Как передаются данные по сети

Передача данных по сети. Стек протоколов TCP/IP.¶

Обмен информацией между компьютерами (по проводному соединению или нет) происходит путем передачи пакетов (фрагментов) данных через сеть. Такая передача должна проходить по определённым правилам или стандартам, которые и называют протоколом передачи данных.

Протокол передачи данных — это набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами.

Для передачи данных в сети Интернет используется стек протоколов TCP/IP. В протоколе TCP/IP строго описаны правила передачи информации от отправителя к получателю и обратно. Передача сообщений проходит несколько уровней, каждый из которых работает независимо от предыдущего, используя т.н. инкапсуляцию.

Уровни модели TCP/IP:

За что отвечает

4 уровень — Прикладной

Формат данных, их шифрование

HTTP (веб-страницы), SMTP (почта), FTP (файлы)

3 уровень — Транспортный

Способ передачи данных

2 уровень — Сетевой

Маршрутизация в сети

1 уровень — Сетевых интерфейсов

Физическая передача данных

Общий ход передачи информации выглядит следующим образом:

Данные от приложения отправляются протоколу транспортного уровня.
Получив данные от приложения, протокол разделяет всю информацию на небольшие блоки (пакеты). К каждому пакету добавляется адрес назначения, а затем пакет передается на следующий уровень — уровень протоколов Интернет (сетевой уровень).
На сетевом уровне пакет помещается в дейтаграмму протокола Интернет (IP), к которой добавляется заголовок и концевик. Протокол сетевого уровня определяет адрес следующего пункта назначения IP-дейтаграммы и отправляет его на уровень сетевого интерфейса.
Уровень сетевого интерфейса принимает IP-дейтаграмму и передает их в виде кадров с помощью аппаратного обеспечения (например, сетевой карты).

Пакеты доставляются на компьютер получателя, после чего проходят все уровни протоколов в обратном порядке. На каждом уровне удаляются соответствующие этому уровню заголовки, после чего данные передаются на уровень приложения.

Практика¶

1. Напишите функции для передачи данных с помощью модели TCP/IP от клиента сети. Каждая функция должна имитировать работу одного из уровней передачи данных. Используйте заготовку кода ниже:

''' 4 уровень, функция application() - отвечает за формат данных, их шифрование input функции - данные, которые хотим отправить по сети, протокол данных ('SMTP','HTTP','FTP') output: данные + информация про формат данных и шифрование ''' def application (data, protocol): . ''' 3 уровень, функция transport() - отвечает за способ передачи данных и их транспортировку input: результат работы функции application(), протокол транспортировки данных ('TCP', 'UDP') output: данные + информация про транспортировку''' def transport(data, protocol): . ''' 2 уровень, функция internet() - отвечает за маршрутизацию в сети. Она ищет кому и как доставить данные input: результат работы функции transport() output: данные + информация про адресата и маршрут доставки''' def internet(data): . '''1 уровень, функция network_interface - отвечает за соединение с сетью input: результат работы функции internet(), информация о соединении output: кортеж из 2 значений: 1. данные, преобразованные в бинарный формат 2. информация о типе соединения (1 - 'Ethernet', 2 -'Wi-Fi', другие числа - "No connection")''' def network_interface (data, connection): . data = '01101' print (data) data_app = application(data,'SMTP') print ('application level - ', data_app) data_transport = transport (data_app,'TCP') print ('transport level - ', data_transport) data_ip = internet (data_transport) print ('internet level - ', data_ip) data_from_network = network_interface (data_ip,'Wi-Fi') print ('network_interface level - ', data_from_network)

2. Напишите функции для получения данных из сети клиентом с помощью модели TCP/IP. Каждая функция должна имитировать работу одного из уровней передачи данных. Используйте заготовку кода ниже, учтите потери данных:

