Информационные протоколы сети Интернет

Введение

На наших глазах новейшие информационные технологии все глубже проникают  в самые разные области человеческой деятельности. Стремительный рост объемов информации заставляет постоянно совершенствовать методы доступа к ней, расширять вычислительные сети. Ведущая роль среди последних принадлежит, безусловно, глобальной сети — Интернету — в развитых странах это слово знакомо каждому школьнику.

Прошло сравнительно немного времени  с тех пор, как Интернет сделал свои первые шаги. А сегодня большинство  преподавателей и студентов российских вузов, ученых из исследовательских институтов уже не могут себе представить жизнь без того потока информации, которым их снабжает всемирная паутина. Число пользователей сети растет не только в столицах, но и в разных регионах России.

Интернет стал не только средой, где  интенсивно развиваются информационные технологии, но и движущей силой  такого развития. Изменения в технологии глобальной сети во многом определяют направление движения всех систем, использующих сеть. Именно данные обстоятельства определяют актуальность данной работы.

Информационные протоколы  сети Интернет

В основе любой операции, выполняемой  в сети, лежит протокол — некие  правила, определяющие порядок обмена информацией и ее вид. При общении  между людьми такой протокол называется этикетом и зависит от культурных традиций, характера взаимоотношений собеседников, текущей ситуации. В компьютерных сетях протокол определяется задачей, для выполнения которой он создавался.

Чтобы передать информацию от одной  системы к другой, например, от домашнего компьютера, подключенного к сети Интернет, на какой-то сайт, используется целое многоуровневое семейство протоколов.

Различают два типа протоколов: базовые  и прикладные. Базовые протоколы  отвечают за физическую пересылку сообщений между компьютерами в сети Internet. Это протоколы IP и TCP, Прикладными называют протоколы более высокого уровня, они отвечают за функционирование специализированных служб. Например, протокол HTTP служит для передачи гипертекстовых сообщений, протокол FTP — для передачи файлов, SMTP — для передачи электронной почты.

Набор протоколов разных уровней, работающих одновременно, называют стеком протоколов. Каждый нижележащий уровень стека  протоколов имеет свою систему правил и предоставляет сервис вышележащим. Аналогично каждый протокол в стеке протоколов выполняет свою функцию, не заботясь о функциях протокола другого уровня.

HTTP-протокол — это протокол  передачи гипертекста. С его  помощью программа веб-навигатор  общается с веб-серверами. Общение  представляет собой отправку запросов и получение ответов. Ответы содержат запрашиваемые данные — документы, рисунки, исполняемые файлы и другое. Этот протокол позволяет нам просматривать веб -страницы.

FTP-протокол — это протокол  передачи файлов. Используется  для отправки или получения файлов с удаленного компьютера. Для этого на одном из компьютеров должна быть установлена, настроена и запущена служба, которая называется FTP-сервером, второй компьютер с использованием программы, называемой FTP-клиентом, должен подключиться к первому.

РОРЗ — это почтовый протокол. С его помощью мы получаем свою почту с почтовых серверов, например, mail.ru. На сервере запускается соответствующая  служба, а на компьютере пользователя устанавливается и настраивается  программа-клиент, например, MS Outlook.

SMTP — простой протокол передачи  почты, позволяющий отправлять  почтовые сообщения со своего  компьютера на почтовый сервер. Этот протокол также требует,  чтобы сервер был «знаком»  с нами, т. е. хранил логические  имя и пароль, с помощью которого мы будем к нему обращаться.

TELNET — это один из старейших  прикладных протоколов, протокол  сетевых телекоммуникаций. С его  помощью можно запускать различные  процессы на удаленном компьютере  при соответствующих разрешениях.

Названные протоколы представляют собой лишь поверхностный слой правил, регулирующих порядок обмена информацией в сети. Далее следует целая группа транспортных и других видов протоколов, регулирующих все происходящие процессы в сети.

Проблема устойчивости глобальной сети решается с помощью протокола TCP / IP.

Архитектура протоколов TCP/IP предназначена  для объединения сетей. В их качестве могут выступать разные ЛВС (Token Ring, Ethernet и др.), различные национальные, региональные и глобальные сети. К  этим сетям могут подключаться машины разных типов. Каждая из сетей работает в соответствии со своими принципами и типом связи. При этом каждая сеть может принять пакет информации и доставить его по указанному адресу. Таким образом, требуется, чтобы каждая сеть имела некий сквозной протокол для передачи сообщений между двумя внешними сетями.

Стек протоколов TCP/IP  — набор сетевых протоколов разных уровней модели сетевого взаимодействия DOD, используемых в сетях. Протоколы работают друг с другом в стеке (англ. stack, стопка) — это означает, что протокол, располагающийся на уровне выше, работает «поверх» нижнего, используя механизмы инкапсуляции. Например, протокол TCP работает поверх протокола IP.

Стек протоколов TCP/IP основан на модели сетевого взаимодействия DOD и включает в себя протоколы четырёх уровней:

прикладного (application), на прикладном уровне работает большинство сетевых приложений.

транспортного (transport),

сетевого (network),

канального (data link).

Рассмотрим далее  подробно работу протоколов сети Интернет.

Протоколы этих уровней полностью реализуют функциональные возможности модели OSI. На стеке протоколов TCP/IP построено всё взаимодействие пользователей в IP-сетях. Стек является независимым от физической среды передачи данных.

Предположим, имеется некое послание, отправляемое по электронной почте. Передача почты осуществляется по прикладному протоколу SMTP, который опирается на протоколы TCP/IP. Согласно протоколу TCP, отправляемые данные разбиваются на небольшие пакеты фиксированной структуры и длины, маркируются таким образом, чтобы при получении данные можно было бы собрать в правильной последовательности.

Обычно длина  одного пакета не превышает 1500 байт. Поэтому  одно электронное письмо может состоять из нескольких сотен таких пакетов. Малая длина пакета не приводит к блокировке линий связи и не позволяет отдельным пользователям надолго захватывать канал связи.

К каждому полученному TCP-пакету протокол IP добавляет информацию, по которой можно определить адреса отправителя и получателя. Это  аналогично помещению адреса на конверт. Для каждого поступающего пакета маршрутизатор, через который проходит пакет, по данным IP-адреса определяет, кому из ближайших соседей необходимо переслать данный пакет, чтобы он быстрее оказался у получателя, т.е. принимает решение об оптимальном пути следования очередного пакета. При этом географически самый короткий путь не всегда оказывается оптимальным (быстрый канал на другой континент может быть лучше медленного в соседний город). Очевидно, что скорость и пути прохождения разных пакетов могут быть различными. Взаимосвязанные пакеты данных могут передаваться различными путями. Возможно, что пакеты будут путешествовать через разные континенты с различной скоростью. При этом пакеты, отправленные позже, могут дойти раньше. Независимо от длины пути в результате конечного числа пересылок TCP-пакеты достигают адресата.

Наконец, TCP-модуль адресата собирает и распаковывает IP-конверты, затем распаковывает TCP-конверты и помещает данные в нужной последовательности. Если чего-либо не достает, он требует переслать этот пакет снова. Пакеты не только теряются, но и могут искажаться при передаче из-за наличия помех на линиях связи. TCP решает и эту проблему. В конце концов, информация собирается в нужном порядке и полностью восстанавливается.

Таким образом, протокол IP осуществляет перемещение данных в сети, а протокол TCP обеспечивает надежную доставку данных, используя систему кодов, исправляющих ошибки. Причем два сетевых сервера могут одновременно передавать в обе стороны по одной линии множество TCP-пакетов от различных клиентов.

Необходимо подчеркнуть  основное различие передачи информации по телефонной сети и по Интернету. Телефонная система при звонке по телефону в другой регион или даже на другой континент устанавливает  канал между вашим телефоном и тем, на который вы звоните. Канал может состоять из десятков участков разной физической природы — медные провода, волоконно-оптические линии, беспроводные участки, спутниковая связь и т.д. Эти участки неизменны на протяжении всего сеанса связи. Это означает, что линия между вами и тем, кому вы звоните, постоянна в течение всего разговора, поэтому повреждения на любом участке линии способны прервать ваш разговор. При этом выделенная вам часть сети для других уже недоступна. Речь идет о сети с коммутацией каналов. Интернет же является сетью с коммутацией пакетов. Процесс пересылки электронной почты принципиально иной.

Заключение