Виды протоколов в сети Интернет какой протокол является базовым

Какими бывают протоколы Интернета

На сегодняшний день известно несколько разновидностей протоколов Интернета. Они имеют следующие обозначения:

• HTTP;
• DNS;
• ICMP;
• FTP;
• UDP;
• TCP/IP — название протокола, являющегося основным для интернет-сетей.

Обратите внимание! Различия между этими решениями кроются в уровнях назначения

И здесь можно разделить решения по нескольким веткам:

• физические уровни. Предполагают, что соединение создаётся при помощи витой пары, оптических волокон;
• ARP-уровень с драйверами устройств;
• сетевой уровень со стандартными ICMP, IP;
• транспортный уровень — UDP и TCP;
• прикладной. Сюда входят стандартные протоколы сети Интернет типа NFS, DNS, FTP, HTTP.

ISO/OSI — система стандартизации, которая используется абсолютно для всех решений. Благодаря этому не возникает сбоев у разнообразных платформ, даже если используются разные операционные системы, оборудование поставляют разные производители. Сейчас такие детали практически не имеют значения.

Обратите внимание! Для функционирования Интернета используется протокол каждого уровня

Какой протокол является базовым для сети Интернет

TCP/IP — самый распространённый протокол, по которому в настоящее время передаётся информация. Хранение базовой передаваемой информации обеспечивается за счёт добавления к этой схеме трёх параметров:

• повторная отправка запросов, если возникла ошибка;
• идентификатор, по которому действия подтверждают механически;
• порядковый номер для определения приоритета, очереди пересылки сведений. Называться он может по-разному.

Совокупность подобных характеристик будет работать, если в основе только IP-протокол. Он проходит несколько фаз по мере своей работы:

• фаза установки соединения;
• режим передачи;
• установление разрыва, когда процесс завершён.

Базовые определения

Типы адресов: физический (MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя)

Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:

• Локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети — это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта — идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. Для узлов, входящих в глобальные сети, такие как Х.25 или frame relay, локальный адрес назначается администратором глобальной сети;
• IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами;
• DNS адрес (Domain Name Service) —  это имя хоста, например (www.rambler.ru в глобальной сети или \\Zeus в локальной). Основой DNS является представление об иерархической структуре доменного имени и зонах. Каждый сервер, отвечающий за имя, может делегировать ответственность за дальнейшую часть домена другому серверу (с административной точки зрения — другой организации или человеку), что позволяет возложить ответственность за актуальность информации на сервера различных организаций (людей), отвечающих только за «свою» часть доменного имени. DNS важна для работы Интернета, так как для соединения с узлом необходима информация о его IP-адресе, а для людей проще запоминать буквенные (обычно осмысленные) адреса, чем последовательность цифр IP-адреса. В некоторых случаях это позволяет использовать виртуальные серверы, например, HTTP-серверы, различая их по имени запроса. Первоначально преобразование между доменными и IP-адресами производилось с использованием специального текстового файла HOSTS, который составлялся централизованно и обновлялся на каждой из машин сети вручную. С ростом Сети возникла необходимость в эффективном, автоматизированном механизме, которым и стала DNS. DNS была разработана П. Мокапетрисом в 1983 году; оригинальное описание механизмов работы описано в RFC 882 и RFC 883. В 1987 публикация RFC 1034 и RFC 1035 изменили спецификацию DNS и отменили RFC 882 и RFC 883 как устаревшие. Некоторые новые RFC дополнили и расширили возможности базовых протоколов.

Пример: для адреса ru.wikipedia.org , домен первого уровня – org, домен второго – wikipedia, домен третьего – ru.

