Список сетевых протоколов

Введение

LDAP, или Lightweight Directory Access Protocol, является открытым протоколом, используемым для хранения и получения данных из каталога с иерархической структурой. Обычно используемый для хранения информации об организации, ее активах и пользователях, LDAP является гибким решением для определения любого типа сущностей и их свойств.

Для многих пользователей LDAP может показаться сложным для понимания, поскольку он опирается на своеобразную терминологию, имеет иногда необычные сокращения, и часто используется как компонент более крупной системы, состоящей из взаимодействующих частей. В этом тексте мы познакомим вас с некоторыми основами LDAP, чтобы у вас была хорошая основа для работы с технологией.

Модель OSI

Эталонная модель OSI являет собой 7-уровневую сетевую иерархию созданную международной организацией по стандартам (ISO). Представленная модель на рис.1 имеет 2 различных модели:

• горизонтальная модель на основе протоколов, реализующую взаимодействие процессов и ПО на разных машинах
• вертикальную модель на основе услуг, реализуемых соседними уровнями друг другу на одной машине

В вертикальной — соседние уровни меняются информацией с помощью интерфейсов API. Горизонтальная модель требует общий протокол для обмена информацией на одном уровне.

Рисунок — 1

Модель OSI описывает только системные методы взаимодействия, реализуемые ОС, ПО и тд. Модель не включает методы взаимодействия конечных пользователей. В идеальных условиях приложения должны обращаться к верхнему уровню модели OSI, однако на практике многие протоколы и программы имеют методы обращения к нижним уровням.

Физический уровень

На физическом уровне данные представлены в виде электрических или оптических сигналов, соответствующие 1 и 0 бинарного потока. Параметры среды передачи определяются на физическом уровне:

• тип разъемов и кабелей
• разводка контактов в разъемах
• схема кодирования сигналов 0 и 1

Самые распространенные виды спецификаций на этом уровне:

• EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 — параметры несбалансированного последовательного интерфейса
• EIA-RS-422/449, CCITT V.10 — параметры сбалансированного последовательного интерфейса
• IEEE 802.3 — Ethernet
• IEEE 802.5 — Token ring

На физическом уровне нельзя вникнуть в смысл данных, так как она представлена в виде битов.

Канальный уровень

На этом канале реализована транспортировка и прием кадров данных. Уровень реализует запросы сетевого уровня и использует физический уровень для приема и передачи. Спецификации IEEE 802.x делят этот уровень на два подуровня управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). Самые распространенные протоколы на этом уровне:

Также на этом уровне реализуется обнаружение и исправление ошибок при передаче. На канальном уровне пакет помещается в поле данных кадра — инкапсуляция. Обнаружение ошибок возможно с помощью разных методов. К примеру реализация фиксированных границ кадра, или контрольной суммой.

Сетевой уровень

На этом уровне происходит деление пользователей сети на группы. Здесь реализуется маршрутизация пакетов на основе MAC-адресов. Сетевой уровень реализует прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень. На этом уровне стираются границы сетей разных технологий. Маршрутизаторы работают на этом уровне. Пример работы сетевого уровня показан на рис.2 Самые частые протоколы:

Рисунок — 2

Транспортный уровень

На этом уровне потоки информации делятся на пакеты для передачи их на сетевом уровне. Самые распространенные протоколы этого уровня:

• TCP — протокол управления передачей
• NCP
• SPX
• TP4

Сеансовый уровень

На этом уровне происходит организация сеансов обмена информацией между оконечными машинами. На этом уровне идет определение активной стороны и реализуется синхронизация сеанса. На практике многие протоколы других уровней включают функцию сеансового уровня.

Уровень представления

На этом уровне происходит обмен данными между ПО на разных ОС. На этом уровне реализовано преобразование информации (кодирование, сжатие и тд) для передачи потока информации на транспортный уровень. Протоколы уровня используются и те, что используют высшие уровни модели OSI.