'''1 уровень, функция network_interface - отвечает за соединение с сетью передаём в функцию 2 аргумента: 1 аргумент, data - это данные в виде бинарного числа 2 аргумент, connection - это тип соединения (1 - 'Ethernet', 2 -'Wi-Fi', другие числа - "No connection") возвращаем: - если удалось установить соединение - то кортеж из 2 значений: данные в виде строки из нулей и единиц и тип соединения - если не удалось установить соединение, то строку "No connection"''' def network_interface(data, connection): . ''' 2 уровень, функция internet() - отвечает за маршрутизацию в сети. Она ищет кому и как доставить данные передаём в функцию результат работы функции network_interface() возвращаем данные в виде строки, если данные переданы в кортеже и адресованы нам, иначе - передаём None''' def internet(data): . ''' 3 уровень, функция transport() - отвечает за способ передачи данных и их транспортировку передаём в функцию результат работы функции internet() возвращаем: - если c предыдущего уровня получены данные, то формируем кортеж из 2 значений: данные, протокол передачи - None - если данные не получены''' def transport(data): . ''' 4 уровень, функция application() - отвечает за формат данных, их расшифровку передаём в функцию результат работы функции transport() возвращаем: ''' def application (data): . data = 0b110110111 print (bin(data)) data_from_network = network_interface (data,1) print ('network_interface level - ', data_from_network) data_ip = internet (data_from_network) print ('internet level - ', data_ip) data_transport = transport (data_ip) print ('transport level - ', data_transport) data_app = application(data_transport) print ('application level - ', data_app)

Протокол HTTPS и передача данных по сети — Введение в тестирование веб-приложений

Когда пользователь взаимодействует с сайтом, то происходит невидимый процесс передачи данных. Пользователь отправляет запрос, что хочет увидеть страницу, а сервер возвращает ответ в виде HTML-страницы.

Для такого способа передачи информации используются специальные наборы правил, которые называются протоколами. Подробнее про то, как работает интернет и какие бывают протоколы рассказывается в курсе «Введение в интернет», ссылка на который будет в конце урока.

В этом уроке мы узнаем о протоколе HTTP и его защищенной версии — протокол HTTPS. Узнаем, почему небезопасно передавать банковские данные по протоколу HTTP и как злоумышленники могут украсть эту информацию.

Типы протоколов

Протоколы в интернете — это наборы правил и соглашений, по которым происходит определенное действие в сети, например, передается информация в интернете. Они определяют, как передается информация внутри сети: от типов проводов и подключений до типа информации, которую можно передать по сети.

В этом уроке мы разберем два протокола, которые отвечают за общение компьютеров внутри сети интернет. Это протоколы:

Разберем каждый подробнее.

Протокол HTTP

Из прошлых уроков мы узнали, что сайты состоят из гипертекста, который размечается с помощью HTML.

Представим, что мы заходим на страницу курса по тестированию и кликаем на урок про гипертекст. В это время сервер формирует ответ в виде HTML-страницы. Когда ответ будет готов, сервер пересылает его нам:

Запросы и ответы в этом случае происходят с помощью протокола HTTP, который расшифровывается как HyperText Transfer Protocol или протокол для передачи гипертекста. Он устанавливает, в каком виде передаются данные, какая информация должна быть передана на сервер, а какая возвращена пользователю.

Так выглядит часть запроса от браузера при обращении к странице этого урока:

GET /courses/web-testing-basics/lessons/hypertext/theory_unit HTTP/3 Host: ru.hexlet.io User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:109.0) Gecko/20100101 Firefox/110.0 Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,*/*;q=0.8

Это лишь малая часть того, какие данные отправляются на сервер при обращении к странице. По ним сервер понимает:

Какую страницу запрашивают
Кто запрашивает страницу, а именно данные о браузере
Какие данные может обработать пользователь
Переданные данные в форме

Последний пункт списка может представлять опасность. Через протокол HTTP передаются данные, которые вводятся в формах. Опасность в том, что эти данные не защищены и передаются в том виде, в котором мы их отправили:

Когда сервер получает запрос, он формирует не только данные в виде HTML, но и множество служебной информации. Она помогает браузеру правильно обработать данный запрос. Вот пример полученного ответа от сервера:

HTTP/2 200 OK date: Fri, 17 Mar 2023 12:27:07 GMT content-type: text/html; charset=utf-8  Здесь и далее разметка в формате HTML

В этом ответе для тестировщика важна первая строка — HTTP/2 200 OK . В этой строке содержится «ответ сервера» — специальный код, который приходит от сервера и подсказывает браузеру, какой статус страницы.

Этих ответов много, но стоит наизусть знать несколько из них:

200 OK — Данные получены без ошибок. Этот статус основной для страниц
301 Moved Permanently — страница перемещена на новый адрес. Когда браузер получает этот код, то ищет в ответе новую страницу и автоматически переходит на нее. Такой процесс называется «редирект»
404 Not Found — страница не найдена. Чтобы не отдавать пустую страницу с ошибкой, разработчики делают специальную страницу при возникновении ошибки и показывают ее пользователю
500 Internal Server Error, 502 Bad Gateway и 503 Service Unavailable — ошибки, которые связаны с сервером. Временные ошибки — связаны с проблемой доступа к серверу. Глобальные ошибки — связаны с неработающим кодом или проблемами с доступом к базе данных

Главная проблема HTTP — открытость данных. Если передавать важные данные, то они пересылаются в открытом виде и могут быть перехвачены злоумышленниками. Чтобы избежать этого, был придуман стандарт HTTPS, где буква S означает Secure — безопасный.

Протокол HTTPS

Главное отличие HTTP от HTTPS — шифрование данных. Все данные, которые передаются от клиента на сервер, будут передаваться не в открытом, а в зашифрованном виде. Это позволяет защититься от хакерских атак.

Посмотрим на адресную строку:

Сайт Хекслета тоже работает по HTTPS, о чем говорит протокол перед названием сайта и значок замочка. Когда видите эти два параметра, можно не волноваться за свои данные:

Что тестировать

При тестировании веб-страниц нужно обращать внимание на следующие факторы:

Если со страницы передаются данные от пользователей, то страница должна быть защищена по протоколу HTTPS. Самый простой вариант — полностью перевести сайт на HTTPS
Все страницы должны отдавать HTTP код «200 OK»
Если одна из страниц перемещена, то она должна отдавать код «301 Moved Permanently» и автоматически перенаправлять на новую страницу

Инструменты для тестирования

Для проверки страницы тестировщик может использовать встроенный во все браузеры «Инструменты разработчика». Как его открывать мы разбирали в прошлых уроках. Сейчас разберем, как увидеть ответ сервера.

Чтобы посмотреть все запросы сервера, используется вкладка Network:

В этой вкладке нас интересует несколько полей:

Status — код ответа. Это код HTTP, про который говорилось выше. В большинстве нормальных ситуаций этот код будет 200
Domain — откуда вернулся ответ на запрос. На сайтах могут использоваться различные скрипты, стили, изображения, которые берутся из внешних источников. Вкладка Domain показывает источник, из которого пришел ответ
File — какой конкретно файл был загружен

Откройте инструмент разработчика на этой странице, перейдите во вкладку Network и перезагрузите страницу. Это нужно, чтобы увидеть все загруженные ресурсы. Одной из первых строчек будет:

200 GET ru.hexlet.io theory_unit

Это и есть ответ текущей страницы теории. Код 200 сообщит, что страница вернулась без ошибок

Выводы

В этом уроке мы разобрали, что для передачи данных между клиентом и сайтом используется протокол HTTP. Протокол — набор правил и соглашений, по которым строится логика передачи данных. При получении информации сервер отправляет код статуса, по которому браузер понимает корректно ли дошли данные.

Кодов HTTP много, но стоит помнить о нескольких основных из них:

200 OK — Данные получены без ошибок
301 Moved Permanently — страница перемещена на новый адрес
404 Not Found — страница не найдена
500 Internal Server Error, 502 Bad Gateway и 503 Service Unavailable — ошибки, связанные с сервером

По протоколу HTTP передается не только запрос, но и различная служебная информация, а так же данные из форм. Это небезопасно, так как данные не шифруются и могут быть перехвачены злоумышленником.

Чтобы избежать перехвата информации, используется протокол HTTPS — защищенная версия HTTP. Отличительная черта протокола — шифрование данных. По этой причине протокол используется везде, где есть формы. При этом протокол используют не на конкретной странице, а на всем сайте.

Самостоятельная работа

Возьмем для примера три сайта, которые работают по-разному с HTTP и HTTPS:

https://httpbin.org/
https://ru.hexlet.io/
http://todotxt.org/

Изучите, как эти сайты работают, если зайти на них с протоколом https:// и http:// . Для этого в адресной строке браузера необходимо ввести протокол вручную.

Ответьте на следующие вопросы:

Можно открыть сайт по HTTP?
Можно ли открыть сайт по HTTPS?
Работает ли перенаправление пользователя с сайта по HTTP на HTTPS?
Одинаково ли открывается сайт в разных браузерах?

Дополнительные материалы

Остались вопросы? Задайте их в разделе «Обсуждение»

Вам ответят команда поддержки Хекслета или другие студенты

Об обучении на Хекслете

Статья «Как учиться и справляться с негативными мыслями»
Статья «Ловушки обучения»
Статья «Сложные простые задачи по программированию»
Урок «Как эффективно учиться на Хекслете»
Вебинар « Как самостоятельно учиться »

Открыть доступ

Курсы программирования для новичков и опытных разработчиков. Начните обучение бесплатно

130 курсов, 2000+ часов теории
1000 практических заданий в браузере
360 000 студентов

Наши выпускники работают в компаниях:

Сети передачи данных

1.2.1.2_img2.jpg

Система передачи данных – это система, функцией которой является передача данных в пределах одной системы IT-инфраструктуры организации, между такими системами, а также обмен информацией со сторонними системами. На первый взгляд такое определение может показаться скромным. Однако, системы передачи данных имеют огромное значение, причем, как для прочих технических систем, так и для происходящих в организации бизнес-процессов в целом.

Системы передачи данных являются главной технической составляющей функционирования практически всех крупных и средних предприятий, а также небольших компаний, применяющих современные решения для управления бизнесом.

Учитывая огромную важность данной системы, при разработке для заказчиков комплексных решений, особое внимание мы уделяем системам передачи данных. С каждым годом системы передачи данных все более приобретают роль универсальной среды для передачи информации, как между системными устройствами, так и между конечными пользователями. Но, чем больше универсальность системы, тем более высокие требования к ней предъявляются.

Система передачи данных, в зависимости от решаемых задач, включает в себя несколько компонентов. Среди них: маршрутизаторы, коммутаторы, мультиплексоры, межсетевые мосты и экраны, точки беспроводного доступа, конверторы интерфейсов передачи данных и физической среды, клиентское оборудование. Данные устройства в большинстве своем оснащены собственной специализированной программной оболочкой. С целью мониторинга и управления системами передачи данных производителями разрабатывается как целостное программное обеспечение, так и программное обеспечение, состоящее из отдельных компонентов. Подавляющее большинство современных систем оснащены встроенными компонентами, которые напрямую взаимодействуют с системами передачи данных.

Сети передачи данных
- СКС и интеллектуальные СКС (ИСКС)
  - Тестовый
  - Центры обработки данных «под ключ»
  - Дата-центры «под-ключ»
  - Системы хранения
  - Вычислительные системы
  - Системы бесперебойного питания
  - Системы гарантированного электроснабжения
  - Системы вентиляции и кондиционирования
  - Системы безопасности ЦОД
  - Системы конференцсвязи
  - Учебные аудитории
  - Залы заседаний
  - Проекционное и интерактивное оборудование
  - IP – телефония
  - Системы информационной безопасности
  - Охранное видеонаблюдение
  - Системы контроля доступа
  - Охранная сигнализация
  - Пожарная сигнализация
  - Современная автоматизированная библиотека
  - Самообслуживание читателей
  - Книгохранилище
  - Рабочее место библиотекаря
  - Контрольно-пропускная система
  - Сетевая инфраструктура
  - Читальный зал
  - Многофункциональный центр работы с документами
  - Мультимедийный конференцзал
  Передача данных в сети Интернет
  
  Интернет (англ. Internet) – это глобальная (всемирная) сеть, множество независимых компьютерных сетей, соединенных между собой для обмена информацией по стандартным открытым протоколам передачи данных. Она используется для электронной связи и обмена информацией.
  
  Передача данных в сети Интернет происходит посредством коммуникационных протоколов TCP / IP UDP / IP, определяют правила, по которым происходит общение между компьютерами разных типов.
  
