Протокол передачи данных

Эта статья входит в число готовых статей
Материал из «Знание.Вики»
У этого термина существуют и другие значения, см. Протокол.

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

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

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

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

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

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 Маргарита Катрич. Что такое протоколы передачи данных (1 июня 2023). Дата обращения: 7 октября 2024.
  2. ↑ Что такое протокол (обновлено 2024-05-07). Дата обращения: 7 октября 2024.
  3. ↑ 3,0 3,1 Модели OSI/ISO и TCP/IP. TestIngineer. Дата обращения: 7 октября 2024.
  4. ↑ Hunt, Craig. TCP/IP Network Administration. — 3rd Edition. — O'Reilly Media, Inc.. — ISBN 0596002971.
Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Протокол_передачи_данных&oldid=832451