Прикладной уровень

Прикладной уровень реализует доступ приложения в сеть. Уровень управляет переносом файлов и управление сетью. Используемые протоколы:

• FTP/TFTP — протокол передачи файлов
• X 400 — электронная почта
• Telnet
• smtp
• CMIP — управление информацией
• SNMP — управление сетью
• NFS — сетевая файловая система
• FTAM — метод доступа для переноса файлов

• Главная
• Защита сети

Общая характеристика модели OSI

https://youtube.com/watch?v=DcV3HY6lFP4%3F

В связи с затянувшейся разработкой протоколов OSI, в настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработанный ещё до принятия модели OSI и вне связи с ней.

К концу 70-х годов в мире уже существовало большое количество фирменных стеков коммуникационных протоколов, среди которых можно назвать, например, такие популярные стеки, как DECnet, TCP/IP и SNA. Подобное разнообразие средств межсетевого взаимодействия вывело на первый план проблему несовместимости устройств, использующих разные протоколы. Одним из путей разрешения этой проблемы в то время виделся всеобщий переход на единый, общий для всех систем стек протоколов, созданный с учетом недостатков уже существующих стеков. Такой академический подход к созданию нового стека начался с разработки модели OSI и занял семь лет (с 1977 по 1984 год). Назначение модели OSI состоит в обобщенном представлении средств сетевого взаимодействия. Она разрабатывалась в качестве своего рода универсального языка сетевых специалистов, именно поэтому её называют справочной моделью.В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представления, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с совершенно определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.

Приложения могут реализовывать собственные протоколы взаимодействия, используя для этих целей многоуровневую совокупность системных средств. Именно для этого в распоряжение программистов предоставляется прикладной программный интерфейс (Application Program Interface, API). В соответствии с идеальной схемой модели OSI приложение может обращаться с запросами только к самому верхнему уровню — прикладному, однако на практике многие стеки коммуникационных протоколов предоставляют возможность программистам напрямую обращаться к сервисам, или службам, расположенных ниже уровней. Например, некоторые СУБД имеют встроенные средства удаленного доступа к файлам. В этом случае приложение, выполняя доступ к удаленным ресурсам, не использует системную файловую службу; оно обходит верхние уровни модели OSI и обращается непосредственно к ответственным за транспортировку сообщений по сети системным средствам, которые располагаются на нижних уровнях модели OSI. Итак, пусть приложение узла А хочет взаимодействовать с приложением узла В. Для этого приложение А обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловой службе. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата. Но для того, чтобы доставить эту информацию по назначению, предстоит решить еще много задач, ответственность за которые несут нижележащие уровни. После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку уровню представления. Протокол уровня представления на основании информации, полученной из заголовка сообщения прикладного уровня, выполняет требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную информацию — заголовок уровня представления, в котором содержатся указания для протокола уровня представления машины-адресата. Полученное в результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который, в свою очередь, добавляет свой заголовок и т. д. (Некоторые реализации протоколов помещают служебную информацию не только в начале сообщения в виде заголовка, но и в конце в виде так называемого концевика.) Наконец, сообщение достигает нижнего, физического, уровня, который, собственно, и передает его по линиям связи машине-адресату. К этому моменту сообщение «обрастает» заголовками всех уровней.

Физический уровень помещает сообщение на физический выходной интерфейс компьютера 1, и оно начинает своё «путешествие» по сети (до этого момента сообщение передавалось от одного уровню другому в пределах компьютера 1). Когда сообщение по сети поступает на входной интерфейс компьютера 2, оно принимается его физическим уровнем и последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню. Как видно из описания, протокольные сущности одного уровня не общаются между собой непосредственно, в этом общении всегда участвуют посредники — средства протоколов нижележащих уровней. И только физические уровни различных узлов взаимодействуют непосредственно.

Основные характеристики

PPP протокол был разработан на основе HDLC и дополнен некоторыми возможностями[какими?], которые до этого встречались только в проприетарных протоколах.

Автоматическая настройка

Link Control Protocol (LCP) обеспечивает автоматическую настройку интерфейсов на каждом конце (например, установка размера пакетов) и опционально проводит аутентификацию. Протокол LCP работает поверх PPP, то есть начальная PPP связь должна быть до работы LCP.

