Протокол - это набор правил, который регулирует обмен данными между компьютерами в сети. Для того, чтобы два компьютера могли общаться друг с другом, они должны говорить на одном языке. Для обеспечения того, чтобы ваш компьютер (независимо от того, какую операционную систему, сетевую карту или приложение вы используете) мог взаимодействовать с другим компьютером, расположенным на соседнем столе или на полпути по всему миру, требуется множество различных типов сетевых протоколов и стандартов. Эталонная модель OSI (Open Systems Interconnection) определяет семь уровней сетевых протоколов. Сложность этих уровней выходит за рамки данного руководства; однако их можно упростить до четырех уровней, чтобы помочь идентифицировать некоторые протоколы, с которыми вы должны быть знакомы.

Некоторые из основных протоколов будут соотноситься с моделью OSI для обмена данными через Интернет. В этой модели существует четыре уровня, включая:

Ethernet (физические уровни/ уровни канала передачи данных)
IP/IPX (сетевой уровень)
TCP/SPX (транспортный уровень)
HTTP, FTP, Telnet, SMTP и DNS (объединенные уровни сеанса / презентации / приложения)
Предполагая, что вы хотите отправить сообщение электронной почты кому-либо в Италии, мы рассмотрим уровни "снизу вверх" - начиная с Ethernet (физические уровни / уровни канала передачи данных).

Ethernet (физические уровни/ уровни канала передачи данных)
Физический уровень сети сосредоточен на элементах аппаратного обеспечения, таких как кабели, повторители и сетевые интерфейсные платы. Безусловно, наиболее распространенным протоколом, используемым на физическом уровне, является Ethernet. Например, сеть Ethernet (такая как 10BaseT или 100BaseTX) определяет тип кабелей, которые могут использоваться, оптимальную топологию (звезда или шина и т.д.), Максимальную длину кабелей и т.д. (Смотрите раздел "Кабели" для получения дополнительной информации о стандартах Ethernet, связанных с физическим уровнем).

Уровень канала передачи данных сети определяет способ, которым пакеты данных отправляются с одного узла на другой. Ethernet использует метод доступа, называемый CSMA/CD (множественный доступ с точки зрения оператора / обнаружение столкновений). Это система, в которой каждый компьютер прослушивает кабель, прежде чем отправлять что-либо по сети. Если сеть свободна, компьютер будет передавать. Если какой-либо другой узел уже осуществляет передачу по кабелю, компьютер подождет и повторит попытку, когда линия будет свободна. Иногда два компьютера пытаются выполнить передачу в одно и то же мгновение. Когда это происходит, возникает коллизия. Затем каждый компьютер отключается и ожидает произвольное количество времени, прежде чем пытаться выполнить повторную передачу. При таком методе доступа обычно возникают коллизии. Однако задержка, вызванная коллизиями и повторной передачей, очень мала и обычно не влияет на скорость передачи в сети.

Ethernet
Оригинальный стандарт Ethernet был разработан в 1983 году и имел максимальную скорость 10 Мбит/с (феноменальную в то время) по коаксиальному кабелю. Протокол Ethernet допускает использование топологии шины, звезды или дерева в зависимости от типа используемых кабелей и других факторов. Эти мощные коаксиальные кабели были дорогостоящими в приобретении, установке и обслуживании и очень сложными для модернизации в существующих установках.

Текущие стандарты в настоящее время основаны на использовании провода витой пары. Распространенными стандартами витой пары являются 10BaseT, 100BaseT и 1000BaseT. Число (10, 100, 1000) и скорость передачи (10/100/1000 мегабит в секунду); "Базовый" означает "полоса частот", что означает, что он имеет полный контроль над проводом на одной частоте; и "T" означает кабель "витой пары". Оптоволоконный кабель также может использоваться на этом уровне в 10BaseFL.

Быстрый Ethernet
Протокол Fast Ethernet поддерживает передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с. Быстрый Ethernet требует использования других, более дорогих сетевых концентраторов/концентраторов и сетевых интерфейсных плат. Кроме того, необходима витая пара категории 5 или оптоволоконный кабель. Стандарты Fast Ethernet включают:

100BaseT - 100 Мбит / с по 2-парам UTP-кабеля категории 5 или лучше.
100BaseFX - 100 Мбит / с по оптоволоконному кабелю.
100BaseSX -100 Мбит/с по многомодовому оптоволоконному кабелю.
100BaseBX - 100 Мбит / с по одномодовому оптоволоконному кабелю.
Гигабитный Ethernet
Стандарт Gigabit Ethernet - это протокол, скорость передачи которого составляет 1 Гбит/с (1000 Мбит/с). Он может использоваться как с волоконно-оптическими кабелями, так и с медными. (для получения дополнительной информации смотрите раздел "Кабели").

1000BaseT - 1000 Мбит / с по 2-парам UTP-кабеля категории 5 или лучше.
1000BaseTX - 1000 Мбит / с по 2-парам UTP-кабелей категории 6 или лучше.
1000BaseFX - 1000 Мбит / с по оптоволоконному кабелю.
1000BaseSX -1000 Мбит/с по многомодовому оптоволоконному кабелю.
1000BaseBX - 1000 Мбит /с по одномодовому оптоволоконному кабелю.
Стандарты Ethernet продолжают развиваться. с 10 гигабитным Ethernet (10 000 Мбит / с) и 100 гигабитным Ethernet (100 000 Мбит / с),

Краткое описание протокола Ethernet
Протокол Кабель Скорость
Ethernet Витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно 10 Мбит / с
Быстрый Ethernet Витая пара, оптоволокно 100 Мбит / с
Гигабитный Ethernet Витая пара, оптоволокно 1000 Мбит / с
Старые сетевые протоколы
Несколько очень популярных сетевых протоколов, обычно использовавшихся в 90-х и начале 21 века, в настоящее время в значительной степени вышли из употребления. Хотя время от времени вы можете слышать такие термины, как "Localtalk" (Apple) или "Token Ring" (IBM), вы редко обнаружите, что эти системы все еще работают. Несмотря на то, что они сыграли важную роль в развитии сетей, их производительность и ограничения пропускной способности отодвинули их в прошлое в результате стандартизации Ethernet, вызванной успехом Интернета.

IP и IPX (сетевой уровень)
Сетевой уровень отвечает за маршрутизацию сетевых сообщений (данных) с одного компьютера на другой. Распространенными протоколами на этом уровне являются IP (который сопряжен с TCP на транспортном уровне для сети Интернет) и IPX (который сопряжен с SPX на транспортном уровне для некоторых старых сетей Macintosh, Linus, UNIX, Novell и Windows). Из-за роста сетей на базе Интернета IP / TCP становятся ведущими протоколами для большинства сетей.

У каждого сетевого устройства (такого как сетевые интерфейсные платы и принтеры) есть физический адрес, называемый MAC-адресом (управление доступом к мультимедиа). При покупке сетевой карты MAC-адрес является фиксированным и не может быть изменен. Сети, использующие протоколы IP и IPX, назначают логические адреса (которые состоят из MAC-адреса и сетевого адреса) устройствам в сети, все это может стать довольно сложным - достаточно сказать, что сетевой уровень заботится о назначении правильных адресов (через IP или IPX), а затем использует маршрутизаторы для отправки пакетов данных в другие сети.

TCP и SPX (транспортный уровень)
Транспортный уровень связан с эффективной и надежной передачей пакетов данных из одной сети в другую. В большинстве случаев документ, сообщение электронной почты или другая часть информации не отправляются как единое целое. Вместо этого он разбивается на небольшие пакеты данных, каждый с информацией заголовка, которая определяет его правильную последовательность и документ.

Когда пакеты данных отправляются по сети, они могут проходить по одному и тому же маршруту, а могут и не проходить - это не имеет значения. На принимающей стороне пакеты данных повторно собираются в надлежащем порядке. После того, как все пакеты получены, сообщение отправляется обратно в исходную сеть. Если пакет не поступает, сообщение для "повторной отправки" отправляется обратно в исходную сеть.

TCP, сопряженный с IP, на сегодняшний день является самым популярным протоколом на транспортном уровне. Если протокол IPX используется на сетевом уровне (в таких сетях, как Novell или Microsoft), то он сопряжен с SPX на транспортном уровне.

HTTP, FTP, SMTP и DNS (уровни сеанса / презентации / приложения)
Несколько протоколов перекрывают сеансовый, презентационный и прикладной уровни сетей. Ниже перечислены протоколы, некоторые из наиболее известных:

DNS - система доменных имен - преобразует сетевой адрес (например, IP-адреса) в термины, понятные людям (например, доменные имена), и наоборот
DHCP - протокол динамической настройки хоста - может автоматически назначать интернет-адреса компьютерам и пользователям
FTP - протокол передачи файлов - протокол, который используется для передачи файлов в Интернете и управления ими
HTTP - протокол передачи гипертекста - основанный на Интернете протокол для отправки и получения веб-страниц
IMAP - протокол доступа к интернет-сообщениям - протокол для сообщений электронной почты в Интернете
IRC - чат интернет-ретрансляции - протокол, используемый для интернет-чата и других коммуникаций
POP3 - протокол почтового отделения Версии 3 - протокол, используемый почтовыми клиентами для получения сообщений с удаленных серверов
SMTP - Простой протокол передачи почты - протокол для сообщений электронной почты в Интернете