Функционирането както на локални, така и на глобални компютърни мрежи, мобилни и други комуникационни услуги включва използването на различни комуникационни протоколи. Кои от тях могат да се считат за най-често срещани? Какво може да бъде значението на съответните стандарти?
Какви са комуникационните протоколи?
Комуникационният протокол е списък от унифицирани инструкции, които установяват как определени софтуерни или хардуерни интерфейси трябва да осигуряват трансфер на данни - например текстови, графични, аудио и видео потоци. Съответните протоколи се създават главно за улесняване на мащабирането на различни компютърни мрежи. Например, въвеждането на протокола TCP/IP направи възможно унифициране на предаването на данни на практика по целия свят, което направи възможно свързването на компютри към глобалната интернет мрежа.
В съвременния пазар на информационни технологии протоколите за комуникационни канали се използват на различни нива на изпълнение на комуникационните интерфейси. Те непрекъснато се подобряват и актуализират. Периодично, новипротоколи, отразяващи спецификата на развитието на комуникационния пазар. Различни комуникационни протоколи могат да се използват както в домашни, така и в промишлени мрежи, реализирани на базата на инфраструктурата на изследователски центрове и др. Сред най-разпространените стандарти от съответния тип са Ethernet, CAN, HART.
Използването на комуникационни протоколи се осъществява и в областта на мобилните комуникационни услуги. Сред тях - 3G, 4G, GPRS.
Тези протоколи варират в различните мобилни мрежи, по-специално:
- според скоростта на пренос на данни между абоната и доставчика на комуникационни услуги;
- по честотни ленти;
- по отношение на максималното разстояние на комуникационното устройство до базовата станция.
Що се отнася до класификацията на компютърните комуникационни протоколи, тя се характеризира с доста високо ниво на сложност. Нека разгледаме спецификата му по-подробно.
Класификация на протоколите за компютърна комуникация
Класификацията на съответните протоколи може да се извърши с помощта на доста голям брой подходи. Често срещан е, че комуникационните стандарти могат да бъдат разделени на по-ниски и по-високи нива. Те включват:
- приложено;
- представител;
- сесия;
- транспорт;
- мрежа;
- канал;
- физически.
Нека ги проучим по-подробно.
Приложен слой на мрежатапротоколи
Разглежданото ниво, в рамките на което един или друг комуникационен протокол може да бъде класифициран, се отнася предимно за приложения. Тоест осигурява комуникация между мрежовата инфраструктура и специфични потребителски програми. Протоколи като HTTP, Telnet, DNS, IRC, BitTorrent и много други се използват тук за предоставяне на съвременни онлайн услуги.
Представителен слой от мрежови протоколи
На подходящо ниво комуникационният протокол включва представяне на определени данни. Тук могат да се извършват процедури за конвертиране на един протокол в друг, кодиране, компресиране на файлове и управление на различни заявки.
Специфични приложения правят определени заявки към мрежата, след което се преобразуват в език, разбираем за сървъра. След това заявката се обработва. След това отговорът от сървъра се преобразува на свой ред в език, който приложението разбира. Сред популярните протоколи от съответния тип са ASN, FTP, SMTP. Също така може да се припише до известна степен на тези и HTTP, FTP.
Сесионен слой от комуникационни протоколи
На това ниво комуникационният протокол се използва за извършване на конкретна операция - например синхронизиране на определени задачи, създаване на комуникационна сесия, изпращане или получаване на файл. Сред често срещаните протоколи, които се използват за такива цели, са ASP, DLC, SOCKS.
Транспортен слой от комуникационни протоколи
Свикнали са подходящи типове стандартидиректна доставка на определени видове данни от един мрежов обект до друг. В много случаи файловете са разделени на отделни елементи тук – за да се улесни прехвърлянето им. Протоколите от съответния тип включват TCP, UDP, RMTP.
Протоколи на мрежовия слой
Следващият тип стандарти, на които може да работи една комуникационна система, са протоколите на мрежовия слой. Те са отговорни основно за методите за предаване на данни, преобразуване на адреси, превключване, наблюдение на качеството на работа на инфраструктурата. Такива протоколи включват по-специално един и същ TCP / IP, ICMP. DHCP.
Протоколи на слоя на връзката
Тези стандарти се използват за осигуряване на работата на ключови хардуерни компоненти на мрежата. Подходящите протоколи позволяват на системата преди всичко да проверява данните, идващи от физическия слой, за грешки. При необходимост те също се коригират. Сред тези стандарти са общият PPP комуникационен протокол, алгоритми като SLIP, L2F, PROFIBUS. По принцип Ethernet може да се класифицира и като канален протокол.
Слой на физическия протокол
Следващото ниво на действие на въпросните стандарти е физическо. Тук комуникационният протокол е инструмент, чрез който цифров поток от данни се предава директно - чрез изпращане на сигнал по кабел или по радиоканал.
В случай на кабелно предаване могат да се използват стандарти като RS-232, xDSL, 100BASE-T. Общи протоколи за безжична комуникация - впо-специално, реализирани с помощта на Wi-Fi рутери - тези, които са от типа IEEE 802.11.
Класификацията на стандартите, която изучавахме, може да се счита за много условна. Така че в рамките на него може да бъде много проблематично да се припише един или друг протокол към конкретна категория: често се случва стандартът да се прилага на няколко нива наведнъж. Би било полезно да разгледаме по-подробно спецификата на най-популярните протоколи на пазара на съвременните информационни технологии. Като например протокола за управление на PPP (комуникация - тя е обект на влияние на алгоритмите, предвидени в съответния стандарт).
Какво е PPP протокол?
Разглежданият протокол се отнася, както отбелязахме по-горе, до стандарти, които са предназначени да осигурят функционирането на мрежовата инфраструктура на слоя за връзка за данни. Той е универсален: като използвате подходящия протокол, можете да приложите удостоверяване на устройството, да използвате механизъм за криптиране на данни и, ако е необходимо, компресиране на файлове.
Разглежданият протокол осигурява функционирането на мрежи, базирани на общи комуникационни ресурси - като телефонни линии, клетъчни комуникационни канали. Ако в конкретна програма се появи надпис, че PPP протоколът е прекъснат от комуникация, това най-вероятно ще означава, че потребителят не може да получи реален достъп до мрежовите ресурси, предоставени от неговия доставчик.
Има няколко разновидности на съответния стандарт - например PPPoE, PPPoA. ВТази структура на въпросния протокол включва няколко стандарта: LCP, NCP, PAP, CHAP, MLPPP. Друг често срещан протокол на съвременния ИТ пазар е
Какво е HTTP протоколът?
Съответният стандарт се използва за осигуряване на работата на инфраструктурата за обмен на хипертекстови данни - в общия случай между компютри и сървъри в Интернет. Отнася се до основните протоколи, които осигуряват работата на World Wide Web. Той се поддържа по подразбиране от повечето съвременни комуникационни софтуерни инструменти на общи операционни системи. Стабилен е – трудно е да си представим ситуация, в която на екрана на потребителя изскача съобщение от HTTP програма като „протоколът е прекъснат от PPP връзката“. В краен случай – ако по някаква причина инструментите за активиране на HTTP стандарта не са налични, можете да използвате например FTP протокола за прехвърляне на файлове онлайн, въпреки че в много случаи използването му може да не е най-оптималното решение.
Въпросният стандарт включва прехвърляне на данни от хардуерен-софтуерен обект в състояние на клиент към сървър и обратно. Първият изпраща заявки до втория, а последният им отговаря по установения алгоритъм. Има няколко разновидности на въпросния протокол: например HTTPS, HTTP-NG. Основните предимства зад факта, че протоколът за комуникация HTTP се превърна в един от най-популярните:
- гъвкавост;
- лекота на изпълнение;
- разширяем;
- широка поддръжка от доставчици на софтуер.
Той също има редица недостатъци, подчертани от експерти:
- доста голям брой отделни съобщения;
- непригодност за разпределени изчисления;
- невъзможността за навигация през ресурсите, хоствани на сървъра.
По-горе отбелязахме, че въпросният комуникационен стандарт се поддържа от основните потребителски операционни системи, както и от често срещаните софтуерни продукти. Въпреки това, обхватът на този протокол е много по-широк от внедряването на комуникационни алгоритми в потребителски решения. HTTP стандартът е приложим и в индустрията, системите за видеонаблюдение и SCADA инфраструктурата.
Голям брой производители, считайки различните комуникационни протоколи в мрежите за основни за изграждане на комуникационна инфраструктура, избират HTTP като функционален и надежден инструмент за организиране на достъп до различни онлайн ресурси, конфигуриране на обекти, управление на различни устройства.
Ако говорим конкретно за индустрията, тогава Modbus може да се припише на броя на най-популярните протоколи в съответния пазарен сегмент.
Какво е протоколът Modbus?
Съответният стандарт се използва главно за осигуряване на оперативна съвместимост между различни елементи в инфраструктурата за автоматизация на работното място. Релевантнопротоколът може да бъде в онези разновидности, които са адаптирани за предаване на данни през определен тип комуникационен канал - кабелен, безжичен (от своя страна ресурсите от първия тип могат да включват медни, оптични кабели - и отделни модификации на въпросния протокол са разработени за тях).
Има версии на Mobdus, адаптирани за прехвърляне на данни през TCP/IP. Друго популярно решение в индустриалната среда е PROFIBUS-FDL.
Какво е PROFIBUS-FDL протоколът?
Разглежданият протокол работи в рамките на мрежата PROFIBUS, която е широко разпространена сред европейските промишлени предприятия. Неговият прототип е разработен от специалисти на Siemens и е трябвало да се използва в производствени зони, където участват контролери.
Впоследствие на базата на разработките на германската корпорация се формира мрежова инфраструктура, в която се комбинират различни технологични и функционални характеристики на серийните комуникации, свързани с полевото ниво. Разглежданият мрежов протокол направи възможно интегрирането на различни видове устройства за автоматизация в рамките на една производствена система. Струва си да се отбележи, че протоколът PROFIBUS-FDL не е единственият, който работи в тази индустриална мрежа. Въпреки това, той е единен по отношение на приложимостта, за да се организира достъпът до главния автобус.
По един или друг начин разглежданият комуникационен протокол се допълва от следните стандарти:
-DP;
- PA;
- FMS.
Протоколът PROFIBUS DP се използва заорганизация на обмен на данни между водещи индустриални устройства като DP, както и устройства, на които I/O се реализира по разпределена схема. В същото време този протокол позволява организиране на обмен на данни с висока скорост. Освен това има относително ниска цена на внедряване, което може да го направи популярен и сред малкия бизнес.
Стандартът PROFIBUS PA позволява обмен на данни между инфраструктурата, която се състои от оборудване, свързано с полево ниво. Този протокол е оптимизиран за свързване на различни сензори и механизми към обща линейна или пръстеновидна шина.
Стандартът PROFIBUS FMS се характеризира с гъвкавост. Предназначен е основно за организиране на обмен на данни между високотехнологични компоненти на индустриалната инфраструктура - компютри, програмисти, контролери.
Сред силните страни на протоколите, работещи в PROFIBUS мрежата, са отвореността (тоест, те могат да се използват от всякакви заинтересовани промишлени предприятия), широко разпространени (което улеснява мащабирането на индустриалната инфраструктура при разширяване на пазари, отваряне на нови индустрии).
CV
И така, разгледахме същността на комуникационните протоколи, проучихме характеристиките на някои популярни разновидности на съответните стандарти. Основната им цел е да осигурят предаване на данни в рамките на унифицирани формати. Тоест - тези, които могат да бъдат мащабирани в рамките на инфраструктурата, като правило, значително надвишаващи мащабаиндивидуално предприятие.
Всъщност говорим за международни стандарти: съвременните протоколи за клетъчни, кабелни, Wi-Fi комуникации са много разпространени, публично достъпни и относително лесни за мащабиране. Разбира се, в някои случаи, дори на такива глобални пазари като предоставянето на клетъчни услуги, е възможно да се използват регионални протоколи, но е в интерес на най-големите марки да се внедрят, ако това не противоречи на интересите на бизнеса, и в някои случаи държавата, възможно най-унифицирани стандарти, които ще подобри международните комуникации.
Има редица основни комуникационни протоколи. В контекста на Интернет те включват HTTP, TCP / IP. В сегмента на услугите за предоставяне на достъп до мрежата като такъв може да се нарече стандартът PPP. Ако потребителят види съобщение, в което се посочва, че протоколът за контрол на връзката PPP е прекратен, тогава потребителят най-вероятно няма да има достъп до онлайн ресурси, използвайки HTTP или TCP/IP. По този начин всеки стандарт е от голямо значение и освен това в много случаи е неразривно свързан с други. Ако един протокол е прекъснат от комуникация, тогава има възможност потребителят да няма достъп до онези ресурси, за които други стандарти отговарят за организиране на комуникациите.
Комуникационните протоколи са незаменим инструмент за решаване на сложни проблеми както в областта на комуникациите на потребителите, така и в промишлени и обслужващи области. От компетентния избор на конкретен стандарт зависи успехът на внедряването на съответната инфраструктура, както и нейнатаефективност - по отношение на съотношението на производителността на системата и цената на нейната инсталация. По този начин, ранното проучване на свойствата на мрежовите протоколи, изборът на оптимален е важна задача за мениджърите на предприятието, отговорни за внедряването и модернизирането на комуникационната инфраструктура на компанията.
