Обмен информации в Internet

Обмен информации в глобальной сети — это передача файлов, сообщений на расстоянии. Начиная от общения в социальных сетях и заканчивая скачиванием фильмов, музыки и игр из интернета. Все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP/IP. TCP/IP — аббревиатура термина Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Протокол управления передачей/Интернет Протокол) — это согласованный заранее стандарт, служащий для обмена данных между двумя узлами (компьютерами в сети), причём неважно, на какой платформе эти компьютеры и какая между ними сеть. TCP/IP служит как мост, соединяющий все узлы сети воедино, за это TCP/IP и завоевал свою популярность. Ющук Е.: Интернет-разведка. Руководство к действию. — М.: Вершина, 2007 г. — 256стр.

Название «TCP/IP» связано с двумя протоколами: TCP и IP. Протокол IPInternet Protocol, на него возложена важная задача — маршрутизация. Протокол IP обеспечивает доставку данных по каналам (маршрутам) к адресату, то есть отвечает за доставку данных из пункта, А в пункт В. Но сам IP является дейтограмным протоколом, а значит, он не гарантирует, что посланные по нему данные придут к получателю полностью и без искажений, а такое часто происходит из-за помех на канале связи. Надёжность передачи данных по IP протоколу обеспечивают протоколы более высокого уровня.- Transmission Control Protocol занимается передачей больших объёмов данных по сети с помощью IP-протокола, разделяя их по частям и вновь собирая воедино в конце маршрута. При отправке с помощью TCP/IP данные кодируются и делятся на TCP-пакеты (сегменты) так, чтобы потом была возможность восстановить их при распаковке в случае их повреждения. Существуют целые науки о таком кодировании. Простым же примером обеспечения безопасности TCP-пакета является проверка на чётность (для чего к каждому байту добавляется ещё по одному биту) и хранение контрольной суммы в заголовке TCP-пакета. При помещении данных в TCP-конверт вычисляется контрольная сумма, которая записывается в TCP-заголовок. Если при приеме заново вычисленная сумма не совпадает с той, что указана на конверте, значит, при передаче данные были утеряны или искажены, поэтому протокол требует пересылку этого пакета заново. Таким образом, для работы по этому протоколу TCP модули должны быть установлены и у адресата, и у отправителя такого пакета.

В большинстве случаев TCP-пакет пересылается в одной IP-дейтограмме. Но бывает, что TCP разбивает сегмент на несколько дейтограмм. Иными словами, TCP не сохраняет во время передачи границы записей, но по прибытию данные будут собраны воедино в правильной последовательности. требует от получателя подтверждения прихода данных. Протокол TCP использует ожидания (таймауты) и повторные передачи для обеспечения надежной доставки. Отправителю разрешается передавать некоторое количество данных, не дожидаясь подтверждения приема ранее отправленных данных. Таким образом, между отправленными и подтвержденными данными существует «окно» уже отправленных, но ещё не подтвержденных данных. Количество байт, которое можно передавать без подтверждения, называется размером окна этот размер устанавливается в стартовых файлах ПО. TCP является двунаправленным протоколом, и данные могут передаваться по нему в двух направлениях одновременно, за счёт этого подтверждения принятия данных идут вместе с данными, идущими в этот момент в противоположном направлении. Такие возможности TCP даются не просто так. Его реализация требует немалой производительности от машины и большой пропускной способности сети.

Таким образом, протокол TCP обеспечивает гарантированную доставку с установлением логического соединения в виде байтовых потоков. Этот протокол освобождает прикладные процессы от необходимости использовать ожидания и повторные передачи для обеспечения надежности. Наиболее типичными прикладными процессами, использующими TCP, являются ftp и telnet. Кроме того, TCP использует система X-Windows. Однако бывают случаи, когда нам не столь нужна точность информации, сколь скорость передачи. Например, при передаче мультимедийных данных. В таких случаях применяют другой протокол передачи данных. Datagram Protocol — протокол пользовательских дейтаграмм. UDP приходит на смену TCP, когда пользователей не заботит точность передаваемых данных. Этот протокол реализует дейтограммный метод передачи данных. Дейтаграмма — это пакет, передаваемый через сеть независимо от других пакетов без установления логического соединения и подтверждения приема. Дейтограмма сама содержит в себе все нужные данные для доставки.

В отличие от TCP, UDP не требует установки соединения и при передаче не делит свои дейтограммы на части. Схема без установления соединения привлекательна также тем, что позволяет при передаче данных от исходного источника к большому числу приемников минимизировать общий трафик. Использование точек разветвления поможет сократить исходящий от передатчика трафик для передачи данных N машинам в N раз! Таким образом, мультикастинговая передача с помощью UDP более практична, чем с TCP.

