройствам взаимодействовать друг с другом благодаря предопределенным правилам, встроенным в программное и аппаратное обеспечение устройств. Ни локальные сети (LAN), ни глобальные сети (WAN) не могли бы работать так, как сегодня, без использования сетевых протоколов.

Как работают сетевые протоколы

Сетевые протоколы берут крупномасштабные процессы и разбивают их на небольшие конкретные задачи или функции. Это происходит на каждом уровне сети, и каждая функция должна взаимодействовать на каждом уровне для выполнения более крупной задачи. Под набором протоколов понимается набор небольших сетевых протоколов, работающих вместе друг с другом.

Сетевые протоколы обычно создаются в соответствии с отраслевыми стандартами различными организациями, занимающимися сетевыми или информационными технологиями.

Следующие группы определили и опубликовали различные сетевые протоколы:

Несмотря на то, что модели сетевых протоколов обычно работают одинаково, каждый протокол уникален и работает особым образом, описанным организацией, которая его создала.

Кто использует сетевые протоколы?

Сетевые протоколы нужны не только сертифицированным сетевым специалистам или ИТ-специалистам. Миллиарды людей ежедневно используют сетевые протоколы, знают они об этом или нет.

Каждый раз, когда вы пользуетесь Интернетом, вы используете сетевые протоколы. Хотя вы можете не знать, как работают сетевые протоколы или как часто вы с ними сталкиваетесь, они необходимы для использования Интернета или цифровых коммуникаций в любом качестве.

Список сетевых протоколов

Существуют тысячи различных сетевых протоколов, но все они выполняют одно из трех основных действий:

Каждый тип необходим для быстрого и безопасного использования сетевых устройств, и они работают вместе, чтобы облегчить это использование.

Что такое сеть Ad Hoc?

Сети Ad Hoc устанавливают соединение между двумя устройствами без подключения к Интернету. Настроить его сложно, но полезно, если у вас нет Wi-Fi.

Что такое затухание?

Затухание – это ослабление сигнала из-за шума, расстояния или других внешних факторов, которые могут вызвать искажение или путаницу при передаче.

Что такое пассивная оптическая сеть?

Пассивные оптические сети (PON) обеспечивают высокую скорость широкополосного доступа и оптоволокно для конечных пользователей. ИТ-специалисты должны знать, что такое PON и как она может предоставлять сетевые решения.

Общение

Протоколы связи позволяют различным сетевым устройствам взаимодействовать друг с другом. Они используются как в аналоговой, так и в цифровой связи и могут использоваться для важных процессов, начиная от передачи файлов между устройствами и заканчивая доступом в Интернет.

К общим типам протоколов связи относятся следующие:

Автоматизация. Эти протоколы используются для автоматизации различных процессов как в коммерческих, так и в личных целях, например в умных зданиях, облачных технологиях или беспилотных транспортных средствах.
Обмен мгновенными сообщениями. Мгновенная текстовая связь на смартфонах и компьютерах осуществляется благодаря ряду различных сетевых протоколов обмена мгновенными сообщениями.
Маршрутизация. Протоколы маршрутизации обеспечивают связь между маршрутизаторами и другими сетевыми устройствами. Существуют также протоколы маршрутизации специально для одноранговых сетей.
Bluetooth. Популярные устройства Bluetooth, в том числе гарнитуры, смартфоны и компьютеры, работают благодаря множеству различных протоколов Bluetooth.
Передача файлов. Если вы когда-либо перемещали файлы с одного устройства на другое через физический или цифровой носитель, вы использовали протоколы передачи файлов (FTP).
Интернет-протокол. Интернет-протокол (IP) позволяет передавать данные между устройствами через Интернет. Интернет не мог бы работать так, как сейчас, без IP.

Управление сетью

Протоколы сетевого управления определяют и описывают различные процедуры, необходимые для эффективной работы компьютерной сети. Эти протоколы влияют на различные устройства в одной сети, включая компьютеры, маршрутизаторы и серверы, чтобы обеспечить оптимальную работу каждого из них и сети в целом.

Функции протоколов управления сетью включают следующее:

Соединение. Эти протоколы устанавливают и поддерживают стабильное соединение между различными устройствами в одной сети.
Агрегация каналов. Протоколы агрегации каналов позволяют объединять несколько сетевых подключений в один канал между двумя устройствами. Это повышает надежность соединения и помогает поддерживать его в случае сбоя одного из каналов.
Устранение неполадок. Протоколы устранения неполадок позволяют сетевым администраторам выявлять ошибки, влияющие на работу сети, оценивать качество сетевого подключения и определять, как администраторы могут устранить любые проблемы.

Безопасность

Протоколы безопасности, также называемые криптографическими протоколами, обеспечивают защиту сети и передаваемых по ней данных от неавторизованных пользователей.

Общие функции сетевых протоколов безопасности включают следующее:

Шифрование. Протоколы шифрования защищают данные и защищенные зоны, требуя от пользователей ввода секретного ключа или пароля для доступа к этой информации.
Аутентификация объектов. Протоколы аутентификации объектов создают систему, которая требует, чтобы различные устройства или пользователи в сети подтверждали свою личность перед доступом к безопасным областям.
Транспортировка. Протоколы безопасности при транспортировке защищают данные во время их передачи с одного сетевого устройства на другое.

