Протокол передачи данных

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
← другие значения

Протокол передачи данных — это набор правил и соглашений, которые определяют способ обмена данными между устройствами и программами в сети. Другими словами это «язык» или правила «общения» между компьютерами или любыми другими устройствами, работающими с использованием процессоров. Протокол определяет, как данные упаковываются, отправляются и как устройства должны взаимодействовать друг с другом. Таким образом, связь между устройствами возможна исключительно благодаря применению протоколов[1].

Протоколы передачи данных можно классифицировать как физические (определяют, какие сигналы и каким образом передаются от одного устройства к другому — будь то электрические импульсы, передаваемые с определённой скоростью по проводам или посылки на заданной радиочастоте) и логические, которые отвечают за содержание и передачу данных после установления соединения. Например, интернет-браузер взаимодействует с сервером посредством протоколов HTTP или HTTPS. Передача файлов в компьютерной сети осуществляется по стандартному FTP-протоколу, а для потоковой загрузки данных используется протокол BitTorrent[2].

Виды протоколов[править]

Стандартизированные протоколы передачи данных делают возможным создание универсальных интерфейсов (на физическом уровне), не связанных с конкретной аппаратной платформой или производителем (например, протоколы USB, Bluetooth). Они подразделяются следующим образом:

  • сигнальный протокол необходим для управления соединением, таких как установление, переадресация и завершение сеанса связи. Это, например, протоколы RTSP, SIP. После окончания процедуры соединения для передачи данных используются такие протоколы, как RTP;
  • сетевой протокол — протокол следующего уровня, определяющий свод правил и последовательностей действий, обеспечивающих возможность подключения и обмена данными между двумя и более устройствами, подключёнными к сети.

Различные протоколы часто описывают отдельные аспекты одного типа связи. Названия «сетевой протокол» и «стек протоколов», как правило, относятся к программным составляющим, использующим протокол.

Разработка новых интернет-протоколов осуществляется на уровне IETF, а другие виды протоколов определяются стандартами IEEE (англ. Institute of Electrical and Electronics Engineers) или ISO (англ. International Organization for Standardization; фр. Organisation internationale de normalisation). В свою очередь, рекомендации ITU-T (англ. International Telecommunication Union — Telecommunication Standardization Sector) регулируют телекоммуникационные протоколы и форматы[3].

Наиболее популярной системой классификации сетевых протоколов признана модель OSI (англ. Open Systems Interconnection model). В этой модели протоколы распределены на семь уровней, начиная с физического уровня (ответственного за формирование и распознавание сигналов) и до прикладного уровня (обеспечивающего интерфейс программирования приложений для передачи данных).

Модель OSI подразделяется на семь уровней, каждый из которых соответствует определённому набору протоколов и правил взаимодействия[1].

Уровни модели OSI[править]

Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. Взаимодействия с протоколами своего уровня называются горизонтальными, а с уровнями на единицу выше или ниже — вертикальными. Любой протокол модели OSI выполняет только функции своего уровня.

Каждому уровню с некоторой долей условности соответствует свой операнд — логически неделимый элемент данных, которым на отдельном уровне можно оперировать в рамках модели и используемых протоколов: на физическом уровне мельчайшая единица — бит, на канальном уровне информация объединена в кадры, на сетевом — в пакеты (датаграммы), на транспортном — в сегменты. Любой фрагмент данных, логически объединённых для передачи — кадр, пакет, датаграмма — считается сообщением. Именно сообщения в общем виде являются операндами сеансового уровня, уровня представления и прикладного уровня[3].

Уровни модели OSI
Уровень Тип данных Функции Примеры Оборудование
7 Прикладной Данные Доступ к сетевым службам HTTP, FTP, POP3, SMTP, WebSocket Хосты ⇒ клиенты сети
Межсетевой экран
6 Представления Представление и шифрование данных ASCII, EBCDIC, SSL, gzip
5 Сеансовый Управление сеансом связи RPC, PAP, L2TP, gRPC
4 Транспортный Сегменты Датаграммы Прямая связь между конечными пунктами и надёжность TCP, UDP, SCTP, Порты
3 Сетевой Пакеты Определение маршрута и логическая адресация IPv4, IPv6, IPsec, AppleTalk, ICMP Маршрутизатор
Сетевой шлюз
Межсетевой экран
2 Канальный Биты
кадры
Физическая адресация PPP, IEEE 802.22, Ethernet, DSL, ARP, сетевая карта. Сетевой мост
Коммутатор Ethernet
Точка доступа
1 Физический Биты Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными Порты: USB, RJ
Среда передачи сигнала:
  • Кабели:
    • витая пара,
    • коаксиальный,
    • оптоволоконный.
  • Радиоканал
Концентратор
Повторитель (сетевое оборудование)

