Исключение
составляли лишь полудуплексные протоколы
семейства PEP разработаны фирмой Telebit и
реализованы в модемах фирмы серий TrailBlazer
(PEP) и WorldBlazer (TurboPEP), начиная с 1985 года, которые
в 1988 году достигли скорости 19200 бит/с,
а в последствии и 23000 бит/с (таблица 4).
Они пытались использовать всю возможную
полосу каналов ТЧ и показывали неплохое
качество работы и высокие скорости передачи
данных. Но, к сожалению, были они достаточно
дороги и закрыты, что сказалось на их
распространении и конечно же на скорости.
Поэтому организация, где я работал, не
могла позволить себе купить подобную
аппаратуру, а обходилась более дешевыми
моделями модемов. [4]
Но не
все оказалось так плохо. Длительное измерение
выделенных каналов, приведение их параметров
в норму значительно изменило положение
вещей. В ряде случаев произошло повышение
скоростей работы аппаратуры передачи
данных, а в большинстве своем мало, что
изменилось, и спустя время выяснилось
почему – в наших бедах оказались виновными
прямые провода, которые шли от МТС к конечным
пользователям и ложная уверенность их
в том, что чем выше уровень передаваемого
сигнала, тем лучше. Это хорошо проходило
с прямыми проводами, но было недопустимо
для аналоговых систем передачи.
Это были проблемы междугородних
выделенных каналов, а вот дела с коммутируемой
сетью обстояли значительно хуже. Установление
соединения в этом случае происходит каждом
по-разному, конечно, если не используется
внутристанционное соединение, и найти
участок который виновен в низкой скорости
не представляется возможным, тем более,
что на ТфОП до сих пор преобладают механические
АТС, и немалую часть занимают АТСДШ.
Для этих АТС характерны перерывы
связи, из-за быстрого износа скользящих
контактов, а также нарушение контактов
из-за вибрации стоек, связанной с установлением
соединения. На ЦСДО “Искра-2” системы
типа АТСДШ отсутствуют, поэтому наблюдаются
значительно лучшее качество и более высокие
скорости.
Таким
образом, повлиять на коммутируемые сети
было не возможно, и поэтому все внимание
было уделено выделенным междугородним
каналам. “Вылизывание” каналов дало
свои плоды, и со временем скорости аппаратуры
передачи данных уже редко опускались
ниже 14400 – 9600 бит/с, но требовалось большее.
Эти скорости уже не удовлетворяли конечных
пользователей, при этом учтите, при передаче
данных использовался синхронный режим
при котором нельзя было воспользоваться
как протоколами сжатия, так и протоколами
коррекции ошибок. Потребности росли.
3 Основные протоколы передачи
данных. Стеки протоколов. Привязка
Часто за организацию работы всех
уровней модели ISO/OSI отвечают стеки протоколов.
Плюсом использования стеков протоколов
является то, что все протоколы, входящие
в стек, разработаны одним производителем,
то есть они способны работать максимально
быстро и эффективно.
За время существования сетей
было разработано несколько различных
стеков протоколов, среди которых наиболее
популярными являются TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB,
Novell NetWare, DECnet и др. [5]
В составе стеков находятся
протоколы, работающие на разных уровнях
модели ISO/OSI, однако обычно выделяют только
три типа протоколов: транспортный, сетевой и прикладной.
Плюсом использования стеков
протоколов является то, что протоколы,
работающие на нижних уровнях, применяют
давно отлаженные и популярные сетевые
протоколы, такие как Ethernet, FDDI и т д. Благодаря
аппаратной реализации этих протоколов
становится возможным использовать одно
и то же оборудование для разных типов
сетей и тем самым достигать их совместимости
на аппаратном уровне. Что касается высокоуровневых
протоколов, то каждый из стеков имеет
свои преимущества и недостатки, и очень
часто случается так, что нет жесткой привязки
«один протокол – один уровень», то есть
один протокол может работать сразу на
двух-трех уровнях.
Важным моментом в функционировании
сетевого оборудования, в частности сетевого
адаптера, является привязка протоколов.
На практике она позволяет использовать
разные стеки протоколов при обслуживании
одного сетевого адаптера. Например, можно
одновременно использовать стеки TCP/IP
и IPX/SPX, и если при попытке установления
связи с адресатом с помощью первого стека
произошла ошибка, автоматически происходит
переключение на использование протокола
из следующего стека. В этом случае важным
моментом является очередность привязки,
поскольку она однозначно влияет на использование
того или иного протокола из разных стеков.
Вне зависимости от того, какое
количество сетевых адаптеров установлено
в компьютере, привязка может осуществляться
как «один к нескольким», так и «несколько
к одному», то есть один стек протоколов
можно привязать сразу к нескольким адаптерам
или несколько стеков к одному адаптеру.
3.1 TCP/IP
Стек протоколов TCP/IP (Transmission
Control Protocol/Internet Protocol) на сегодня является
наиболее распространенным и функциональным.
Он работает в локальных сетях любых масштабов.
Кроме того, это единственный из протоколов,
который позволяет работать глобальной
сети Интернет.
Протокол был создан в 70-х годах
прошлого века управлением Министерства
обороны США. Именно с его подачи началась
разработка протокола, целью которого
было соединение любых двух компьютеров,
как бы далеко они ни находились. Конечно,
они преследовали свою цель – обеспечить
постоянную связь с центром управления,
даже если все вокруг будет разрушено
в результате военных действий. В итоге
была образована глобальная сеть ARPAnet,
которую министерство активно использовало
в своих целях.
Толчком к дальнейшему усовершенствованию
и широкому распространению стека TCP/IP
стал тот факт, что его поддержка была
реализована в компьютерах c операционной
системой UNIX. В результате популярность
протокола TCP/IP возросла.
В стек протоколов TCP/IP входит
достаточно много протоколов, работающих
на различных уровнях, но свое название
он получил благодаря двум протоколам
– TCP и IP.
TCP (Transmission Control Protocol) – транспортный
протокол, предназначенный для управлением
передачей данных в сетях, использующих
стек протоколов TCP/ IP. IP (Internet Protocol) –
протокол сетевого уровня, предназначенный
для доставки данных в составной
сети с использованием одного
из транспортных протоколов, например
TCP или UDP. Нижний уровень стека TCP/IP
использует стандартные протоколы
передачи данных, что делает возможным
его применение в сетях с
использованием любых сетевых
технологий и на компьютерах
с любой операционной системой.
Изначально протокол TCP/IP разрабатывался
для применения в глобальных сетях, именно
поэтому он является максимально гибким.
В частности, благодаря способности фрагментации
пакетов данные, несмотря на качество
канала связи, в любом случае доходят до
адресата. Кроме того, благодаря наличию
IP-протокола становится возможной передача
данных между разнородными сегментами
сети.
Недостатком TCP/IP-протокола
является сложность администрирования
сети. Так, для нормального функционирования
сети требуется наличие дополнительных
серверов, например DNS, DHCP и т. д., поддержание
работы которых и занимает большую часть
времени системного администратора.
3.2 IPX/SPX
Стек протоколов IPX/SPX (Internetwork
Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) является разработкой
и собственностью компании Novell. Он был
разработан для нужд операционной системы
Novell NetWare, которая еще до недавнего времени
занимала одну из лидирующих позиций среди
серверных операционных систем.
Протоколы IPX и SPX работают на
сетевом и транспортном уровнях модели
ISO/ OSI соответственно, поэтому отлично
дополняют друг друга. Протокол IPX может
передавать данные с помощью диаграмм,
используя для этого информацию о маршрутизации
в сети.
Однако для того, чтобы передать
данные по найденному маршруту, необходимо
сначала установить соединение между
отправителем и получателем. Этим и занимается
протокол SPX или любой другой транспортный
протокол, работающий в паре с IPX.
К сожалению, стек протоколов
IPX/SPX изначально ориентирован на обслуживание
сетей небольшого размера, поэтому в больших
сетях его использование малоэффективно:
излишнее использование широковещательного
вещания на низкоскоростных линиях связи
недопустимо.
3.3 NetBIOS/SMB
Достаточно популярный стек
протоколов, разработкой которого занимались
компании IBM и Microsoft, соответственно, ориентированный
на использование в продуктах этих компаний.
Как и у TCP/IP, на физическом и канальном
уровне стека NetBIOS/SMB работают стандартные
протоколы, такие как Ethernet, Token Ring и другие,
что делает возможным его использование
в паре с любым активным сетевым оборудованием.
На верхних же уровнях работают протоколы
NetBIOS (Network Basic Input/Output System) и SMB (Server Message Block).
Протокол NetBIOS был разработан
в середине 80-х годов прошлого века, но
вскоре был заменен на более функциональный
протокол NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface), позволяющий
организовать очень эффективный обмен
информацией в сетях, состоящих не более
чем из 200 компьютеров.[6]
Чтобы обмен между компьютерами
был возможен, каждый из них должен обладать
логическим именем. Для обмена данными
между компьютерами используются логические
имена, присваиваемые компьютерам динамически
при их подключении к сети. При этом таблица
имен распространяется на каждый компьютер
сети. Поддерживается также работа с групповыми
именами, что позволяет передавать данные
сразу нескольким адресатам.
Главные плюсы протокола NetBEUI
– скорость работы и очень малые требования
к ресурсам. Если требуется организовать
быстрый обмен данными в небольшой сети,
состоящей из одного сегмента, лучшего
протокола для этого не найти. Кроме того,
для доставки сообщений установленное
соединение не является обязательным
требованием: в случае отсутствия соединения
протокол использует датаграммный метод,
когда сообщение снабжается адресом получателя
и отправителя и «пускается в путь», переходя
от одного компьютера к другому.
Однако NetBEUI обладает и существенным
недостатком: он полностью лишен понятия
о маршрутизации пакетов, поэтому его
использование в сложных составных сетях
не имеет смысла.
Что касается протокола SMB (Server
Message Block), то с его помощью организуется
работа сети на трех самых высоких уровнях
– сеансовом, уровне представления и прикладном
уровне. [4] Именно при его использовании
становится возможным доступ к файлам,
принтерам и другим ресурсам сети. Данный
протокол несколько раз был усовершенствован
(вышло три его версии), что позволило применять
его даже в таких современных операционных
системах, как Microsoft Vista и Windows 7. Протокол
SMB универсален и может работать в паре
практически с любым транспортным протоколом,
например TCP/IP и SPX.
3.4 HTTP
Пожалуй, самый востребованный
из протоколов, с которым ежедневно работают
десятки миллионов пользователей Интернета
по всему миру.
Протокол HTTP (HyperText Transfer Protocol)
разрабатывался специально для Интернета:
для получения и передачи данных по Интернету.
Он работает по технологии «клиент – сервер»,
которая подразумевает, что есть клиенты,
запрашивающие информацию (например, просмотр
содержимого веб-страницы), и серверная
часть, которая обрабатывает эти запросы
и отсылает ответ.
HTTP работает на уровне
приложений. Это означает, что данный
протокол должен пользоваться
услугами транспортного протокола,
в качестве которого по умолчанию
выступает протокол TCP.
Первая версия протокола HTTP
была разработана еще в начале 90-х годов
прошлого века и на то время полностью
удовлетворяла пользователей своими возможностями.
Но со временем, когда в Интернет пришла
графика и динамичные изображения, возможностей
протокола стало не хватать и он постепенно
начал изменяться.
В своей работе протокол использует
понятие URI (Uniform Resource Identifier) – уникального
идентификатора ресурса, в качестве которого
обычно выступает адрес веб-страницы,
файла или любого другого логического
объекта. При этом URI поддерживает работу
с параметрами, что позволяет расширять
функциональность протокола. Так, используя
параметры, можно указать, в каком формате
и кодировке вы хотите получить ответ
от сервера.
Это в свою очередь позволяет
передавать с помощью HTTP не только текстовые
документы, но и любые двоичные данные.
Основным недостатком протокола
HTTP является избыточный объем текстовой
информации, необходимой для того, чтобы
клиент мог правильно отобразить полученный
от сервера ответ. При большом объеме содержимого
веб-страницы это может создавать излишне
большой трафик, что ухудшает восприятие
информации. Кроме того, протокол полностью
лишен каких-либо механизмов сохранения
состояния, что делает невозможной навигацию
по веб-страницам посредством одного лишь
HTTP-протокола. По этой причине вместе с
HTTP-протоколом используются сторонние
протоколы либо пользователю необходимо
работать с браузером, обрабатывающим
HTTP-запросы.
3.5 FTP
Протокол FTP (File Transfer
Protocol) является «родным братом» протокола
HTTP, только, в отличие от последнего, он
работает не с текстовыми или двоичными
данными, а с файлами.
Этот протокол – один из
старейших: он появился еще в начале 70-х
годов прошлого века. Как и HTTP, он работает
на прикладном уровне и в качестве транспортного
протокола использует TCP-протокол. Его
основная задача – передача файлов с/на
FTP-сервер.[3]
FTP-протокол представляет
собой набор команд, которые описывают
правила подключения и обмена данными.
При этом команды и непосредственно данные
передаются с использованием различных
портов. В качестве стандартных портов
используются порты 21 и 20: первый – для
передачи данных, второй – передачи команд.
Кроме того, порты могут быть динамическими.
Размер файлов, передаваемых
с помощью FTP-протокола, не лимитируется.
Предусмотрен также механизм докачки
файла, если в процессе передачи произошел
обрыв связи.
Главным недостатком FTP-протокола
является отсутствие механизмов шифрования
данных, что позволяет перехватить начальный
трафик и определить с его помощью имя
пользователя, а также его пароль подключения
к FTP-серверу. Чтобы избежать подобной
ситуации, параллельно используется протокол
SSL, с помощью которого данные шифруются.
3.6 РОРЗ и SMTP
Использование электронной
почты для обмена сообщениями уже давно
является альтернативой обычной почте.
Электронная почта гораздо эффективнее
и быстрее. Ее использование стало возможным
благодаря протоколам POP3 (Post Office Protocol Version
3) и SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).