Пример сетевого протокола

Знаете вы это или нет, но вы сталкивались с сетевыми протоколами при использовании электронных устройств, и некоторые из них легко идентифицировать.

Вот несколько примеров наиболее часто используемых сетевых протоколов:

Сетевые протоколы не просто определяют, как работают устройства и процессы. они определяют, как устройства и процессы работают вместе. Без этих предопределенных соглашений и правил в Интернете не было бы необходимой инфраструктуры, необходимой для его функционирования и использования. Сетевые протоколы — это основа современных коммуникаций, без которых не может обойтись цифровой мир.

CompTIA Network+ охватывает темы, связанные с компьютерными сетями, включая сетевые протоколы. Загрузите цели экзаменачтобы увидеть все темы, охватываемые этим ИТ сертификация.

Протокол – это набор правил, регулирующих обмен данными между компьютерами в сети. Чтобы два компьютера могли разговаривать друг с другом, они должны говорить на одном языке. Требуется множество различных типов сетевых протоколов и стандартов, чтобы ваш компьютер (независимо от того, какую операционную систему, сетевую карту или приложение вы используете) мог взаимодействовать с другим компьютером, расположенным на соседнем столе или на другом конце мира. Эталонная модель OSI (Взаимодействие открытых систем) определяет семь уровней сетевых протоколов. Сложность этих слоев выходит за рамки этого руководства; однако их можно упростить до четырех уровней, чтобы было проще определить некоторые протоколы, с которыми вы должны быть знакомы (см. рис. 1).

< td>1

Уровень OSI	Имя	Общие протоколы
7	Приложение	HTTP \| FTP \| SMTP \| DNS \| Telnet
6	Презентация
5	Сеанс
4	Транспорт	TCP \| SPX
3	Сеть	IP \| IPX
2	Канал передачи данных	Ethernet
Физический		Ethernet

Рис. 1. Модель OSI, связанная с распространенными сетевыми протоколами

На рис. 1 показано, как некоторые из основных протоколов будут соотноситься с моделью OSI для связи через Интернет. В этой модели есть четыре уровня, в том числе:

Предполагая, что вы хотите отправить сообщение электронной почты кому-либо в Италии, мы рассмотрим уровни "снизу вверх", начиная с Ethernet (физический уровень/уровень канала передачи данных).

Ethernet (физический уровень/уровень передачи данных)

На физическом уровне сети основное внимание уделяется аппаратным элементам, таким как кабели, повторители и сетевые интерфейсные платы. На сегодняшний день наиболее распространенным протоколом, используемым на физическом уровне, является Ethernet. Например, сеть Ethernet (например, 10BaseT или 100BaseTX) определяет тип кабелей, которые можно использовать, оптимальную топологию (звезда или шина и т. д.), максимальную длину кабелей и т. д. (см. дополнительную информацию о стандартах Ethernet, относящихся к физическому уровню).

Канальный уровень сети определяет способ, которым пакеты данных передаются от одного узла к другому. Ethernet использует метод доступа, называемый CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей/обнаружение коллизий). Это система, в которой каждый компьютер прослушивает кабель перед отправкой чего-либо по сети. Если сеть свободна, компьютер будет передавать. Если какой-то другой узел уже передает по кабелю, компьютер будет ждать и повторить попытку, когда линия освободится. Иногда два компьютера пытаются передавать одновременно. При этом происходит столкновение. Затем каждый компьютер отключается и ждет случайное количество времени перед попыткой повторной передачи. При использовании этого метода доступа коллизии являются нормальным явлением. Однако задержка, вызванная коллизиями и повторной передачей, очень мала и обычно не влияет на скорость передачи в сети.

Интернет

Первоначальный стандарт Ethernet был разработан в 1983 году и имел максимальную скорость 10 Мбит/с (феноменальную для того времени) по коаксиальному кабелю. Протокол Ethernet допускает топологию шины, звезды или дерева в зависимости от типа используемых кабелей и других факторов. Этот тяжелый коаксиальный кабель был дорогим в покупке, установке и обслуживании, и его было очень сложно модернизировать в существующих помещениях.

Существующие стандарты теперь основаны на использовании витой пары. Распространенными стандартами витой пары являются 10BaseT, 100BaseT и 1000BaseT. Число (10, 100, 1000) и скорость передачи (10/100/1000 мегабит в секунду); «Base» означает «основной диапазон», что означает, что он имеет полный контроль над проводом на одной частоте; а «T» означает кабель «витая пара». Оптоволоконный кабель также можно использовать на этом уровне в 10BaseFL.