Другим вариантом аутентификации через PPP является Extensible Authentication Protocol (EAP).

После того, как соединение было установлено, поверх него может быть настроена дополнительная сеть. Обычно используется Internet Protocol Control Protocol (IPCP), хотя Internetwork Packet Exchange Control Protocol (IPXCP) и AppleTalk Control Protocol (ATCP) были когда-то популярны. Internet Protocol Version 6 Control Protocol (IPv6CP) получит большее распространение в будущем, когда IPv6 заменит IPv4 как основной протокол сетевого уровня.

Многопротокольная поддержка

PPP позволяет работать нескольким протоколам сетевого уровня на одном канале связи. Другими словами, внутри одного PPP-соединения могут передаваться потоки данных различных сетевых протоколов (IP, Novell IPX и т. д.), а также данные протоколов канального уровня локальной сети. Для каждого сетевого протокола используется Network Control Protocol (NCP), который его конфигурирует (согласовывает некоторые параметры протокола).

PPP NCP обеспечивает процесс создания соединения через PPP, инициирует и настраивает различные протоколы сетевого уровня такие как IP, IPX или AppleTalk.

Microsoft PPP поддерживает следующие NCP:

• Internet Protocol Control Protocol (IPCP) для настройки IP.
• Internetwork Packet Exchange Control Protocol (IPXCP) для настройки IPX.
• AppleTalk Control Protocol (ATCP) для настройки AppleTalk.
• NetBIOS Frames Control Protocol (NBFCP) для настройки NetBEUI.

Обнаружение закольцованных связей

PPP обнаруживает закольцованные связи, используя особенность, включающую magic numbers. Когда узел отправляет PPP LCP сообщения, они могут включать в себя магическое число. Если линия закольцована, узел получает сообщение LCP с его собственным магическим числом вместо получения сообщения с магическим числом клиента.

Критика модели OSI

Семиуровневая модель была принята в качестве стандарта ISO/IEC 7498, действующего по сей день, однако, модель имеет свои недостатки. Среди основных недостатков говорят о неподходящем времени, плохой технологии, поздней имплементации, неудачной политике.

Первый недостаток — это неподходящее время

На разработку модели было потрачено неоправданно большое количество времени, но разработчики не уделили достаточное внимание существующим в то время стандартам. В связи с этим модель обвиняют в том, что она не отражает действительность

В таких утверждениях есть доля истины, ведь уже на момент появления OSI другие компании были больше готовы работать с получившей широкое распространение моделью TCP/IP.

Вторым недостатком называют плохую технологию. Как основной довод в пользу того, что OSI — это плохая технология, приводят распространенность стека TCP/IP. Протоколы OSI часто дублируют другу друга, функции распределены по уровням неравнозначно, а одни и те же задачи могут быть решены на разных уровнях.

Разделение на семь уровней было скорее политическим, чем техническим. При построении сетей в реальности редко используют уровни 5 и 6, а часто можно обойтись только первыми четырьмя. Даже изначальное описание архитектуры в распечатанном виде имеет толщину в один метр.

Кроме того, в отличие от TCP/IP, OSI никогда не ассоциировалась с UNIX. Добиться широкого распространения OSI не получилось потому, что она проектировалась как закрытая модель, продвигаемая Европейскими телекоммуникационными компаниями и правительством США. Стек протоколов TCP/IP изначально был открыт для всех, что позволило ему набрать популярность среди сторонников открытого программного кода.

Даже несмотря на то, что основные проблемы архитектуры OSI были политическими, репутация была запятнана и модель не получила распространения. Тем не менее, в сетевых технологиях, при работе с коммутацией даже сегодня обычно используют модель OSI.

