18.2.3. Семейство сетевых протоколов
Простое подключение одного компьютера к другому - шаг, необходимый для создания сети, но не достаточный. Чтобы начать передавать информацию, нужно убедиться, что компьютеры "понимают" друг друга. Как же компьютеры "общаются" по сети? Чтобы обеспечить эту возможность, были разработаны специальные средства, получившие название "протоколы". Протокол - это совокупность правил, в соответствии с которыми происходит передача информации через сеть. Семейство протоколов - это комбинации различных протоколов на различных уровнях.
Семейство протоколов TCP/IP работает на любых моделях компьютеров, произведенных различными производителями компьютерной техники и работающих под управлением различных операционных систем.
Вообще TCP/IP состоит из четырех уровней:
1. Прикладной: Telnet, FTP, e-mail, HTTP и т.д.
2. Транспортный: TCP,UDP
3. Сетевой: IP, ICMP, IGMP
4. Канальный: драйвер устройства и интерфейсная плата
Каждый уровень несет собственную функциональную нагрузку.
Работа двух соседних уровней – транспортного и сетевого показана на рисунке 18.7. Протокол верхнего уровня, TCP, отвечает за правильность преобразования сообщений в пакеты информации, из которых на приемной стороне собирается исходное послание. Протокол нижнего уровня, IP, отвечает за правильность доставки сообщений по указанному адресу. Иногда пакеты одного сообщения могут доставляться разными путями.
Рисунок 18.7 - Схема функционирования протокола TCP/IP
Протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol - Протокол передачи гипертекста) является протоколом более высокого уровня по отношению к протоколу TCP/IP - протоколом уровня приложения. HTTP был разработан для эффективной передачи по Интернету Web-страниц. Именно благодаря HTTP мы имеем возможность созерцать страницы Сети во всем великолепии. Протокол HTTP является основой системы World Wide Web.
Вы отдаете команды HTTP, используя интерфейс браузера, который является HTTP-клиентом. При щелчке мышью на ссылке браузер запрашивает у Web-сервера данные того ресурса, на который указывает ссылка - например, очередной Web-страницы.
Чтобы текст, составляющий содержимое Web-страниц, отображался на них определенным образом - в соответствии с замыслом создателя страницы - он размечается с помощью особых текстовых меток - тегов языка разметки гипертекста HTML - HyperText Markup Language.
Протокол FTP (File Transfer Protocol - Протокол передачи данных) - один из старейших протоколов в Интернете.
В стеке TCP/IP протокол FTP предлагает наиболее широкий набор услуг для работы с файлами, однако он является и самым сложным для программирования. Приложения, которым не требуются все возможности FTP, могут использовать другой, более экономичный протокол - простейший протокол пересылки файлов TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Этот протокол реализует только передачу файлов, причем в качестве транспорта используется более простой, чем TCP, протокол без установления соединения – UDP (User Datagram Protocol).
TELNET. С помощью этого протокола вы можете подключиться к удаленному компьютеру как пользователь (если наделены соответствующими правами, то есть знаете имя пользователя и пароль) и производить действия над его файлами и приложениями точно так же, как если бы работали на своем компьютере.
Telnet является протоколом эмуляции терминала. Работа с ним ведется из командной строки. Если вам нужно воспользоваться услугами этого протокола, не стоит рыскать по дебрям Интернета в поисках подходящей программы. Telnet-клиент поставляется, например, в комплекте Windows 98.
Чтобы дать команду клиенту Telnet соединиться с удаленным компьютером, подключитесь к Интернету, выберите в меню Пуск (Start) команду Выполнить (Run) и наберите в строке ввода, например, следующее: telnet lib.ru (вместо lib.ru вы, разумеется, можете ввести другой адрес). После этого запустится программа Telnet, и начнется сеанс связи.
WAIS (Wide-Area Information Servers - широкомасштабные информационные серверы). Этот протокол был разработан для поиска информации в базах данных. Информационная система WAIS представляет собой систему распределенных баз данных, где отдельные базы данных хранятся на разных серверах. Сведения об их содержании и расположении хранятся в специальной базе данных - каталоге серверов. Просмотр информационных ресурсов осуществляется с помощью программы - клиента WAIS.
Поиск информации ведется по ключевым словам, которые задает пользователь. Эти слова вводятся для определенной базы данных, и система находит все соответствующие им фрагменты текста на всех серверах, где располагаются данные этой базы. Результат представляется в виде списка ссылок на документы с указанием того, насколько часто встречается в данном документе искомое слово и все искомые слова в совокупности.
Даже в наши дни, когда систему WAIS можно считать морально устаревшей, специалисты во многих областях при проведении научных исследований, тем не менее, обращаются к ней в поисках специфической информации, которую не могут найти традиционными средствами.
Протокол Gopher - протокол уровня приложения, разработанный в 1991 году. До повсеместного распространения гипертекстовой системы World Wide Web Gopher использовался для извлечения информации (в основном текстовой) из иерархической файловой структуры. Gopher был предшественником WWW, позволявшим с помощью меню передвигаться от одной страницы к другой, постепенно сужая круг отображаемой информации. Программы-клиенты Gopher имели текстовый интерфейс. Однако пункты меню Gopher могли указывать не только на текстовые файлы, но также, например, на telnet-соединения или базы данных WAIS.