На практике UDР находит применение при транслировании мультимедийных данных, а также, например, в SNMP (Simple Network Management Protocol — простой протокол управления сетями) и многих других программах.

Альтернатива TCP — UDP — позволяет программисту гибко и рационально использовать предоставленные ресурсы, исходя из своих возможностей и потребностей. Именно для этого и служит TCP/IP. Входящие в его состав протоколы предоставляют широкие возможности настройки сети с помощью IP-протокола.

HTTP протокол- (Hyper Text Transfer Protocol) — это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц с одного компьютера на другой.

Основой HTTP является технология «клиент-сервер», то есть предполагается существование потребителей (клиентов), которые инициируют соединение и посылают запрос, и поставщиков (серверов), которые ожидают соединения для получения запроса, производят необходимые действия и возвращают обратно сообщение с результатом.

HTTP в настоящее время повсеместно используется во Всемирной паутине для получения информации с веб-сайтов. В 2006 году в Северной Америке доля HTTP-трафика превысила долю P2P-сетей и составила 46%, из которых почти половина — это передача потокового видео и звука[1].

HTTP используется также в качестве «транспорта» для других протоколов прикладного уровня, таких как SOAP, XML-RPC, WebDAV.

Основным объектом манипуляции в HTTP является ресурс, на который указывает URI (англ. Uniform Resource Identifier) в запросе клиента. Обычно такими ресурсами являются хранящиеся на сервере файлы, но ими могут быть логические объекты или что-то абстрактное. Особенностью протокола HTTP является возможность указать в запросе и ответе способ представления одного и того же ресурса по различным параметрам: формату, кодировке, языку и т. д. (В частности для этого используется HTTP-заголовок.) Именно благодаря возможности указания способа кодирования сообщения клиент и сервер могут обмениваться двоичными данными, хотя данный протокол является текстовым.

HTTP — протокол прикладного уровня, аналогичными ему являются FTP и SMTP. Обмен сообщениями идёт по обыкновенной схеме «запрос-ответ». Для идентификации ресурсов HTTP использует глобальные URI. В отличие от многих других протоколов, HTTP не сохраняет своего состояния. Это означает отсутствие сохранения промежуточного состояния между парами «запрос-ответ». Компоненты, использующие HTTP, могут самостоятельно осуществлять сохранение информации о состоянии, связанной с последними запросами и ответами (например, «куки» на стороне клиента, «сессии» на стороне сервера). Браузер, посылающий запросы, может отслеживать задержки ответов. Сервер может хранить IP-адреса и заголовки запросов последних клиентов. Однако сам протокол не осведомлён о предыдущих запросах и ответах, в нём не предусмотрена внутренняя поддержка состояния, к нему не предъявляются такие требования.

FTP (англ. File Transfer Protocol — протокол передачи файлов) — стандартный протокол, предназначенный для передачи файлов по TCP-сетям (например, Интернет). FTP часто используется для загрузки сетевых страниц и других документов с частного устройства разработки на открытые сервера хостинга.

Протокол построен на архитектуре «клиент-сервер» и использует разные сетевые соединения для передачи команд и данных между клиентом и сервером. Пользователи FTP могут пройти аутентификацию, передавая логин и пароль открытым текстом, или же, если это разрешено на сервере, они могут подключиться анонимно. Можно использовать протокол SSH для безопасной передачи, скрывающей (шифрующей) логин и пароль, а также шифрующей содержимое.

Первые клиентские FTP-приложения были интерактивными инструментами командной строки, реализующими стандартные команды и синтаксис. Графические пользовательские интерфейсы с тех пор были разработаны для многих используемых по сей день операционных систем. Среди этих интерфейсов как программы общего веб-дизайна вроде Microsoft Expression Web, так и специализированные FTP-клиенты (например, CuteFTP).

FTP является одним из старейших прикладных протоколов, появившимся задолго до HTTP, в 1971 году. Он и сегодня широко используется для распространения ПО и доступа к удалённым хостам.

В отличие от HTTP FTP работает на прикладном уровне модели OSI и используется для передачи файлов с помощью TCP/IP. Для этого должен быть запущен FTP-сервер, ожидающий входящих запросов. Компьютер-клиент может связаться с сервером по порту 21. Это соединение (поток управления) остаётся открытым на время сессии. Второе соединение (поток данных), может быть открыт как сервером из порта 20 к порту соответствующего клиента (активный режим), или же клиентом из любого порта к порту соответствующего сервера (пассивный режим), что необходимо для передачи файла данных. Поток управления используется для работы с сессией — например, обмен между клиентом и сервером командами и паролями с помощью telnet-подобного протокола. Например, «RETR имя файла» передаст указанный файл от сервера клиенту. Вследствие этой двухпортовой структуры, FTP считается внешнеполосным протоколом, в отличие от внутриполосного HTTP.

