Научная статья на тему 'Сетевые протоколы передачи данных'

Сетевые протоколы передачи данных Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
2125
145
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ / ИНФОРМАЦИЯ / СТЕК ПРОТОКОЛОВ TCP/IP / ОБМЕНА ПАКЕТАМИ / СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ / ДАТАГРАММА

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Лысенко Алексей Федорович

Для взаимодействия компьютеров, работающих в различных сетях, с использованием различного программного обеспечения необходимо наличие протоколов и стандартов. Эти протоколы строго следуют стандартам и правилам технической организации компьютерных сетей, которые в свою очередь реализуют взаимодействие по сети. В данной работе рассматривается процесс обмена информацией между электронно-вычислительными машинами. Затронуты некоторые аспекты сетевых протоколов передачи данных.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Лысенко Алексей Федорович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Сетевые протоколы передачи данных»

СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Лысенко А.Ф.

Лысенко Алексей Федорович - студент, кафедра прикладной информатики, экономический факультет, Белгородский государственный аграрный университет им. В.Я. Горина, г. Белгород

Аннотация: для взаимодействия компьютеров, работающих в различных сетях, с использованием различного программного обеспечения необходимо наличие протоколов и стандартов. Эти протоколы строго следуют стандартам и правилам технической организации компьютерных сетей, которые в свою очередь реализуют взаимодействие по сети. В данной работе рассматривается процесс обмена информацией между электронно-вычислительными машинами. Затронуты некоторые аспекты сетевых протоколов передачи данных.

Ключевые слова: сетевые протоколы, информация, стек протоколов TCP/IP, обмена пакетами, сетевая модель передачи данных, датаграмма.

УДК 004.738.5.057.4

Обмен информацией между электронно -вычислительными машинами на большие расстояния всегда являлся более приоритетной задачей, чем локальный обмен информацией. Поэтому ему уделялся больший интерес и, в соответствии с этим, выделялось большее финансирование во многих странах. Одним из таких проектов была названием сеть Арпанет (от англ. Advanced Research Projects Agency Network), финансировавшаяся военным ведомством США. С самого старта проекта проводились работы по объединению мощностей многих вычислительных машин различного вида. К концу проекта были подведены итоги, полученные при эксплуатации сети Арпанет, которые были опубликованы в открытой печати. Благодаря этому, почти все страны занялись почти полным копированием не только аппаратной части американских машин, но и программного обеспечения, именно поэтому считается, что сеть Арпанет является предшественницей всеми известной глобальной компьютерной сети Internet [1].

Главной задачей сетевой общественности являлось создание протоколов обмена информацией. Эта задача абсолютно объективно являлась важнейшей, так как необходимо было сделать, чтоб компьютеры понимали друг друга, которые тем временем обладали различной архитектурой и программным обеспечением. На первых этапах разработчики многочисленных локальных корпоративных сетей договаривались о внутренних протоколах обмена информацией в своих сетях. Стандартизации еще не было. Но уже в 70-е годы разработчикам стало очевидно, что стандартизации не избежать и она нужна. В эти же годы начался стремительный процесс формирования комиссий по стандартизации программных и аппаратных средств и многочисленных международных и национальных комитетов в области вычислительной техники и обмена информацией. Где в конце 70-х годов международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO) предложила так называемую эталонную модель взаимодействия открытых систем классификации сетевых протоколов Open Systems Interconnection model или просто модель OSI247.

Сетевой протокол обмена информацией определяет перечень форматов передаваемых блоков данных, а также правил их обработки и соответствующих действий, то есть это некая инструкция, содержащая в себе информацию о том, какого типа данные передаются по сети, в каком порядке обрабатываются, а также набор правил обработки этих данных.

Человек, управляющий компьютером, подключенным к сети, тем или иным способом, например, с помощью программ-приложений, формирует и передает по

сети сообщения, предназначенные для других людей или компьютеров. Он также может ожидать поступления ответного сообщения. В приведенном примере сообщение представляет собой логически завершенную информацию, предназначенную для потребления конечными пользователями - прикладной программой или человеком. Например, этой информацией может быть набор текстовой и графической информации на экране или файл целиком. Сейчас сообщения неразрывно связывают с верхним (прикладным) уровнем или, как его еще называют, уровнем приложений.

Сообщения проходят достаточно непростой путь по сетям. Они могут находиться в очереди на обработку или передачу, и вовсе могут не дойти до адресата, в этой ситуации отправитель также должен быть уведомлен специальным сообщением.

