Основные протоколы Сети. Для чего они используются?

Наверное Вы не раз слышали термины ICMP, TCP, UDP и им подобные. В данной статье описаны основные сетевые протоколы. Что они означают, где используются и какая разница между ними. Я попыталась систематизировать данную информацию, чтобы более тщательно разобраться с ней. 

Протокол сети - это набор правил, который позволяет обмен данными между устройствами, это основа для обеспечения доставки пакета, определенные действия для реализации конкретного процесса. 

В основе функционирования Интернет положена работа нескольких протоколов, которые располагаются один поверх другого. Какие же основные из них и что означают эти аббревиатуры?  Рассмотрим основные виды протоколов (сетевые протоколы список). 

MAC (Media Access Control)

Протокол MAC - это протокол низкого уровня, уникальный идентификатор устройства. Его применяют в качестве идентификации устройств в локальной сети. Каждое устройство, которое подключено к Интернету имеет свой уникальный MAC адрес. Этот адрес задан производителем. Это протокол уровня соединения, с которым довольно часто приходится сталкиваться каждому пользователю. Это физический адрес  оборудования или интерфейса некоторых сетей.

Данный адрес выдается бесплатно на каждое устройство. Основная часть сетевых протоколов используют одно из 3-х пространств MAC, под управлением IEEE: MAC-48, EUI-48, EUI-64. Пример написания МАС адреса: 00-50-B6-5B-CA-6A. Первые 6 знаков обозначают производителя, а вторая часть адреса - это серийный номер интерфейса. 

Зачем нужен МАС адрес? Данный протокол используется для идентификации узла сети и соответственно доставки информации именно в этот узел. 

IP (Internet Protocol) 

IP (Internet Protocol) - по сравнению с MAC, располагается на уровень выше. IP адреса  уникальны для каждого устройства и дают возможность компьютерам находить и определять друг друга в сети. IP принадлежит сетевому уровню модели TCP/IP, стандартный протокол сети интернет. 

Сети связываются в сложные структуры, а с помощью данного протокола машины определяют возможные пути к целевому устройству (эти пути могут меняться во время работы). Протокол реализуется с помощью известных видов IPv4 и IPv6, о которых я уже писала в одном из предыдущих материалов:

Приведем сравнительную таблицу для ipv6 и ipv4, чтобы увидеть их основные отличия:

IP адрес может быть как динамическим (временным), так и статическим, который прикрепляется на компьютер при подключении к интернету. Например, на VPS вы получите статический IP адрес, а при использовании некоторых VPN  - динамический IP адрес. 

Понятие IP адреса (выделенного адреса) очень часто используется в сфере хостинга и аренды серверов, ведь у каждого сервера есть свой уникальный выделенный IP адрес или даже своя подсеть адресов. Протоколы передачи данных для чайников, в то числе IP адреса, можно использовать на хостинг услугах для сайтов. На виртуальном хостинге также можно заказать выделенный адрес для своего сайта, что предоставляется много преимуществ для работы ресурса в сети и его дальнейшего продвижения. 

ICMP (Internet control message protocol)

Этот протокол соединения предназначен для того, чтобы устройства могли обмениваться сообщениями. Это к примеру могут быть сообщения об ошибках или информационные оповещения. Данные этот протокол не передает информацию. Этот протокол находится уровнем выше нежели протокол IP. 

TCP (Transmission control protocol)

Один из основных протоколов сети internet, который находится на одном уровне с предыдущим протоколом ICMP. Он управляет передачей данных.

Бывают ситуации, когда пакеты могут приходить не в том порядке или вообще где-то теряться. Но протокол TCP обеспечивает правильный порядок доставки и дает возможность исправить ошибки передачи пакетов. Информация подается в правильном порядке для приложения. Соединение осуществляется с помощью специального алгоритма, который предусматривает отправку запроса и подтверждение открытия соединения двумя компьютерами. Минус работы данного протокола - низкая скорость, так как для надежной передачи данных необходимо больше времени. 

Множество приложений используют TCP, сюда относят SSH, WWW, FTP и другие. Как правило, TCP протокол встроен в ядро операционной системы. 

Роль TCP протокола (web протокола): обеспечение надежной доставки сегментов и их упорядочивание, контроль скорости передачи данных, работа с сессиями. 

UDP (user datagram protocol) 

UDP - известный протокол, чем-то похожий с TCP, который также функционирует на транспортном уровне. Основное отличие - ненадежная передача данных: данные не проходят проверку при получении. В некоторых случаях этого вполне достаточно. 

Протокол udp принцип работы: за счет отправки меньшего количества пакетов, UDP работает шустрее чем TCP. Нет необходимости устанавливать соединение, и протокол используется для отправки пакетов сразу на несколько устройств или IP телефонии. Это более упрощенный протокол за счет того, что некоторые фрагменты при передаче могут быть утеряны. 

HTTP (hypertext transfer protocol)

Протокол приложения HTTP (hypertext transfer protocol)  лежит в основе работы всех сайтов в Сети. HTTP дает возможность запрашивать необходимые ресурсы у удаленной системы, например, веб страницы и файлы. HTTPS - это не отдельный протокол сети, а тот же HTTP, но со специальной настройкой шифрования. 

HTTP - порт 80, HTTPS - порт 443, последний используется для конфиденциальной передачи данных в Сети. 

HTTPS обеспечивается наличием сертификата защиты SSL, который подключается на стороне хостинг-провайдера.

Купить SSL

SSL есть бесплатные, например, от Lets Encrypt и платные от разных поставщиков услуг, например, Sectigo. 

FTP (file transfer protocol)

FTP (file transfer protocol) - используется для передачи данных. Функционирует на уровне приложений, чем обеспечивается передача файла от одного компьютера к другому. FTP по праву считается небезопасным, его не стоит применять для передачи личных данных. Поэтому если есть такая возможность, то лучше вместо FTP использовать SSH протокол как основной тип протоколов передачи данных.

Для соединения по FTP используются специальные программы, например, Far Manager, Total Commander, FileZilla. Несмотря на свою небезопасность ФТП протокол все равно является наиболее популярным среди вебмастеров. На услугах виртуального хостинга ФТП предоставляется по умолчанию для соединения с серверов и передачи данных. 

FTP - один из самых старых прикладных протоколов, который используется для доступа к удаленным хостам. Именно благодаря ФТП происходит организация обмена файлами. 

DNS (domain name system)

DNS (domain name system) - используется для преобразования понятных и легко читаемых адресов в сложные ip адреса, которые трудно запомнить и наоборот. С помощью DNS мы получаем доступ к интернет-ресурсу по его доменному имени. 

Понятие DNS часто можно встретить при работе с доменом. Например,  при смене хостинга или регистратора домена происходит процесс обновления DNS зоны, который может длиться от 2 до 72 часов. 

DNS сервер имеет несколько типов записей:

✓CNAME - часто используется для привязки субдомена, указывает альтернативный вариант основному домену, 

✓NS - адрес DNS-сервера (например, dns1.hyperhost.ua),

✓А запись - IP-адрес сайта,

✓MX запись -  адрес почтового сервера,

✓TXT запись - текстовая информация о домене, часто добавляется для прохождения различного рода верификаций домена,

✓SPF - список серверов, которые могут отправлять почту от конкретного домена;

✓SOA - запись с информацией о сервере. 

SSH (secure shell) 

SSH (secure shell) также относится к протоколу уровня приложений. Он разработан для  обеспечения удаленного управления системой по защищенному каналу. Этот протокол используется для работы многих дополнительных технологий. SSH - прежде всего безопасный протокол передачи данных, поэтому если есть возможность использовать именно его, то не стоит пользоваться другими протоколами такими как ФТП. 

В основном ССШ используют для удаленной работы с серверами, а также для надежного переноса большого количества данных. Например, при смене хостинг-провайдера и переносе сайта от одного хостера к другому, для быстрой организации процесса вам понадобится именно SSH доступ к старому хостингу. 

SSH работает с помощью специальных команд, которые запускаются с командной строки. Это команды могут немного отличатся в зависимости от использованной ОС, а также SSH клиента. 

Более детально все особенности работы с протоколом SSH мы описали в этой статье на блоге:

POP3 (Post Office Protocol)

POP3 (Post Office Protocol) - стандартный протокол, который используется для приема сообщений электронной почты. Протокол почтового соединения предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ. 

POP3 предназначен для получения почты из любой точки доступа в интернете. POP3 - самый популярный  тип учетной записи электронной почты. POP3 позволяет скачивать письма на  устройства, а затем удалять их с сервера.

Минусы использования POP3: письма на сервере не хранятся, в том числе отправленные. Посмотреть отправленные можно только с устройства, с которого пользователь отправил письмо. Все настройки по хранению писем настраиваются отдельно в почтовом клиенте пользователя. 

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - протокол  для передачи почты. Основная задача сервера SMTP: возвращение или подтверждение о приеме, или оповещение об ошибке, или запрос на дополнительные данные. С помощью SMTP протокола проверяется корректность системы, в которой отправляется исходящее сообщение. За данным протоколом закреплено два порта: 25 и 587. Второй вариант протокола с защищенным SSL, хотя 25 на практике используется намного чаще. 

Использование личного SMTP сервера очень просто применить, в сети очень много доступных инструкций и специалистов по работе с данным типом протокола.

Личный SMTP сервер в основном используют для организации массовых рассылок, личных переписок или для транзакционных писем. 

Все протоколы обеспечивают налаженную работу Интернет, которым мы пользуемся каждый день. Понимание работы сетей на базовом уровне очень важно для каждого администратора сервера или вебмастера. Это используется для правильной настройки ваших сервисов в интернет, а также легкого обнаружения возникших проблем и решения неполадок. А какие сетевые протоколы вы знаете? Добавьте их в комментариях под статьей.