Описание выполняемых функций:

  • физический уровень занимается определением характеристик линий связи (механических, электрических, оптических);
  • канальный уровень описывает правила использования физического уровня сетевыми узлами;
  • сетевой уровень отвечает за адресные механизмы и доставку сообщений;
  • транспортный уровень контролирует последовательность передачи компонентов сообщения;
  • сеансовый уровень координирует взаимодействие между двумя программами, работающими на разных устройствах;
  • уровень представления занимается преобразованием данных из внутреннего формата компьютера в формат передачи;
  • прикладной уровень служит интерфейсом между прикладным ПО и остальными уровнями, обеспечивая удобные взаимодействия для сетевых приложений.

Уровни протоколов TCP/IP[править]

Другая модель, известная как стек протоколов TCP/IP, включает в себя четыре уровня:

  • уровень канала (link layer),
  • уровень интернета (Internet layer),
  • уровень передачи (transport layer),
  • уровень приложений (application layer).

Примеры сетевых протоколов[править]

Самым распространённым сетевым протоколом является TCP/IP — это протокол для передачи данных Интернета, названный так по наименованиям входящих в него двух основных протоколов: TCP (англ. Transmission Control Protocol) и IP (англ. Internet Protocol).[4]

Ниже приведён ряд наиболее популярных протоколов, также используемых в Интернете:

  • HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) — это протокол для передачи гипертекста. HTTP применяется при обмене веб-страницами между машинами в одной сети.
  • FTP (File Transfer Protocol) — протокол обмена файлами между файловым сервером и компьютером пользователя. FTP позволяет передавать как двоичные, так и текстовые файлы. Подключившись к удалённому компьютеру, пользователь может загружать файлы с него на свой или наоборот.
  • POP3 (Post Office Protocol) — стандарт для почтового соединения. POP3-серверы обрабатывают входящую почту и протокол обеспечивает запросы на получение писем клиентскими почтовыми программами.
  • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — это протокол, устанавливающий правила пересылки почты. SMTP серверы предоставляют либо подтверждение получения, либо сообщение об ошибке, либо запрашивают дополнительную информацию.
  • TELNET — протокол для удаленного доступа. TELNET позволяет пользователям работать на удаленном компьютере как на своём собственном, включая запуск программ и изменение настроек. Однако возможности зависят от прав доступа, установленных администратором удалённой системы.

Ниже показана структурная схема обмена данными с использованием протоколов HTTP TCP/IP.

Структурная схема обмена данными в компьютерной сети с использованием протоколов HTTP TCP-IP
Структурная схема обмена данными в компьютерной сети с использованием протоколов HTTP TCP/IP

См. также[править]

Примечания[править]

  1. 1,0 1,1 Маргарита Катрич Что такое протоколы передачи данных (2023-06-01). Проверено 7 октября 2024.
  2. Что такое протокол (обновлено 2024-05-07). Проверено 7 октября 2024.
  3. 3,0 3,1 Модели OSI/ISO и TCP/IP. TestIngineer. Проверено 7 октября 2024.
  4. Hunt, Craig TCP/IP Network Administration. — 3rd Edition. — O'Reilly Media, Inc.. — ISBN 0596002971.
 
Физический

EthernetRS-232EIA-422RS-449RS-485

Канальный

EthernetPPPoEPPPL2F802.11 Wi-Fi802.16 WiMaxToken ringARCNETFDDIHDLCSLIPATMCANDTMX.25Frame relayShortest Path BridgingSMDSSTPERPS

Сетевой

IPv4IPv6IPsecICMPIGMPARPRARPRIP2OSPFEIGRP

Транспортный

TCP(Crypt) • UDPSCTPDCCP • RDP/RUDPRTPGRE

Сеансовый

ADSPH.245iSNSNetBIOSPAPRPCL2TPPPTPRTCPSMPPSCPZIPSDP

Представления

XDRSSLTLS

Прикладной

BGPHTTP(S) • DHCPIRCSNMPDNS(SEC) • NNTPXMPPSIPIPPNTPSNTPЭлектронная почта (SMTPPOP3IMAP4) • Передача файлов (FTPTFTPSFTPWebDAV) • SMB • Удалённый доступ (rloginTelnetSSHRDP)

Другие прикладные

BitcoinOSCARCDDBMulticast FTPMultisource FTPBitTorrentGnutellaSkype

Знание.Вики

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Протокол передачи данных», расположенная по следующим адресам:

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.

Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».