Быстрый Ethernet

Протокол Fast Ethernet поддерживает передачу до 100 Мбит/с. Fast Ethernet требует использования других, более дорогих сетевых концентраторов/концентраторов и сетевых карт. Кроме того, необходима витая пара или оптоволоконный кабель категории 5. Стандарты Fast Ethernet включают:

100BaseT — 100 Мбит/с по двухпарному кабелю UTP категории 5 или выше.
100BaseFX — 100 Мбит/с по оптоволоконному кабелю.
100BaseSX — 100 Мбит/с по многомодовому оптоволоконному кабелю.
100BaseBX — 100 Мбит/с по одномодовому оптоволоконному кабелю.

Гигабитный Ethernet

Стандарт Gigabit Ethernet — это протокол со скоростью передачи 1 Гбит/с (1000 Мбит/с). Он может использоваться как с оптоволоконным кабелем, так и с медным. (дополнительную информацию см. в разделе «Кабели»).

1000BaseT — 1000 Мбит/с по 2-парному кабелю UTP категории 5 или выше.
1000BaseTX — 1000 Мбит/с по двухпарному кабелю UTP категории 6 или выше.
1000BaseFX — 1000 Мбит/с по оптоволоконному кабелю.
1000BaseSX — 1000 Мбит/с по многомодовому оптоволоконному кабелю.
1000BaseBX — 1000 Мбит/с по одномодовому оптоволоконному кабелю.

Стандарты Ethernet продолжают развиваться. с 10-гигабитным Ethernet (10 000 Мбит/с) и 100-гигабитным Ethernet (100 000 Мбит/с),

Сводка протокола Ethernet

Протокол	Кабель	Скорость
Ethernet	Витая пара , Коаксиальный, Оптоволокно	10 Мбит/с
Fast Ethernet	Витая пара, Оптоволокно	100 Мбит/с< /td>
Gigabit Ethernet	Витая пара, оптоволокно	1000 Мбит/с

Старые сетевые протоколы

Несколько очень популярных сетевых протоколов, широко использовавшихся в 90-х – начале 21 века, в настоящее время практически вышли из употребления. Хотя вы можете время от времени слышать такие термины, как «Localtalk» (Apple) или «Token Ring» (IBM), вы редко найдете эти системы все еще работающими. Хотя они сыграли важную роль в развитии сетей, их производительность и ограниченная емкость отодвинули их в прошлое после стандартизации Ethernet, вызванной успехом Интернета.

IP и IPX (сетевой уровень)

Сетевой уровень отвечает за маршрутизацию сетевых сообщений (данных) с одного компьютера на другой. Обычными протоколами на этом уровне являются IP (который связан с TCP на транспортном уровне для сети Интернет) и IPX (который связан с SPX на транспортном уровне для некоторых старых сетей Macintosh, Linux, UNIX, Novell и Windows). Из-за роста числа интернет-сетей IP/TCP становятся ведущими протоколами для большинства сетей.

Каждое сетевое устройство (например, сетевые карты и принтеры) имеет физический адрес, который называется MAC-адресом (управление доступом к среде). Когда вы покупаете сетевую карту, MAC-адрес фиксируется и не может быть изменен. Сети, использующие протоколы IP и IPX, назначают логические адреса (которые состоят из MAC-адреса и сетевого адреса) устройствам в сети. Все это может стать довольно сложным — достаточно сказать, что сетевой уровень заботится об этом. назначает правильные адреса (через IP или IPX), а затем использует маршрутизаторы для отправки пакетов данных в другие сети.

TCP и SPX (транспортный уровень)

Транспортный уровень обеспечивает эффективную и надежную передачу пакетов данных из одной сети в другую. В большинстве случаев документ, сообщение электронной почты или другая информация не отправляются как единое целое. Вместо этого он разбивается на небольшие пакеты данных, каждый из которых имеет заголовок, определяющий правильную последовательность и документ.

Когда пакеты данных отправляются по сети, они могут идти по одному и тому же маршруту, а могут и по разным — это не имеет значения. На принимающей стороне пакеты данных повторно собираются в правильном порядке. После получения всех пакетов сообщение возвращается в исходную сеть. Если пакет не приходит, сообщение «повторно отправить» отправляется обратно в исходную сеть.

TCP в сочетании с IP — самый популярный протокол на транспортном уровне. Если протокол IPX используется на сетевом уровне (в таких сетях, как Novell или Microsoft), то он сочетается с SPX на транспортном уровне.

Некоторые протоколы перекрывают сеансовый, представительский и прикладной уровни сетей. Перечисленные ниже протоколы являются одними из наиболее известных:

4202 E. Fowler Ave., EDU162

Тампа, Флорида 33620

Доктор. Рой Винкельман, директор

Эта публикация была подготовлена в рамках гранта Министерства образования Флориды.

Информация, содержащаяся в этом документе, основана на информации, доступной на момент публикации, и может быть изменена. Несмотря на то, что были предприняты все разумные усилия для включения точной информации, Флоридский центр учебных технологий не дает никаких гарантий в отношении точности, полноты или пригодности информации, представленной здесь, для какой-либо конкретной цели. Ничто в данном документе не может быть истолковано как рекомендация использовать какой-либо продукт или услугу в нарушение существующих патентов или прав третьих лиц.

Читайте также: