Для чего нужен протокол

Зачем компьютерам протоколы?

Компьютерные/сетевые протоколы — это своего рода язык, или набор правил, который компьютеры используют для обмена информацией и взаимодействия между собой.

Компьютеры отличаются друг от друга по производителю, типу операционной системы, программной начинке. Для того чтобы они понимали друг друга, процесс «общения» должен следовать определенным правилам. Например, есть правила для обмена сообщениями между почтовыми ящиками, для проведения видеоконференций или для передачи файлов. В компьютерных сетях их определяют протоколы передачи данных.

Компьютерные протоколы помогают зафиксировать:

какие данные и в каком формате передаются;

алгоритм действий на каждом этапе обмена информацией.

Что еще нужно помнить о протоколах

Каждый протокол определяет правила выполнения конкретных задач. К примеру, HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) дает возможность просматривать веб-страницы и файлы в интернете, а SSH (secure shell) используется для защищенного удаленного доступа к ОС.

Стандарты развиваются. Раньше для передачи данных через интернет компьютеры использовали сразу несколько моделей транспортных протоколов: TCP/IP, NWLink IPX/SPX, NetBEUI. Сейчас же есть единый стандарт — TCP/IP. В нем протокол TCP (Transmission Control Protocol) отвечает за надежность соединения между компьютерами и доставки сообщений, а IP (Internet Protocol) — за поиск компьютеров в рамках сети.

Для работы с каждым протоколом предназначено свое программное обеспечение. Например, для протокола HTTP это браузер.

Протокол

Протокол в IT — это набор правил, по которым передаются данные. С помощью протоколов связываются между собой компьютеры в сети, разные устройства и программы. Они выполняют определенные правила и поэтому понимают друг друга.

Освойте профессию
«Cистемный администратор»

Протоколы в информатике описывают, в каком формате будут передаваться данные, как будет выглядеть процедура их передачи. Еще в них обычно прописано, как устройства будут «договариваться» друг с другом при контакте и что делать с ошибками, если они возникнут. Например, протокол доступа к каталогам (LDAP) регламентирует способ получения и изменения информации в каталоге.

Системный администратор

Станьте универсальным специалистом по администрированию Linux с нуля

Для чего нужны протоколы

Компьютерные протоколы предназначены, чтобы устройства могли корректно связываться и общаться друг с другом. Можно представить протокол в виде языка: если два устройства или программы передают данные по-разному, они друг друга не поймут. Поэтому специализированные устройства или софт могут не работать с продуктами других производителей — у них разные протоколы.

Протоколов в мире сотни, и они описывают стандарты связи на любом уровне — начиная с частоты электрических импульсов и заканчивая передачей данных между программами на компьютере.

Например, при помощи протоколов люди могут открывать сайты: браузер на компьютере связывается с сервером по протоколу HTTP или HTTPS. Благодаря FTP—протоколу по интернету можно передавать файлы, а протокол BitTorrent позволяет потоково скачивать данные.

Кто работает с протоколами

В широком смысле любой человек пользуется протоколами каждый раз, когда заходит в интернет или подключает беспроводные наушники. Любая связь между устройствами возможна благодаря протоколам — иначе ничего бы просто не работало.

В узком смысле с протоколами работают сетевые инженеры и системные администраторы, которые настраивают сервера и инфраструктуру сети. С протоколами приходится сталкиваться бэкенд-разработчикам и DevOps-инженерам. Есть и более специфические профессии: например, инженеры телекоммуникационных систем или специалисты, работающие с системами «умных» домов.

Каждый из этих специалистов ведет работу с протоколами в своей отрасли. Например, сетевой инженер в компании должен хорошо понимать, как работают протоколы, связанные с интернетом, — это не значит, что он обязан разбираться в многочисленных протоколах «умных» устройств.

Благодаря тому что протоколов много, для каждого «уровня» связи можно назначить своего специалиста и распределить нагрузку. Поэтому не возникает ситуации, когда один человек отвечает за все задачи разом.

Сисадмин — давно не человек, который настраивает компьютеры. Станьте сильным специалистом, который поддерживает инфраструктуру компании.

Виды протоколов

По типу задач протоколы делятся на физические и логические.

Физические

Отвечают за физику сигналов, которые проходят в сетях. Они определяют частоту радиосигналов, мощность и частоту электрических импульсов — или световых сигналов в случае с оптоволокном. Например, Wi-Fi описывает стандарты соединения между точками доступа и диапазоны частот для беспроводной связи.

Логические

Протоколы отвечают за передачу данных и обмен информацией — поясняют, в каком формате ее передавать и что она означает. Если физический протокол — возможность говорить, то логический протокол передачи данных — это язык. Большинство айтишников работает именно с логическими протоколами: например, IP, который описывает формат пакетов данных и адресацию компьютеров в сети.

Что такое модели

Если у каждого устройства свой протокол и нет общих, они не смогут связываться. Чтобы такого не происходило с большей частью техники, протоколы объединяют в модели. Модель — это своего рода набор протоколов и других инструментов, который собирается в систему и может решать более сложные задачи, чем один протокол.

Например, все сайты используют один и тот же набор протоколов — из моделей OSI и TCP/IP. Поэтому компьютер пользователя может связаться с любым доступным в сети сайтом.

• Без модели OSI не работал бы интернет — на всех уровнях, начиная с частоты электрических сигналов, проходящих по сети.
• Без TCP/IP сайты и компьютеры не могли бы общаться друг с другом, даже если физически связь налажена.
• Без технологии Bluetooth, которая объединяет протоколы разных беспроводных устройств, мы не смогли бы пользоваться ни TWS-наушниками, ни умными колонками.

Сетевая модель OSI

OSI расшифровывается как Open Systems Interconnection model — открытая модель взаимосвязи между сетями. Она считается эталоном для разных систем связи. В модели архитектура сети поделена на семь уровней — от самого низкого, то есть близкого к железу, до самого высокого, близкого к пользователю.

На каждом уровне свой набор протоколов связи, которые могут общаться с протоколами на том же уровне либо на один выше или ниже. Более высокие уровни опираются в работе на более низкие — структура сети выглядит как пирамида.

Разберем уровни модели OSI подробнее.

Физический уровень

Самый первый и низкий уровень. Он описывает, по какому принципу информация переводится в физические сигналы: радиосигналы, электрические импульсы, свет. На этом уровне расположены протоколы, которые переводят информацию в сигнал и обратно в биты, отвечают за ее передачу по кабелю или в эфир. Примеры протоколов этого уровня — Bluetooth, Wi-Fi или GSM, по которому реализована мобильная связь. А устройства физического уровня — это, например, сетевой адаптер на компьютере.

Канальный уровень

Второй уровень тоже тесно связан с железом: коммутаторами, мостами, сетевой картой. Но на нем уже появляются и программные средства, например драйвер сетевой карты. Уровень описывает взаимодействие между устройствами по физическому каналу — например, как принимать и интерпретировать сигналы. Протоколы второго уровня получают на вход биты и упаковывают их в кадры — фрагменты данных, а еще проверяют информацию на ошибки. Примеры протоколов на этом уровне — Ethernet, который отвечает за передачу данных по витой паре, или FDDI — он работает с оптоволоконным каналом.

Канальный уровень разделяют на два подуровня: MAC управляет доступом к среде, например к кабелю, а LLC отвечает за передачу, проверку и преобразование данных.

Сетевой уровень

Третий уровень отвечает за путь, по которому будут передаваться данные. Протоколы определяют оптимальный маршрут для передачи данных, соотносят между собой физические и логические адреса устройств. На этом этапе происходит маршрутизация — определение маршрута. Известнейший пример протокола сетевого уровня — IP, благодаря которому фактически появился интернет. Устройства сетевого уровня — это маршрутизаторы, роутеры.

Транспортный уровень

Четвертый уровень задает «правила дорожного движения» при передаче данных. Для него неважно, что это за данные и по какому маршруту они следуют, — он отвечает за механизм, например за то, чтобы данные от разных устройств передавались по очереди. Протоколы транспортного уровня формируют эту очередь, объединяют короткие пакеты данных в один большой или разделяют слишком большие пакеты на несколько маленьких. Еще протоколы отвечают за надежность передачи сообщений, чтобы данные не «потерялись» и не повредились по пути. Некоторые даже требуют от адресата сообщить, что данные получены. На этом уровне работают протоколы TCP, UDP и другие — они тоже используются в интернет-сети.

Сеансовый уровень

Отвечает за сеанс связи между разными программами — в рамках сеанса два абонента на разных устройствах обмениваются информацией. На сеансовом уровне находятся протоколы, которые отвечают за начало и конец сеанса, его поддержание, когда обе программы «молчат», и за синхронизацию — чтобы сообщения от обеих сторон передавались вовремя. Еще они определяют абонентов и проверяют права доступа. А если сеанс прервется, протоколы сеансового уровня восстановят его по контрольным точкам. Пример — SOCKS, протокол, по которому работают прокси-сервера.

Уровень представления

Шестой уровень отвечает за преобразование информации. До этого мы говорили о пакетах данных — на уровне представления эти пакеты конвертируются в понятные нам форматы, например JPG-картинку или текстовый файл. Обратно это тоже работает: информацию, которую надо передать по сети, протоколы переводят в удобный для передачи вид. Еще они могут кодировать и декодировать данные, сжимать их и распаковывать. Наиболее известный протокол этого типа — XDR, который умеет правильно преображать данные для разных операционных систем.

Прикладной уровень

Седьмой уровень — самый далекий от железа. Он отвечает за то, как с сетью взаимодействуют пользовательские приложения: браузер, клиент электронной почты и так далее. Протоколы прикладного уровня регулируют доступ приложений к сети, помогают передавать служебные данные программ и пересылать сообщения об ошибках. Примеры протоколов этого уровня — HTTP/HTTPS, FTP и так далее.

Протоколы модели TCP/IP

TCP/IP — это главная модель интернет-технологий. Название состоит из имен двух протоколов: TCP и IP. Мы упоминали их выше, но тут расскажем подробнее — на их взаимодействии работает весь интернет.

TCP. Transmission Control Protocol, или протокол управления передачей, помогает надежно передавать и принимать данные. Согласно модели OSI он находится на транспортном уровне — это своеобразный регулировщик для движения информации. TCP работает так:

• формирует сообщения в определенном формате;
• работает по установленному каналу связи;
• предупреждает, что собирается передать адресату данные;
• отвечает за очередь их передачи;
• гарантирует получение данных — проверяет, дошло ли сообщение, и при необходимости заново отправляет запрос;
• сообщает отправителю, пришли ли данные;
• убирает дубли, если какие-то данные пришли дважды.

TCP стал самым популярным транспортным протоколом доступа в интернете благодаря своей «заботливости»: он проверяет целостность данных и запрашивает их снова, если надо. В итоге все передается как надо и не теряется по пути.

IP. Название расшифровывается как Internet Protocol — протокол интернета. Если TCP отвечает за процесс передачи данных, то IP — за маршрут. Он относится к третьему уровню OSI, сетевому. Вот что делает этот протокол сети интернет:

• присваивает компьютерам в сети уникальные IP-адреса;
• соотносит эти адреса с аппаратными — MAC-адресами;
• создает логические соединения между разными адресами;
• определяет маршрут, по которому пойдет пакет данных.

IP не заботится о целостности данных и о механизме передачи — за них отвечает уже TCP. Выходит, что протоколы дополняют друг друга: IP определяет, куда отправить информацию, а TCP — как это сделать.

Связка TCP/IP — ключевая в устройстве сети. Некоторые определения включают в модель и другие протоколы, важные для интернета, например HTTP или DNS, даже Ethernet с канального уровня. Но основу все равно составляют TCP и IP.

Что такое UDP/IP

Иногда вместо протокола TCP в той же модели используется другой транспортный протокол — UDP. Тогда говорят о модели UDP/IP, а иногда ее называют частным случаем TCP/IP. Название означает User Datagram Protocol — протокол пользовательских датаграмм. Датаграмма в этом случае — название пакета данных. UDP проще и быстрее, чем TCP, но не так заботится о целостности информации:

• не сообщает получателю, что сейчас перешлет ему датаграмму;
• не требует создавать отдельный канал связи;
• не следит за порядком передачи данных;
• не спрашивает, пришла ли информация, и ничего не делает, если данные потерялись.

Информация, переданная по UDP, может потеряться или дублироваться, прийти не по порядку — но сами датаграммы, если придут, будут полностью целыми. UDP применяют реже, чем TCP, в основном там, где важны скорость и производительность, — например, в системах реального времени или на высоконагруженных серверах онлайн-игр.

Другие известные примеры протоколов

С некоторыми протоколами разных уровней мы имеем дело постоянно — давайте посмотрим, как они работают и что собой представляют.

HTTP. HTTP или HTTPS — буквы, с которых начинается любой адрес в интернете. Они означают HyperText Transfer Protocol, протокол передачи гипертекста. Это прикладной протокол, который передает информацию между веб-сайтом и компьютером пользователя. При этом компьютер пользователя выступает как клиент, а сайт — как сервер. Клиентов может быть много, сервер — один.

HTTPS. Буква S в HTTPS означает Secure — это расширение HTTP, позволяющее шифровать данные при передаче. Так их не получится украсть или подсмотреть, пока они передаются от клиента к серверу и обратно.

FTP. File Transfer Protocol — по протоколу в сети передаются файлы. Он, как и HTTP, работает по модели клиент-сервер: дает пользователю, то есть клиенту, доступ к файлам на сервере. Это очень старый протокол, который существовал еще до появления IP. Сейчас его в основном используют вебмастера и разработчики при работе с хостингами сайтов.

P2P. HTTP — не единственный протокол передачи данных. Еще есть P2P — пиринговые, или децентрализованные сети. В отличие от HTTP, в них нет клиентов и серверов, а есть равноправные участники, каждый из которых может выполнять обе функции. P2P — довольно большая группа технологий, она содержит разные протоколы. Например, BitTorrent или Tor — частично децентрализованные сети, работающие по одноименным протоколам. А I2P, тоже обеспечивающий анонимность, — полностью децентрализованный. Еще на основе P2P-технологий реализованы криптовалюты и вычисления с помощью блокчейна.

DNS. Система доменных имен DNS — это не только способ хранения доменов, а еще и протокол, который управляет ответами на запросы. Благодаря ему устройства получают информацию о том, к какому адресу им нужно обратиться. В работе протокол DNS использует TCP и UDP.

SSL/TLS. Это протоколы, по которым обеспечивается шифрование в HTTPS. SSL — более старое название, TLS — новая версия протокола. Благодаря им информация по HTTPS может шифроваться: для этого используют пары ключей, публичный и приватный.

SSH. Расшифровывается как Secure SHell — это еще один безопасный протокол, который работает с использованием TCP. Протокол нужен, чтобы удаленно управлять операционной системой и при этом шифровать информацию, которая будет передаваться между устройствами. Например, разработчики пользуются SSH, когда загружают код на GitHub.

SOCKS и Shadowsocks. SOCKS — протокол, который позволяет передавать данные не напрямую, а с использованием промежуточного прокси-сервера. Данные с помощью SOCKS можно пересылать незаметно: получатель не увидит, кто на самом деле сделал запрос, а увидит только прокси-сервер. Shadowsocks — это протокол на основе SOCKS, который позволяет шифровать данные на пути и обходить блокировки.

Шуточные протоколы. Существует несколько протоколов, которые создавались как шутка — удивительно, но у некоторых из них даже есть реализации. Например, IP over Avian Carriers — пересылка IP-пакетов с помощью почтовых голубей. Его придумали в 1990 году, а в 2001-м реализовали: из девяти отправленных голубями пакетов данных вернулось четыре, то есть потери составили 55,6%. А HTCPCP — гипертекстовый протокол управления кофеваркой — реализован как расширение HTTP, и ошибку 418 оттуда поддерживают разные веб-фреймворки, например Django или Flask. Эта ошибка гласит: I’m a teapot — Я чайник. А чайник приготовить кофе не сможет.

Если вы хотите узнать больше про веб-технологии и протоколы — запишитесь на курсы. Будет много практики и интересных реальных задач.

Системный администратор

Станьте универсальным специалистом по администрированию Linux с нуля и разверните собственный кластер. Перед вами откроется широкая область для реализации и развития: от сисадмина до CTO

Сетевой протокол и видеонаблюдение

Сетевой протокол – это набор правил, который позволяет обмениваться данными нескольким устройствам связанным сетью. Ни одно удалённое подключение не может обойтись без работы протоколов, без них система просто не знала бы как взаимодействовать и общаться. Если обобщать, то можно сказать что это семейство стандартов, предписывающее методы общения, а также спецификации оборудования.

Для описания и деления протоколов используется семиуровневая модель OSI (Open System Interconnection — взаимодействие открытых систем, ВОС). В этой классификации описываются все формы взаимодействия необходимые для полноценной работы оборудования:
• Приложение;
• Представление;
• Сеанс;
• Транспорт;
• Сеть;
• Передача данных;
• Физическое воплощение.

Стандраты и группы

Некоторые протоколы образуют отдельные группы, с подгруппами в которые входит ряд непосредственно протоколов. Всем известный TCP/IP включает в себя десятки протоколов разного уровня в том числе для работы оборудования, некоторые из них вы наверняка слышали: DNS, HTTPS, IPv6, POP3 и много других. Сюда же входит RTSP (Потоковый протокол реального времени (англ. real time streaming protocol, сокр. RTSP) который используется для управления потоками медиаданных, в нем включены методы play, pause, record и прочие что очень важно в видеонаблюдении, и в том числе используется в программах клиентах: Skype, Медиапроигрыватель VLC и т.д.

Технологии и альянсы

ONVIF

Из-за сложности структуры, переплетения стека технологий некоторые вещи мы называем протоколами, хотя она таковыми не являются. ONVIF – эту аббревиатуру часто можно встретить в видеорегистраторах и камерах видеонаблюдения, на самом деле не протокол. Open Network Video Interface Forum – это организация, которая занимается разработкой стандартов и протоколов для систем безопасности. Их спецификации построены на веб-сервисах, описываемых языком WSDL, протоколах RTP/RTSP, SOAP (XML), стандартах видеосжатия H.264, MPEG-4, MJPEG. Прелесть ONVIF заключается в совместимости оборудования поддерживающего этот стандарт.

ZigBee

Покупая умный дом можете встретить протокол ZigBee который описывает спецификации сетевых протоколов верхнего уровня. Эта технология отличается поддержкой высокого уровня безопасности передачи данных в сочетании с невысокими скоростями и возможностью длительной автономной работы устройств. В ZigBee реализована поддержка ячеистой (mesh) топологии, кроме стандартных: «точка-точка», «дерево» и «звезда». Протоколы разработаны на алгоритмах AODV и NeuRFon. ZigBee – это целый альянс, который сотрудничает с рядом разработчиков и приводит работу оборудования к единому стандарту.

PPPoE

Говоря о видеонаблюдении, да и не только, нужно упомянуть PPP (Point-to-Point Protocol), который объединяет целый ряд протоколов, в том числе PPPoE – где последние буквы — over Ethernet, он служит для передачи данных внутри сети от одно части к другой, может настраивать или инкапсулировать другие протоколы.

Да, все немного запутанно, мы окунулись в объемную тему, которая описывает работу всех устройств, передающих данные, свои протоколы есть для мобильных сетей, для IP телефонии, это большая тема, неразрывно связанная, с современными технологиями и их развитием.

Читайте также похожие статьи

Новый протокол XVI (AXVI) от известного разработчика XM Xiongmai Technology.

Протокол

Документ, в котором фиксируют, какие вопросы обсуждали и какие решения приняли на собраниях, конференциях и совещаниях.

Поделиться
Поделиться
Поделиться

Документ, в котором фиксируют, какие вопросы обсуждали и какие решения приняли на собраниях, конференциях и совещаниях.

Поделиться

Протоколы могут составлять и госорганы, например фиксировать в них административные правонарушения. Но в этой статье разберем только то значение слова «протокол», которое используют в бизнесе.

Для чего нужен протокол

Протоколы составляют, чтобы зафиксировать, как проходило обсуждение важных для бизнеса вопросов, какие решения приняли, в какие сроки их нужно выполнить и кто за это отвечает.

Например, на годовом общем собрании участники компании решают, как распределить прибыль за прошлый год. Чтобы после собрания не возникло разногласий, секретарь записывает в протоколе ход обсуждения и окончательное решение, к которому пришли.

Виды протоколов

Протоколы бывают краткими и полными.

В кратком протоколе укажут только вопросы заседания и принятые решения, в полном — еще и ход обсуждения и мнение каждого участника.

Продолжим пример про распределение прибыли в компании. Если секретарь запишет в протоколе только принятое решение, это будет краткий протокол. Если он зафиксирует еще и выступление каждого учредителя, протокол будет полным.

Как составить протокол

Протокол составляют на основании диктофонной, рукописной или видеозаписи, которую ведет секретарь.

В законе нет правил составления протокола, но в государственном стандарте есть рекомендации, какие реквизиты нужно указывать:

• полное название компании;
• имена и должности участников обсуждения;
• название документа, например «протокол совещания»;
• дату обсуждения;
• номер протокола;
• город, в котором был составлен протокол;
• подписи председателя и секретаря.

Кроме обязательных реквизитов есть рекомендации по оформлению самого протокола. Документ должен состоять из двух частей: вводной и основной.

В вводной части указывают фамилии участников и повестку — список вопросов, которые рассматривают на заседании.

Обязательно указывают, кто председатель и секретарь заседания. Если на собрании больше 15 человек, во вводной части указывают количество участников и подкалывают к протоколу полный список с фамилиями.

В основной части фиксируют ход обсуждения. В полном протоколе подробно записывают все, что происходило, в кратком — только вопросы заседания и принятые по ним решения.

Как составить выписку из протокола

Выписка из протокола — это документ, в котором пишут результат обсуждения конкретного вопроса.

В протоколе собрания указаны три вопроса и решения по ним. Руководство хочет рассказать сотрудникам только об одном решении — что в этом году часть прибыли направили на премию. Остальные вопросы собрания конфиденциальны. Весь протокол показывать сотрудникам нельзя.

Чтобы официально уведомить персонал о принятом решении по премии, можно сделать выписку из протокола.

В выписке указывают те же реквизиты, что и в самом протоколе. Разница только в названии документа и в том, кто его подписывает.

Что нужно запомнить

1. Протокол — это документ, в котором записывают, какие вопросы обсуждали и какие решения приняли на собраниях, конференциях и совещаниях.
2. Протоколы бывают краткими и полными.
3. В законе нет требований к оформлению протокола, но есть рекомендации в государственном стандарте.
4. Чтобы зафиксировать результат по одному вопросу из повестки, можно оформить выписку из протокола.

Телеграм-канал: 60 022 читателя