Сетевые протоколы: определения и примеры
12 июля 2021 г.
Большинство современных предприятий используют такие технологии, как компьютеры и мобильные телефоны, в своей повседневной деятельности. Для профессионалов важно понимать, как работают эти технологии, чтобы они могли защитить свою работу в Интернете и улучшить свои навыки работы с компьютером.
Изучение компьютерных функций, таких как сетевые протоколы, может помочь вам понять, как работают сложные технологические системы, чтобы максимально эффективно использовать их в работе. В этой статье мы определяем сетевые протоколы, объясняем, как они работают, и исследуем некоторые из наиболее распространенных типов сетевых протоколов с примерами каждого из них.
Что такое сетевые протоколы?
Сетевой протокол — это набор правил, соглашений или структур данных, который обеспечивает связь между устройствами в сети. Протоколы необходимы для того, чтобы два или более устройств могли идентифицировать и соединяться друг с другом. Они также определяют, как устройства, взаимодействующие внутри сетевого пакета, отправляют, получают и интерпретируют данные. Другой способ думать о сетевом протоколе — это язык, который устройства используют для обмена информацией друг с другом, независимо от каких-либо различий в их конструкции или оборудовании.
Как правило, сетевые протоколы выполняют три основных действия:
Коммуникация
Безопасность
Управление сетью
Наборы протоколов, известные как «наборы протоколов», работают вместе в системе для выполнения задач. Эти задачи могут включать в себя отправку электронных писем, содействие онлайн-транзакциям, подключение к сети, такой как Интернет, или подключение двух устройств друг к другу, таких как ноутбук и мобильный телефон.
Как работают сетевые протоколы?
Сетевые протоколы берут сложные процессы и делят их на более мелкие задачи или функции. Эти функции работают на разных уровнях сетевой иерархии для выполнения определенных задач, влияющих на общую работу сети.
Хотя существуют разные типы сетей, которые могут использовать разные последовательности протоколов, многие из них следуют структуре, основанной на модели взаимодействия открытых систем (OSI). Понимание уровней модели OSI обеспечивает полезную основу для изучения того, как функционируют сети. Вот семь уровней модели OSI:
Первый уровень: это физический уровень, который включает в себя материальное устройство и его механические характеристики, которые позволяют ему подключаться к сети.
Второй уровень: Второй уровень обрабатывает упаковку данных, создавая пакеты данных, обнаруживая ошибки передачи пакетов и исправляя их.
Третий уровень: третий сетевой уровень управляет маршрутами, которые устройства используют для передачи данных, и контролирует, как информация перемещается по сети, чтобы предотвратить перегрузку и повысить эффективность.
Четвертый уровень: этот уровень является транспортным, где протоколы управляют доставкой пакетов данных по сети. Протоколы на этом уровне также могут восстанавливать или устранять ошибки.
Пятый уровень: протоколы пятого уровня обрабатывают пользовательские сеансы, запуская новые сеансы, завершая завершенные сеансы и отображая диалоги для взаимодействия пользователей в интерфейсе.
Уровень шесть: шестой уровень сети содержит протоколы, которые переводят данные из одного формата в другой. Например, устройство, отправляющее данные, может использовать другой тип кодирования или шифрования, чем принимающее устройство, поэтому этот уровень декодирует данные в формат, который может использовать принимающее устройство.
Седьмой уровень. Наконец, прикладной уровень использует протоколы, предоставляющие такие услуги, как передача файлов и операции.
На каждом уровне сети протоколы определяют, как выполнять определенные задачи. На каждом уровне могут работать несколько протоколов для инициирования, координации и выполнения каждой функции. В OSI нижние уровни сети (уровни с первого по четвертый) сосредоточены главным образом на передаче данных между сетевыми устройствами. Верхние уровни (уровни с пятого по седьмой) управляют приложением данных.
Пример сетевого протокола
Применительно к бизнес-контексту сотрудник может использовать сетевые протоколы при отправке электронной почты коллеге. После составления электронного письма и его отправки серия протоколов запускает процесс шифрования сообщения в закодированные данные, интерпретацию цифрового адреса получателя, планирование маршрута доставки, сводящего к минимуму вероятность сбоев, ошибок или задержек, и отправку сообщения через сеть.
Когда сообщение поступает на устройство получателя, другие протоколы работают над декодированием данных, сортировкой их в папке «Входящие» получателя и созданием уведомления, чтобы предупредить получателя о поступлении электронного письма.