Сейчас ресурсы Gopher можно просматривать с помощью обычного Web-браузера, так как современные браузеры поддерживают этот протокол.
Протокол WAP (Wireless Application Protocol – протокол беспроводного доступа) был разработан в 1997 году группой компаний Ericsson, Motorola, Nokia и Phone.com для того, чтобы предоставить доступ к службам Интернета пользователям беспроводных устройств - таких, как мобильные телефоны, пейджеры, электронные органайзеры и др., использующих различные стандарты связи.
Прим этом пользователь не прибегает к помощи каких бы то ни было дополнительных устройств, таких как компьютер или модем. WAP - это протокол, описывающий способ, с помощью которого информация из Интернет передается на небольшой дисплей мобильного телефона. В этом-то и заключается основное отличие WAP от привычных методов доступа во всемирную сеть, которые обеспечивают обмен информацией и просмотр Web-сайтов (протоколы HTTP и TCP/IP). Теоретически, если бы экран мобильного телефона "умел" отображать столько же информации, как и дисплей компьютера, то и не было бы WAP в таком виде, в каком он предоставляется сейчас. Но дисплеи мобильных телефонов, даже имеющие большое разрешение, не могут "вместить" обычные Web - страницы. Именно это послужило причиной создания специальных способов, позволяющих пользователям мобильных телефонов использовать Интернет.
К примеру, если ваш мобильный телефон поддерживает протокол WAP, то, набрав на его клавиатуре адрес нужной Web-страницы, вы можете увидеть ее (в упрощенном виде) прямо на дисплее телефона. В настоящее время подавляющее большинство производителей устройств уже перешли к выпуску моделей с поддержкой WAP, который также продолжает совершенствоваться.
Наверное, единственной действительно объективной необходимостью использования этой технологии "здесь и сейчас" является оперативный просмотр электронной почты, когда для этого нет иных средств, то есть компьютера, к которому сотовый телефон можно было бы подключить.
Протокол РОРЗ. Ранее почтовые сообщения большинства сетей доставлялись непосредственно от одного компьютера к другому. И если пользователь часто менял рабочие компьютеры или один компьютер принадлежал нескольким пользователям, существовали определенные проблемы. В наши дни общепринята доставка сообщения не на компьютеры пользователя, а в специальные почтовые ящики почтового сервера организации, который круглосуточно работает (включен).
Конструкция протокола РОРЗ обеспечивает возможность пользователю обратиться к своему почтовому серверу и изъять накопившуюся для него почту. Пользователь может получить доступ к РОР-серверу из любой точки доступа к Интернет. При этом необходимо запустить специальный почтовый агент (UA), работающий по протоколу РОРЗ, и настроить его для работы со своим почтовым сервером. Итак, во главе модели POP находится отдельный персональный компьютер, работающий исключительно в качестве клиента почтовой системы (сервера). Подчеркнем также, что сообщения доставляются клиенту по протоколу POP, а посылаются при помощи SMTP. То есть на компьютере пользователя существуют два отдельных агента-интерфейса к почтовой системе - доставки (POP) и отправки (SMTP). Разработчики протокола РОРЗ называет такую ситуацию "раздельные агенты" (split UA).
В протоколе РОРЗ оговорены три стадии процесса получения почты: авторизация, транзакция и обновление. После того как сервер и клиент РОРЗ установили соединение, начинается стадия авторизации. На стадии авторизации клиент идентифицирует себя для сервера. Если авторизация прошла успешно, сервер открывает почтовый ящик клиента и начинается стадия транзакции. В ней клиент либо запрашивает у сервера информацию (например, список почтовых сообщений), либо просит его совершить определенное действие (например, выдать почтовое сообщение). Наконец, на стадии обновления сеанс связи заканчивается.
Протокол SMTP. Взаимодействие в рамках SMTP строится по принципу двусторонней связи, которая устанавливается между отправителем и получателем почтового сообщения (рисунок 18.8). При этом отправитель инициирует соединение и посылает запросы на обслуживание, а получатель - отвечает на эти запросы. Фактически отправитель выступает в роли клиента, а получатель - сервера.
Рисунок 18.8 – Схема взаимодействия по протоколу SMTP
Канал связи устанавливается непосредственно между отправителем и получателем сообщения. При таком взаимодействии почта достигает абонента в течение нескольких секунд после отправки.
Протокол IMAP4 (Internet Message Access Protocol) – альтернативный протокол доступа к почтовому ящику позволяет клиентам получать доступ и манипулировать сообщениями электронной почты на сервере провайдера. Существенным отличием протокола IMAP4 от протокола РОРЗ является то, что IMAP4 поддерживает работу с системой каталогов (или папок) удаленных сообщений так же, как если бы они располагались на локальном компьютере. IMAP4 позволяет клиенту создавать, удалять и переименовывать почтовые ящики, проверять наличие новых сообщений и удалять старые. Благодаря тому, что IMAP4 поддерживает механизм уникальной идентификации каждого сообщения в почтовой папке клиента, он позволяет читать из почтового ящика только сообщения, удовлетворяющие определенным условиям или их части, менять атрибуты сообщений и перемещать отдельные сообщения. Структура папок в значительной степени зависит от типа почтовой системы, но в любой системе у клиента есть специальный каталог INBOX, куда попадают поступающие клиенту сообщения.