Сандартные протоколы Интернета: понятие передачи данных и разновидности протоколов

Содержание
  1. Что часто интересует программиста, занимающегося сетевыми технологиями?
  2. Физический уровень
  3. Канальный уровень
  4. Сетевой уровень
  5. Транспортный уровень
  6. Прикладной уровень
  7. Инкапсуляция протоколов
  8. Уровни сетей и модель OSI
  9. Модель OSI
  10. Модель протоколов TCP/IP
  11. Что такое протокол Интернета: понятие и история создания
  12. Стандарты (протокола) обмена информацией
  13. Какими бывают протоколы Интернета
  14. Основные протоколы интернета
  15. IP, ICMP, TCP и UDP
  16. Почтовые протоколы — SMTP, POP, IMAP
  17. Протоколы HTTP и HTTPS
  18. Протокол передачи файлов — FTP
  19. Какие ещё протоколы используются в Интернете
  20. О средствах настройки, проверки
  21. Что такое IP адрес?
  22. IPv4 — что это такое?
  23. IPv4 адреса
  24. Принцип работы протокола IPv4
  25. Настройки TCP/IPv4
  26. На компьютере или ноутбуке
  27. На роутере
  28. Бесклассовая адресация (CIDR)
  29. Какой протокол является базовым для сети Интернет
  30. IPv4 vs IPv6: что они означают?
  31. Зачем нам IPv6?
  32. Преимущества IPv6
  33. Отличия от IPv6
  34. Разница между адресацией IPv4 и IPv
  35. Классы IP адресов
  36. Классовая адресация

Что часто интересует программиста, занимающегося сетевыми технологиями?

Надо сказать, что сетевые технологии в настоящее время, на самом деле, уже давно разделились, как минимум, на три отдельных, не особенно сильно пересекающихся, очень условных области:

 

Как правило (но, не всегда), специалисты, работающие в одной из трех областей, мало пересекаются друг с другом. Чему способствует, конечно, и широкое распространение в настоящее время различных прикладных библиотек. Поэтому, скажем, в 95% случаев Web-разработчики избавлены от «низкоуровневых раздумий» о том, какие детали, как работают транспортные, сетевые протоколы. И в этом плане им совершенно неинтересны языки С/С++, не говоря уже об Ассемблере. Тогда как разработчики физических сетевых устройств (сетевых карт, роутеров, модемов), а также программного обеспечения (драйверов) к ним, как правило, не беспокоятся о том, по каким высокоуровневым протоколам будет происходить соединение этих устройств друг с другом. Как раз для них актуален Ассемблер, отчасти С и некоторые другие низкоуровневые языки.

Разработчики «среднего уровня» — это те, кого интересуют программные среды, в которых будут функционировать и использоваться web-страницы. К ним относятся, в частности, браузеры и серверы. Речь идет, например, о таких серверах, как Apache, Ngnix и др. Что касается, браузеров, их перечень, видимо, не нуждается в разъяснении. Кроме того, на этом же уровне осуществляется настройка, физическое конфигурирование сетей (хотя, все то, что связано с администрированием сетей, как правило, не относится к области программирования).

Такое вот разделение обязанностей обусловлено тем, что работа осуществляется на соответствующих уровнях протоколов, где применяются свои методы, технологии и языки программирования. Существует, конечно, узкая «прослойка» программистов – мастеров на все руки, которые способны создавать программные коды и на Ассемблере (могут выполнить или подредактировать драйвер сетевого модема), а также вполне способны создать современный сайт (или иное клиент-серверное приложение). Но, таких широких специалистов, плюс к тому, детально разбирающихся во всех этих вопросах, на сегодняшний день не так уж и много. Ибо каждый для себя выбирает ту или иную нишу и уже работает там. Здесь в статье мы попробуем сделать обзор преемственности сетевых технологий, начиная с «самого малого».

Физический уровень

На этом уровне программист имеет дело непосредственно с настройкой работы сетевого устройства. Программа, которую он делает, будет называться драйвером (низко- или высокоуровневым). Программист имеет дело с электрическими сигналами (характеризующими логические 0 или 1) и, соответственно, их указанными битовыми представлениями. Задача программиста при считывании данных с сетевого устройства – правильным образом обработать поступающие от него электрические сигналы, преобразовать их в биты (если такое преобразование еще не было выполнено, например, контроллером устройства), организовать их передачу по сети и прием адресатом. Никаких сообщений, тем более, файлов на этом уровне нет, разработчик и не думает об этом. Он, конечно, может принимать во внимание, что впоследствии биты, с которыми имеет дело сетевое устройство, будут формироваться в байты, а последние будут входить в состав файлов, строковых сообщений и др. Однако, это – лишь для того, чтобы, быть может, сделать оптимальную конфигурацию сетевого устройства. Например, учитывая оптимальный размер блоков оперативной памяти, он может разработать такой контроллер устройства, который будет иметь объем памяти, кратный степени 2, например, 1024 байта.

Так как этот уровень имеет дело с электрическими сигналами в виде битов, соответственно, их источником и адресатом являются соответствующие физические сетевые устройства (например, модемы и/или сетевые карты). Эти физические устройства могут быть связаны друг с другом посредством той или иной среды передачи – USB-кабель, оптоволокно, радиоканал и т.п. На физическом уровне вообще не идет речи об IP-адресах, доменах, URL и т.п. Эти абстракции появляются на более высоких уровнях модели OSI.

Здесь играет роль правильность составления кадра из битов, для чего используются различные способы низкоуровневого или физического кодирования: манчестерский код, дифференциальное, потенциальное кодирование, NRZ, БВН и многие другие способы. Физическое кодирование осуществляется в рамках соответствующих стандартов, например, IEEE 802.3.

Для чего используется физическое кодирование? Для того, чтобы как-то подстраховать сетевую передачу битов (в составе кадра) от ошибок. Вследствие заторов в сети, а также ее возможной неисправности, наличия помех, не все биты кадра могут дойти до адресата. Предположим, клиент (источник) передал в сеть следующие биты:

11011000011011

Если все будет хорошо, то эти и именно эти биты должен бы принять приемник (сервер), находящийся на другом конце сетевого соединения. Но, зачастую, практика вносит свои коррективы. Например, вместо указанной последовательности битов может прийти:

11011000010011

Некоторые биты могут попросту затеряться, а некоторые – добавиться дополнительно взамен потерянных. В итоге — серверу придет не тот кадр, который был отправлен клиентом (источником). Так вот, физическое кодирование и служит для того, чтобы если не полностью избавиться от ошибок передачи кадров битов, то, по крайней мере, свести такие ошибки к минимуму. Если в процессе передачи возникла ошибка (по крайней мере, один бит передан неверно), то передачу кадра, содержащего этот бит, придется повторять – до тех пор, пока не будет передан правильный кадр или до тех пор, пока сетевое соединение не будет прервано.

Канальный уровень

На этом уровне происходит контроль правильности составления кадров (фреймов). Типичный размер фрейма – 1 кБ. При разработке стеков протоколов на канальном уровне осуществляется помехоустойчивое кодирование. К таким способам кодирования относится код Хемминга, блочное кодирование, код Рида-Соломона. В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой. Это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной операционной системы. Здесь, как и на физическом уровне, также пока нет ни байтов, ни файлов, ни т.п.

