/home/unix Личенен блог на Радослав Панев

Протоколи

Протокол е правило или сбор от правила и стандарти за комуникация, които компютрите използват когато изпращат данни. Изпращача и получателя в комуникацията трябва да използват един и същи протокол.

За да обменят информация изпращачите и получателите (хостовете) трябва първо да установят съгласие за това как ще изглежда информацията. Когато хостовете си изпращат цяла серия от 0-ли и 1-ци, двете страни в комуникацията трябва да са нясно какво означават тези 0-ли и 1-ци. Част от изпратената информация представлява адрес, а друга част представлява същинските данни, всеки хост има уникален адрес. Информацията се предава между хостовете базирайки се на тези адреси, точно както това става с пощенските услуги. Изпращащия компютър първо трябва да разбере как да открие правилния адрес на получателя и как да маршрутизира информацията до него.

Когато компютрите започват комуникация помежду си първо трябва да се разберат какъв протокол ще използват. Тук може да се направи аналогия с разговор между двама души, които първо трябва да се разберат какъв език ще използват и какви правила ще следва разговора. Трябва да се разберат кой ще говори първи, как ще се обръщат един към друг, как да определят дали информацията е разбрана, как ще прикючат и прекратят комуникацията.

Група от протоколи се нарича протоколен сет или протоколен пакет. Протоколите в пакета имат своя собствена задача с която помагат за извършване на комуникацията, например как изглежда адреса. TCP/IP е такъв стек.

Някои от въпросите на които протоколните пакети могат да отговорят са:

• Какъв тип кабел или преносна среда се използва за свързване на хостовете?
• Как ще се предават данните по преносната среда?
• Как хостовете в мрежата ще знаят кога да предават данни?
• Как всеки хост ще знае колко данни може да предаде наведнъж?
• Как хостовете използващи различни операционни системи комуникират?
• Как хостовете управляват данните при предаването?

Протоколите движат пакети от данни

Когато данните се изпращат от един хост до друг, Trasmission Control Protocol (TCP) от TCP/IP пакета разделя данните на много по-управляеми парчета – наречени пакети. Протокола определя как са оформени и адресирани пакетите – пакетите са като кутия използвана за транспортиране на данните.

Всеки пакет има комплект хедъри прикрепени към него. Хедъра представлява няколко бита информация прикрепена към всяка порция данни и най-често съдържа детайли за маршрута и адреса. Всеки протокол прикрепя свой хедър към пакета, всеки пакет може да има няколко хедъра прикрепени към него. Хедърите позволяват данните да бъдат възстановени в оригиналния им вид при получателя. След това пакета се капсулира във вид подходящ за физическата мрежа в която хоста се намира, тоест те се форматират по подходящ начин за използваната преносна среда.

Защо са нужни протоколите и стандартите

Паравилата, протоколите и стандартите са нужни, за да осигурят съвместимост между различни неща. С появата на нови и нови хардуерни и софтуерни разработчици, без стандарти и правила не би било възможно да се осигури съвместимост между отдените компоненти. Когато всички разработчици работят с едни и същи протоколи и стандарти, тогава компонентите от различни производители биха работили добре заедно.

Заедно с разработването на нов хардуер и софтуер се разработват и нови протоколи. Нови протоколи са постоянно в разработка и тестване и се подобряват когато възникне нужда. С динамичното и бързо развитие на компютърната технология, все повече протоколи се разпространяват, все пак преди един протокол да бъде приет и широко разпространен, той трябва да премине строги тестове. Стандартна структура се използва за да подпомогне дизайна, сравняването, тестовете и оценяването на протоколите.

Референтния модел OSI

За да могат да се осъщяствят мрежовите комуникации, трябва да се даде отговор на хиляди въпроси от група протоколи. Оценяването и работата с тези въпроси би била неуправляема, така през 1977 световната организация по стандартизация (ISO) създава Open Standart Interconnection (OSI) модела. OSI модела дава отговор на много задачи извършвани при преноса на данни от хост до хост. Сега вместо да отговаряме на хиляди въпроси OSI модела ни дава справка с която да работим. Хилядите въпроси са разделени в 7 малки, по-управляеми групи от въпроси. Тези 7 групи са наречени слоеве.

OSI е само това, модел! Ако мислим за модела като за набор от въпроси на които трябва да се отговори, тогава протоколите са отговора. Всеки протокол отговаря на специфични въпроси, въпроси специфични за слоя в който работи. Като комбинираме множество протоколи в комплект, можем да отговорим на всичките въпроси повдигнати от OSI модела. OSI модела работи като база за сравнение между комплектите протоколи, може да го използвате за да разберете по-добре как работят отделните протоколи в пакета TCP/IP.

Седемте слоя на OSI

Задачата на модела е да раздели задачите по комуникацията в прости стъпки. Тези стъпки са наречени слоеве, OSI модела е разделен в 7 слоя, всеки слой има свои задачи.

Седемте слоя на OSI са:

Всеки слой на OSI модела изпълнява конкретна задача в процеса на мрежовата комуникация и след това предава данните нагоре или надолу към следващия слой (в зависимост от това дали слоя функционира в предаващия или в приемащия компютър). Тъй като данните се предават през слоевете, всеки слой добавя своя собствена информация под формата на хедъри, които биват добавяни пред оригиналните данни.
Процесът на мрежова комуникация работи по следния начин: от изпращащата страна дадено приложение създава данни, които трябва да бъдат предадени по мрежата, след това той ги предава на приложния слой от мрежовия компонент на операционната система. Когато данните преминават през слоевете, те биват капсулирани или затваряни в рамките на по-голяма еденица, тъй като всеки слой добавя хедърна информация. Когато данните достигнат приемащият компютър, процесът се извършва в обратния ред; информацията се предава нагоре през всеки слой и докато става това, капсулиращата информация постепенно бива премахвана, слой по слой, в ред обратен на реда, в който е била добавяна.

Каналния слой в приемния край чете и снема хедъра, добавен от каналния слой на изпращащата страна. След това мрежовият слой на приемащата страна обработва информацията в хедъра, добавен от съответния слой на изпращащия компютър, и т.н. Всъщност всеки слой комуникира със слоя, който носи същото име от другата страна. Когато данните преминат целия си път през слоевете на приемащия компютър, цялата хедър информация бива премахната и данните се възтановяват в тяхната оригинална форма, т.е. както са създадени от приложната програма на изпращащия.