Протоколы берут сложный процесс, такой как отправка электронного письма, и делят его на последовательность отдельных задач. Однако они также могут выполнять другие важные функции, такие как обеспечение безопасного подключения устройств к сети и обнаружение сетевых ошибок, чтобы пользователи могли устранять неполадки. Существуют сотни уникальных протоколов, каждый из которых выполняет определенную функцию, и разные типы сетей могут использовать разные наборы протоколов для выполнения специализированных задач.
Типы сетевых протоколов
Вот несколько общих классификаций сетевых протоколов с примерами каждой из них:
Сетевые протоколы связи
Сетевой коммуникационный протокол позволяет осуществлять базовую передачу данных между сетевыми устройствами. Эти протоколы могут передавать текстовые файлы между компьютерами или через Интернет, а также устанавливать связь между маршрутизаторами и внешними или связанными устройствами в сети. Примеры сетевых коммуникационных протоколов включают в себя:
Bluetooth: протокол Bluetooth может соединять устройства с различными функциями, такие как ноутбуки, мобильные телефоны, камеры, принтеры и планшеты.
Протокол передачи файлов (FTP). Протоколы FTP позволяют устройствам обмениваться файлами между хостами. Они позволяют устройствам обмениваться большими файлами, возобновлять обмен после прерывания, восстанавливать потерянные файлы и планировать передачу файлов.
Протокол управления передачей/интернет-протокол (TCP/IP): этот протокол обеспечивает надежную доставку в приложения и гарантирует, что сообщение будет доставлено в нужное место, вовремя и без дублирования.
Протокол передачи гипертекста (HTTP): протокол, используемый для распределенных и совместных информационных систем гипермедиа, который позволяет обмениваться данными, такими как текстовые файлы, изображения и видео, через Интернет.
Простой протокол передачи почты (SMTP): SMTP передает электронные письма между устройствами и уведомляет пользователя о входящих электронных сообщениях.
Протоколы сетевой безопасности
Эти протоколы обеспечивают безопасность данных, передаваемых по сети. Они предотвращают доступ неавторизованных пользователей к информации, используя пароли, системы аутентификации или шифрование данных. Шифрование — это процесс преобразования простого или стандартного текста в закодированную форму, чтобы неавторизованные пользователи не могли его прочитать. Протоколы сетевой безопасности включают в себя:
Безопасный протокол передачи гипертекста (HTTPS): этот протокол работает аналогично HTTP, но использует шифрование для обеспечения безопасной передачи данных по сети, такой как Интернет.
Безопасность уровня безопасных сокетов/транспортного уровня (SSL/TLS): протоколы SSL и TLS также используют шифрование для защиты информации, передаваемой между двумя системами в сети. TLS — самая последняя версия этого протокола, хотя некоторые компании или частные лица могут по-прежнему использовать термин «SSL» для обозначения этого типа протокола.
Защищенная оболочка (SSH): протокол SSH обеспечивает безопасное подключение к сети и является основным методом управления сетевыми устройствами на командном уровне, на котором пользователь может управлять операционной системой компьютера.
Протокол безопасной передачи файлов (SFTP): SFTP обеспечивает безопасный доступ к файлам, их передачу и управление ими по сети.
Протоколы управления сетью
Протоколы управления сетью определяют процедуры, используемые для работы сети. Это включает в себя то, как функционируют сети и требования к их обслуживанию. Протоколы управления применяются ко всем устройствам в сети, включая маршрутизаторы, серверы и компьютеры. Они координируют операции между всеми устройствами.
Протоколы управления сетью важны для поддержания стабильности соединений между устройствами в сети и соединений отдельных устройств с сетью. Пользователь может реализовать сетевой протокол для устранения проблем с подключением. Типы протоколов управления сетью включают в себя:
Простой протокол управления сетью (SNMP): SNMP позволяет сетевым администраторам оценивать производительность сети, выявлять сетевые ошибки и устранять неполадки.
Протокол контрольных сообщений Интернета (ICMP): этот протокол может отправлять сообщения об ошибках и информацию об устройстве или работе сети. Они могут объявить об ошибке, а также помочь с устранением неполадок.
Telnet: Telnet работает аналогично SSH. Это метод управления устройствами на командном уровне, но, в отличие от SSH, он не обеспечивает безопасного подключения к сети.