Протоколы уровня 2 (Канальный уровень)

• ARCNET　Attached Resource Computer NETwork
• ATM Asynchronous Transport Mode
• CDP Протокол обнаружения Cisco
• DCAP Data Link Switching Client Access Protocol
• Dynamic Trunking Protocol Динамический протокол группобразования
• Econet
• FDDI Волоконно-оптический интерфейс по распределенным данным
• Frame Relay
• Канальный уровень CCITT G.hn
• HDLC High-Level Data Link Control
• IEEE 802.11 WiFi
• IEEE 802.16 WiMAX
• LocalTalk
• L2F Layer 2 Forwarding Protocol
• L2TP Layer 2 Tunneling Protocol
• LAPD Процедуры доступа к соединению на D-канале
• LLDP Link Layer Discovery Protocol
• LLDP-MED Link Layer Discovery Protocol — Media Endpoint Discovery
• PPP Point-to-Point Protocol
• PPTP Point-to-Point Tunneling Protocol
• Q.710 Упрощенный Message Transfer Part
• NDP Протокол обнаружения соседей
• RPR IEEE 802.17 Resilient Packet Ring
• Shortest Path Bridging
• SLIP Serial Line Internet Protocol (устарел)
• StarLAN
• STP Spanning Tree Protocol
• Token ring — по сути является не протоколом, а топологией
• VTP VLAN Trunking Protocol

Протоколы уровня 2 Data Link layer (Канальный уровень)

Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Данные, полученные с физического уровня, он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На этом уровне работают коммутаторы, мосты. 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 ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS

• ARCNET Attached Resource Computer NETwork
• CDP Протокол обнаружения Cisco
• DCAP Data Link Switching Client Access Protocol
• Dynamic Trunking Protocol Динамический протокол группобразования
• Econet
• FDDI Волоконно-оптический интерфейс по распределенным данным
• Frame Relay
• Канальный уровень CCITT G.hn
• HDLC High-Level Data Link Control
• IEEE 802.11 WiFi
• IEEE 802.16 WiMAX
• LocalTalk
• L2F Layer 2 Forwarding Protocol
• L2TP Layer 2 Tunneling Protocol
• LAPD Процедуры доступа к соединению на D-канале
• LLDP Link Layer Discovery Protocol
• LLDP-MED Link Layer Discovery Protocol — Media Endpoint Discovery
• PPP Point-to-Point Protocol
• PPTP Point-to-Point Tunneling Protocol
• Q.710 Упрощенный Message Transfer Part
• NDP Протокол обнаружения соседей
• RPR IEEE 802.17 Resilient Packet Ring
• Shortest Path Bridging
• SLIP Serial Line Internet Protocol (устарел)
• StarLAN
• STP Spanning Tree Protocol
• Token ring — по сути является не протоколом, а топологией
• VTP VLAN Trunking Protocol

Версия 6

Основная статья: IPv6

С 1996 года вводится в эксплуатацию шестая версия протокола — IPv6, которая позволяет адресовать значительно большее количество узлов, чем IPv4. Адресное пространство IPv6 составляет 2128. Такое большое адресное пространство было введено ради иерархичности адресов (это упрощает маршрутизацию). Тем не менее, увеличенное пространство адресов сделает NAT необязательным. Классическое применение IPv6 (по сети /64 на абонента; используется только unicast-адресация) обеспечит возможность использования более 300 млн IP-адресов на каждого жителя Земли. Эта версия отличается повышенной разрядностью адреса, встроенной возможностью шифрования и некоторыми другими особенностями[какими?]. Долгий переход с IPv4 на IPv6 связан с трудоёмкой работой операторов связи и производителей программного обеспечения и не может быть выполнен в один момент. К осени 2013 года в Интернете присутствовало более 14000 сетей, работающих по протоколу IPv6. Для сравнения, к середине 2010 года в адресном пространстве IPv4 присутствовало более 320 тысяч сетей, но в IPv6 сети гораздо более крупные, нежели в IPv4.

Что такое TCP/IP

TCP/IP — это набор протоколов, специальных правил, которые упорядочивают и обеспечивают надежный обмен информацией среди устройств, объединенных в сеть. Это может быть локальная сетка из двух компьютеров, так и глобальная паутина.

