Протоколы сети интернет

Сам протокол TCP занимается проблемой пересылки больших объемов информации, основываясь на возможностях протокола IP. Как можно переслать книгу по почте, если та принимает только письма и ничего более? Очень просто: разделить ее на страницы и отправить страницы отдельными конвертами. Получатель, руководствуясь номерами страниц, легко сможет книгу восстановить. Этим же простым и естественным методом и пользуется TCP,

TCP делит информацию, которую надо переслать, на несколько частей. Нумерует каждую часть, чтобы позже восстановить порядок. Чтобы пересылать эту нумерацию вместе с данными, он обкладывает каждый кусочек информации своей обложкой - конвертом, который содержит соответствующую информацию. Это и есть TCP-конверт. Получившийся ТСР-пакет помешается в отдельный IP-конверт и получается IP-пакет, с которым сеть уже умеет обращаться.

Получатель распаковывает IP-конверты и видит ТСР-конверты, распаковывает и их и помещает данные в последовательность частей в соответствующее место. Если чего-то не достает, он требует переслать этот кусочек снова. В конце концов, информация собирается в нужном порядке и полностью восстанавливается. Вот теперь этот массив пересылается выше к пользователю (на диск, на экран, на печать).

Это слегка упрощенный взгляд на TCP. В реальности пакеты не только теряются, но и могут искажаться при передаче из-за наличия помех на линиях связи. TCP решает и эту проблему. Для этого он пользуется системой кодов, исправляющих ошибки, Существует целая наука о таких кодировках. Простейшим примером такового служит код с добавлением к каждому пакету контрольной суммы (и к каждому байту бита проверки на четность). При помещении в ТСР-конверт вычисляется контрольная сумма, которая записывается с TCP-заголовок. Если при приеме заново вычисленная сумма не совпадает с той, что указана на конверте, значит, что-то тут не то, где-то в пути имели место искажения, так что надо переслать этот пакет заново, что и делается.

Большие возможности TCP требуют большой производительности процессора и большой пропускной способности сети. Когда прикладной процесс начинает использовать TCP, то начинают общаться модуль TCP па машине пользователя и модуль на машине сервера. Эти два оконечных модуля TCP поддерживают информацию о состоянии соединения - виртуального канала. Этот виртуальный канал потребляет ресурсы обоих оконечных модулей TCP. Один прикладной процесс пишет данные в TCP-порт, откуда они модулями соответствующих уровней по цепочке передаются по сети и выдаются в TCP-порт на другом конце канала, и другой прикладной процесс читает их, отсюда - из своего TCP-порта. Все это создает видимость выделенной линии связи двух пользователей. Гарантирует неизменность передаваемой информации. Что входит на одном конце, выйдет с другого. Хотя в действительности никакая прямая линия отправителю и получателю в безраздельное владение не выделяется (другие клиенты могут пользоваться теми же узлами и каналами связи в сети в промежутках между пакетами этих), но извне это именно так и выглядит.

Существует и упрощенная версия протокола TCP, предназначенная для пересылки небольших порций данных - протокол UDP (User Datagram Protocol - протокол пользовательских дейтаграмм). UDP проще TCP, поскольку он не заботится о возможной пропаже данных, пакетов, о сохранении правильного порядка данных и т. д. UDP используется для клиентов, которые посылают только короткие сообщения и могут просто заново послать сообщение, если отклик подтверждения не придет достаточно быстро.

Предположим, что вы пишите программу, которая просматривает базу данных с телефонными номерами где-нибудь в другом месте сети. Совершенно незачем устанавливать TCP-связь, чтобы передать десяток байт в каждом направлении. Вы можете просто уложить имя в UDP-пакет, запаковать это в IP-пакет и послать. На другом конце прикладная программа получит пакет, прочитает имя, посмотрит телефонный номер, положит его в другой UDP-пакет и отправит обратно. Что произойдет, если пакет по пути потеряется? Ваша программа тогда должна действовать так: если она ждет ответа слишком долго и становится ясно, что пакет затерялся, она просто повторяет запрос, т. е. посылает еще раз то же послание. Так обеспечивается надежность передачи при использовании протокола UDP.ws Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP3 (Post Office Protocol) и т.д.

 

Другие протоколы передачи

Протокол ТСР создает видимость выделенной линии связи между двумя прикладными программами, т.к. гарантирует, что информация, входящая на одном конце, выходит на втором. В действительности не существует выделенного канала между отправителем и получателем (другие люди могут использовать эти же маршрутизаторы и сетевые провода для передачи своей информации в промежутке между Вашими пакетами), однако создается впечатление, что он есть, и на практике этого обычно бывает достаточно.

Это не самый лучший подход к использованию сети. Формирование ТСР - соединения требует значительных расходов и затрат времени; если этот механизм не нужен, лучше не использовать его. Если данные, которые необходимо послать, помещаются в одном пакете, и гарантия доставки не особенно важна, ТСР может стать обузой.

Существует еще один стандартный протокол, который позволяет избежать таких накладных расходов. Он называется «протокол пользовательских дейтаграмм» (user datagram protocol, UDP) и используется в некоторых прикладных программах. Вместо вкладывания Ваших данных в конверт TCP и помещения этого конверта в конверт IP прикладная программа вкладывает данные в конверт UDP, который и помещается в конверт IP.

UPD проще ТСР, потому что этот  протокол не заботится о пропавших  пакетах, расположении данных в  правильном порядке и других  тонкостях. UDP используется для тех  программ, которые посылают только  короткие сообщения и могут  повторить передачу данных, если ответ задерживается. Предположим, что Вы пишете программу, которая ищет номера телефонов в одной из сетевых баз данных. Нет нужды устанавливать ТСР - соединение для того, чтобы передать по всем направлениям по 20-30 символов. Можно просто поместить имя в один UDP- пакет, вложить его в IP-пакет и отослать. Принимающая прикладная программа получит этот пакет, прочитает имя, найдет номер телефона, вложит его в другой UDP- пакет и отправит обратно. Что случится, если пакет по дороге потеряется? Это – проблема Вашей программы: если слишком долго нет ответа, она посылает еще один запрос.

 

 

MNP- протоколы

MNP (Microsoft Network Protocols) - серия наиболее  распространенных аппаратных протоколов, впервые реализованная на модемах  фирмы Microsoft. Эти протоколы обеспечивают автоматическую коррекцию ошибок и компрессию передаваемых данных. Сейчас известны 10 протоколов:

MNP1. Протокол коррекции ошибок, использующий асинхронный полудуплексный метод передачи данных. Это самый простой из протоколов MNP.

MNP2. Протокол коррекции ошибок, использующий асинхронный дуплексный метод передачи данных.

MNP3. Протокол коррекции ошибок, использующий синхронный дуплексный метод передачи данных между модемами (интерфейс модем - компьютер остается асинхронным). Так как при асинхронной передаче используется десять бит на байт - восемь бит данных, стартовый бит и стоповый бит, а при синхронной только восемь, то в этом кроется возможность ускорить обмен данными на 20%.

MNP4. Протокол, использующий синхронный метод передачи, обеспечивает оптимизацию фазы данных, которая несколько улучшает неэффективность протоколов MNP2 и MNP3. Кроме того, при изменении числа ошибок на линии соответственно меняется и размер блоков передаваемых данных. При увеличении числа ошибок размер блоков уменьшается, увеличивая вероятность успешного прохождения отдельных блоков. Эффективность этого метода составляет около 20% по сравнению с простой передачей данных.

MNP5. Дополнительно к методам MNP4, MNP5 часто использует простой метод сжатия передаваемой информации. Символы часто встречающиеся в передаваемом блоке кодируются цепочками битов меньшей длины, чем редко встречающиеся символы. Дополнительно кодируются длинные цепочки одинаковых символов. Обычно при этом текстовые файлы сжимаются до 35% своей исходной длины. Вместе с 20% MNP4 это дает повышение эффективности до 50%. Заметим, что если вы передаете уже сжатые файлы, а в большинстве это так и есть, дополнительного увеличения эффективности за счет сжатия данных модемом этого не происходит.

MNP6. Дополнительно к методам протокола MNP5 протокол MNP6 автоматически переключается между дуплексным и полудуплексным методами передачи в зависимости от типа информации. Протокол MNP6 также обеспечивает совместимость с протоколом V.29.

MNP7. По сравнению с ранними протоколами использует более эффективный метод сжатия данных.

MNP9. Использует протокол V.32 и соответствующий метод работы, обеспечивающий совместимость с низкоскоростными модемами.

MNP10. Предназначен для обеспечения связи на сильно зашумленных линиях, таких, как линии сотовой связи, междугородними линиями, сельские линии. Это достигается при помощи следующих методов:

- многократного повторения попытки установить связь

- изменения размера пакетов  в соответствии с изменением  уровня помех на линии

- динамического изменения скорости  передачи в соответствии с  уровнем помех линии

Все протоколы MNP совместимы между собой снизу вверх. При установлении связи происходит установка наивысшего возможного уровня MNP-протокола. Если же один из связывающихся модемов не поддерживает протокол MNP, то MNP-модем работает без MNP-протокола.

 

 

Заключение

В Интернет имеется несколько уровней протоколов, которые взаимодействуют друг с другом. На нижнем уровне используются два основных протокола: IP (Internet Protocol) – Протокол Интернета и TCP (Transmission Control Protocol) – Протокол управления передачей. Так как эти два протокола тесно взаимосвязаны, то их часто объединяют, и говорят, что 
в сети Интернет базовым протоколом является TCP/IP. Все остальные многочисленные протоколы строятся на основе именно протокола TCP/IP.

Протоколы широко используются как в компьютерных сетях вообще, так и в сети Интернет в частности. Для решения разных задач, связанных с передачей данных, требуется разные протоколы. Как вы убедились при прочтении данного реферата, существует масса самых разных типов протоколов, причем одни являются «прямолинейными» и легко поддаются пониманию, другие же, напротив, изобилуют нестандартными техническими решениями и требуют внимательного и кропотливого отношения. Без преувеличения можно сказать, что изучение компьютерных сетей основывается на понимании того, что, как и для чего выполняется протоколами.

 

 

 

Список литературы

1. Глушаков С.В., Хачиров Т.С. «Настраиваем сеть своими руками» 2008 г.
2. Семенов А.Б. «Администрирование структурированных кабельных систем» 2009 г.
3. Александр Филимонов «Построение мультисервисных сетей Ethernet» 2009 г.
4. Олифер В. Олифер Н. «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. 4-е издание.» 2010 г.