В начале вычислительные сети были сетями коммутации сообщений. При коммутации сообщений происходит разбиение информации на сообщения, каждое из которых состоит из заголовка и информации. Это было оправдано, пока сообщения были сравнительно короткими. Но параллельно с этим всегда существовали задачи передачи на расстояние большого количества информации. Для решения этой задачи использование сетей с коммутацией сообщений является неэффективным, поскольку длины сообщений имеют большой разброс - от очень коротких до очень длинных, что свойственно для компьютерных сетей.

По этой причине было предложено делить длинные сообщения на блоки данных -так называемые «пакеты» и передавать сообщения не целиком, а частями, т.е. пакетами, вставляя в промежутках пакеты других сообщений. В конце пакеты собираются обратно в сообщения. Короткие сообщения в данном случае являлись вырожденным случаем пакета, равного сообщению.

На текущий момент почти все сети в мире являются сетями коммутации пакетов. Но способов обмена пакетами тоже может быть множество. Это связано с методами подтверждения правильности передачи.

Существуют два способа организации обмена пакетами:

• создание виртуального канала;

• посредством датаграмм.

Создание виртуального канала или же установление виртуального соединения является более безопасным способом обмена информацией. Поэтому он обладает большим преимуществом при передаче данных на большие расстояния и (или) по физическим каналам, в которых возможны помехи. При виртуальном соединении пункт приема информации уведомляет отправителя о правильном или неправильном приеме каждого пакета. Если какой-то пакет принят с ошибкой, отправитель повторяет его передачу. Это происходит до тех пор, пока все пакеты полностью не будут успешно доставлены. На время передачи информации между двумя пунктами коммутируется канал, аналогичный каналу при телефонном разговоре. Виртуальным его называют потому, что в отличие от телефонного коммутированного канала обмен информацией может идти по различным физическим путям даже в процессе передачи одного сообщения.

Датаграмма (англ. datagram, дейтаграмма) - блок информации, передаваемый протоколом через сеть связи без предварительного установления соединения и создания виртуального канала. Термин несколько схож по аналогии с термином телеграмма. Аналогия заключается том, что датаграммы - которые собственно являются короткими пакетами - пересылаются адресату без получения подтверждения от каждой датаграммы. О получении всего сообщения и о его целостности должна уведомить программа-приложение с помощью которой было сформирована и передана по сети информация [2].

За период развития вычислительных сетей было предложено и разработано множество сетевых протоколов обмена данными, самым распространенным из

которых стал стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol -сетевая модель передачи данных, представленных в цифровом виде. Модель описывает способ передачи данных от источника информации к получателю) [3].

TCP/IP - это сетевая модель передачи данных, состоящая из следующих протоколов:

• межсетевой протокол (Internet Protocol - IP), управляет адресацией в сетях (IP-адресация);

• протокол управления передачей (Transmission Control Protocol - TCP), который используется для обеспечения надёжной доставки данных на транспортном уровне;

• протокол межсетевых управляющих сообщений (Internet Control Message Protocol - ICMP), является вспомогательным сетевым протоколом, который управляет низкоуровневой поддержкой протокола IP, позволяет маршрутизатору сообщить об сообщениях об ошибках, квитанциях и других исключительных ситуациях, возникших при передаче данных;

• протокол определения адреса (Address ResolutionProtocol - ARP), который выполняет преобразование логических сетевых адресов в аппаратные;

• протокол пользовательских датаграмм (UserDatagramm Protocol - UDP), протокол UDP обеспечивает передачу пакетов без проверки доставки, в то время как протокол TCP требует установления виртуального канала и соответственно подтверждения доставки пакета с повтором в случае ошибки [4].

Это семейство протоколов, получившее название - стек протоколов TCP/IP, широко применяется во всем мире для объединения компьютеров в сети Internet.

Список литературы

1. Датаграмма // wikipedia.org. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Датаграмма/ (дата обращения: 12.04.2018).

2. Сетевые модели передачи данных // informationsecurityweb.wordpress.com. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://informationsecurityweb.wordpress.com /2016/05/27/сетевые-модели-передачи-данных/ (дата обращения: 12.04.2018).

3. Стек протоколов TCP/IP // wikipedia.org. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/TCP/IP/ (дата обращения: 12.04.2018).

4. Структура стека протоколов TCP/IP // agpu.net. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.agpu.net/fakult/ipimif/ipiit/kafinf/umk/el_lib/calc_system/lab_wor k_net/kulgin_3.htm/ (дата обращения: 12.04.2018).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.