  Все услуги сети Интернет можно условно разделить на две категории: обмен информацией между абонентами сети и использование баз данных сети. Практически все услуги сети построены на принципе клиент-сервер. Соответственно, программное обеспечение сети также можно поделить на клиентское и серверное. При этом программное обеспечение сервера занимается предоставлением сетевых услуг, a клиентское программное обеспечение отвечает за передачу запросов серверу и получение ответов от него.
  
  Интернет-портал (от англ. Portal «главный вход; ворота») (или портал, информационный портал) – сайт, предоставляющий пользователю Интернета различные интерактивные сервисы (Интернет-сервисы), работающих в рамках единого сайта.
  Также порталы функционируют как точки доступа к информации в Интернете или сайты, которые помогают пользователям в поиске нужной информации через Интернет. Такие порталы представляют информацию из разных источников или тем объединенным способом и также называют навигационными сайтами.
  Все порталы выполняют функции поиска, а также, предоставляют Интернет-сервисы, например: электронная почта, лента новостей и т.д.
  Идея работы портала – создание или представления критической (крупнейшей) массы Интернет-сервисов, которыми бы можно было привлечь к себе такое количество пользователей-посетителей, которая будет постоянно пополняться и увеличиваться.
  
  Интенсивному развитию порталов способствует ряд программных продуктов (портальные решения), позволяющие объединить в единое пространство информацию из разных источников. Такие решения связаны, в частности, с:
  – технологией единого входа (Single Sign On), когда пользователь переходит из одного раздела портала в другой без повторной авторизации;
  – организацией передачи данных между разными приложениями, задействованными пользователем в ходе работы на портале;
  и т.д.
  
  Сайт, Веб-сайт (англ. Site, Web-site) – совокупность веб-страниц, доступных в сети Интернет, которые объединены как по содержанию, так и навигационно. Физически сайт может размещаться как на одном, так и на нескольких серверах.
  Сайтом также называют узел сети Интернет, компьютер, за которым закреплена уникальный IP-адрес, и вообще любой объект в Интернет, за которым закреплена адрес, который идентифицирует в сети (FTP-site, WWW-site т.п.). Набор связанных между собой информационных онлайновых ресурсов, предназначенных для просмотра через компьютерную сеть с помощью специальных программ – браузеров. Веб-узел может быть набором документов в электронном виде, онлайновой службой.
  
  Динамическая веб-страница (англ. dynamic Web page) – веб-страница, содержание которой может изменяться.
  В первоначальном варианте гипертекстовая навигация происходила между «статическим» документами. Однако со временем к веб-страниц были добавлены интерактивности, и такие страницы стали называть динамическими. Наполнение (контент) такой веб-страницы может заменяться в зависимости от определенных условий и / или действий.
  
  Существует два пути для создания динамических страниц:
  – Использование скриптов, выполняющихся в браузере пользователя (англ. client-side scripting) для изменения содержимого страницы в зависимости от определенных действий пользователя. Для изменения не требуется полного перезагрузки страницы;
  
  – Использование программ, выполняемых на сервере (англ. server-side scripting) для изменения наполнения страницы, передается браузеру пользователя. Информация может изменяться в зависимости от данных, отправленных в HTML форме, параметров в URL, типа браузера, даты или времени суток и других условий.
  Результат использования любой техники может быть описано как динамическую веб-страницу.
  Страницы, построенные по первому варианту обычно используют скриптовые языки используемые для Dynamic HTML (DHTML) – JavaScript или ActionScript. Для добавления видео, звуков и графических эффектов может быть использовано технологию Flash.
  Начиная с 2005 года начала приобретать популярность технология AJAX, позволяющая доставлять информацию с сервера без перезагрузки страницы.
  Страницы, построенные по второму варианту могут использовать такие скриптовые языки как PHP, Perl, ASP, JSP и другие.
  
  Поисковая система – онлайн-служба, которая предоставляет возможность поиска информации на сайтах в интернете, а также (возможно) в группах обсуждения и ftp-серверах.
  Индексация в поисковых системах сайтов осуществляется поисковым роботом.
  Основными критериями качества работы поисковой системы являются релевантность, полнота базы, учет морфологии языка.
  
  Электронная почта
  
  Электронная почта (англ. e-mail, или email, сокращение от electronic mail) – популярный сервис в интернете, что делает возможным обмен данными любого содержания (текстовые документы, аудио-видео файлы, архивы, программы).
  
  Назначение и функции E-mail
  
  Электронной почтой можно посылать не только текстовые сообщения, но и документы, графику, аудио-, видеофайлы, программы и т.д. Электронная почта очень полезна, если нет полноценного доступа (on-line) в Интернет. Через электронную почту можно получить услуги других сервисов сети.
  Электронная почта – типичный сервис отложенного чтения (off-line). После отправки сообщения, как правило, в виде обычного текста, адресат получает его на свой компьютер через некоторый период времени, и знакомится с ним, когда ему будет удобно.
  Электронная почта похожа на обычную почту, имея те же преимущества и недостатки. Обычное письмо состоит из конверта, на котором указан адрес получателя и стоят штампы почтовых отделений пути следования, и содержимого – собственно письма. Электронное письмо состоит из заголовков, содержащих служебную информацию (об авторе письма, получателя, пути следования письма), которые служат, условно говоря, конвертом, и собственно содержание самого письма. По аналогии с обычным письмом, соответствующим методом можно внести в письмо информацию какого-либо иного рода, например, фотографию и т.п. Как и обычном письме можно поставить свою подпись. Обычное письмо может не дойти до адресата или прийти с опозданием, – аналогично и электронное письмо. Обычное письмо довольно дешевый, а электронная почта – самый дешевый вид связи.
  Итак, электронная почта повторяет достоинства (простоту, дешевизну, возможность пересылки нетекстовой информации, возможность подписать и зашифровать письмо) и недостатки (негарантированный время пересылки, возможность доступа для третьих лиц во время пересылки, неинтерактивность) обычной почты. Однако у них есть и существенные отличия. Стоимость пересылки обычной почты в значительной степени зависит от того, куда она должна быть доставлена, ее размера и типа. В электронной почты такой зависимости или нет, или она достаточно ощутимо. Электронное письмо можно шифровать и подписывать более надежнее и удобнее, чем письмо на бумаге – для последнего, собственно, вообще не существует общепринятых средств шифровки. Скорость доставки электронных писем гораздо выше, чем бумажных, и минимальное время прохождения несравнимо меньше.
  Электронная почта – универсальный сервис: множество сетей во всем мире, построенных на совершенно разных принципах и протоколах, могут обмениваться электронными письмами с Internet, получая тем самым доступ к другим его ресурсов. Практически все сервисы Internet, которые используются как сервисы прямого доступа (on-line), имеют интерфейс к электронной почте. Так что пользователь, не имея доступа к информации, хранящейся в Internet в режиме on-line, может получать большую ее часть с помощью дешевой электронной почты.
  Скорость доставки сообщений электронной почты зависит от того, каким образом она передается. Путь электронного письма между двумя машинами, непосредственно подключенными к Internet, занимает секунды, и при этом вероятность потери письма или его замены минимальна. С другой стороны, если пользователь использует для передачи данных технологии PTN (последовательной передачи файлов многими компьютерами по цепочке) и пересылаете письмо в какую-то экзотическую сеть, то письмо, во-первых, будет долго идти – дни или даже недели, во-вторых , будет больший шанс потеряться при обрыве связи во время передачи по цепочке, в-третьих, его могут подменить где-то на пути следования.
  
  Функционирование электронной почты построена по принципу клиент-сервер, стандартном для большинства сетевых сервисов. Чтобы обмениваться корреспонденцией с почтовым сервером, нужно иметь специальную программу-клиент. Существует много различных программ-клиентов электронной почты, которые могут отличаться отдельными функциями, возможностями и интерфейсом, в том числе и такие, которые работают на сервере в режиме on-line). Однако общие функции в большинстве пакетов одинаковы. К ним можно отнести:
  – подготовка текста;
  – импорт файлов-приложений;
  – отправка письма;
  – просмотр и сохранение корреспонденции;
  – уничтожения корреспонденции;
  – подготовка ответа;
  – комментирование и пересылка информации;
  – экспорт файлов-приложений.
  Похожие публикации: