Сетевые протоколы и коммуникации

1.

СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ
И КОММУНИКАЦИИ

2.

В современном мире сетевые протоколы и
коммуникации играют важную роль в обеспечении
функционирования интернета, телефонных сетей,
компьютерных и мобильных устройств.
Сетевые протоколы представляют собой стандарты
и правила, которые определяют способы передачи
данных через сеть, а также способы проверки
целостности и подлинности данных.
Коммуникации в сети являются основной формой
взаимодействия между устройствами и
пользователями.

3.

КОДИРОВАНИЕ И ПАРАМЕТРЫ СООБЩЕНИЯ
Одним из ключевых аспектов передачи данных в сетевых протоколах является
метод кодирования сообщения. Кодирование используется для преобразования
информации в вид, который может быть передан через сеть.
Параметры сообщений также играют важную роль в сетевых протоколах. Они
включают в себя информацию, необходимую для правильной интерпретации
сообщения, такую как длина сообщения, адрес отправителя, получателя и др.
Для обеспечения правильной передачи и интерпретации сообщений сетевые
протоколы определяют определенные стандарты для кодирования и параметров
сообщений. Эти стандарты позволяют устройствам в разных сетях и на разных
платформах взаимодействовать друг с другом, обеспечивая единообразие в
обмене данных.
Использование правильных методов кодирования и параметров сообщений
является ключевым аспектом в сетевых коммуникациях, поскольку это
обеспечивает надежность и совместимость данных между различными
устройствами и сетями.

4.

МЕТОДЫ КОДИРОВАНИЯ
1. ASCII (American Standard Code for Information Interchange) - это один из
наиболее распространенных методов кодирования символов.
Например, буква "A" в ASCII представляется числом 65, "B" - 66 и так
далее. Это позволяет компьютерам представлять текстовую
информацию в числовой форме.
2. UTF-8 (8-bit Unicode Transformation Format) - является одним из методов
кодирования Юникода, который позволяет представлять символы
различных языков, включая китайский, японский, арабский и многие
другие. UTF-8 позволяет компьютерам корректно интерпретировать и
отображать текст на разных языках.
3. Base64 - это метод кодирования, используемый для преобразования
бинарных данных в текстовый формат. Например, при передаче
вложений по электронной почте, изображения могут быть
преобразованы в Base64 для безопасной передачи через сеть.

5.

ПАРАМЕТРЫ СООБЩЕНИЯ
1. Длина сообщения - параметр сообщения, который
указывает на количество байтов или символов в сообщении.
Это позволяет получающей стороне правильно
интерпретировать данные.
2. Адрес отправителя и получателя - параметры, которые
указывают на источник и место назначения сообщения.
3. Контрольные суммы - это дополнительные данные,
используемые для проверки целостности сообщения.
Например, в протоколе TCP используется 16-битная
контрольная сумма для обнаружения ошибок в данных во
время их передачи.

6.

СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ
1.
Протокол передачи гипертекста (HTTP) - используется для передачи
веб-страниц между веб-сервером и клиентским браузером.
Например, когда вы вводите URL-адрес в браузере, ваш компьютер
устанавливает соединение с веб-сервером по протоколу HTTP для
получения запрошенной информации.
2.
Протокол передачи дополнительных данных (HTTPS) - это расширение
протокола HTTP, которое добавляет шифрование для обеспечения
безопасной передачи данных. Он используется для защищенной
передачи конфиденциальных информации, такой как банковские
данные или личная информация.
3.
Протокол передачи электронной почты (SMTP) - используется для
отправки и приема электронных писем. Когда вы отправляете
электронное письмо, ваш почтовый клиент устанавливает связь с
сервером отправки почты по протоколу SMTP для отправки
сообщения.

7.

СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ
4. Протокол передачи файла (FTP) - позволяет пользователям
передавать файлы через сеть. Например, администраторы
веб-сайтов часто используют протокол FTP для загрузки
файлов на сервер.
5. Протокол управления передачей (TCP) - обеспечивает
надежную передачу данных между устройствами в
компьютерной сети. Он управляет тем, как данные
разделяются, отправляются и собираются обратно на
устройстве-получателе.
6. Протокол интернет-пакетной коммутации (IP) определяет, как устройства найдут друг друга и как данные
будут направляться через сеть. IP-адреса используются для
идентификации отправителя и получателя данных.

8.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОТОКОЛОВ
Взаимодействие протоколов в компьютерных сетях
происходит при обмене данными между различными
устройствами, использующими различные протоколы для
связи.
Каждый протокол имеет свою спецификацию и стандарты,
которые определяют способ передачи информации, формат
данных и другие аспекты коммуникации. Взаимодействие
протоколов часто происходит в многоуровневой модели
сетевых протоколов, такой как модель OSI (Открытые
системы взаимодействия) или модель TCP/IP.

9.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОТОКОЛОВ
1. HTTP и TCP/IP: когда вы вводите URL-адрес в веб-браузере,
ваш компьютер отправляет запрос к серверу по
протоколу HTTP. HTTP в свою очередь использует протокол
TCP/IP для установления соединения и передачи данных
между клиентом и сервером.
2. FTP и TCP/IP: при использовании протокола передачи
файлов (FTP) для загрузки или загрузки файлов на сервер,
устройства устанавливают соединение по протоколу FTP,
который в свою очередь использует протокол TCP/IP для
передачи данных.

10.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОТОКОЛОВ
3. SMTP и TCP/IP: когда вы отправляете электронное письмо, ваш
почтовый клиент устанавливает соединение с почтовым сервером
отправки по протоколу SMTP, который использует TCP/IP для передачи
электронного письма.
4. HTTPS и SSL/TLS: HTTPS (защищенный протокол передачи гипертекста)
использует протоколы Secure Sockets Layer (SSL) или Transport Layer Security
(TLS) для шифрования данных, передаваемых между клиентом и
сервером, обеспечивая безопасность веб-передачи данных.
5. DNS и UDP: при решении доменных имен (DNS), когда вы вводите вебадрес в браузере, ваш компьютер отправляет запросы DNS-серверу,
используя User Datagram Protocol (UDP) для быстрой передачи данных в
сети.

11.

НАБОР ПРОТОКОЛОВ TCP/IP И ПРОЦЕСС
ОБМЕНА ДАННЫМИ
Набор протоколов TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol) является основой
всего Интернета и большинства сетей. Он
включает в себя несколько протоколов,
каждый из которых выполняет определенные
функции в обмене данными в компьютерных
сетях.

12.

НАБОР ПРОТОКОЛОВ TCP/IP И ПРОЦЕСС
ОБМЕНА ДАННЫМИ
Основные протоколы TCP/IP включают в себя:
1.Internet Protocol (IP) - обеспечивает маршрутизацию данных в
компьютерной сети, идентифицируя устройства по их IP-адресам и
пересылая пакеты данных между устройствами.
2. Transmission Control Protocol (TCP) - обеспечивает надежную и
упорядоченную передачу данных между устройствами. TCP разбивает
данные на пакеты, устанавливает соединение между отправителем и
получателем, обеспечивает подтверждение передачи данных и
управляет перезапросами в случае потери информации.
3. User Datagram Protocol (UDP) - обеспечивает более быструю, но менее
надежную передачу данных в сети. UDP не гарантирует доставку данных
и не обеспечивает механизмы повторной передачи в случае потери
пакетов.

13.

НАБОР ПРОТОКОЛОВ TCP/IP И ПРОЦЕСС
ОБМЕНА ДАННЫМИ
Процесс обмена данными с использованием протоколов TCP/IP обычно
выглядит следующим образом:
1.Установление соединения: когда устройство хочет передать данные
другому устройству, оно инициирует установление соединения
посредством протокола TCP. В результате этого процесса устанавливается
виртуальный канал связи между устройствами.
2. Разбиение данных: перед отправкой, данные разбиваются на пакеты
определенного размера, каждый из которых содержит часть исходных
данных, а также информацию о последовательности передачи (номер
порции, контрольные суммы и т.д.).
3. Передача данных: пакеты данных отправляются через сеть с
использованием протокола IP, который обеспечивает их маршрутизацию
и доставку получателю по указанному адресу.

14.

НАБОР ПРОТОКОЛОВ TCP/IP И ПРОЦЕСС
ОБМЕНА ДАННЫМИ
4. Управление потоком и отслеживание доставки:
протокол TCP отвечает за контроль потока данных и
подтверждение доставки, а также за повторную
передачу потерянных или поврежденных пакетов.
5. Завершение соединения: после передачи всех
данных происходит завершение соединения путем
обмена специальными сигналами между
отправителем и получателем.

15.

МНОГОУРОВНЕВЫЕ МОДЕЛИ OSI И TCP/IP
Модель OSI (Open Systems Interconnection) и модель TCP/IP
(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) являются двумя
различными многоуровневыми моделями, которые
используются для описания и стандартизации сетевых
коммуникаций.
Модель OSI включает 7 уровней:
1. Физический уровень (Physical Layer)
2. Канальный уровень (Data Link Layer)
3. Сетевой уровень (Network Layer)
4. Транспортный уровень (Transport Layer)
5. Сеансовый уровень (Session Layer)
6. Представительский уровень (Presentation Layer)
7. Прикладной уровень (Application Layer)

16.

МНОГОУРОВНЕВЫЕ МОДЕЛИ OSI И TCP/IP
Модель TCP/IP включает 4 уровня, которые частично
соответствуют уровням OSI:
1. Сетевой уровень (Network Layer, соответствует
уровням 3 и 4 OSI)
2. Уровень интернет-связи (Internet Layer, сопоставим
с уровнем 3 OSI)
3. Транспортный уровень (Transport Layer,
соответствует уровню 4 OSI)
4. Прикладной уровень (Application Layer, совмещает
функции уровней 5, 6 и 7 OSI)

17.

МНОГОУРОВНЕВЫЕ МОДЕЛИ OSI И TCP/IP
Хотя модель OSI является более общей и детальной,
модель TCP/IP является более широко используемой в
реальных сетевых приложениях. Модель OSI
используется в основном для образовательных целей.
Обе модели предоставляют абстрактные концепции,
которые помогают инженерам и разработчикам разбить
сетевые коммуникации на более мелкие и управляемые
куски, упрощая тем самым разработку, управление и
отладку сетевых приложений и устройств.

18.

ИНКАПСУЛЯЦИЯ ДАННЫХ
Инкапсуляция данных - это процесс упаковки данных и
команд в сетевых сообщениях. В контексте сетевой
коммуникации, инкапсуляция данных происходит при
передаче информации через сеть.
Когда данные передаются от отправителя к получателю
через компьютерную сеть, каждый уровень многоуровневой
модели (например, OSI или TCP/IP) добавляет свою
собственную информацию и заголовки к передаваемой
информации. Этот процесс инкапсуляции помогает
обеспечить правильную доставку данных и управление
сетевым трафиком.

19.

ИНКАПСУЛЯЦИЯ ДАННЫХ
Во время инкапсуляции каждый уровень добавляет соответствующую
информацию в заголовок или конец данных для обеспечения
эффективной коммуникации. В конечном итоге, данные инкапсулируются
на каждом уровне модели в пакет данных, который затем передается
через сеть.
При получении пакета данных получатель сети распаковывает, или
деинкапсулирует, каждый уровень информации, пока данные не
достигнут целевого уровня. В результате происходит извлечение
исходной информации, которая была упакована отправителем перед
передачей через сеть.
Инкапсуляция данных помогает системам управлять данными на уровнях
сетевой коммуникации, обеспечивая доставку и управление трафиком в
пределах сети.

20.

ПРОТОКОЛЬНЫЕ БЛОКИ ДАННЫХ (PDU)
Протокольные блоки данных (PDU) представляют собой
единицы данных, которые передаются через сеть
посредством протокола. PDU может различаться в
зависимости от уровня модели OSI или TCP/IP.
В модели OSI, каждый уровень обеспечивает свой
собственный тип PDU:
1. Физический уровень: Биты
2. Канальный уровень: Кадры (Frames)
3. Сетевой уровень: Пакеты (Packets)
4. Транспортный уровень: Сегменты (Segments)
5. Сеансовый уровень: Данные
6. Представительский уровень: Данные
7. Прикладной уровень: Данные

21.

ПРОТОКОЛЬНЫЕ БЛОКИ ДАННЫХ (PDU)
В модели TCP/IP, PDU обычно выглядит следующим образом:
1. Сетевой уровень (Network Layer): Пакеты (Packets)
2. Уровень интернет-связи (Internet Layer): Пакеты (Packets)
3. Транспортный уровень (Transport Layer): Сегменты (Segments)
4. Прикладной уровень (Application Layer): Данные
Каждый протокольный уровень добавляет свою собственную
информацию в PDU для обеспечения правильной доставки данных через
сеть. Например, на уровне сетевого протокола IP, PDU - это пакет данных,
содержащий IP-адрес отправителя и получателя, а на транспортном
уровне протокол TCP PDU обычно содержит портовую информацию и
сегмент данных.
Использование протокольных блоков данных помогает структурировать и
управлять передачей данных через сеть, а также обеспечить
надлежащую доставку и интеграцию данных в транспортный поток сети.

22.

СЕТЕВАЯ АДРЕСАЦИЯ
Сетевая адресация - это процесс назначения уникальных идентификаторов
устройствам в компьютерной сети, позволяющий им обмениваться данными и
обеспечивать их маршрутизацию. В современных сетях, среди наиболее
используемых форм сетевой адресации, включены IP-адресация для Интернета и
локальных сетей, а также MAC-адресация для управления коммуникацией на
физическом уровне.
IP-адресация (Internet Protocol) используется для идентификации устройств на сети
Интернет и в локальных сетях. IP-адреса могут быть назначены устройствам
динамически с помощью протокола DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) или же
статический способом - вручную администратором сети. IP-адрес представляет
собой уникальный идентификатор, состоящий из четырех чисел (октетов),
разделенных точками, например, 192.168.0.1.
MAC-адресация (Media Access Control) используется для уникальной идентификации
устройств на физическом уровне сети. Каждое сетевое устройство имеет
уникальный MAC-адрес, который присваивается ему производителем сетевого
оборудования. MAC-адрес состоит из 12 символов в шестнадцатеричной системе
счисления (например, 00:1A:2B:3C:4D:5E).

23.

ДОСТУП К УДАЛЕННЫМ РЕСУРСАМ
Удаленные ресурсы находятся в другой сети или на удаленных
компьютерах. Для доступа к ним используются различные
протоколы и методы, такие как:
- Протоколы удаленного доступа, такие как SMB (Server Message
Block) для доступа к общим папкам в локальной сети, и NFS
(Network File System) для доступа к удаленным файловым
системам.
- Протоколы удаленного рабочего стола, такие как RDP (Remote
Desktop Protocol) для удаленного управления компьютером или
VNC (Virtual Network Computing).
- Протоколы удаленного управления, например SSH (Secure Shell)
для управления удаленным сервером в командной строке.

24.

ДОСТУП К ЛОКАЛЬНЫМ РЕСУРСАМ
Локальные ресурсы, такие как файлы, папки, принтеры и
другие устройства, доступны в пределах локальной сети и
могут быть общими для всех устройств в этой сети. Доступ к
локальным ресурсам осуществляется путем назначения
разрешений на эти ресурсы для конкретных пользователей
или групп пользователей.
В целом, для обеспечения доступа к локальным и
удаленным ресурсам, необходимо настроить
соответствующие разрешения на уровне файловой системы
или выдать разрешения на сетевом уровне, а также
убедиться, что используются подходящие протоколы и
методы доступа для конкретных целей и требований
пользователя.

25.

ШЛЮЗ ПО УМОЛЧАНИЮ
Шлюз по умолчанию (default gateway) - это сетевое
устройство, которое используется для маршрутизации
сетевого трафика вне локальной сети. При отправке данных
в другую сеть компьютеры и другие сетевые устройства
используют шлюз по умолчанию для перенаправления
трафика. Шлюз по умолчанию является обязательным для
доступа к устройствам в других сетях.
Как правило, шлюз по умолчанию представляет собой
маршрутизатор или межсетевой экран (firewall),
подключенный к локальной сети. Он имеет IP-адрес в сети, к
которой подключен, и обычно также имеет свой
собственный IP-адрес в другой сети (например, в Интернете).

26.

ШЛЮЗ ПО УМОЛЧАНИЮ
Когда устройство в локальной сети пытается отправить данные на
устройство в другой сети, оно отправляет пакет данных на шлюз
по умолчанию, который затем маршрутизирует пакет из
локальной сети в другую сеть и обратно.
Настройка правильного шлюза по умолчанию является важной
частью конфигурации сети, поскольку он определяет направление
трафика, и без него устройства в локальной сети не смогут
связываться с устройствами в других сетях.
Обычно шлюз по умолчанию настраивается вручную на сетевых
устройствах, но также может быть назначен через протокол DHCP
(Dynamic Host Configuration Protocol), который автоматически
назначает IP-адреса и другие сетевые параметры клиентам в сети.