Однако, средств контроля правильности кадров, предоставляемых канальным уровнем, не застраховывает ото всех ошибок передачи. Поэтому дополнительные средства контроля используются в сетевых передачах на более вышележащем (транспортном) уровне. Только канального уровня для контроля правильности сетевой передачи недостаточно.

Взаимодействие на канальном уровне осуществляется, также как и на физическом, естественно, между физическими устройствами. Однако, для адресации используются так называемые МАС-адреса (аппаратные адреса). Они имеют следующий примерный вид (в шестнадцатеричном представлении):

52:f4:da:32:5c:77

Каждый компьютер в сети интернет имеет СВОЙ уникальный аппаратный адрес. МАС-адрес источника и адресата входят в состав кадра, формирующегося на канальном уровне. Отметим, что и здесь никаких IP-адресов, доменных имен и др. нет в помине. Речь идет просто о передаче битовых кадров от сетевого устройства с одним МАС-адресом другому устройству (с другим MAC-адресом). Именно так работает современный интернет в подавляющем большинстве случаев.

Следует иметь в виду, что сервер (компьютер-адресат), получая пакеты от клиента (например, от браузера), естественно, получает и МАС-адрес компьютера, на котором запущен… браузер. Так же, как и его IP-адрес. И если IP-адрес несложно подменить, например, путем соединения с сервером-адресатом через прокси-сервер, то подмена МАС-адреса представляет собой куда более сложное занятие. Ранние версии операционных систем Linux, как правило, позволяли делать такую подмену на пользовательском уровне. Тогда как современные версии это запрещают (надеемся, понятно, почему). Впрочем, конечно, никто никому не мешает заново собрать и перекомпилировать ядро операционной системы, в котором уже предусмотреть такую замену. Однако, сделать это способен далеко не каждый программист. Или же можно использовать такой прокси-сервер, который будет парсить заголовки протоколов канального уровня и записывать в них какой-нибудь другой МАС-адрес.
Поэтому КАЖДЫЙ, кто выходит в интернет со своего компьютера, на котором установлена стандартная операционная система, типа Windows, Linux, MacOS, Android и т.п., неважно, через прокси-сервер или напрямую, должен ясно понимать, что МАС-адрес его компьютера может быть известен серверу-адресату. Если только, повторимся, он не использует такой прокси-сервер, который способен сделать подмену МАС-адреса. В общем же случае ЛЮБОЙ сервер способен точно идентифицировать пользователя — именно по его MAC-адресу. Кстати, этот аргумент когда-нибудь вполне сможет использовать Раскомнадзор, если ему будет дана команда — заблокировать интернет. Тут же в СМИ возникнут статьи на тему: «А Вы знаете, что любой сервер знает о ВАС ВСЁ?». Вот, мол, Раскомнадзор стал настолько заботлив о пользователях интернета, что решил защитить их от него. Причем, отметим, что Яндекс- и Google-метрики — это сущий пустяк по сравнению с этим. Ни Google, ни Яндекс не собирают информацию о МАС-адресах посетителей сайтов. Ну, по крайней мере, с их слов.

Аналогию можно привести в отношении сотовых телефонов. Ведь любой сотовый телефон представляет собой устройство, подключенное к внешней сети (через ближайшую вышку сотовой связи). КАЖДЫЙ сотовый телефон имеет уникальный МАС-адрес, как и компьютер, ноутбук и т.д. Поэтому ЛЮБОЙ сотовый оператор способен в течение нескольких секунд идентифицировать, с какого именно телефона производится звонок (вызов) на конкретную вышку. А телефонный номер здесь, по идее, и не столь важен, сим-карта может быть вообще любая, это не имеет значения. Может возникнуть вопрос: почему же тогда так называемые «правоохранительные» органы зачастую утверждают, что, якобы, «не могут найти» краденые сотовые телефоны? Ответ: потому, что не хотят или не имеют полномочий. Впрочем, может и хотят, и имеют полномочия, но кто-то вышестоящий запрещает им это делать. Другое дело, что ряд сотовых телефонов можно перепрошить, т.е. подменить в них МАС-адрес. Но, разве те, кто воруют телефоны, а также те, кто покупает краденые телефоны — это всегда делают? Как правило, нет. Ибо и те, и другие прекрасно осведомлены о том, что ни с какими такими МАС-адресами никто дела иметь не будет. Ну, за исключением особо важных случаев, конечно (точнее, «особо важных персон»). Там-то, да, будут смотреть не только МАС-адреса, а и многое другое.

Может возникнуть вопрос: а куда же делись HTTP-запросы (GET, POST), заголовки HTTP(S)-протоколов и многое другое, столь известное веб-разработчикам? Ответ: вся эта информация как раз и содержится в этих самых кадрах (в виде определенных последовательностей битов), путешествующим по сети от устройства с одним МАС-адресом к другому. Ниже, на схемах мы увидим область, в которой хранятся эти данные.

Сетевой уровень

На этом уровне протоколов появляется такая сетевая абстракция, как IP-адрес узла сети. Придумана она исключительно для того, чтобы компьютерам (точнее, пользователям компьютеров) проще было взаимодействовать друг с другом. Чтобы на основе IP-адресов можно было выделять классы сетей, осуществлять защиту от доступа и т.п. Хотя, повторимся, все это вполне можно было бы осуществить, используя исключительно МАС-адреса, не пользуясь технологией IP-адресов.

Раньше, когда интернет еще не был развит столь существенно, как сегодня, на каждом компьютере, подключенном к сети, хранились специальные файлы, содержащие соответствия MAC-адресов узлов сети их IP-адресам. В настоящее время такая информация хранится централизованно, на специальных серверах DNS. Если узел сети (источник) желает отправить сообщение на какой-либо IP-адрес, он вначале, при помощи протокола ARP, отсылает в сеть широковещательный запрос типа «какой из узлов имеет такой-то IP-адрес». Если такой узел в сети находится, источнику отсылается ответное сообщение, в котором фигурирует искомый MAC-адрес компьютера с указанным в запросе IP-адресом. Этот полученный МАС-адрес используется протоколами канального уровня (см. выше) для организации сетевого соединения.

Т.е. еще раз следует подчеркнуть: фактически, связь осуществляется на основе МАС-адресов. Тогда как IP-адреса используются больше для организации сетевого взаимодействия, понятного не только для компьютеров, но и для людей.

Транспортный уровень

Он используется для обеспечения доставки сообщений между узлами сети. Как уже говорилось, именно на этом уровне происходит контроль правильности получаемых данных — в случае, если используется протокол ТСР (имеется в виду стек TCP/IP). Тогда как при использовании протокола UDP практически никакого контроля не осуществляется; в таком случае транспортный уровень не играет своей основной роли: ведь, по сути-то, передача данных производится на канальном уровне.

На транспортном уровне появляется также такое понятие, как порт (точнее, логический порт). Которого не существовало на нижележащих уровнях. Порт в данном случае – это просто некое целое число из определенного диапазона значений, при помощи которого (а также при помощи IP-адреса узла) происходит адресация между узлами в сетевых соединениях. Наличие конкретного порта, а также IP-адреса – необходимо и достаточно для того, чтобы однозначно адресовать сетевой интерфейс и, соответственно, запрос к нему. Открытый порт на конкретном узле сети соответствует сокету, который находится в режиме прослушивания или, наоборот, приема сетевых запросов.