Полностью пишется, как, Transmission Control Protocol/Internet Protocol, что в переводе означает — Протокол управления передачи/Интернета.

Позволяет взаимодействовать между собой устройствам, находящимся в разных сетях и с различными операционными системами, например, между Windows, Mac OS, Linux и т.д.

Название данного стека — набора правил сложилось из основных двух:

• Протокол IP — берет на себя задачу по адресации, определяет, где в передаваемых данных: адрес, содержимое.
• Протокол TCP — обеспечивает и контролирует надежную передачу информации и ее целостность.

Также включает в себя и другие, но так, как эти являются базовыми, закрепилось именно такое называние. Как видите, все оказалось довольно просто.

Как работает TCP/IP — принцип работы

У каждого компьютера и ноутбука в сети есть свой уникальный ip адрес. Программы, которые используются на компьютере применяют свой уникальный порт для их идентификации. Порт необходим, чтобы программы различали друг друга, т.к. только по айпи будет не понятно, какой софт запрашивает информацию и куда ее следует отправлять.

Так обмениваются между собой программы по сети:

Программа 1 — отправитель:
IP адрес: 192.168.0.32
Порт: 2054

Программа 2 — получатель:
IP адрес: 192.168.0.34
Порт: 2071

Пересылаемые данные пакета:
— — —

IP — это уникальный адрес компьютера. Порт — это идентификатор приложение установленного на нем. Связка, IP + порт называется — сокет.

Стек протоколов TCP/IP

Стек разделяется на четыре уровня, в каждом из которых свои протоколы. Все они функционируют одновременно, поэтому у каждого есть свои правила, чтобы они работали без перебоев и конфликтов.

1. Прикладной / Для приложений. Это: HTTP, SMTP, DNS, FTP и т.д. Т.е. Веб, почта, передача файлов и прочее.2. Транспортный. Это: TCP, UPD и т.д. Отвечает за связь между компьютерами и за доставку данных.3. Сетевой (межсетевой). IP, IGMP и т.д. Отвечает за адресацию.4. Канальный / Сетевые интерфейсы. Это: Ethernet, Wi-Fi, DSL.

На этом стеке и реализовано все взаимодействие пользователей в IP сетях. Также, существуют и другие стеки: OSI, IPX/SPX, IPX/SPX.

В заключение

Вот вы и узнали, что это такое, постарался объяснить все просто, для «чайников». Следующие материалы также будут посвящены технологии передачи данных в интернете.

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

Общие сведения

Сетевой протокол – это набор правил, который позволяет обмениваться данными нескольким устройствам связанным сетью. Ни одно удалённое подключение не может обойтись без работы протоколов, без них система просто не знала бы как взаимодействовать и общаться. Если обобщать, то можно сказать что это семейство стандартов, предписывающее методы общения, а также спецификации оборудования.

Для описания и деления протоколов используется семиуровневая модель OSI (Open System Interconnection — взаимодействие открытых систем, ВОС). В этой классификации описываются все формы взаимодействия необходимые для полноценной работы оборудования:
• Приложение;
• Представление;
• Сеанс;
• Транспорт;
• Сеть;
• Передача данных;
• Физическое воплощение.

Основные характеристики

PPP протокол был разработан на основе HDLC и дополнен некоторыми возможностями[какими?], которые до этого встречались только в проприетарных протоколах.

Автоматическая настройка

Link Control Protocol (LCP) обеспечивает автоматическую настройку интерфейсов на каждом конце (например, установка размера пакетов) и опционально проводит аутентификацию. Протокол LCP работает поверх PPP, то есть начальная PPP связь должна быть до работы LCP.

Другим вариантом аутентификации через PPP является Extensible Authentication Protocol (EAP).

После того, как соединение было установлено, поверх него может быть настроена дополнительная сеть. Обычно используется Internet Protocol Control Protocol (IPCP), хотя Internetwork Packet Exchange Control Protocol (IPXCP) и AppleTalk Control Protocol (ATCP) были когда-то популярны. Internet Protocol Version 6 Control Protocol (IPv6CP) получит большее распространение в будущем, когда IPv6 заменит IPv4 как основной протокол сетевого уровня.

Многопротокольная поддержка

PPP позволяет работать нескольким протоколам сетевого уровня на одном канале связи. Другими словами, внутри одного PPP-соединения могут передаваться потоки данных различных сетевых протоколов (IP, Novell IPX и т. д.), а также данные протоколов канального уровня локальной сети. Для каждого сетевого протокола используется Network Control Protocol (NCP), который его конфигурирует (согласовывает некоторые параметры протокола).

PPP NCP обеспечивает процесс создания соединения через PPP, инициирует и настраивает различные протоколы сетевого уровня такие как IP, IPX или AppleTalk.

Microsoft PPP поддерживает следующие NCP:

• Internet Protocol Control Protocol (IPCP) для настройки IP.
• Internetwork Packet Exchange Control Protocol (IPXCP) для настройки IPX.
• AppleTalk Control Protocol (ATCP) для настройки AppleTalk.
• NetBIOS Frames Control Protocol (NBFCP) для настройки NetBEUI.

Обнаружение закольцованных связей

PPP обнаруживает закольцованные связи, используя особенность, включающую magic numbers. Когда узел отправляет PPP LCP сообщения, они могут включать в себя магическое число. Если линия закольцована, узел получает сообщение LCP с его собственным магическим числом вместо получения сообщения с магическим числом клиента.

Инкапсуляция данных

Взаимодействие между одноименными уровнями модели OSI осуществляется логически с использованием правил того или иного протокола. Это взаимодействие происходит в форме передачи сообщений, которые называются блоками данных протокола (protocol data units, PDU). Каждый PDU имеет специальный формат, определенный в соответствии с функциями и требованиями конкретного протокола.

Для организации передачи данных, протокол уровня N должен передать PDU на нижележащий уровень N-1. Протокол уровня N-1 предоставит сервис вышележащему уровню N, т.е. он примет PDU протокола уровня N, который станет для него данными,обработает их и передает дальше на уровень N-2. На уровне N-1 PDU протокола уровня N будет называться блоком данных сервиса (service data unit, SDU). Чтобы обеспечить сервис, протокол уровня N-1 помещает SDU, полученный от уровня N, в поле данных своего PDU и добавляет служебную информацию (заголовки и/или концевики), необходимую протоколу для реализации своей функции. Этот процесс называется инкапсуляцией данных.

Инкапсуляция — это процесс, при котором к данным добавляется служебная информация определенного протокола (уровня) перед отправкой в сеть.

Для обозначения PDU некоторых протоколов используются специальные термины. Сегментом (segment) называется PDU протокола TCP, который работает на транспортном уровне модели OSI и стека TCP/IP. Пакетом (packet) или IP-дейтаграммой называют блок данных протокола IP, работающего на сетевом уровне модели OSI и уровня Интернет стека TCP/IP. На канальном уровне модели OSI и уровне доступа к сети стека TCP/IP PDU называются кадрами (frame).

Рассмотрим процесс инкапсуляции при передаче данных между узлами, показанный на рисунке 2.4. Когда приложение на компьютере А отправляет сообщение приложению на компьютер В, то оно передает его на уровень приложений компьютера А. Затем с уровня приложений, данные передаются на уровень представлений, который отправляет их ниже на сеансовый уровень. Сеансовый уровень пересылает данные транспортному уровню, который в свою очередь формирует сегмент путем добавления служебной информации, и передает его сетевому уровню модели OSI. Сетевой уровень принимает сегмент и добавляет свой заголовок, образуя пакет, и передает его нижележащему уровню. Канальный уровень в свою очередь создает кадр путем добавления заголовка канального уровня и концевика, затем передает его физическому уровню. На физическом уровне поток битов преобразуется в электрические, электромагнитные или оптические сигналы, которые отправляются через среду передачи компьютеру В.

Физический уровень компьютера В принимает сигналы из физической среды, извлекает из них информацию в виде потока битов. Далее из этого потока формируется кадр, который передается выше на канальный уровень. Канальный уровень принимает кадр и анализирует служебную информацию, предназначенную для него. В случае отсутствия каких-либо ошибок, канальный уровень извлекает из сообщения данные, предназначенные для вышележащего сетевого уровня, и передает их ему. Этот процесс повторяется на каждом вышележащем уровне вплоть до уровня приложений. Уровень приложений компьютера В передает информацию приложению-приемнику и процесс обмена данными завершается. Другими словами, достигнув узла-получателя, сообщение проходит через все уровни в обратном порядке (от 1-го до 7-го), последовательно преобразовываясь на каждом из них с использованием соответствующей служебной информации, пока не достигнет приложения-приемника. Этот процесс называется декапсуляцией данных.

Четвертый уровень, транспортный (transport layer, L4)

Все семь уровней модели OSI можно условно разделить на две группы:

• Media layers (уровни среды),
• Host layers (уровни хоста).

Уровни группы Media Layers (L1, L2, L3) занимаются передачей информации (по кабелю или беспроводной сети), используются сетевыми устройствами, такими как коммутаторы, маршрутизаторы и т.п. Уровни группы Host Layers (L4, L5, L6, L7) используются непосредственно на устройствах, будь то стационарные компьютеры или портативные мобильные устройства.

Четвертый уровень — это посредник между Host Layers и Media Layers, относящийся скорее к первым, чем к последним, его главной задачей является транспортировка пакетов. Естественно, при транспортировке возможны потери, но некоторые типы данных более чувствительны к потерям, чем другие. Например, если в тексте потеряются гласные, то будет сложно понять смысл, а если из видеопотока пропадет пара кадров, то это практически никак не скажется на конечном пользователе. Поэтому, при передаче данных, наиболее чувствительных к потерям на транспортном уровне используется протокол TCP, контролирующий целостность доставленной информации.

Для мультимедийных файлов небольшие потери не так важны, гораздо критичнее будет задержка. Для передачи таких данных, наиболее чувствительных к задержкам, используется протокол UDP, позволяющий организовать связь без установки соединения.

При передаче по протоколу TCP, данные делятся на сегменты. Сегмент — это часть пакета. Когда приходит пакет данных, который превышает пропускную способность сети, пакет делится на сегменты допустимого размера. Сегментация пакетов также требуется в ненадежных сетях, когда существует большая вероятность того, что большой пакет будет потерян или отправлен не тому адресату. При передаче данных по протоколу UDP, пакеты данных делятся уже на датаграммы. Датаграмма (datagram) — это тоже часть пакета, но ее нельзя путать с сегментом.

Главное отличие датаграмм в автономности. Каждая датаграмма содержит все необходимые заголовки, чтобы дойти до конечного адресата, поэтому они не зависят от сети, могут доставляться разными маршрутами и в разном порядке. Датаграмма и сегмент — это два PDU транспортного уровня модели OSI. При потере датаграмм или сегментов получаются «битые» куски данных, которые не получится корректно обработать.

Первые четыре уровня — специализация сетевых инженеров, но с последними тремя они не так часто сталкиваются, потому что пятым, шестым и седьмым занимаются разработчики.

PPP-кадр

Каждый кадр PPP всегда начинается и завершается байтом 0x7E. Затем следует байт адреса и байт управления, которые тоже всегда равны 0xFF и 0x03, соответственно. В связи с вероятностью совпадения байтов внутри блока данных с зарезервированными флагами существует система автоматической корректировки «проблемных» данных с последующим восстановлением.

Флаг 0x7E	Адрес 0xFF	Управление 0x03	Данные	Контрольная сумма	Флаг 0x7E
1	1	1	1494	2	1

Поля «Флаг», «Адрес» и «Управление» (заголовок кадра HDLC) могут быть опущены и не передаваться, но это произойдёт, если PPP в процессе конфигурирования (используя LCP) договорится об этом. Если PPP инкапсулирован в L2TP-пакеты, то поле «Флаг» не передаётся.