SMTP (англ. Simple Mail Transfer Protocol — простой протокол передачи почты) — это широко используемый сетевой протокол, предназначенный для передачи электронной почты в сетях TCP/IP.

SMTP впервые был описан в RFC 821 (1982 год); последнее обновление в RFC 5321 (2008) включает масштабируемое расширение — ESMTP (англ. Extended SMTP). В настоящее время под «протоколом SMTP», как правило, подразумевают и его расширения. Протокол SMTP предназначен для передачи исходящей почты с использованием порта TCP 25. Романенко В. Н., Никитин Г. В., Неверов В. С.: Работа в Интернете. От бытового до профессионального поиска. — СПБ.: Профессия, 2008 г. — 416.

В то время, как электронные почтовые серверы и другие агенты пересылки сообщений используют SMTP для отправки и получения почтовых сообщений, работающие на пользовательском уровне клиентские почтовые приложения обычно используют SMTP только для отправки сообщений на почтовый сервер для ретрансляции. Для получения сообщений клиентские приложения обычно используют либо POP (англ. Post Office Protocol — протокол почтового отделения), либо IMAP (англ. Internet Message Access Protocol), либо патентованные системы (такие как Microsoft Exchange и Lotus Notes/Domino) для доступа к учетной записи своего почтового ящика на сервере.

SMTP — требующий соединения текстовый протокол, по которому отправитель сообщения связывается с получателем посредством выдачи командных строк и получения необходимых данных через надёжный канал, в роли которого обычно выступает TCP-соединение (Transmission Control Protocol — протокол управления передачей). SMTP-сессия состоит из команд, посылаемых SMTP-клиентом, и соответствующих ответов SMTP-сервера. Когда сессия открыта, сервер и клиент обмениваются её параметрами. Сессия может включать ноль и более SMTP-операций (транзакций).

SMTP-операция состоит из трёх последовательностей команда/ответ (см. пример ниже). Описание последовательностей:

MAIL FROM — устанавливает обратный адрес (т. е. Return-Path, 5321. From, mfrom). Это адрес для возвращённых писем.

RCPT TO — устанавливает получателя данного сообщения. Эта команда может быть дана несколько раз, по одному на каждого получателя. Эти адреса также являются частью оболочки.

DATA — для отправки текста сообщения. Это само содержимое письма, в противоположность его оболочке. Он состоит из заголовка сообщения и тела сообщения, разделенных пустой строкой. DATA, по сути, является группой команд, а сервер отвечает дважды: первый раз на саму команду DATA, для уведомления о готовности принять текст; и второй раз после конца последовательности данных, чтобы принять или отклонить всё письмо.

Помимо промежуточных ответов для DATA-команды, каждый ответ сервера может быть положительным (код ответа 2хх) или отрицательным. Последний, в свою очередь, может быть постоянным (код 5хх) либо временным (код 4хх). Отказ SMTP-сервера в передаче сообщения — постоянная ошибка; в этом случае клиент должен отправить возвращённое письмо. После сброса — положительного ответа, сообщение скорее всего будет отвержено. Также сервер может сообщить о том, что ожидаются дополнительные данные от клиента (код 3xx).

Изначальным хостом (SMTP-клиентом) может быть как почтовый клиент конечного пользователя (функционально определяемый как почтовый агент — MUA), так и агент пересылки сообщений (MTA) на сервере, т. е. сервер действует как клиент в соответствующей сессии для ретрансляции сообщения. Полностью функциональные сервера поддерживают очереди сообщений для повторной передачи сообщения в случае ошибок.

MUA знает SMTP-сервер для исходящей почты из своих настроек. SMTP-сервер, действующий как клиент, т. е. пересылающий сообщения, определяет, к какому серверу подключиться, просмотром ресурса записей MX (Mail eXchange) DNS для домена каждого получателя. В случае, если запись MX не найдена, совместимые MTA (не все) возвращаются к простой А-записи. Пересылающие сервера также могут быть настроены на использование Smart host.

SMTP-сервер, действующий как клиент, устанавливает TCP-соединение с сервером по разработанному для SMTP порту 25. MUA должен использовать порт 587 для подключения к агенту предоставления сообщений (MSA). Основное различие между MTA и MSA заключается в том, что SMTP-аутентификация обязательно только для последнего.