Впрочем, стоит отметить, что, на самом-то деле (на низком уровне), адресация все равно происходит при помощи МАС-адресов сетевых узлов и ТОЛЬКО при помощи них. Но, в силу удобства для пользователей компьютеров, да и разработчиков сетевых приложений, этими низкоуровневыми деталями пользоваться необязательно; проще, удобнее и нагляднее использовать порты (сокетов) и IP-адреса. Существуют немало решений, в которых используются не порты, а другие, на первый взгляд, технологии (например, службы RPC, PAP и др.). Однако, опять-таки, на «низком» уровне все сводится к портам и сокетам, которые открыты по этим портам. А на еще более низком уровне происходит преобразование IP-адреса и порта – в МАС-адрес.

В сообщении транспортного уровня фигурируют уже байты, точнее, дейтаграммы (в случае UDP-соединения) или потоки байт (для TCP). Если сетевая передача передает данные, закодированные с использованием однобайтовой кодировки (например, СР1251), то, по сути, можно говорить о передаваемых символах. Если же кодировка многобайтовая (например, UTF-8, UTF-16), то для того, чтобы из совокупности байт выделить символы (строки символов), необходимо делать соответствующее преобразование, которым, по идее, должен бы заниматься представительский уровень протоколов. Однако, как уже говорилось выше, он редко выделяется отдельно, поэтому такое преобразование выполняется уже на прикладном уровне, например, в соответствии со стандартом протокола НТТР, для чего применяется соответствующий заголовок этого протокола, обозначающий кодировку.

Итак, на транспортном уровне для облегчения управления взаимодействием узлов сети добавляется порт сокета, открытого на прием или передачу данных.

Прикладной уровень

На этом уровне делается вся остальная работа. А именно – принятые строки байт (символов) анализируются и адресат, получивший сообщение, начинает что-то делать, решать определенную задачу – в зависимости от того, какая информация содержится в поступившем к нему сообщении. Например, может идти речь о поиске какого-либо файла на компьютере-сервере для последующего его открытия, обработки (опять-таки, в соответствии с информацией, содержащейся в сообщении) и передаче его, через сетевое соединение, браузеру. На прикладном уровне появляются, наконец, доменные имена (например, site.ru), появляются заголовки НТТР-протоколов, GET-, POST-запросы и др. Соответствие доменных имен их IP-адресам содержится в централизованной системе DNS, находящейся где-то на серверах в интернете.

В общем, дело обстоит следующим образом:

Клиент (например, браузер) начинает открывать страницу, URL которой введен, к примеру, в его адресной строке. Для начала, браузер будет делать запрос в сеть на предмет того – какому IP-адресу соответствует сервер с доменными именем, содержащимся в открываемом URL. Далее, делается запрос (см. выше) о том, каков МАС-адрес узла сети, соответствующий этому IP-адресу. И только после этого, когда браузер получает в свое распоряжение MAC-адрес искомого узла, он и может выполнить запрос к нему.

Строго говоря, описание сетевого взаимодействия немного упрощено и не учитывает, например, прохождение запроса в локальных сетях, роутерах, маршрутизаторах.

После этого, HTTP-запрос, который собирается делать браузер, кодируется требуемым образом, разбивается на пакеты или дейтаграммы (в зависимости от того, какой транспортный протокол используется), а эти пакеты, в свою очередь, разделяются на кадры битов, которые и отправляются через сетевое соединение, используя физические возможности сетевого устройства, на выявленный МАС-адрес. При этом типичную схему передачи сетевого запроса можно было бы изобразить в следующем виде:

 

Инкапсуляция протоколов

Теперь мы добрались, наконец, до инкапсуляции протоколов. Протокол каждого уровня, как уже говорилось, выполняет свою задачу. Начиная с протокола прикладного уровня (например, НТТР), запрос в виде строки байт преобразуется в один или (при необходимости) несколько пакетов байт, которые затем преобразуются в битовые кадры и уже в таком виде (бит за битом) передаются в сеть. Выясним, в каком порядке расположены данные в кадрах. Ниже приведена структура кадра сообщения в формате протокола канального уровня:

Кадр протокола канального уровня

Флаги нужны для распознавания кадра, адреса точек входа содержат, соответственно, МАС-адреса интерфейсов источника (клиента) и назначения (сервера). А в поле «Данные» и содержится, в том числе, и полезная информация, которая передается в сеть – например, страница веб-сайта. В каком же виде она там присутствует?

Если говорить о структуре сообщений любого сетевого протокола (не только канального уровня), можно выделить две основные области:

  1. Заголовок и
  2. Данные

Заголовок содержит управляющие параметры (свои для конкретного протокола), а данные – это полезная нагрузка (информация, сформированная в соответствии с правилами того или иного протокола), которая передается сообщением (запросом клиента или ответом сервера) через сеть.

В связи с этим предлагаем взглянуть на схему инкапсуляции протоколов:

Wi-Fi -> IEEE802.11 -> IP -> TCP -> HTTP

или, отображая в виде рисунка:

Схема инкапсуляции сетевых протоколов

Для большей полноты изображения, покажем место IPv4-протокола в кадре канального протокола:

Схема инкапсуляции сетевых протоколов (полностью)

Если данные, содержащиеся в поле данных протокола IPv4, имеют достаточно большой размер (нередко так и бывает, когда по сети передаются большие объемы информации), тогда формируются не один, а несколько кадров в формате канального протокола.

Таким образом, сетевые протоколы являются, по сути, вложенными (инкапсулированными) друг в друга. Каждый i-й протокол имеет свое поле данных, в которое помещается вначале заголовок следующего (i+1 -го) протокола, а затем его данные. Иначе говоря, поле данных предыдущего (более низкоуровневого) протокола содержит заголовок следующего (более высокоуровневого) протокола и его данные, которые, в свою очередь… содержат заголовок и данные еще более высокоуровневого протокола и т.д. Именно в таком виде производится формирование сетевого сообщения перед его отправкой по тому или иному каналу связи от одного узла (интерфейса) сети к другому. Т.е. кадр, по сути, выполнен в виде «матрешки» (если не вдаваться в некоторые несущественные детали). Кадр содержит в себе всю информацию, необходимую для его «путешествия» по сети и получения узлом назначения и последующей идентификации. В нем есть информация о МАС-адресе, порте открытого сокета, IP-адресе, а также большое количество управляющей информации (флаги, иные параметры управления).

После получения кадра узлом назначения (адресатом или сервером) последний начинает обратный процесс. Вначале считывается кадр, из него извлекаются его данные. В итоге из них, в свою очередь, извлекаются данные, относящиеся к НТТР-сообщению, а они уже передаются программе-серверу, например, Apache. Последний проводит синтаксический анализ этих данных, идентифицирует URL запроса, извлекает заголовки и, при наличии, тело сообщения. Наконец, сервер начинает выполнять определенную работу, руководствуясь, в частности, правилами НТТР-протокола и извлеченной из полученных кадров информацией. Например, это может быть открытие определенного файла на сайте, обработка его и посылка, в виде вебстраницы, источнику запроса. Перед этим сервер, конечно же, упакует вебстраницу по аналогичному алгоритму, создавая один или несколько битовых кадров и начнет передавать их в сеть источнику запроса.