Ниже приводятся несколько примеров доменов:

com коммерческая организация США

edu образовательные учреждения

gov правительственные учреждения США

mil военные организации и учреждения США

org частные организации США

net сети

Домены также часто включают код страны (если сервер расположен за пределами США). Ниже приведено несколько примеров.

ca Канада

br Бразилия

jp Япония

au Австралия

gr Германия

ru Россия

su страны СНГ, включая и Россию

Адресация сетевых компьютеров

Интернет основан
на единой системе адресации. Каждый
компьютер в сети имеетдва
функционально равноценных адреса,
первый из
которых формируется на основе IP-адресации,
а второй вырабатывается по системе
DNS.

В основе системы
IP-адресации
заложено присвоение каждому сетевому
компьютеру уникального адреса в числовом
формате, который содержит 4 блока чисел,
при этом каждое число заключено в
интервале от 0 до 255 и не может иметь
больше трех разрядов. При записи IP-адреса
блоки чисел разделяются точками и
приводятся, например, к виду 192.168.1.14.
 Каждый блок адреса имеет определенное
значение, например, начало адреса
определяет номер большой сети, в которой
находится компьютер, а крайний правый
– номер компьютера в локальной сети. В
результате каждый компьютер получает
единственный в своем роде номер, а по
системе регистрации номеров всегда
можно найти любой компьютер в сети.

Но на практике
пользоваться длинными численными
адресами неудобно, поэтому наряду с IP
придумана и существует другая система
регистрации.

Доменная система
адресации или доменная система имен
(DNS-адрес) основана
на делении сети на части или зоны с
присвоением каждой зоне имени в виде
последовательность символов, имеющей
смысловую окраску.

Таблица 16.1

Примеры
доменов первого уровня, используемые
для кодировки государств

В этой системе
адресации используется термин «домен»,
обозначающий зону, сообщество или
участок сети, к которому принадлежит
данный компьютер.

В доменной системе
имен каждому IP-адресу
присваивается собственное имя, которое
называется DNS-адрес.
Доменное имя – это буквенный адрес
компьютера. DNS-адрес формируется из
нескольких доменов, домены разделяются
точками и считаются по порядку справа
налево. При этом адрес выглядит, например,
так — miass.ural.ru.
В этой системе адресации справа находится
домен
первого уровня,
объединяющий самую крупную группу
компьютеров. Чаще всего домен первого
уровня состоит из двух букв латинского
алфавита и формируется на основе
буквенной кодировки государств, примеры
которой приведены в табл. 16.1 Наряду с
буквенной кодировкой государств
существует наднациональная кодировка
доменов, примеры которой приведены в
табл.16.2

Таблица 16.2

Наднациональные
домены первого уровня

В 2011 году в правила
наименования доменов внесены изменения,
на основе которых для кодировки
государств можно использовать не только
латинские буквы, но и буквы национального
алфавита. На основе нового правила в
России в дополнение к существующим
доменам su
и ru введен русскоязычный домен рф.

Двойная система
адресации компьютеров может существовать
только при полном соответствии сетевых
адресов.Для
соответствия числового и доменного
адреса в Интернете имеется единый
электронный каталог, который ведется
в США государственной организацией SRI
International.
Для преобразования доменного адреса в
числовой формат посылается запрос на
DNS-сервер.
Сервер обрабатывает доменное имя,
определяет IP-адрес
и отправляет ответ на запрос.

Ключевые принципы работы и структура

Интернет состоит из многих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних компьютерных сетей. Объединение сетей разной архитектуры и топологии стало возможно благодаря протоколу IP (англ. Internet Protocol) и принципу маршрутизации пакетов данных. В настоящий момент (2010 год) в сети насчитывается 234 миллиона сайтов.

Компьютер пользователя с помощью линии связи подключается к компьютеру провайдера, который, в свою очередь подключен к другому компьютеру сети и т.д. Информация в сети хранится как на компьютерах провайдера, так и на специальных компьютерах, которые называются информационными серверами. Компьютеры, к которым подключаются многие другие компьютеры называют серверами. Провайдером называется организация, через которую рядовые компьютеры подключаются к глобальной сети.

Рисунок 1. Структура сети Интернет

Отличительной особенностью сети Интернет является высокая надежность: при выходе из строя части компьютеров и линий связи сеть будет продолжать функционировать и будет передавать сообщения по другим линиям связи. Такая надежность обеспечивается тем, что в Интернет нет единого центра управления. Организации, соединенные друг с другом самыми скоростными линиями связи, образуют базовую часть сети или хребет. Если провайдер подключен непосредственно к хребту, то скорость передачи информации пользователям будет максимальной. Провайдеры могут быть мелкими и крупными. В действительности разница между пользователями и провайдерами достаточно условна. Любой пользователь может предоставить услуги подключения к сети другим пользователям.

Службы Internet

Телеконференции(USENET)

Эта служба работает примерно также, как электронная почта, но получаемые письма доступны для общего обозрения. Для удобства дискуссий образованы группы. Дискуссии в группах ведутся по определенной теме. Чтобы стать членом такой группы, пользователю необходимо подписаться на данную конференцию у своего провайдера. Часто можно найти ответы на свои вопросы, подключившись к нужной группе и попросив совета у ее участников.

FTP(File Transfer Protocol)

С помощью этого сервиса сети можно “перекачивать” файлы с другого компьютера на ваш компьютер. Эти компьютеры называются FTP – серверами. На них хранятся огромные архивы файлов. Этот сервис является одним из основных способов распространения бесплатных программ, а также различных дополнений и исправлений к коммерческим версиям программ.

FTP-протокол передачи файлов позволяет компьютерам перемещать копию нужного файла на свои компьютеры или в свои локальные системы.

Gopher(суслик)

Эта система вложенных меню, разветвленных, как норы суслика, была прообразом Всемирной паутины. Gopher – меню ресурсов Internet, в которых можно отыскать нужную вам информацию. Но так как ходить по паутине значительно удобнее, чем ползать по норам суслика, в настоящее время эта система постепенно отмирает.

Internet Relay Chat (IRC)

Беседы через Internet в реальном времени. Сервис похож на телеконференции. Отличие заключается в том, что вы переговариваетесь с группой пользователей без задержек, подобно разговору людей, собравшихся в одном помещении.

Telnet

Этот сервис позволяет управлять с вашего компьютера работой другого компьютера. Ваш компьютер является удаленным терминалом этого другого компьютера. Удаленный терминал отличается тем, что не выполняет собственные вычисления. Все, что вводится на вашей клавиатуре, передается удаленному компьютеру, а получаемые результаты передаются обратно и выводятся на ваш монитор. На удаленных компьютерах, как правило, установлена операционная система UNIX. Поэтому знание основных команд этой операционной системы обязательно для пользователя. С появлением графических операционных систем, таких, как Windows, командный режим работы стал менее популярен, и сервис Telnet в последнее время большинство пользователей не применяют.

Для работы с WWW используется специальный протокол НТТР (Hyper Text Transfer Protocol) – Протокол передачи гипертекста. Cервис WWW называют Всемирной паутиной.

Гипертекстовые документы создаются с помощью специального языка HTML (Hyper Text Markup Language) – языка разметки гипертекста.

Протоколы Internet

В модели OSI, называемой также моделью взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection — OSI) и разработанной Международной Организацией по Стандартам (International Organization for Standardization — ISO), средства сетевого взаимодействия делятся на семь уровней, для которых определены стандартные названия и функции.

Сетевой уровень занимает в модели OSI промежуточное положение: к его услугам обращаются протоколы прикладного уровня, сеансового уровня и уровня представления. Для выполнения своих функций сетевой уровень вызывает функции канального уровня, который в свою очередь обращается к средствам физического уровня.

Рассмотрим коротко основные функции уровней модели OSI.

• Физический уровень выполняет передачу битов по физическим каналам, таким, как коаксиальный кабель, витая пара или оптоволоконный кабель. На этом уровне определяются характеристики физических сред передачи данных и параметров электрических сигналов.
• Канальный уровень обеспечивает передачу кадра данных между любыми узлами в сетях с типовой топологией либо между двумя соседними узлами в сетях с произвольной топологией. В протоколах канального уровня заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Адреса, используемые на канальном уровне в локальных сетях, часто называют МАС-адресами.
• Сетевой уровень обеспечивает доставку данных между любыми двумя узлами в сети с произвольной топологией, при этом он не берет на себя никаких обязательств по надежности передачи данных.
• Транспортный уровень обеспечивает передачу данных между любыми узлами сети с требуемым уровнем надежности. Для этого на транспортном уровне имеются средства установления соединения, нумерации, буферизации и упорядочивания пакетов.
• Сеансовый уровень предоставляет средства управления диалогом, позволяющие фиксировать, какая из взаимодействующих сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации в рамках процедуры обмена сообщениями.
• Уровень представления. В отличии от нижележащих уровней, которые имеют дело с надежной и эффективной передачей битов от отправителя к получателю, уровень представления имеет дело с внешним представлением данных. На этом уровне могут выполняться различные виды преобразования данных, такие как компрессия и декомпрессия, шифровка и дешифровка данных.
• Прикладной уровень — это в сущности набор разнообразных сетевых сервисов, предоставляемых конечным пользователям и приложениям. Примерами таких сервисов являются, например, электронная почта, передача файлов, подключение удаленных терминалов к компьютеру по сети.

При построении транспортной подсистемы наибольший интерес представляют функции физического, канального и сетевого уровней, тесно связанные с используемым в данной сети оборудованием: сетевыми адаптерами, концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами. Функции прикладного и сеансового уровней, а также уровня представления реализуются операционными системами и системными приложениями конечных узлов. Транспортный уровень выступает посредником между этими двумя группами протоколов.

Отметим, что модель OSI является теоретической, и содержит достаточно много недоработок. Были попытки строить сети в точном соответствии с моделью OSI, но созданные таким образом сети были дорогими, ненадёжными и неудобными в эксплуатации. Реальные сетевые протоколы, используемые в существующих сетях, вынуждены отклоняться от неё, обеспечивая непредусмотренные возможности, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является несколько условной: некоторые протоколы занимают несколько уровней модели OSI, функции обеспечения надёжности реализованы на нескольких уровнях модели OSI.

Основная недоработка OSI — непродуманный транспортный уровень. На нём OSI позволяет осуществлять обмен данными между приложениями (вводя понятие порта — идентификатора приложения), однако, возможность обмена простыми датаграммами (по типу UDP) в OSI не предусмотрена — транспортный уровень должен образовывать соединения, обеспечивать доставку, управлять потоком и т. п. (по типу TCP). Реальные же протоколы реализуют такую возможность.

История сети Интернет

Интернет — это технология соединения компьютерных сетей. Его разработку начали американские военные в 60-х годах ХХ века. К тому времени уже существовали компьютерные сети и информационные сетевые технологии, и основная задача, которая ставилась перед Интернет — это обеспечение компьютерных сетевых коммуникаций  территориально распределенных узлов — компьютерных сетей — при нанесении противником ударов по территории, в том числе и ядерных, при которых возникают колоссальные разрушения инфраструктур.

На базе особых правил передачи данных, которые называются сетевыми протоколами — TCP/IP (Transmission ControlProtocol и Internet Protocol), в 1969 в Минобороны США был завершен проект по совместному использованию ресурсов Минобороны, университетов и других правительственных учреждений. Создаваемая система сначала называлась ARPANET — Advanced Research Projects Agency Net, затем, после гигантского разрастания по всему миру получил название Internet. Интернет — по замыслу и существу межсетевая система, система, объединяющая компьютерные сети (по другим источникам первым протоколом сети был NCP).

В 1971 году появилась первая программа для отправки электронной почты.

В 1973 через трансатлантический кабель к сети подключились первые иностранные государства – Норвегия и Великобритания.

В 70-х годах сеть в основном использовалась для отправки электронной почты, использовались также доски объявлений и новостные группы.

В 1984 году разработана система доменных имен (DNS), а также появилась сеть FIDO. С этого года начинает активное развитие сеть NSFNet (National Science Foundation Network) – сеть Национального научного фонда США.

В 1988 году изобретен протокол IRC – появились первые чаты.

В 1989 году в стенах CERN (Швейцария) родилась идея Всемирной паутины. Ее предложил британец Тим Бернерс-Ли, который в течении двух лет разработал протокол HTTP, язык HTML и идентификаторы URL.

В 1990 году ARPANET прекратила свое существование проиграв конкуренцию NSFNet.

В 1991 году WWW стала общедоступной в Интернет.

В 1995 году маршрутизацией сети стали заниматься сетевые провайдеры, а не суперкомпьютеры Национального научного фонда США. В этом же году по трафику HTTP обогнал FTP, став основным поставщиком информации в Интернет.

В 90-е годы Интернет объединил в себе большинство сетей, за исключением пожалуй FIDOnet, а также закрытых специализированных сетей.

В СССР Интернет стал зарождаться с 1952 года благодаря работам ИТМиВТ АН СССР в рамкам работ по созданию автоматизированной системы противоракетной обороны. Сеть использовалась для расчета траекторий полета ракет (также это можно назвать и одной из первых GRID — сетей). С 1972 года работала единая сеть передачи данных в рамках кассовых операций АСУ «Экспресс» в Министерстве путей и сообщений. Выход во всемирную среду осуществился 28.08.1990 благодаря Институту атомной энергетики им. Курчатова и ИПК «Минавтопрома». Домен “ru” зарегистрирован в 1994 году (до этого был su – SovietUnion, который существует до сих пор).

О средствах настройки, проверки

В операционной системе Windows настройка протокола становится одной из самых простых операций. Достаточно зайти в меню с параметрами Сети, где выбирается соответствующий пункт. Раньше решение вопроса было более простым. Сейчас пользователи выбирают между двумя вариантами подключения:

• IPv6;
• IPv4.

Обратите внимание! iPv4 — вариант стандартной настройки для большинства ситуаций. IPv6 — новая версия протокола, которая до сих пор остаётся невостребованной

Доступ к состоянию сети с помощью системного трея помогут провести проверку в случае необходимости. Значок на панели сообщит пользователю о том, доступна сеть или нет. Определение текущего статуса не доставляет проблем.

Какие ещё протоколы используются в Интернете

Помимо выше указанных, для сети существуют и другие решения. У каждого свои особенности:

• MAC, или Media Access Control отвечает за идентификацию устройств в Сети на одном из самых низких уровней. Уникальным MAC-адресом снабжается каждое приспособление, которое подключается к Сети. Эту информацию задаёт ещё производитель. Физические адреса используются в случае с локальными сетями, по которым передают сведения. Это один из немногих протоколов, до сих пор остающийся достаточно популярным.
• DNS — протокол для передачи файлов. Отвечает за преобразование в сложные IP-адреса данных, которые раньше были легко понятны и читаемы. Обратный порядок преобразования тоже работает. Благодаря этому становится просто получать доступ к сайтам с помощью доменного имени.
• SSH реализуется для удалённого управления системой с участием защищённого канала. Этот вариант для работы используют многие технологии.

Важно! При выборе того или иного метода отталкиваться нужно от того, для чего предназначен тот или иной элемент. Одинаковым остаётся способ настройки в разных операционных системах

Только в некоторых специализированных компонентах заметно отличие.

Системы Windows изначально были настроены так, чтобы в качестве универсального протокола использовать TCP/IP. Все остальные функции не настраиваются вообще либо настраиваются, но автоматически.

Чёткая определённость и структурированность — главные условия для организации правильного обмена информацией по Сети между компьютерами. По этой причине применяются различные стандарты. Первоначально для установки протоколов использовались международные соглашения. Различные задачи, типы информации, протоколы могут быть разными в зависимости от того, что нужно пользователям или самим сетям.

Обратите внимание! Настройки в большинстве случаев автоматические, никаких проблем с работой возникнуть не должно. Хотя и ручная корректировка не доставляет хлопот, если следовать простым инструкциям

Система адресации

Интернет имеет стройную систему адресации, обеспечивающую точную идентификацию каждого входящего в сеть узла путем присвоения ему оригинального адреса, имеющего числовой вид. Подобный код, называемый IP-адресом, выглядит как 195.218.218.38 или 193.124.148.65, что позволяет обозначить все параметры, начиная от страны и заканчивая персональным компьютером каждого пользователя.

Однако большую известность имеет DNS (Domain Name System — система доменных имен). Ее задача — обеспечить уникальность каждого адреса в Сети, без необходимости запоминания чисел. Именно сервер DNS производит преобразование символьных (буквенных) адресов в числовые. Система образования доменных имен также логична и проста.

Адрес любого web-сервера начинается с аббревиатуры http, обозначающей вид протокола передаваемых данных — в данном случае это HyperText Transmission Protocol (Протокол передачи гипертекста). Далее следует двоеточие, две косые черты и латинские буквы www, после которых ставится точка. Затем идет конкретный адрес, содержащий название учреждения, персоны или аббревиатуру и, через точку, — указание на организационную или географическую принадлежность объекта.

Организационная принадлежность, указываемая преимущественно для американских серверов, обозначается тремя символами, интуитивно понятными знающим английский язык: gov — правительственные, edu — образовательные, com — коммерческие, org — неправительственные и некоммерческие учреждения, mil — военные, net — сами сети. Географическая принадлежность выражается, как правило, двумя символами: .ru — Россия, .uk — Великобритания, .ca — Канада, .nl — Нидерланды и т. д.

В течение всех 90-х годов описанная система имен оставалась неизменной. Но к началу нынешнего века гигантские темпы развития Интернет привели к тому, что адресное пространство в рамках описанной системы было практически исчерпано. Особо “тесно” стало в доменах .com, .net и .org в которых была разрешена регистрация не только американских, но любых других фирменных или персональных сайтов представителей любой страны мира.

С целью разгрузить данные домены Корпорация по распределению в Интернет доменных имен и IP-номеров (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers. ICANN) дополнила существующую сетку новыми доменами первого уровня. В их число вошли: .biz, .info, .pro, .aero, .coop, .museum, .name.

Распределение этих имен было произведено следующим образом: .biz — коммерческие компании и проекты; .info — учреждения, для которых информационная деятельность является ведущей (библиотеки, средства массовой информации); .pro — сайты сертифицированных профессионалов таких областей деятельности как врачи, юристы, бухгалтеры, а также представители других профессий, в которых персональный аспект имеет ключевое значение (pro от слов profession, professional); .aero — компании и персоны, непосредственно связанные с авиацией; .coop — корпорации, использующие совместный капитал (от слова cooperative); .museum — только музеи, архивы, выставки; .name — персональные сайты, состоящие, как правило, из двух частей: имени и фамилии: www.bruce.edmonds.name.

Помимо деятельности ICANN, весьма своеобразную работу по расширению адресного пространства Интернет провели некоторые частные компании. Их действия выразились в перекупке доменных имен у малых стран. Таким образом, в частное использование отошли домены .cc — Кокосовые острова, .tv — Тувалу, .ws — Самоа, .bz — Белиз, .nu — Ниуи. Сайты в этих доменах ныне могут использоваться любым желающим, независимо от страны или вида деятельности.

Бывают статические и динамические адреса. Статические присвоены компьютеру постоянно, а динамические выдаются специальным сервером лишь на время работы компьютера в сети.