Protocol de rețea

Un protocol de rețea (de asemenea , protocol de rețea ) este un protocol de comunicație pentru schimbul de date între computere sau procese care sunt conectate între ele într-o rețea de calculatoare ( sistem distribuit ). Acordul constă dintr-un set de reguli și formate ( sintaxă ) care determină comportamentul de comunicare al entităților comunicante din computere ( semantică ).

Schimbul de mesaje necesită adesea interacțiunea diferitelor protocoale care îndeplinesc sarcini diferite (de exemplu , familia de protocoale Internet ). Pentru a putea stăpâni complexitatea asociată, protocoalele individuale sunt organizate în straturi . În cadrul unei astfel de arhitecturi, fiecare protocol aparține unui anumit strat și este responsabil pentru îndeplinirea sarcinilor specifice (de exemplu, transmiterea către un anumit nod - stratul 2). Protocoalele de nivel superior utilizează serviciile protocoalelor de nivel inferior (Stratul 3 formează o rețea logică și folosește Stratul 2 pentru livrarea fizică). Împreună, protocoalele structurate în acest mod formează o stivă de protocol bazată pe modelul de referință ISO-OSI (vezi și modelul stratului DoD ). Știrile unui anumit strat sunt, de asemenea, numite unități de date de protocol numite (unități de date de protocol).

Structura tipică a unui pachet de date

Structura unui pachet de date descris într-un protocol conține informații importante despre pachet pentru schimbul de date, cum ar fi:

• de expeditor și destinatar , astfel încât non-beneficiarii ignora pachetul
• tipul de pachet (de exemplu , stabilirea conexiunii, deconectarea conexiunii sau date de utilizator pure)
• dimensiunea pachetului la care se poate aștepta destinatarul
• în cazul transmisiilor cu mai multe părți , numărul de serie și numărul total de pachete
• o sumă de control pentru a reproduce o transmisie fără erori

Aceste informații sunt plasate în fața datelor utilizatorului ca antet sau atașate ca remorcă .

În plus, secvențele de pachete fixe pentru stabilirea și ștergerea conexiunilor sunt descrise în unele protocoale. Aceste măsuri determină un trafic de date suplimentar (trafic) pe liniile de date - așa-numitul overhead . Această cheltuieli generale nu este de dorit deoarece pune o presiune asupra capacității, dar este de obicei acceptată din cauza sarcinilor importante pe care le îndeplinesc protocoalele.

În familia de protocoluri Internet , User Datagram Protocol (UDP) este disponibil și în stratul de transport, un protocol cu ​​suprasarcină redusă, care nu garantează controlul end-to-end al transmisiei, astfel încât datagramele să poată fi pierdute sau ordinea în care sunt primite nu corespunde transportului. Spre deosebire de aceasta, cu Protocolul de control al transmisiei (TCP), livrarea completă a pachetelor de date este monitorizată și acestea sunt, de asemenea, plasate în ordinea corectă, astfel încât un flux de date coerent să fie transmis aplicației.

Caracteristici distinctive ale protocoalelor de rețea

• Dacă comunicarea are loc doar într-o singură direcție , se numește simplex , iar datele curg alternativ în ambele direcții, din jumătate duplex sau simultan în ambele direcții, din full duplex .
• Dacă comunicația este sincronizată printr-un semnal de ceas , se vorbește despre transmiterea sincronă a datelor , altfel despre transmiterea asincronă a datelor.
• Numărul părților care participă la comunicarea : Dacă există întotdeauna un singur destinatar pentru o transmisie, aceasta se numește unicast , iar transmisiile la mai mulți participanți se numesc multicast . Dacă pachetul este trimis tuturor, este o transmisie .
• Poziția participanților la comunicare: dacă sunt egali între ei, se vorbește de comunicare de la egal la egal sau simetrică, altfel asimetrică. Cel mai răspândit model asimetric este sistemul client-server , în care un furnizor de servicii ( serverul ) procesează cererile de la diferiți clienți (întotdeauna clienții inițiază comunicarea, adică deschid un canal ).
• Dacă un răspuns este așteptat după o cerere , acesta se numește comunicare sincronă , altfel se numește comunicare asincronă .
• În timpul comunicării orientate către pachete , mesajele sau pachetele de date sunt transmise, în timp ce transmiterea în flux utilizează un flux continuu de date de caractere individuale.
• În protocoalele orientate spre conexiune , începutul și sfârșitul unei conexiuni sunt definite de secvențe speciale de pachete. În cadrul unei astfel de conexiuni, protocolul asigură de obicei că pachetele ajung într-o anumită ordine și / sau asigură că pachetele sunt trimise din nou dacă nu au sosit (de exemplu, TCP). Protocoalele fără conexiune nu oferă această comoditate, dar au o cheltuială redusă (de ex. UDP , RTP ).

Sarcinile unui protocol

Următoarele sunt sarcini tipice listate cu un protocol de rețea. Dacă sunt afișate într-un anumit protocol este determinat de scopul acestuia.

• O conexiune sigură și fiabilă între computerele implicate în comunicare ( strângere de mână )
• Livrarea fiabilă a coletelor
• Trimiterea repetată a pachetelor care nu au sosit
• Livrarea pachetelor de date către destinatarul (destinatarii) dorit (e)
• Asigurarea transmisiei fără erori ( suma de control )
• Unirea pachetelor de date primite în ordinea corectă
• Prevenirea citirii de către terți neautorizați (prin criptare )
• Prevenirea manipulării de către terți neautorizați (prin MAC-uri sau semnături electronice )

Exemplu de funcție

Un exemplu practic simplu va fi prezentat pe baza procedurii de stabilire a conexiunii a protocolului TCP ( procedura de strângere de mână ).

1. În primul rând, computerul 1 trimite un pachet de date afirmând că ar dori să stabilească o conexiune la computerul 2.
2. Computerul 2 răspunde că este gata pentru asta.
3. Computerul 1 confirmă apoi computerului 2 că înțelege că computerul 2 este gata.

Conexiunea este acum stabilită și schimbul de date propriu-zis poate începe, în exemplu un transfer de fișiere la nivelul aplicației.

1. Computerul 1 trimite un pachet de date întrebând ce fișiere sunt disponibile.
2. Computerul 2 răspunde cu o listă de fișiere disponibile.
3. Computerul 1 trimite un pachet de date în care este solicitat un anumit fișier.
4. Computerul 2 răspunde că fișierul există, descrie fișierul și începe transferul.

Protocoale de transmitere a datelor

Există o serie de protocoale de bază care reglementează traficul de date într-o rețea. Acestea sunt puse la dispoziția tuturor celorlalte programe de pe acest computer prin stiva de rețea - un program de sistem special. Aceste protocoale servesc ca standard pentru transferul de date între diferite sisteme, dar nu sunt utilizate de utilizator. De obicei, unul dintre aceste protocoale este utilizat pentru o rețea. Familia de protocol Internet este utilizată pentru Internet , în principal TCP / IP și UDP.

Protocoale pentru aplicații specifice

Funcțiile protocoalelor se bazează una pe alta: protocoalele de transport pregătesc calea de transmisie pentru protocoalele de aplicație care sunt, în principiu, independente de ele. Acest lucru asigură faptul că programele de aplicații de pe diferite sisteme pot comunica între ele de îndată ce aceste sisteme sunt capabile să stabilească o conexiune într-un fel. De exemplu, Protocolul Internet reglementează adresarea unică la nivel global a computerelor. Această adresare este apoi utilizată, de exemplu, de Protocolul de control al transmisiei pentru transmiterea de date și Protocolul de transfer simplu de poștă electronică pentru transmiterea e-mailurilor. Această construire strat cu strat a protocoalelor este reprezentată cu ajutorul modelului OSI .

Protocoalele de aplicație servesc și ca standard pentru transmiterea între diferite programe de același tip. Exemple bine cunoscute:

• Încărcarea paginilor web - HTTP
• Colectare de e - mailuri - POP sau IMAP
• Transferul de fișiere - FTP , BitTorrent sau multe altele

istorie

În primele zile ale rețelei de calculatoare, transmisia datelor era dificilă, deoarece regulile sunt necesare pentru ca un computer să înțeleagă altul. Inițial, acestea au fost implementate doar în programele de aplicații în scopul respectiv - cu dezavantajul că acest program trebuia să fie adaptat la tehnologia de rețea existentă și la programul de aplicație de pe cealaltă parte. Drept urmare, de multe ori doar aceleași sisteme erau compatibile între ele, ceea ce nu a fost cel mai puțin utilizat de producători pentru a încuraja clienții să efectueze achiziții ulterioare ale produselor lor. Cu noile dezvoltări constante și cu dimensiunea rețelelor, totuși, a crescut și eterogenitatea acestora , astfel încât cererea pentru tehnologia universal aplicabilă și selecția programelor au continuat să prevaleze. Ca urmare, producătorii de computere au dezvoltat protocoale modularizate la sfârșitul anilor 1970 și 1980, care de atunci au fost considerate standarde de transmisie în rețelele de calculatoare închise.

În 1968, la instigarea Departamentului Apărării al SUA (DoD), institutul de cercetare de stat ARPA a efectuat experimente cu ajutorul cărora urma să se obțină cunoștințe fundamentale despre funcționarea rețelelor de calculatoare. Ca rezultat practic, proiectul ARPANET a fost lansat în 1969 , care trebuia să permită transmiterea transparentă a datelor între diferite sisteme de abonați - indiferent de rută, mediu sau circumstanțele transmiterii. Începând din 1983, familia de protocol Internet, ca o colecție de standarde coerente pentru transmiterea fiabilă și eficientă a datelor, sa stabilit în ARPANET . Este, de asemenea, utilizat după ce ARPANET a fost pus la dispoziția publicului ca Internet și, deoarece multe computere au fost conectate la Internet cel târziu din anii 2000, este considerat un cvasi-standard pentru multe aplicații de rețea.

Vezi si

• XMODEM
• Lista porturilor standardizate
• Securitatea informațiilor

literatură

• Hein, Reisner: ambalat TCP / IP. mitp-Verlag, Bonn 2001.
• G. Siegmund: Tehnologia rețelelor. Ediția a 5-a, 1296 de pagini, Berlin și Offenbach: VDE Verlag, 2003.
• H. König: Ingineria protocolului - Principiul, descrierea și dezvoltarea protocoalelor de comunicații. BG Teubner, Stuttgart / Leipzig / Wiesbaden, 2003.

Link-uri web

Wikționar: protocol de rețea  - explicații privind semnificațiile, originea cuvintelor, sinonime, traduceri

• Lista IANA a protocoalelor cu numerele asociate
• banalyzer.de
• Lista protocoalelor cu un model OSI în tehnologia telecontrolului