Уровни сетей и модель OSI

Обычно, сети обсуждаются в горизонтальной плоскости, рассматриваются протоколы сети интернет верхнего уровня и приложения. Но для установки соединений между двумя компьютерами используется множество вертикальных слоев и уровней абстракции. Это означает, что существует несколько протоколов, которые работают друг поверх друга для реализации сетевого соединения. Каждый следующий, более высокий слой абстрагирует передаваемые данные и делает их проще для восприятия следующим слоем, и в конечном итоге приложением.

Существует семь уровней или слоев работы сетей. Нижние уровни будут отличаться в зависимости от используемого вами оборудования, но данные будут передаваться одни и те же и будут иметь один и тот же вид. На другую машину данные всегда передаются на самом низком уровне. На другом компьютере, данные проходят все слои в обратном порядке. На каждом из слоев к данным добавляется своя информация, которая поможет понять что делать с этим пакетом на удаленном компьютере.

Модель OSI

Так сложилось исторически, что когда дело доходит до уровней работы сетей, используется модель OSI или Open Systems Interconnect. Она выделяет семь уровней:

  • Уровень приложений — самый верхний уровень, представляет работу пользователя и приложений с сетью Пользователи просто передают данные и не задумываются о том, как они будут передаваться;
  • Уровень представления — данные преобразуются в более низкоуровневый формат, чтобы быть такими, какими их ожидают получить программы;
  • Уровень сессии — на этом уровне обрабатываются соединения между удаленным компьютерами, которые будут передавать данные;
  • Транспортный уровень — на этом уровне организовывается надежная передача данных между компьютерами, а также проверка получения обоими устройствами;
  • Сетевой уровень — используется для управления маршрутизацией данных в сети пока они не достигнут целевого узла. На этом уровне пакеты могут быть разбиты на более мелкие части, которые будут собраны получателем;
  • Уровень соединения — отвечает за способ установки соединения между компьютерами и поддержания его надежности с помощью существующих физических устройств и оборудования;
  • Физический уровень — отвечает за обработку данных физическими устройствами, включает в себя программное обеспечение, которое управляет соединением на физическом уровне, например, Ehternet или Wifi.

Как видите, перед тем, как данные попадут к аппаратному обеспечению им нужно пройти множество слоев.

Модель протоколов TCP/IP

Модель TCP/IP, еще известная как набор основных протоколов интернета, позволяет представить себе уровни работы сети более просто. Здесь есть только четыре уровня и они повторяют уровни OSI:

  • Приложения — в этой модели уровень приложений отвечает за соединение и передачу данными между пользователям. Приложения могут быть в удаленных системах, но они работают как будто бы находятся в локальной системе;
  • Транспорт — транспортный уровень отвечает за связь между процессами, здесь используются порты для определения какому приложению нужно передать данные и какой протокол использовать;
  • Интернет — на этом уровне данные передаются от узла к узлу по сети интернет. Здесь известны конечные точки соединения, но не реализуется непосредственная связь. Также на этом уровне определяются IP адреса;
  • Соединение — этот уровень реализует соединение на физическом уровне, что позволяет устройствам передавать между собой данные не зависимо от того, какие технологии используются.

Эта модель менее абстрактная, но мне она больше нравиться и ее проще понять, поскольку она привязана к техническим операциям, выполняемым программами. С помощью каждой из этих моделей можно предположить как на самом деле работает сеть. Фактически, есть данные, которые перед тем, как будут переданы, упаковываются с помощью нескольких протоколов, передаются через сеть через несколько узлов, а затем распаковываются в обратном порядке получателем. Конечные приложения могут и не знать что данные прошли через сеть, для них все может выглядеть как будто обмен осуществлялся на локальной машине.

Что такое протокол Интернета: понятие и история создания

APRANET — сеть, когда-то созданная в США. Считается, что именно она стала прародительницей всего Интернета вообще. Эта сеть одно время даже подчинялась военным ведомствам. Суть технологии в том, что применялась пакетная технология передачи данных. То есть информация передавалась несколькими порциями. Потом их можно было воспроизвести, интерпретировать с помощью другого терминала.

Значит и тогда, и сейчас протокол Интернета — это некие правила, связанные с передачей данных между разными устройствами. Это своеобразные унифицированные настройки, благодаря которым друг с другом смогли соединяться пользователи, находящиеся в разных уголках мира. Одновременный доступ к одному и тому же ресурсу тоже стал возможным. Протоколы сети Интернет начали развиваться.

Стандарты (протокола) обмена информацией

Обзор и настройка модема D-Link Dir-320

Это тоже название определённых правил, по которым передают сведения между участниками Сети в том или ином случае. Передаваемая кодированная информация становится понятной для всех абонентов благодаря применению таких правил. Обычно к ним относят следующие явления:

  • приёмы реализации по контролю;
  • структура, по которой удалось построить базы данных и т. д.

Обратите внимание! Надёжность передачи информации повышается, если элементы достаточно сложные. Но скорость обработки из-за этого может уменьшаться. Какой протокол является базовым в Интернетебудет рассмотрено далее.

Важно! Практически каждый разработчик может использовать свои собственные решения. Но подобные системы доступны только ограниченному числу пользователей. Интеграция в сложные сетевые процессы обмена информацией становится недоступной.

Поэтому в международной практике используют варианты, которые можно разделить на две крупные ветки. Это уровень обычных компьютерных сетей и промышленные либо полевые линии связи. Понятие используется на практике достаточно давно.

Какими бывают протоколы Интернета

В чем отличия между сетями 3G и 4G: особенности, преимущества и недостатки

На сегодняшний день известно несколько разновидностей протоколов Интернета. Они имеют следующие обозначения:

  • HTTP;
  • DNS;
  • ICMP;
  • FTP;
  • UDP;
  • TCP/IP — название протокола, являющегося основным для интернет-сетей.

Обратите внимание! Различия между этими решениями кроются в уровнях назначения.

И здесь можно разделить решения по нескольким веткам:

  • физические уровни. Предполагают, что соединение создаётся при помощи витой пары, оптических волокон;
  • ARP-уровень с драйверами устройств;
  • сетевой уровень со стандартными ICMP, IP;
  • транспортный уровень — UDP и TCP;
  • прикладной. Сюда входят стандартные протоколы сети Интернет типа NFS, DNS, FTP, HTTP.

ISO/OSI — система стандартизации, которая используется абсолютно для всех решений. Благодаря этому не возникает сбоев у разнообразных платформ, даже если используются разные операционные системы, оборудование поставляют разные производители. Сейчас такие детали практически не имеют значения.

Обратите внимание! Для функционирования Интернета используется протокол каждого уровня.

Основные протоколы интернета

Как я уже сказал. в основе работы сети лежит использование нескольких протоколов, которые работают один поверх другого. Давайте рассмотрим основные сетевые протоколы интернет, которые вам будут часто встречаться, и попытаемся понять разницу между ними.

  • MAC или (Media Access Control) — это протокол низкого уровня, который используется для идентификации устройств в локальной сети. У каждого устройства, подключенного к сети есть уникальный MAC адрес, заданный производителем. В локальных сетях, а все данные выходят из локальной сети и попадают в локальную сеть перед тем, как попасть к получателю, используются физические MAC адреса для обозначения устройств. Это один из немногих протоколов уровня соединения, с которым довольно часто приходится сталкиваться.
  • IP ( Internet Protocol) — расположен уровнем выше, за MAC. Он отвечает за определение IP адресов, которые будут уникальными для каждого устройства и позволяют компьютерам находить друг друга в сети. Он относится к сетевому уровню модели TCP/IP. Сети могут быть связанны друг с другом в сложные структуры, с помощью этого протокола компьютеры могут определить несколько возможных путей к целевому устройству, причем во время работы эти пути могут меняться. Есть несколько реализаций протокола, но наиболее популярной на сегодняшний день является IPv4 и IPv6.
  • ICMP (Internet control message protocol) — используется для обмена сообщениями между устройствами. Это могут быть сообщения об ошибках или информационные сообщения, но он не предназначен для передачи данных. Такие пакеты используются в таких диагностических инструментах, как ping и traceroute. Этот протокол находится выше протокола IP;
  • TCP (Transmission control protocol) — это еще один основной сетевой протокол, который находится на том же уровне, что и ICMP. Его задача — управление передачей данных. Сети ненадежны. Из-за большого количества путей пакеты могут приходить не в том порядке или даже теряться. TCP гарантирует, что пакеты будут приняты в правильном порядке, а также позволяет исправить ошибки передачи пакетов. Информация приводится к правильному порядку, а уже затем передается приложению. Перед передачей данных создается соединение с помощью так называемого алгоритма тройного рукопожатия. Он предусматривает отправку запроса и подтверждение открытия соединения двумя компьютерами. Множество приложений используют TCP, это SSH, WWW, FTP и многие другие.
  • UDP (user datagram protocol) — это популярный протокол, похожий на TCP, который тоже работает на транспортном уровне. Отличие между ними в том, что здесь используется ненадежная передача данных. Данные не проверяются при получении, это может выглядеть плохой идеей, но во многих случаях этого вполне достаточно. Поскольку нужно отправлять меньше пакетов, UDP работает быстрее, чем TCP. Поскольку соединение устанавливать не нужно, то этот протокол может использоваться для отправки пакетов сразу на несколько машин или IP телефонии.
  • HTTP (hypertext transfer protocol) — это протокол уровня приложения, который лежит в основе работы всех сайтов интернета. HTTP позволяет запрашивать определенные ресурсы у удаленной системы, например, веб страницы, и файлы;
  • FTP (file transfer protocol) — это протокол передачи файлов. Он работает на уровне приложений и обеспечивает передачу файла от одного компьютера к другому. FTP — не безопасный, поэтому не рекомендуется его применять для личных данных;
  • DNS (domain name system) — протокол того же уровня, используемый для преобразования понятных и легко читаемых адресов в сложные ip адреса, которые трудно запомнить и наоборот. Благодаря ему мы можем получить доступ к сайту по его доменному имени;
  • SSH (secure shell) — протокол уровня приложений, реализованный для обеспечения удаленного управления системой по защищенному каналу. Многие дополнительные технологии используют этот протокол для своей работы.

Есть еще очень много других протоколов, но мы рассмотрели только сетевые протоколы, которые больше всего важны. Это даст вам общие понятия того, как работает сеть и интернет в целом.

IP, ICMP, TCP и UDP

IP и TCP — два совершенно разных решения. Но обычно их всё равно связывают друг с другом. На практике комбинации сразу нескольких элементов встречаются достаточно часто, поскольку это позволяет наиболее эффективно решать задачи, поставленные перед пользователем. Но каждый из элементов выполняет операции на своём, отдельном уровне. Протоколы обмена файлами в Интернете имеют обозначение согласно принятым стандартам.

Обратите внимание! Когда информация передаётся по Интернету, то предполагается её разбивка по нескольким маленьким частям. Их передача идёт независимо друг от друга. Различные части проходят по разным маршрутам, благодаря чему скорость увеличивается. В месте получения сведения снова становятся единым целым. Предпринимаются дополнительные меры для того, чтобы защититься от возможных потерь.

TCP IP отвечает за создание интернет-пакетов, обратную сборку в месте получения. Он организует проверку целостности информации. Передача проходит повторно, если часть сведений всё-таки потеряна.

IP доставляет информацию по нужному адресу. У каждого компьютера, подключенного к Сети, есть свой уникальный IP-адрес.

Нужно учитывать и другие возможности:

  • в каждом отправленном пакете содержится адрес доставки;
  • прежде чем дойти до места назначения, пакет может пройти через большое количество маршрутизаторов;
  • маршрутизация пакета к определённому устройству — вот за что отвечает интернет-пакет в данном случае;
  • физических подключений между компьютерами при этом не создаётся;
  • допустимо соединение с другими протоколами.

UDP — решение, подходящее для передачи сведений небольшими кусками. Применяется на практике чаще, чем TCP. Но гарантия по доставке пакетов в нужной последовательности отсутствует в этом случае. Скорость передачи при этом выше, а системных ресурсов потребляется меньше.

Обратите внимание! Применение подобного компонента актуально, если для сети важна большая пропускная способность. Или важно проследить за тем, чтобы сама доставка отнимала как можно меньше времени. Поддерживать может любые виды оборудования.

ICMP относится к более низкому уровню. Отвечает за межсетевые сообщения. Цели использования чаще всего диагностические либо сервисные. Вот лишь несколько примеров ситуаций, когда компонент актуален:

  • хост или маршрутизатор не отвечает;
  • запрашиваемая услуга оказывается недоступной;
  • передача сообщений относительно ошибок.

Почтовые протоколы — SMTP, POP, IMAP

Свои собственные протоколы требуются, чтобы передавать и принимать сообщения по почте.

Обратите внимание! Чаще всего при отправке почты пользуются компонентом SMTP. Он также применяется, когда информация проходит между несколькими серверами. Адрес SMTP-сервера обязателен, если настраивают почтовые клиенты.

POP выбирают при получении почты с сервера почтового ящика. Есть несколько особенностей, связанных с этим направлением:

  • на текущий момент действует третья версия, которая так и называется POP3;
  • адрес POP3 сервера указывают, чтобы получить почту, при настройке в почтовом клиенте;
  • адреса серверов SMTP и POP3 бывают разными либо одинаковыми;
  • рекомендуется обращаться к почтовым провайдерам для уточнения информации.

Обратите внимание! Для передачи и доставки почты к указанным ранее решениям подключают протокол TCP.

IMAP — более функциональный тип системы для чтения почты, хотя и менее известный. Благодаря ему просто получать доступ к письмам, которые хранятся на сервере и нет необходимости что-то загружать на локальный компьютер. Очень удобный вариант, если есть несколько устройств, с которых можно получать доступ к информации. IMAP и TCP тоже работают без проблем.

Протоколы HTTP и HTTPS

HTML — так называемый язык гипертекста, который часто используют на различных страницах в Интернете. По сети эти страницы тоже передаются по определённому стандарту. Это протокол передачи гипертекста, который и обозначается как HTTP.

Основа в данном случае — технология «клиент-сервер». Инициатор подсоединения к серверу — клиент, запрашивающий определённую информацию. Сервер ожидает соединения и времени, пока запрос будет обрабатываться. После этого возвращается обратное сообщение, где указан результат.

Важно! Чаще всего встречается вариант совместной работы HTTP и TCP. На страницах используются специальные адреса, работающие с протоколом.

HTTPS — ещё один компонент, связанный с этим направлением. Он нужен для обеспечения шифрования при передаче данных, чтобы конфиденциальная информация получала дополнительную защиту. Адреса, поддерживающие протокол, имеют соответствующее обозначение.

Протокол передачи файлов — FTP

Его главное назначение — передача файлов с одного компьютера на другой. Благодаря такой технологии файлами легко управлять удалённо, без лишних телодвижений. Протокол был введён в эксплуатацию ещё до того, как появилась Всемирная паутина, это достаточно старое решение. Сейчас его основная функция — загрузка файлов на веб-серверы. Но есть и целые хранилища, которые работают только на FTP.

Какие ещё протоколы используются в Интернете

Помимо выше указанных, для сети существуют и другие решения. У каждого свои особенности:

  • MAC, или Media Access Control отвечает за идентификацию устройств в Сети на одном из самых низких уровней. Уникальным MAC-адресом снабжается каждое приспособление, которое подключается к Сети. Эту информацию задаёт ещё производитель. Физические адреса используются в случае с локальными сетями, по которым передают сведения. Это один из немногих протоколов, до сих пор остающийся достаточно популярным.
  • DNS — протокол для передачи файлов. Отвечает за преобразование в сложные IP-адреса данных, которые раньше были легко понятны и читаемы. Обратный порядок преобразования тоже работает. Благодаря этому становится просто получать доступ к сайтам с помощью доменного имени.
  • SSH реализуется для удалённого управления системой с участием защищённого канала. Этот вариант для работы используют многие технологии.

Важно! При выборе того или иного метода отталкиваться нужно от того, для чего предназначен тот или иной элемент. Одинаковым остаётся способ настройки в разных операционных системах. Только в некоторых специализированных компонентах заметно отличие.

Системы Windows изначально были настроены так, чтобы в качестве универсального протокола использовать TCP/IP. Все остальные функции не настраиваются вообще либо настраиваются, но автоматически.

Чёткая определённость и структурированность — главные условия для организации правильного обмена информацией по Сети между компьютерами. По этой причине применяются различные стандарты. Первоначально для установки протоколов использовались международные соглашения. Различные задачи, типы информации, протоколы могут быть разными в зависимости от того, что нужно пользователям или самим сетям.

Обратите внимание! Настройки в большинстве случаев автоматические, никаких проблем с работой возникнуть не должно. Хотя и ручная корректировка не доставляет хлопот, если следовать простым инструкциям.

О средствах настройки, проверки

В операционной системе Windows настройка протокола становится одной из самых простых операций. Достаточно зайти в меню с параметрами Сети, где выбирается соответствующий пункт. Раньше решение вопроса было более простым. Сейчас пользователи выбирают между двумя вариантами подключения:

  • IPv6;
  • IPv4.

Обратите внимание! iPv4 — вариант стандартной настройки для большинства ситуаций. IPv6 — новая версия протокола, которая до сих пор остаётся невостребованной.

Доступ к состоянию сети с помощью системного трея помогут провести проверку в случае необходимости. Значок на панели сообщит пользователю о том, доступна сеть или нет. Определение текущего статуса не доставляет проблем.

Что такое IP адрес?

Интернет-протокол или IP-адрес является основным протоколом связи для передачи датаграмм и позволяет соединять различные устройства по всему миру и эффективно создавать сеть, которую мы называем интернетом. IP-адрес отвечает за адресацию узлов, инкапсуляцию данных в датаграммы и путь датаграмм от узла-источника к узлу назначения в одной или нескольких IP-сетях. IP содержит набор правил и рекомендаций, которым необходимо следовать при передаче любых данных по любому спектру сети.

IPv4 — что это такое?

IPv4 — это четвертая версия интернет протокола IP адресов. Отвечает за формирование и вида айпи и является по сути основой для обслуживания сети. Именно эта версия стала очень популярной и востребованной, все благодаря понятному формату ИП-адресов и легкости их запоминания. Полностью расшифровывается, как — Internet Protocol version 4.

Используется в стеке протоколов TCP/IP. Позволяет создавать 4.3 миллиарда адресов, что довольно много. Но, к сожалению, к нашему времени и этого количества стало не хватать, поэтому, как приемнику этого протокола был создан новый — IPv6.

На данный момент является основной версией интернет протокола, который обслуживает весь интернет. Ведь переход на IPv6 стоит огромных денег, ресурсов и времени.

Данная версия протокола была прописана в документе RFC 791 в сентябре 1981 года, пришедшем на смену RFC 760, 80 года.

IPv4 адреса

Данный протокол использует IP размером в 32 бита, т.е. размером всего в 4 байта. Структурой он представляет — четыре числа в десятичном формате от 0 до 255 разделенных точками. В каждом таком числе 1 байт или 8 бит.

Слева некоторое количество чисел указывает на сеть, в которой находится данный адрес, а, с правой стороны на идентификатор самого устройства, расположенного в ней. Граница может находится где угодно между этими 32 битами. Например, первые 21 бит могут означать сеть, а оставшиеся 11 указывать на сам хост (устройство) внутри нее. Все это считается в двоичной системе счисления.

Хоть мы обычно и пишем такой айпи в десятичной системе счисления, но он может быть представлен и в другом формате:

С точкой:

  • В десятичном: 176.57.209.9
  • В двоичном: 10110000.00111001.11010001.00001001
  • В восьмеричном: 0260.0071.0321.0011
  • В шестнадцатеричном: 0xb0.30×9.0xd1.0x09

Без точки:

  • В десятичном: 2956579081
  • В двоичном: 10110000001110011101000100001001
  • В восьмеричном: 026016350411
  • В шестнадцатеричном: 0xb039d109

Принцип работы протокола IPv4

Internet Protocol представляет собой датаграмму, содержит заголовок и полезную нагрузку. Заголовок шифрует адреса источника и назначение информационного пакета, в то время как полезная нагрузка переносит фактические данные. В отличие от сетей прямой коммутации канала, критичных к выходу из строя любого транзитного узла, передача данных с помощью интернет-протокола IPv4 осуществляется пакетным способом. При этом используются разные маршруты передачи ip-пакетов. Допустима ситуация, когда пакеты нижнего уровня достигают конечного узла раньше, чем пакеты верхнего. Некоторые из них теряются во время трансляции. В этом случае посылается повторный запрос, происходит восстановление потерянных фрагментов.

Каждый сетевой узел в модели TCP/IP имеет собственный IP-адрес. Это обеспечивает гарантированную идентификацию устройств при установке соединения и обмене данными. В то же время отличают два уровня распределения адресов по протоколу TCP/ IPv4 – публичные и частные. Первые уникальны для всех без исключения устройств, осуществляющих обмен данными в общемировой WEB-сети. Например, IP-адрес 8.8.8.8 принадлежит компании Google и является адресом публичного DNS-сервера компании. При построении локальной подсети Ethernet идентификация внутренних устройств передачи данных осуществляется путем назначения собственных ip-адресов для каждой единицы оборудования. Коммутация осуществляется через порты роутера (маршрутизатора), каждому присваивается отдельный сетевой адрес с возможным дополнительным разделением на подсети за счет использования маски IP-адреса.

Изначально адресация в IP-сетях систематизировалась по классовому принципу путем деления на большие блоки, что делало ее неудобной в использовании как конечными пользователями, так и провайдерами. Ей на смену пришла бесклассовая схема под названием Classless Inter-Domain Routing (CIDR).

Основной атрибут протокола TCP/IPv4, его адрес, состоит из тридцати двух бит (четырех байт) и записывается четырьмя десятичными числами от 0 до 255, которые разделены точками. Есть альтернативные способы записи (двоичное, десятичное, без точки и т.д.), но они не меняют принципа работы протокола. В стандартном формате запись CIDR производится в виде IP-адреса, следующего за ним символа «/» и числа, обозначающего битовую маску подсети: 13.14.15.0/24. В данной комбинации число 24 означает количество битов в маске подсети, имеющих приоритетное значение. Полный IP-адрес состоит из 32 бит, маской являются старшие 24, соответственно, общее количество возможных адресов в сети составит 32 — 24 = 8 бит (256 IP-адресов). В этом диапазоне описываются сети, состоящие из различного количества доступных адресов путем их вариативной комбинации. Одна большая сеть может быть раздроблена на несколько более мелких подсетей нижнего уровня.

Настройки TCP/IPv4

Для начала убедимся, что не произошел обычный сбой в сети, который можно решить переподключением соединения. Нажмите ПКМ по проблемной сети и выберите «Отключить». Затем, двойным нажатием мыши, включите обратно. В случае, если у вас роутер, перезагрузите и его.

Также, можете провести сканирование настройки протокола IP для Windows. Для этого:

  1. Нажмите ПКМ Пуск и откройте Командная строка (Администратор).
  2. Пропишите команду
    ipconfig /all

Проверьте Основной шлюз и DHCP сервер. Если DHCP не будет отдавать адрес шлюза (Основной шлюз 0.0.0.0) или он выключен, выставите настройки IPv4 вручную:

  1. Откройте «Свойства» → IP версии 4 (TCP/IPv4).
  2. Поставьте метку «использовать следующий IP-адрес» и пропишите следующие значения:
    1. IP-адрес 192.168.1.2 (или любое другое значение в диапазоне от 2 до 254).
    2. Маска подсети 255.255.255.0.
    3. Шлюз 192.168.1.1.
  3. В строке «Использовать следующие адреса DNS-серверов»:
    1. Предпочитаемый 8.8.8.8. (Google DNS).
    2. Альтернативный 77.8.8.8 (Яндекс DNS).
  4. Перезагрузите соединение.
Важно! Если в сети находятся несколько компьютеров, не присваивайте проблемному IP-адрес другого устройства. Если вы это сделаете, сеть не заработает.

На компьютере или ноутбуке

Сначала комп или ноут надо подключить к любой сети – будь это роутер или провод от провайдера. Если подключение идёт от провайдера, то возьмите договор, который вам должны были дать при подключении.

  1. Нажмите одновременно две клавиши: «Win» и «R»;

  1. После того как откроется окно, впишите команду «ncpa.cpl»;

  1. Теперь нужно выбрать действующее подключение. Если вы подключены к роутеру по Wi-Fi – то нужно выбрать беспроводное подключение. Далее нажимаем по нему правой кнопкой и выбираем «Свойства»;

  1. Нажмите на наш 4 протокол и выберите «Свойства». Теперь нужно установить галочки как на картинке выше, если вы подключены к роутеру. Или если в договоре у вас идёт тип подключения как «Динамический IP» адрес. Иногда провайдеры вообще не пишут ничего по тому какое подключение они используют, тогда устанавливаем именно его.

  1. Если у вас в бумажке указаны адреса подключения: IP, маска и DNS, то установите галочки как сверху и впишите значения с листа. Верхняя картинка представлена как пример и настройки будут у каждого – уникальные. Внимательно впишите значения из договора и нажмите «ОК».

На роутере

Нужно подключить кабель от провайдера к роутеру. Далее нужно произвести настройки интернета через Web-интерфейс. Там ничего сложного нет и все делается минут за 5-10. Принцип простой:

  1. Заходим в настройки;
  2. Настраиваем Интернет;
  3. Настраиваем Wi-Fi – если он нужен.

Для локальной – IP адреса для устройств настраивать не нужно, так как на всех маршрутизаторах по умолчанию стоит DHCP сервер, который и раздаёт каждому подключенному аппарату свой адрес. На нашем портале есть инструкции для всех известных интернет-центров. Просто впишите полное название модели в поисковую строку портала и прочтите инструкцию.

Бесклассовая адресация (CIDR)

Сейчас используется CIDR (classless inter domain routing), т.е. бесклассовая адресация, которая позволяет гибко управлять пространством IP, без жестких рамок классовой адресации. С помощью нее можно создавать сети из нужного количества адресов. Кроме этого, одна большая сеть может включать в себя несколько мелких, которые также, могут быть разбиты на другие. Все это благодаря введению дополнительной метрики — маски подсети.

Например, есть сеть — 128.54.0.0/16, ее нужно разбить на 4 подсети. Просто берем третий по счету байт (октет) в хостовой части в двоичной системе и заимствуем у него первые 2 бита, потому что, 2 во 2-й степени дает 4. Значит префикс получается 16 + 2 = 18. Вот такие соответственно получаются подсети.

1: 128.54.0.0/18
2: 128.54.64.0/18
3: 128.54.128.0/18
4: 128.54.192.0/18

Чтобы было еще более понятно, переведем 128.54.0.0 в двоичный вид. Два бита могут принимать 4 разных значения это: 00, 01, 10, 11. Меняем теперь у айпи первые 2 бита у третьего по счету байта, а затем переводим все обратно в десятичную систему счисления.

1: 10000000.00110110.00000000.00000000 — 128.54.0.0
2: 10000000.00110110.01000000.00000000 — 128.54.64.0
3: 10000000.00110110.10000000.00000000 — 128.54.128.0
4: 10000000.00110110.11000000.00000000 — 128.54.192.0

Маска обычно указывается, после самого IPv4 адреса — после слеша «/» ставится число обозначающее битовую маску подсети, например, 14.12.17.0/24.

Само число после слеша, означает количество старших битов в маске подсети. Мы знаем, что IP в формате IPv4 состоит из 32 бит, маской являются старшие 24 бита, значит для возможных для использования адресов остается всего 8 бит (32 — 24 = 8). 2 в 8 степени — это 256 возможных адресов. А если бы мы, например, указали маску в 18 бит, то было бы: 32 — 18 = 14. 2 в 14 степени — это уже 16 384 вариантов.

Важно знать, что количество возможных хостов всегда будет меньше ровно на 2, т.к. первый будет идентификатором сети, а второй будет широковещательным.

Какой протокол является базовым для сети Интернет

TCP/IP — самый распространённый протокол, по которому в настоящее время передаётся информация. Хранение базовой передаваемой информации обеспечивается за счёт добавления к этой схеме трёх параметров:

  • повторная отправка запросов, если возникла ошибка;
  • идентификатор, по которому действия подтверждают механически;
  • порядковый номер для определения приоритета, очереди пересылки сведений. Называться он может по-разному.

Совокупность подобных характеристик будет работать, если в основе только IP-протокол. Он проходит несколько фаз по мере своей работы:

  • фаза установки соединения;
  • режим передачи;
  • установление разрыва, когда процесс завершён.

IPv4 vs IPv6: что они означают?

IPv4 является 4-й версией IP. IPv4 – это протокол без установления соединения, который реализуется в сетях с использованием коммутации пакетов. Он работает на основе лучшей модели доставки данных, что означает, что они получат неопределенную переменную пропускную способность и время доставки, в зависимости от текущей нагрузки трафика. Это не гарантирует саму доставку, не обеспечивает адекватной последовательности и не позволяет избежать повторной доставки.

IPv6 является последней версией IP и представляет собой постепенное обновление протокола IPv4. По сути, IPv6 обеспечивает полную передачу данных по нескольким IP-сетям, придерживаясь принципов проектирования, разработанных в предыдущей версии протокола.

Зачем нам IPv6?

IPv4 использует только 32 бита для своих интернет-адресов. В основном это означает, что IPv4 может обрабатывать до 32 IP-адресов, что составляет 4 294 967 296 (4,29 миллиарда). Хотя это число кажется большим, оценочное число устройств, подключенных к интернету, превышает 20 миллиардов, и это число растет день ото дня. Следовательно, IP-адрес любого устройства должен быть конкретным и уникальным, и по мере роста числа пользователей адреса IPv4 заканчиваются.

IPv6 использует 128-битные интернет-адреса. Это означает, что протокол может обрабатывать в общей сложности до 2 ^ 128 IP-адресов, которые будут приблизительно составлять 340 282 366 920 938 000 000 000 000 000 000 000 000. По сути, стандарта IPv6 достаточно, чтобы интернет работал очень и очень долго.

Преимущества IPv6

IPv6, наряду с увеличением количества доступных адресов, приносит дополнительные преимущества. С помощью протокола IPv6 была устранена необходимость изменения сетевых адресов – NAT, которая ранее использовалась для сохранения глобального адресного пространства из-за отсутствия адресов IPv4. Кроме того, протокол IPv6 также исключает возможность конфликтов частных адресов, а также оптимизирует многоадресную маршрутизацию.

По сравнению со стандартами IPv4, IPv6 имеет более простой формат заголовков, что позволяет упростить и повысить эффективность маршрутизации. Это также повышает качество услуг (QoS), также известное как «маркировка потока». Не забывайте, что IPv6 имеет встроенную аутентификацию и защиту конфиденциальности, а также гибкие опции с поддержкой расширений. В целом, IPv6 упрощает администрирование с помощью протокола DHCP.

Отличия от IPv6

Доменные адреса IPv6 сильно отличаются от более привычных адресов IPv4. Дело в том, что в IPv4-адресах переменное значение первых битов определяет идентификатор сети, а оставшиеся биты — идентификатор хоста. Что касается IPv6-адресов, то первые 64 бита обозначают идентификатор сети, а оставшиеся 64 бита — сетевой интерфейс.

Обратите внимание! Для понимания лучше рассмотреть отличие на примере. Пользователь использует протокол IPv4 и компьютер в сегменте сети 10.0.10.0 с маской подсети 255.255.255.0. Первые три группы битов определяют сетевой идентификатор, а доступные для хостов адреса находятся в диапазоне от 10.0.10.1 до 10.0.10.254. Адрес 10.0.10.255 зарезервирован для широковещательной передачи.

Если пользователь находится в частной сети, где включать Интернет бессмысленно, доступ во всемирную сеть отсутствует, то необходимо задействовать частные IPv4-адреса. Что касается всех остальных адресов IPv4, то они считаются публичными, и их нужно приобретать или брать в аренду.

Обратите внимание! Для настройки обмена данных устанавливать какие-либо сторонние драйвера и утилиты нет необходимости. Для подключения к сети достаточно кликнуть правой кнопкой мыши на значок доступного подключения.

Методы доступа и протоколы передачи данных в локальных сетях и глобальных не так обширны и сложны для понимания. Достаточно внимательно изучить информацию, изложенную немного выше.

Разница между адресацией IPv4 и IPv

После того, как мы определились c тем, что такое IPv6 и IPv4, остановимся на вопросе «какова разница между IPv6 и IPv4?». De facto, IP-адрес являет собой двоичное число, но он также может быть записан в более удобном для человека формате. Например, 32-битный числовой адрес, используемый в IPv4, может быть оформлен в десятичной системе 4 цифрами, причём каждое цифра может иметь значение от 0 до 255. Например, это могут быть цифры 172.16.254.1.

Адреса протокола IPv6 являются 128-битными, и оформлены в шестнадцатеричной системе. К примеру, адрес в IPv6 может быть записан как 3ffe:1904:4546:3:201:f8ff:fe22:68cf.

Классы IP адресов

Всего существует 5 классов IP:

Классовая адресация

Устаревшая технология, которая на данный момент не используется. Раньше применялась для распределения айпи. Но, так, как их количество ограничено, да и сама технология довольно негибкая — то от нее отказались.

Технология попросту не давала гибкости в распределении разных айпи, если, например, дали вам сеть 128.54.0.0/16 — то все, именно в ней надо располагать все устройства и разбить ее на несколько ну никак не получится. А если, например, на предприятии есть несколько независимых отделов и надо им сделать отдельные подсети? То придется запрашивать новые IPv4-адреса.

Или, например, нам нужно всего 6 айпи на всю компанию, естественно нам бы дали сеть класса C. Но в ней аж 254 айпи (2 убираем). Зачем нам столько, нам нужно то всего 6. А платить по сути придется больше, да и айпи будут пропадать впустую. Данную проблему отлично решила бесклассовая адресация.

Источники

  • http://www.dissertacii-diplom-ufa.ru/informacija/internet/setevye-protokoly.html
  • https://losst.ru/osnovy-setej-i-protokolov-internet
  • https://vpautine.ru/internet/bazovyj-protokol
  • https://bezopasnik.info/%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D1%8B-ipv4-%D0%B8-ipv6-%D0%B2-%D1%87%D0%B5%D0%BC-%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0-%D0%B8-%D1%87%D1%82%D0%BE-%D0%BB%D1%83%D1%87%D1%88%D0%B5/
  • https://anisim.org/articles/ipv4/
  • https://timeweb.com/ru/community/articles/protokol-ipv4-chto-eto-takoe-i-kak-on-rabotaet
  • https://geekon.media/ipv4-bez-dostupa-k-internetu/
  • https://WiFiGid.ru/poleznoe-i-interesnoe/protokol-interneta-versii-4
  • https://vpautine.ru/nastrojki-routerov/obshchee/protokol-interneta-versii-4
  • https://sdelaicomp.ru/wi-fi/chto-eto-takoe-ipv6-i-ipv4.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Переход на цифровое телевидение в России 2019
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: