Что такое протоколы компьютерных сетей

Обновлено: 25.06.2024

Сетевые протоколы – это набор правил, регулирующих простой, надежный и безопасный обмен информацией. Прежде чем мы обсудим наиболее распространенные протоколы, используемые для передачи и получения данных по сети, нам необходимо понять, как сеть логически организована или спроектирована. Наиболее популярной моделью, используемой для установления открытой связи между двумя системами, является модель интерфейса открытых систем (OSI), предложенная ISO.

Модель OSI

Модель OSI не является сетевой архитектурой, поскольку в ней не указаны точные сервисы и протоколы для каждого уровня. Он просто сообщает, что должен делать каждый слой, определяя его входные и выходные данные. Сетевые архитекторы должны реализовать уровни в соответствии со своими потребностями и доступными ресурсами.

Это семь уровней модели OSI.

Физический уровень. Это первый уровень, который физически соединяет две системы, которым необходимо обмениваться данными. Он передает данные в битах и управляет симплексной или дуплексной передачей с помощью модема. Он также управляет аппаратным интерфейсом сетевой интерфейсной карты к сети, таким как кабели, терминаторы кабелей, топография, уровни напряжения и т. д.

Уровень канала передачи данных — это уровень прошивки сетевой карты. Он собирает дейтаграммы в кадры и добавляет к каждому кадру флаги начала и остановки. Это также устраняет проблемы, вызванные повреждением, потерей или дублированием кадров.

Сетевой уровень. Он связан с маршрутизацией, коммутацией и контролем потока информации между рабочими станциями. Он также разбивает дейтаграммы транспортного уровня на более мелкие дейтаграммы.

Транспортный уровень — до уровня сеанса файл находится в своей собственной форме. Транспортный уровень разбивает его на фреймы данных, обеспечивает проверку ошибок на уровне сегмента сети и предотвращает перегрузку более медленного хоста быстрым хостом. Транспортный уровень изолирует верхние уровни от сетевого оборудования.

Сеансовый уровень. Этот уровень отвечает за установление сеанса между двумя рабочими станциями, которые хотят обмениваться данными.

Уровень представления. Этот уровень связан с правильным представлением данных, т. е. синтаксисом и семантикой информации. Он контролирует безопасность на уровне файлов, а также отвечает за преобразование данных в сетевые стандарты.

Прикладной уровень — это самый верхний уровень сети, который отвечает за отправку пользователем запросов приложений на нижние уровни. К типичным приложениям относятся передача файлов, электронная почта, удаленный вход в систему, ввод данных и т. д.

В каждой сети нет необходимости иметь все уровни. Например, сетевой уровень отсутствует в широковещательных сетях.

Когда система хочет поделиться данными с другой рабочей станцией или отправить запрос по сети, он принимается на уровне приложений. Затем данные после обработки переходят на нижние уровни, пока не достигнут физического уровня.

На физическом уровне данные фактически передаются и принимаются физическим уровнем целевой рабочей станции. Там данные после обработки переходят на верхние уровни, пока не достигнут прикладного уровня.

На уровне приложений данные или запросы передаются рабочей станции. Таким образом, каждый уровень имеет противоположные функции для исходной и конечной рабочих станций. Например, канальный уровень исходной рабочей станции добавляет к кадрам флаги запуска и остановки, но тот же уровень рабочей станции назначения удаляет флаги запуска и остановки из кадров.

Теперь давайте посмотрим на некоторые протоколы, используемые разными уровнями для выполнения пользовательских запросов.

TCP/IP

TCP/IP означает протокол управления передачей/протокол Интернета. TCP/IP — это набор многоуровневых протоколов, используемых для связи через Интернет. Коммуникационная модель этого пакета — модель клиент-сервер. Компьютер, отправляющий запрос, является клиентом, а компьютер, на который отправляется запрос, — сервером.

TCP/IP имеет четыре уровня —

Транспортный уровень — данные передаются в виде дейтаграмм с использованием протокола управления передачей (TCP). TCP отвечает за разбиение данных на стороне клиента и последующую сборку их на стороне сервера.

Сетевой уровень — соединение на сетевом уровне устанавливается с использованием интернет-протокола (IP) на сетевом уровне. Каждой машине, подключенной к Интернету, протокол назначает адрес, называемый IP-адресом, чтобы легко идентифицировать исходную и конечную машины.

Уровень канала передачи данных. Фактическая передача данных в битах происходит на уровне канала передачи данных с использованием адреса назначения, предоставленного сетевым уровнем.

TCP/IP широко используется во многих сетях связи помимо Интернета.

Как мы видели, потребность в сети возникла в первую очередь для облегчения обмена файлами между исследователями. И по сей день передача файлов остается одним из наиболее часто используемых средств.Эти запросы обрабатываются протоколом передачи файлов или FTP.

Использование FTP для передачи файлов полезно в следующих случаях:

Легко передает файлы между двумя разными сетями

Может возобновить сеансы передачи файлов, даже если соединение прервано, если протокол настроен правильно

Позволяет сотрудничать между географически разделенными командами

Протокол точка-точка или PPP – это протокол уровня канала передачи данных, который позволяет передавать трафик TCP/IP по последовательному соединению, например по телефонной линии.

Для этого PPP определяет следующие три вещи:

Метод кадрирования для четкого определения конца одного кадра и начала другого, а также обнаружение ошибок.

Протокол управления каналом (LCP) для включения линий связи, аутентификации и отключения их, когда они больше не нужны.

Протокол управления сетью (NCP) для каждого протокола сетевого уровня, поддерживаемого другими сетями.

Используя PPP, домашние пользователи могут подключаться к Интернету по телефонным линиям.

Сетевые протоколы – это набор правил, соглашений и структур данных, которые определяют, как устройства обмениваются данными в сети. Другими словами, сетевые протоколы можно приравнять к языкам, которые два устройства должны понимать для беспрепятственного обмена информацией, независимо от различий в их инфраструктуре и дизайне.

Модель OSI: как работают сетевые протоколы

Чтобы понять нюансы сетевых протоколов, необходимо сначала ознакомиться с моделью взаимодействия открытых систем (OSI). Считающаяся основной архитектурной моделью для рабочих коммуникаций в Интернете, большинство используемых сегодня сетевых протоколов структурно основаны на модели OSI.

Модель OSI разделяет процесс связи между двумя сетевыми устройствами на 7 уровней. Каждому из этих 7 слоев назначается задача или группа задач. Все слои автономны, и назначенные им задачи могут выполняться независимо.

Чтобы понять контекст, вот представление процесса связи между двумя сетевыми устройствами в соответствии с моделью OSI:

Семь уровней модели OSI можно разделить на две группы: верхние уровни, включая уровни 7, 6 и 5, и нижние уровни, включая уровни 4, 3, 2 и 1. Верхние уровни относятся к приложениям. проблемы, а нижние уровни занимаются проблемами передачи данных.

Сетевые протоколы делят процесс связи на отдельные задачи на каждом уровне модели OSI. На каждом уровне обмена данными работает один или несколько сетевых протоколов.

Ниже приведены подробные описания функционирования сетевых протоколов на каждом уровне модели OSI:

Предоставляет стандартные услуги, такие как виртуальный терминал, передача файлов и заданий, а также операции.

Скрывает различия в форматах данных между разными системами.
Кодирует и декодирует данные, шифрует и расшифровывает данные, а также сжимает и распаковывает данные.

Управляет сеансами пользователей и диалогами.
Устанавливает и завершает сеансы между пользователями.

Управляет сквозной доставкой сообщений в сетях.
Обеспечивает надежную и последовательную доставку пакетов с помощью механизмов восстановления после ошибок и управления потоком.

Направляет пакеты в соответствии с уникальными адресами сетевых устройств.
Осуществляет управление потоком и перегрузкой для предотвращения истощения сетевых ресурсов.

Пакеты кадров.
Обнаруживает и исправляет ошибки передачи пакетов.

Интерфейсы между сетевой средой и устройствами.
Определяет оптические, электрические и механические характеристики.

Несмотря на то, что некоторые говорят, что модель OSI в настоящее время является избыточной и менее значимой, чем сетевая модель протокола управления передачей (TCP)/IP, ссылки на модель OSI по-прежнему встречаются даже сегодня, поскольку структура модели помогает вести обсуждение протоколов и противопоставлять их друг другу. различные технологии.

Классификация сетевых протоколов

Теперь, когда вы знаете, как работает модель OSI, вы можете сразу перейти к классификации протоколов. Ниже приведены некоторые из наиболее известных протоколов, используемых в сетевой связи.

Сетевые протоколы прикладного уровня

1. DHCP: протокол динамической конфигурации хоста

DHCP — это протокол связи, который позволяет сетевым администраторам автоматизировать назначение IP-адресов в сети.В IP-сети каждому устройству, подключающемуся к Интернету, требуется уникальный IP-адрес. DHCP позволяет сетевым администраторам распределять IP-адреса из центральной точки и автоматически отправлять новый IP-адрес, когда устройство подключается из другого места в сети. DHCP работает по модели клиент-сервер.

Преимущества использования DHCP

Централизованное управление IP-адресами.
Бесшовное добавление новых клиентов в сеть.
Повторное использование IP-адресов, уменьшающее общее количество требуемых IP-адресов.

Недостатки использования DHCP

Отслеживание активности в Интернете становится утомительным, поскольку одно и то же устройство может иметь несколько IP-адресов в течение определенного периода времени.
Компьютеры с DHCP нельзя использовать в качестве серверов, так как их IP-адреса со временем меняются.

2. DNS: протокол системы доменных имен

Протокол DNS помогает переводить или сопоставлять имена хостов с IP-адресами. DNS работает по модели клиент-сервер и использует распределенную базу данных по иерархии серверов имен.

Хосты идентифицируются на основе их IP-адресов, но запоминание IP-адреса затруднено из-за его сложности. IP-адреса также являются динамическими, что делает еще более необходимым сопоставление доменных имен с IP-адресами. DNS помогает решить эту проблему, преобразовывая доменные имена веб-сайтов в числовые IP-адреса.

Преимущества

DNS упрощает доступ в Интернет.
Устраняет необходимость запоминать IP-адреса.

Недостатки

Запросы DNS не содержат информацию о клиенте, который их инициировал. Это связано с тем, что DNS-сервер видит только IP-адрес, с которого пришел запрос, что делает сервер уязвимым для манипуляций со стороны хакеров.
Корневые серверы DNS, если они будут скомпрометированы, могут позволить хакерам перенаправить на другие страницы для получения фишинговых данных.

3. FTP: протокол передачи файлов

Протокол передачи файлов обеспечивает обмен файлами между хостами, как локальными, так и удаленными, и работает поверх TCP. Для передачи файлов FTP создает два TCP-соединения: управление и соединение для передачи данных. Управляющее соединение используется для передачи управляющей информации, такой как пароли, команды для извлечения и сохранения файлов и т. д., а соединение для передачи данных используется для передачи фактического файла. Оба этих соединения выполняются параллельно в течение всего процесса передачи файла.

Преимущества

Позволяет предоставлять общий доступ к большим файлам и нескольким каталогам одновременно.
Позволяет возобновить обмен файлами, если он был прерван.
Позволяет восстановить потерянные данные и запланировать передачу файлов.

Недостатки

FTP не обеспечивает безопасность. Данные, имена пользователей и пароли передаются в виде простого текста, что делает их уязвимыми для злоумышленников.
FTP не имеет возможности шифрования, что делает его несовместимым с отраслевыми стандартами.

Преимущества

Использование памяти и ЦП низкое из-за меньшего количества одновременных подключений.
Сообщать об ошибках можно, не закрывая подключения.
Благодаря меньшему количеству TCP-подключений снижается перегрузка сети.

Недостатки

5. IMAP и IMAP4: протокол доступа к сообщениям в Интернете (версия 4)

IMAP – это протокол электронной почты, который позволяет конечным пользователям получать доступ к сообщениям, хранящимся на почтовом сервере, и управлять ими из своего почтового клиента, как если бы они находились локально на удаленном устройстве. IMAP следует модели клиент-сервер и позволяет нескольким клиентам одновременно получать доступ к сообщениям на общем почтовом сервере. IMAP включает операции по созданию, удалению и переименованию почтовых ящиков; проверка новых сообщений; безвозвратное удаление сообщений; установка и снятие флагов; и многое другое. Текущая версия IMAP — версия 4, редакция 1.

Преимущества

Поскольку электронные письма хранятся на почтовом сервере, использование локального хранилища минимально.
В случае случайного удаления сообщений электронной почты или данных их всегда можно восстановить, так как они хранятся на почтовом сервере.

Недостатки

Электронная почта не будет работать без активного подключения к Интернету.
Высокое использование электронной почты конечными пользователями требует большего пространства для хранения почтовых ящиков, что увеличивает затраты.

6. POP и POP3: протокол почтового отделения (версия 3)

Протокол почтового отделения также является протоколом электронной почты. Используя этот протокол, конечный пользователь может загружать электронные письма с почтового сервера в свой собственный почтовый клиент. После того, как электронные письма загружены локально, их можно прочитать без подключения к Интернету. Кроме того, когда электронные письма перемещаются локально, они удаляются с почтового сервера, освобождая место. POP3 не предназначен для выполнения обширных манипуляций с сообщениями на почтовом сервере, в отличие от IMAP4. POP3 — это последняя версия протокола почтового отделения.

Преимущества

Читайте электронные письма на локальных устройствах без подключения к Интернету.
Почтовый сервер не должен иметь большой объем хранилища, так как электронные письма удаляются при локальном перемещении.

Недостатки

Если локальное устройство, на которое были загружены электронные письма, выйдет из строя или будет украдено, электронные письма будут потеряны.

7. SMTP: простой протокол передачи почты

SMTP – это протокол, предназначенный для надежной и эффективной передачи электронной почты. SMTP — это push-протокол, который используется для отправки электронной почты, тогда как POP и IMAP используются для получения электронной почты на стороне конечного пользователя. SMTP передает электронные письма между системами и уведомляет о входящих электронных письмах. Используя SMTP, клиент может передавать электронную почту другому клиенту в той же или другой сети через ретранслятор или шлюз, доступный для обеих сетей.

Преимущества

Простота установки.
Подключается к любой системе без каких-либо ограничений.
Это не требует каких-либо разработок с вашей стороны.

Недостатки

Обмен сообщениями между серверами может привести к задержке отправки сообщения, а также увеличивает вероятность того, что сообщение не будет доставлено.
Некоторые брандмауэры могут блокировать порты, используемые с SMTP.

8. Telnet: протокол эмуляции терминала

Telnet – это протокол прикладного уровня, который позволяет пользователю обмениваться данными с удаленным устройством. На компьютере пользователя устанавливается клиент Telnet, который обращается к интерфейсу командной строки другого удаленного компьютера, на котором запущена серверная программа Telnet.

Telnet в основном используется сетевыми администраторами для доступа к удаленным устройствам и управления ими. Чтобы получить доступ к удаленному устройству, сетевой администратор должен ввести IP-адрес или имя хоста удаленного устройства, после чего ему будет представлен виртуальный терминал, который может взаимодействовать с хостом.

Преимущества

Совместимость с несколькими операционными системами.
Экономит много времени благодаря быстрому подключению к удаленным устройствам.

Недостатки

Telnet не имеет возможности шифрования и отправляет важную информацию в виде открытого текста, что упрощает работу злоумышленников.
Дорого из-за низкой скорости печати.

9. SNMP: простой протокол управления сетью

SNMP – это протокол прикладного уровня, используемый для управления узлами, такими как серверы, рабочие станции, маршрутизаторы, коммутаторы и т. д., в IP-сети. SNMP позволяет сетевым администраторам отслеживать производительность сети, выявлять сбои в сети и устранять их. Протокол SNMP состоит из трех компонентов: управляемого устройства, агента SNMP и диспетчера SNMP.

Агент SNMP находится на управляемом устройстве. Агент представляет собой программный модуль, обладающий локальной информацией об управлении и преобразующий эту информацию в форму, совместимую с диспетчером SNMP. Диспетчер SNMP представляет данные, полученные от агента SNMP, помогая сетевым администраторам эффективно управлять узлами.

В настоящее время существует три версии SNMP: SNMP v1, SNMP v2 и SNMP v3. Обе версии 1 и 2 имеют много общего, но SNMP v2 предлагает усовершенствования, такие как дополнительные операции протокола. SNMP версии 3 (SNMP v3) добавляет возможности безопасности и удаленной настройки по сравнению с предыдущими версиями.

Сетевые протоколы уровня представления

LPP: облегченный протокол презентации

Протокол упрощенного представления помогает упростить поддержку служб приложений OSI в сетях, использующих протоколы TCP/IP, для некоторых сред с ограничениями. LPP разработан для определенного класса приложений OSI, а именно для тех объектов, контекст приложения которых содержит только элемент службы управления ассоциацией (ACSE) и элемент службы удаленных операций (ROSE). LPP не применим к объектам, чей контекст приложения является более обширным, т. е. содержит элемент службы надежной передачи.

Сетевые протоколы сеансового уровня

RPC: протокол удаленного вызова процедур

RPC — это протокол для запроса службы от программы на удаленном компьютере по сети, и его можно использовать, не разбираясь в базовых сетевых технологиях. RPC использует TCP или UDP для передачи сообщений между взаимодействующими программами. RPC также работает по модели клиент-сервер. Запрашивающая программа — это клиент, а программа, предоставляющая услуги, — это сервер.

Преимущества

В RPC отсутствуют многие уровни протоколов для повышения производительности.
При использовании RPC усилия по переписыванию или повторной разработке кода сводятся к минимуму.

Недостатки

Эффективность работы в глобальных сетях еще не доказана.
Кроме TCP/IP, RPC не поддерживает другие транспортные протоколы.

Сетевые протоколы транспортного уровня

1. TCP: протокол управления передачей

TCP — это протокол транспортного уровня, который обеспечивает надежную доставку потоков и службу виртуального подключения к приложениям с помощью последовательного подтверждения.TCP — это протокол, ориентированный на установление соединения, поскольку он требует установления соединения между приложениями перед передачей данных. Благодаря управлению потоком и подтверждению данных TCP обеспечивает расширенную проверку ошибок. TCP обеспечивает последовательность данных, то есть пакеты данных поступают на принимающую сторону по порядку. Повторная передача потерянных пакетов данных также возможна с помощью TCP.

Преимущества

TCP обеспечивает три вещи: данные достигают места назначения, достигают его вовремя и достигают его без дублирования.
TCP автоматически разбивает данные на пакеты перед передачей.

Недостатки

TCP нельзя использовать для широковещательных и многоадресных подключений.

2. UDP: протокол пользовательских дейтаграмм

UDP – это протокол транспортного уровня без установления соединения, предоставляющий простую, но ненадежную службу сообщений. В отличие от TCP, UDP не добавляет функций надежности, управления потоком или восстановления после ошибок. UDP полезен в ситуациях, когда механизмы надежности TCP не нужны. Повторная передача потерянных пакетов данных невозможна по протоколу UDP.

Преимущества

Широковещательные и многоадресные соединения возможны с UDP.
UDP быстрее, чем TCP.

Недостатки

В UDP пакет может не быть доставлен, быть доставлен дважды или вообще не быть доставлен.
Необходима ручная дезинтеграция пакетов данных.

Протоколы сетевого уровня

1. IP: интернет-протокол (IPv4)

IPv4 – это протокол сетевого уровня, который содержит адресную и управляющую информацию, помогающую маршрутизировать пакеты в сети. IP работает в тандеме с TCP для доставки пакетов данных по сети. В IP каждому хосту назначается 32-битный адрес, состоящий из двух основных частей: номера сети и номера хоста. Номер сети идентифицирует сеть и назначается Интернетом, а номер хоста идентифицирует хост в сети и назначается администратором сети. IP отвечает только за доставку пакетов, а TCP помогает вернуть их в правильном порядке.

Преимущества

IPv4 шифрует данные для обеспечения конфиденциальности и безопасности.
Благодаря IP маршрутизация данных становится более масштабируемой и экономичной.

Недостатки

IPv4 трудоемок, сложен и подвержен ошибкам.

2. IPv6: Интернет-протокол версии 6

IPv6 — это последняя версия Интернет-протокола, протокола сетевого уровня, который содержит адресную и управляющую информацию для обеспечения маршрутизации пакетов в сети. IPv6 был создан для борьбы с исчерпанием IPv4. Он увеличивает размер IP-адреса с 32 бит до 128 бит, чтобы поддерживать больше уровней адресации.

Преимущества

Более эффективная маршрутизация и обработка пакетов по сравнению с IPv4.
Более высокий уровень безопасности по сравнению с IPv4.

Недостатки

IPv6 несовместим с компьютерами, работающими на IPv4.
Проблема при обновлении устройств до IPv6.

3. ICMP: протокол управляющих сообщений Интернета

ICMP – это протокол сетевого уровня, поддерживающий протокол, используемый сетевыми устройствами для отправки сообщений об ошибках и оперативной информации. Сообщения ICMP, доставляемые в IP-пакетах, используются для внеполосных сообщений, связанных с работой сети или неправильной работой. ICMP используется для оповещения об сетевых ошибках, перегрузке и тайм-аутах, а также для помощи в устранении неполадок.

Преимущества

Недостатки

Отправка большого количества сообщений ICMP увеличивает сетевой трафик.
Конечные пользователи страдают, если злонамеренные пользователи отправляют много недостижимых пакетов назначения ICMP.

Сетевые протоколы канального уровня

1. ARP: протокол разрешения адресов

Протокол разрешения адресов помогает сопоставлять IP-адреса с физическими машинными адресами (или MAC-адресами для Ethernet), распознаваемыми в локальной сети. Таблица, называемая кешем ARP, используется для поддержания корреляции между каждым IP-адресом и соответствующим ему MAC-адресом. ARP предлагает правила для создания этих корреляций и помогает преобразовывать адреса в обоих направлениях.

Преимущества

MAC-адреса не нужно знать или запоминать, так как кэш ARP содержит все MAC-адреса и автоматически сопоставляет их с IP-адресами.

Недостатки

ARP подвержен атакам безопасности, называемым атаками с подменой ARP.
При использовании ARP иногда хакер может полностью остановить трафик. Это также известно как отказ в обслуживании ARP.

2. SLIP: IP-адрес последовательной линии

SLIP используется для двухточечных последовательных соединений с использованием TCP/IP. SLIP используется на выделенных последовательных каналах, а иногда и для удаленного доступа. SLIP полезен для того, чтобы позволить нескольким хостам и маршрутизаторам взаимодействовать друг с другом; например, хост-хост, хост-маршрутизатор и маршрутизатор-маршрутизатор — все это общие конфигурации сети SLIP.SLIP — это просто протокол кадрирования пакетов: он определяет последовательность символов, которые кадрируют IP-пакеты в последовательной линии. Он не обеспечивает адресацию, идентификацию типа пакета, обнаружение или исправление ошибок или механизмы сжатия.

Преимущества

Поскольку у него небольшие накладные расходы, он подходит для использования в микроконтроллерах.
Он повторно использует существующие коммутируемые соединения и телефонные линии.
Его легко развернуть, так как он основан на Интернет-протоколе.

Недостатки

SLIP не поддерживает автоматическую настройку сетевых подключений одновременно на нескольких уровнях OSI.
SLIP не поддерживает синхронные подключения, такие как подключение, созданное через Интернет от модема к интернет-провайдеру (ISP).

Возникли проблемы с управлением сетью?

ManageEngine OpManager — это комплексный инструмент мониторинга сети, который отслеживает работоспособность, производительность и доступность всех сетевых устройств в IP-сети прямо из коробки. OpManager использует для работы большинство протоколов, перечисленных выше, что позволяет вам иметь полный контроль над вашими сетевыми устройствами. Чтобы узнать больше об OpManager, зарегистрируйтесь для получения бесплатной демоверсии или загрузите бесплатную пробную версию.

Выпускник Массачусетского технологического института, который привнес многолетний технический опыт в статьи о поисковой оптимизации, компьютерах и беспроводных сетях.

Кристин Бейкер – консультант по маркетингу с опытом работы с различными клиентами. Ее опыт включает социальные сети, веб-разработку и графический дизайн.

В этой статье

Перейти к разделу

Сетевой протокол включает в себя все правила и соглашения для связи между сетевыми устройствами, в том числе способы, которыми устройства могут идентифицировать и устанавливать соединения друг с другом. Существуют также правила форматирования, которые определяют, как данные упаковываются в отправленные и полученные сообщения.

Некоторые протоколы также включают подтверждение сообщения и сжатие данных для надежной и высокопроизводительной сетевой связи.

Димитрий Отис / Getty Images

О протоколах

Без протоколов устройства не могли бы понимать электронные сигналы, которые они посылают друг другу по сетевым соединениям.

Современные протоколы для компьютерных сетей обычно используют методы коммутации пакетов для отправки и получения сообщений в виде пакетов, которые представляют собой сообщения, разделенные на части, которые собираются и повторно собираются в месте назначения. Были разработаны сотни протоколов компьютерных сетей, каждый из которых предназначен для определенных целей и сред.

Интернет-протоколы

Точно так же низкоуровневые интернет-протоколы, такие как ARP и ICMP, сосуществуют с IP. Как правило, протоколы более высокого уровня в семействе IP взаимодействуют с такими приложениями, как веб-браузеры, а протоколы более низкого уровня взаимодействуют с сетевыми адаптерами и другим компьютерным оборудованием.

Протоколы беспроводной сети

Беспроводные сети стали обычным явлением благодаря Wi-Fi, Bluetooth и LTE. Сетевые протоколы, предназначенные для использования в беспроводных сетях, должны поддерживать мобильные устройства в роуминге и решать такие проблемы, как переменная скорость передачи данных и сетевая безопасность.

Протоколы сетевой маршрутизации

Протоколы маршрутизации – это протоколы специального назначения, разработанные специально для использования сетевыми маршрутизаторами в Интернете. Протокол маршрутизации может идентифицировать другие маршрутизаторы, управлять путями (называемыми маршрутами) между источниками и пунктами назначения сетевых сообщений и принимать решения о динамической маршрутизации. Общие протоколы маршрутизации включают EIGRP, OSPF и BGP.

Как реализованы сетевые протоколы

Современные операционные системы содержат встроенные программные службы, реализующие поддержку некоторых сетевых протоколов. Такие приложения, как веб-браузеры, содержат программные библиотеки, поддерживающие протоколы высокого уровня, необходимые для работы этого приложения. Для некоторых низкоуровневых протоколов TCP/IP и маршрутизации поддержка реализована напрямую аппаратно (наборы микросхем) для повышения производительности.

Каждый пакет, передаваемый и получаемый по сети, содержит двоичные данные (единицы и нули, которые кодируют содержимое каждого сообщения). Большинство протоколов добавляют небольшой заголовок в начале каждого пакета для хранения информации об отправителе сообщения и предполагаемом получателе. Некоторые протоколы также добавляют нижний колонтитул в конце. Каждый сетевой протокол может идентифицировать сообщения своего типа и обрабатывать заголовки и нижние колонтитулы при перемещении данных между устройствами.

Группу сетевых протоколов, которые работают вместе на более высоких и более низких уровнях, часто называют семейством протоколов.Студенты, изучающие сетевые технологии, традиционно изучают модель OSI, которая концептуально организует семейства сетевых протоколов в определенные уровни для учебных целей.

Сетевые протоколы отвечают за установление и обеспечение связи между различными устройствами. Узнайте об использовании и списке часто используемых сетевых протоколов здесь.

Сетевые протоколы – это набор предопределенных правил и указаний, которым следуют устройства, связанные с компьютером, для обеспечения связи по сети. Эти стандартные рамки правил в наборе интернет-протоколов включают идентификацию и установление соединений между устройствами. Более того, они также определяют, как может происходить передача данных на разные устройства в одной сети и с них.

Сетевые протоколы, созданные в соответствии с отраслевыми стандартами сетевыми и технологическими организациями, такими как IEEE, W3Consortium, ISO (Международная организация по стандартизации) и другими, необходимы для бесперебойной связи между устройствами. Кроме того, два или более устройств, основанных на разных инфраструктурных устройствах или стандартах, также могут взаимодействовать через стандартные сетевые протоколы. Эти протоколы включают рекомендации, которые отслеживают методы доступа, тип кабеля, скорость передачи данных и т. д.

В этой статье рассказывается об использовании сетевых протоколов, о том, как они работают, и о некоторых их распространенных типах.

Использование сетевых протоколов

Сетевые протоколы могут использоваться для цифровой и аналоговой связи. Кроме того, эти стандартные протоколы связи могут проверять авторизацию и обнаруживать ошибки в канале связи. Сетевая связь осуществляется через беспроводные сетевые протоколы, проводные сетевые протоколы, интернет-протоколы и т.д.

Сетевые протоколы используются для доступа в Интернет, передачи файлов между устройствами, автоматизации процессов в сети и отправки сообщений по сети Интернет.

Комплект интернет-протоколов обеспечивает бесперебойную работу сети и поддерживает соединения между устройствами. Помимо этого, сетевые протоколы помогают сетевым администраторам находить и исправлять ошибки. Специальные протоколы, основанные на безопасности, отвечают за безопасность передачи данных, аутентификацию пользователей в сети, не позволяя неавторизованным пользователям обходить сеть и подделывать данные, передаваемые по сети.

Сегодня для связи между устройствами в сети используется несколько типов протоколов. Давайте разберемся с несколькими типами сетевых протоколов, используемых сегодня.

1. Протокол управления передачей (TCP)

Протокол управления передачей (TCP) – это сетевой протокол связи, который позволяет приложениям и устройствам обмениваться данными по сети. TCP интегрируется с Интернет-протоколом (IP) для передачи данных и связи; поэтому набор интернет-протоколов также известен как TCP/IP.

Кроме того, он обеспечивает безопасную доставку пакетов данных, отправляемых через Интернет, от источника к месту назначения. TCP обеспечивает бесперебойную сквозную доставку сообщений и информации. Кроме того, он устанавливает соединение между источником и получателем и разбивает данные на более мелкие фрагменты пакетов, сохраняя при этом целостность данных. Такие протоколы, как FTP, SSH и Telnet, используют TCP для передачи данных.

Преимущества:

Гарантирует, что данные достигают узла назначения
Своевременная доставка данных

2. Протокол передачи файлов (FTP)

Протокол передачи файлов (FTP) используется для передачи файлов между устройствами или приложениями через соединения TCP/IP. Для облегчения FTP-обмена компьютер (локальный хост) и сервер (удаленный хост) должны быть подключены через сеть и настроены. Стандартный коммуникационный протокол, основанный на клиент-серверной структуре, FTP обеспечивает передачу файлов между сервером и клиентом.

FTP позволяет пользователям загружать и передавать файлы с одного устройства на другое при установленном подключении к Интернету. Это также позволит системам перемещать файлы, хранящиеся удаленно в облаке. FTP работает, когда клиент запрашивает файл, предоставленный сервером. Канал данных устанавливается для клиентов, чтобы запрашивать файлы и загружать, копировать или редактировать файлы. Кроме того, FTP обеспечивает частное совместное использование файлов.

Преимущества:

Разрешает делиться большими файлами
Позволяет восстановить потерянные данные.

3. Простой протокол передачи почты (SMTP)

Простой протокол передачи почты или SMTP, как его обычно называют, – это еще один пример стандартного протокола связи, обеспечивающего передачу электронной почты через Интернет.

Несмотря на то, что он может отправлять и получать электронные письма, в основном он используется для отправки текстовых сообщений.Кроме того, он также может работать или интегрироваться с POP3 (протокол почтового отделения) и IMAP (протокол доступа к интернет-сообщениям) для получения электронных писем на стороне назначения, в то время как SMTP служит для отправки электронных писем из источника.

Помимо этого, его основной функцией является установление и упрощение правил связи между серверами для обмена сообщениями.

Преимущества:

Гибкость с существующими системами
Выделенный сервер для исходящих писем

Преимущества:

Обеспечивает специальные возможности за счет сохранения содержимого в кэш-памяти.
Разрешает несколько подключений для одновременной загрузки одного и того же файла

Реализация сетевых протоколов

Сетевые протоколы строятся друг на друге. Однако они представляют собой всего лишь набор установленных правил и указаний, а не коды или части программного обеспечения.

Сетевые протоколы реализованы как сервисы в системе. Система следует определенному набору стандартных правил при работе в сети и взаимодействии с приложением или системой. Аппаратное обеспечение системы работает путем чтения потоков битов и реализует протоколы в соответствии с потоком уровней в модели OSI. Некоторые сетевые протоколы реализованы на аппаратном уровне (физический уровень), а другие запрограммированы в программном обеспечении как часть операционной системы или приложения.

Интернет-протоколы или сетевые протоколы управляют взаимодействием между клиентом и сервером и являются основой для цифровой связи. Они также настраивают безопасную и высокопроизводительную сетевую связь. Хотя инфраструктура Интернета была бы повреждена без этих заранее определенных правил и стандартных рамок, обеспечение безопасности сети также имеет решающее значение. Огромные объемы данных или информации передаются по сети, что делает ее подверженной вторжению. Следовательно, чтобы защитить свою сеть, вам необходимо иметь полное представление о протоколах прикладного уровня и о том, как устройства и процессы работают вместе. Именно здесь надежные программы, такие как Certified Network Defender (C|ND), могут помочь вам расширить свои знания и навыки.

Стать сертифицированным защитником сети

Как упоминалось ранее, сетевые протоколы играют решающую роль в сетевой безопасности. Они обеспечивают цифровую передачу данных по защищенному сетевому каналу и регулируют действия по передаче данных в Интернете. Протоколы сетевой безопасности также обеспечивают защиту данных от неавторизованных злонамеренных пользователей за счет шифрования сетевого канала для доступа к пакетам данных. Без протоколов сетевой маршрутизации нам было бы сложно взаимодействовать с людьми по всему миру.

Сетевой защитник может внедрить и контролировать эти сетевые протоколы, чтобы защитить данные от кражи.

Аккредитованная сертификация, такая как Certified Network Defender (C|ND), которая на 100 % ориентирована на безопасность и защиту сети, позволяет защитнику сети или специалисту по кибербезопасности понять основы работы в сети. Понимание сетевых концепций поможет им настроить и защитить сетевые протоколы для обеспечения безопасности конечных точек, защиты от сетевых атак и обеспечения технической безопасности сети.

Признано и аккредитовано DoD 8570 и ANSI/ISO/IEC 17024

Получите сертификат сетевой безопасности в EC-Council

Часто задаваемые вопросы

Хотя обычный человек может не ограничивать свои знания сетевых протоколов, тем не менее все мы участвуем в установлении сетевых протоколов, когда пользуемся веб-ресурсами или используем Интернет для цифровых коммуникаций. Они предназначены не только для использования только ИТ-специалистами и специалистами по безопасности.

Каковы основные функции сетевых протоколов?

Хотя существует множество типов интернет-протоколов, все типы сетевых протоколов выполняют три основные функции:

Читайте также: