Fungovanie lokálnych aj globálnych počítačových sietí, mobilných a iných komunikačných služieb zahŕňa použitie rôznych komunikačných protokolov. Ktoré z nich možno považovať za najbežnejšie? Aký význam môžu mať príslušné normy?
Čo sú komunikačné protokoly?
Komunikačný protokol je zoznam jednotných inštrukcií, ktoré stanovujú, ako by určité softvérové alebo hardvérové rozhrania mali poskytovať prenos dát – napríklad textové, grafické, audio a video streamy. Zodpovedajúce protokoly sú vytvorené hlavne na uľahčenie škálovania rôznych počítačových sietí. Napríklad zavedenie protokolu TCP / IP umožnilo zjednotiť prenos dát prakticky na celom svete, čo umožnilo pripojenie počítačov do globálnej internetovej siete.
Na trhu moderných informačných technológií sa protokoly komunikačných kanálov používajú na rôznych úrovniach implementácie komunikačných rozhraní. Neustále sa vylepšujú a aktualizujú. Pravidelne, novéprotokoly odrážajúce špecifiká vývoja trhu komunikácií. Rôzne komunikačné protokoly je možné použiť v domácich aj priemyselných sieťach realizovaných na báze infraštruktúry výskumných centier a pod. Medzi najbežnejšie štandardy zodpovedajúceho typu patria Ethernet, CAN, HART.
Využitie komunikačných protokolov sa vykonáva aj v oblasti mobilných komunikačných služieb. Medzi nimi - 3G, 4G, GPRS.
Tieto protokoly sa v rôznych mobilných sieťach líšia, najmä:
- podľa rýchlosti prenosu dát medzi účastníkom a poskytovateľom komunikačných služieb;
- podľa frekvenčných pásiem;
- z hľadiska maximálnej vzdialenosti komunikačného zariadenia od základňovej stanice.
Pokiaľ ide o klasifikáciu počítačových komunikačných protokolov, vyznačuje sa pomerne vysokou úrovňou zložitosti. Pozrime sa na jeho špecifiká podrobnejšie.
Klasifikácia počítačových komunikačných protokolov
Klasifikácia príslušných protokolov môže byť vykonaná pomocou pomerne veľkého množstva prístupov. Bežné je, že komunikačné štandardy možno rozdeliť na nižšie a vyššie úrovne. Patria sem:
- použité;
- zástupca;
- session;
- doprava;
- sieť;
- kanál;
- fyzické.
Preštudujme si ich podrobnejšie.
Aplikačná vrstva sieteprotokoly
Uvažovaná úroveň, v rámci ktorej možno klasifikovať jeden alebo druhý komunikačný protokol, sa týka predovšetkým aplikácií. To znamená, že poskytuje komunikáciu medzi sieťovou infraštruktúrou a špecifickými užívateľskými programami. Na poskytovanie moderných online služieb sa tu používajú protokoly ako HTTP, Telnet, DNS, IRC, BitTorrent a mnohé ďalšie.
Reprezentatívna vrstva sieťových protokolov
Na príslušnej úrovni komunikačný protokol zahŕňa reprezentáciu určitých údajov. Tu je možné vykonávať postupy na konverziu jedného protokolu na druhý, kódovanie, kompresiu súborov a správu rôznych požiadaviek.
Špecifické aplikácie odosielajú určité požiadavky do siete, po ktorých sú konvertované do jazyka zrozumiteľného pre server. Ďalej sa žiadosť spracuje. Odpoveď zo servera sa následne prevedie do jazyka, ktorému aplikácia rozumie. Medzi populárne protokoly zodpovedajúceho typu patria ASN, FTP, SMTP. Do určitej miery to možno pripísať aj tým a HTTP, FTP.
Sesačná vrstva komunikačných protokolov
Na tejto úrovni sa komunikačný protokol používa na vykonanie špecifickej operácie – napríklad synchronizáciu určitých úloh, vytvorenie komunikačnej relácie, odoslanie alebo prijatie súboru. Medzi bežné protokoly, ktoré sa používajú na takéto účely, patria ASP, DLC, SOCKS.
Prepravná vrstva komunikačných protokolov
Primeraný typ noriem sa používapriame doručovanie určitých typov údajov z jedného sieťového objektu do druhého. V mnohých prípadoch sú tu súbory rozdelené do samostatných prvkov - aby sa uľahčil ich prenos. Protokoly zodpovedajúceho typu zahŕňajú TCP, UDP, RMTP.
Protokoly sieťovej vrstvy
Ďalším typom štandardov, na ktorých môže komunikačný systém fungovať, sú protokoly sieťovej vrstvy. Zodpovedajú predovšetkým za spôsoby prenosu dát, preklad adries, prepínanie, sledovanie kvality prevádzky infraštruktúry. Takéto protokoly zahŕňajú najmä rovnaké TCP / IP, ICMP. DHCP.
Protokoly prepojovacej vrstvy
Tieto štandardy sa používajú na zabezpečenie prevádzky kľúčových hardvérových komponentov siete. Vhodné protokoly umožňujú systému v prvom rade kontrolovať chyby v údajoch z fyzickej vrstvy. V prípade potreby sa aj upravujú, medzi tieto štandardy patrí bežný komunikačný protokol PPP, algoritmy ako SLIP, L2F, PROFIBUS. Ethernet možno v princípe klasifikovať aj ako kanálový protokol.
Vrstva fyzického protokolu
Ďalšia úroveň pôsobenia príslušných noriem je fyzická. Komunikačný protokol je tu nástroj, pomocou ktorého sa digitálny dátový tok priamo prenáša – odoslaním signálu cez kábel alebo cez rádiový kanál.
V prípade káblového prenosu možno použiť štandardy ako RS-232, xDSL, 100BASE-T. Spoločné protokoly bezdrôtovej komunikácie - inkonkrétne implementované pomocou smerovačov Wi-Fi - tých, ktoré sú typu IEEE 802.11.
Klasifikácia noriem, ktoré sme študovali, možno považovať za veľmi podmienenú. Takže v rámci neho môže byť veľmi problematické priradiť ten či onen protokol ku konkrétnej kategórii: často sa stáva, že štandard je aplikovaný na viacerých úrovniach naraz. Bolo by užitočné podrobnejšie zvážiť špecifiká najpopulárnejších protokolov na trhu moderných informačných technológií. Ako je napríklad kontrolný protokol PPP (komunikácia - je to ona, kto je predmetom vplyvu algoritmov, ktoré poskytuje príslušný štandard).
Čo je protokol PPP?
Uvažovaný protokol odkazuje, ako sme uviedli vyššie, na štandardy, ktoré sú navrhnuté tak, aby zabezpečili fungovanie sieťovej infraštruktúry na vrstve dátového spojenia. Je univerzálny: pomocou vhodného protokolu môžete implementovať autentifikáciu zariadenia, použiť mechanizmus šifrovania údajov a v prípade potreby aj kompresiu súborov.
Uvažovaný protokol zabezpečuje fungovanie sietí založených na spoločných komunikačných zdrojoch – ako sú telefónne linky, mobilné komunikačné kanály. Ak sa v určitom programe objaví nápis, že protokol PPP bol prerušený komunikáciou, bude to s najväčšou pravdepodobnosťou znamenať, že používateľ nemôže získať skutočný prístup k sieťovým zdrojom, ktoré poskytuje jeho poskytovateľ.
Existuje niekoľko druhov zodpovedajúceho štandardu – napríklad PPPoE, PPPoA. oTáto štruktúra predmetného protokolu zahŕňa niekoľko štandardov: LCP, NCP, PAP, CHAP, MLPPP. Ďalším bežným protokolom na modernom trhu IT je
Čo je protokol
Na zabezpečenie prevádzky infraštruktúry výmeny hypertextových dát - vo všeobecnom prípade medzi počítačmi a servermi na internete sa používa príslušný štandard. Odkazuje na základné protokoly, ktoré zabezpečujú fungovanie World Wide Web. Štandardne ho podporuje väčšina moderných komunikačných softvérových nástrojov na bežných operačných systémoch. Je stabilný - je ťažké si predstaviť situáciu, v ktorej sa na obrazovke používateľa objaví správa z HTTP programu ako "protokol bol prerušený spojením PPP." V krajnom prípade – ak z nejakého dôvodu nie sú dostupné nástroje na aktiváciu štandardu HTTP, môžete na online prenos súborov použiť napríklad protokol FTP, aj keď v mnohých prípadoch jeho použitie nemusí byť najoptimálnejším riešením.
Spomínaný štandard zahŕňa prenos údajov z hardvérovo-softvérového objektu v stave klienta na server a naopak. Prvý posiela požiadavky druhému a ten na ne odpovedá podľa stanoveného algoritmu. Existuje niekoľko druhov príslušného protokolu: napríklad HTTPS, HTTP-NG. Hlavné výhody za tým, že sa komunikačný protokol HTTP stal jedným z najpopulárnejších:
- všestrannosť;
- jednoduchosť implementácie;
- rozbaliteľné;
– široká podpora od dodávateľov softvéru.
Má tiež niekoľko nedostatkov, na ktoré upozornili odborníci:
- pomerne veľký počet jednotlivých správ;
- nevhodnosť pre distribuované výpočty;
– neschopnosť prechádzať zdrojmi hostenými na serveri.
Vyššie sme uviedli, že príslušný komunikačný štandard podporujú hlavné operačné systémy používateľov, ako aj bežné softvérové produkty. Rozsah tohto protokolu je však oveľa širší ako implementácia komunikačných algoritmov v rámci používateľských riešení. Štandard HTTP je použiteľný aj v priemysle, video monitorovacích systémoch a SCADA infraštruktúre.
Veľký počet výrobcov, ktorí považujú rôzne komunikačné protokoly v sieťach za základ pre budovanie komunikačnej infraštruktúry, volí HTTP ako funkčný a spoľahlivý nástroj na organizovanie prístupu k rôznym online zdrojom, konfiguráciu objektov, správu rôznych zariadení.
Ak hovoríme konkrétne o odvetví, potom Modbus možno pripísať množstvu najpopulárnejších protokolov v príslušnom segmente trhu.
Čo je protokol Modbus?
Relevantná norma sa používa najmä na zabezpečenie interoperability medzi rôznymi prvkami v rámci automatizačnej infraštruktúry na pracovisku. Relevantnéprotokol môže byť v takých variantoch, ktoré sú prispôsobené na prenos údajov cez špecifický typ komunikačného kanála – drôtový, bezdrôtový (zdroje prvého typu môžu zahŕňať medené káble, káble z optických vlákien – a samostatné modifikácie príslušného protokolu boli vyvinuté pre nich).
Existujú verzie Mobdus prispôsobené na prenos dát cez TCP/IP. Ďalším obľúbeným riešením v priemyselnom prostredí je PROFIBUS-FDL.
Čo je protokol PROFIBUS-FDL?
Uvažovaný protokol funguje v rámci siete PROFIBUS, ktorá sa rozšírila medzi európske priemyselné podniky. Jeho prototyp bol vyvinutý špecialistami Siemens a mal byť použitý vo výrobných oblastiach, kde boli zapojené riadiace jednotky.
Následne sa na základe vývoja nemeckej korporácie vytvorila sieťová infraštruktúra, v ktorej sa skombinovali rôzne technologické a funkčné vlastnosti sériovej komunikácie súvisiace s terénnou úrovňou. Uvažovaný sieťový protokol umožnil integrovať rôzne typy automatizačných zariadení do jedného výrobného systému. Stojí za zmienku, že protokol PROFIBUS-FDL nie je jediný, ktorý funguje na tejto priemyselnej sieti. Je však jednotný z hľadiska použiteľnosti, aby bolo možné organizovať prístup k hlavnému autobusu.
Tak či onak je uvažovaný komunikačný protokol doplnený o nasledujúce štandardy:
-DP;
- PA;
- FMS.
Používa sa protokol PROFIBUS DPorganizácia výmeny údajov medzi poprednými priemyselnými zariadeniami, ako je DP, ako aj zariadeniami, na ktorých sú I / O implementované podľa distribuovanej schémy. Tento protokol zároveň umožňuje organizovať výmenu dát vysokou rýchlosťou. Má tiež relatívne nízke náklady na implementáciu, vďaka čomu si ho môžu obľúbiť aj malé podniky.
Štandard PROFIBUS PA umožňuje výmenu údajov medzi infraštruktúrou, ktorá pozostáva zo zariadení súvisiacich s úrovňou poľa. Tento protokol je optimalizovaný na pripojenie rôznych senzorov a mechanizmov na spoločnú lineárnu alebo kruhovú zbernicu.
Štandard PROFIBUS FMS sa vyznačuje všestrannosťou. Je určený predovšetkým na organizovanie výmeny dát medzi high-tech komponentmi priemyselnej infraštruktúry – počítačmi, programátormi, radičmi.
Medzi silné stránky protokolov fungujúcich v sieti PROFIBUS patrí otvorenosť (to znamená, že ich môžu používať všetky zainteresované priemyselné podniky), rozšírenosť (čo uľahčuje škálovanie priemyselnej infraštruktúry pri rozširovaní trhov, otváranie nových odvetvia).
CV
Zvážili sme teda podstatu komunikačných protokolov, študovali vlastnosti niektorých populárnych odrôd zodpovedajúcich noriem. Ich hlavným účelom je zabezpečiť prenos dát v rámci jednotných formátov. To znamená - tie, ktoré sa dajú škálovať v rámci infraštruktúry, spravidla výrazne presahujúce rozsahindividuálny podnik.
V skutočnosti hovoríme o medzinárodných štandardoch: moderné protokoly pre mobilnú, káblovú a Wi-Fi komunikáciu sú veľmi rozšírené, verejne dostupné a relatívne ľahko sa škálujú. Samozrejme, v niektorých prípadoch, dokonca aj na takých globálnych trhoch, ako je poskytovanie mobilných služieb, je možné použiť regionálne protokoly, ale je v záujme najväčších značiek implementovať, ak to nie je v rozpore so záujmami obchodu, av niektorých prípadoch štát čo najjednotnejšie štandardy, ktoré posilnia medzinárodnú komunikáciu.
Existuje niekoľko základných komunikačných protokolov. V kontexte internetu medzi ne patria HTTP, TCP / IP. V segmente služieb na poskytovanie prístupu do siete možno takto označiť štandard PPP. Ak používateľ uvidí správu o tom, že protokol riadenia spojenia PPP bol ukončený, používateľ s najväčšou pravdepodobnosťou nebude môcť pristupovať k online zdrojom pomocou protokolu HTTP alebo TCP/IP. Každá norma má teda veľký význam a navyše je v mnohých prípadoch neoddeliteľne spojená s ostatnými. Ak je jeden protokol prerušený komunikáciou, potom existuje možnosť, že používateľ nebude môcť pristupovať k tým zdrojom, pre ktoré sú za organizáciu komunikácie zodpovedné iné štandardy.
Komunikačné protokoly sú nenahraditeľným nástrojom na riešenie zložitých problémov ako v oblasti užívateľskej komunikácie, tak aj v priemyselných a servisných oblastiach. Od kompetentného výberu konkrétneho štandardu závisí úspešnosť implementácie vhodnej infraštruktúry, ako aj jejefektívnosť - z hľadiska pomeru výkonu systému a nákladov na jeho inštaláciu. Včasné štúdium vlastností sieťových protokolov, výber optimálneho je teda dôležitou úlohou pre podnikových manažérov zodpovedných za implementáciu a modernizáciu firemnej komunikačnej infraštruktúry.
