بروتوكول الاتصالات: نقل البيانات

تعمل على الصعيدين المحلي والعالميتتضمن شبكات الكمبيوتر والهاتف المحمول وخدمات الاتصالات الأخرى استخدام بروتوكولات الاتصال المختلفة. أي منهم يمكن اعتباره الأكثر شيوعًا؟ ما هي أهمية المعايير ذات الصلة؟

ما هي بروتوكولات الاتصال؟

بروتوكول الاتصال هو قائمة موحدةالتعليمات التي تحدد الكيفية التي يجب أن توفر بها واجهات برامج أو أجهزة معينة نقل البيانات - على سبيل المثال ، النصوص والرسومات والصوت والفيديو. يتم إنشاء البروتوكولات المقابلة بشكل أساسي لتسهيل توسيع نطاق شبكات الكمبيوتر المختلفة. على سبيل المثال ، أتاح إدخال بروتوكول TCP / IP إمكانية توحيد نقل البيانات فعليًا في جميع أنحاء العالم ، مما جعل من الممكن توصيل أجهزة الكمبيوتر بالإنترنت العالمية.

في سوق تكنولوجيا المعلومات الحديثةتُستخدم بروتوكولات قنوات الاتصال على مستويات مختلفة من تنفيذ واجهة الاتصال. يتم صقلها وتحديثها باستمرار. يتم تطوير بروتوكولات جديدة بشكل دوري ، مما يعكس تفاصيل تطور سوق الاتصالات. يمكن استخدام بروتوكولات الاتصال المختلفة في كل من الشبكات المحلية والصناعية ، ويتم تنفيذها على أساس البنية التحتية لمراكز البحث ، وما إلى ذلك. ومن بين المعايير الأكثر شيوعًا للنوع المقابل Ethernet و CAN و HART.

يتم استخدام بروتوكولات الاتصال أيضًا في مجال خدمات الاتصالات المتنقلة. من بين هؤلاء - 3G ، 4G ، جي بي آر إس.

تختلف هذه البروتوكولات في شبكات مشغلي الهواتف المحمولة ، ولا سيما:

- من خلال سرعة نقل البيانات بين المشترك ومقدم خدمات الاتصال ؛

- حسب نطاقات التردد ؛

- من حيث المسافة القصوى لجهاز الاتصال إلى المحطة الأساسية.

أما بالنسبة لتصنيف بروتوكولات الاتصال الحاسوبي ، فهو يتميز بمستوى عالٍ من التعقيد. دعونا ننظر في تفاصيلها بمزيد من التفصيل.

تصنيف بروتوكولات الاتصال الحاسوبي

يمكن تصنيف البروتوكولات المعنيةيتم تنفيذها باستخدام عدد كبير بما فيه الكفاية من الأساليب. الشائع هو المعيار الذي يمكن بموجبه تقسيم معايير الاتصال إلى مستويات أدنى وأعلى. من بين هؤلاء:

- مطبق

- وكيل؛

- جلسة؛

- المواصلات؛

- شبكة الاتصال؛

- قناة

- جسدي - بدني.

دعنا ندرسها بمزيد من التفصيل.

طبقة تطبيق بروتوكولات الشبكة

المستوى المدروس الذي ضمنهلتصنيف بروتوكول اتصال معين ، يشير في المقام الأول إلى التطبيقات أي أنه يوفر الاتصال بين البنية التحتية للشبكة وبرامج المستخدم المحددة. يستخدم بروتوكولات مثل HTTP و Telnet و DNS و IRC و BitTorrent والعديد من البروتوكولات الأخرى التي يتم من خلالها تقديم الخدمات الحديثة عبر الإنترنت.

الطبقة التمثيلية لبروتوكولات الشبكة

على المستوى المناسب ، بروتوكول الاتصاليتضمن عرض بعض البيانات. هنا يمكنك تنفيذ إجراءات تحويل بعض البروتوكولات إلى أخرى ، ترميز الملفات وضغطها وإدارة الطلبات المختلفة.

تحدد التطبيقات المحددة طلبات محددةإلى الشبكة ، وبعد ذلك يتم تحويلها إلى لغة يمكن للخادم فهمها. بعد ذلك ، تتم معالجة الطلب. ثم يتم ترجمة الاستجابة من الخادم ، بدورها ، إلى لغة يمكن للتطبيق فهمها. من بين البروتوكولات الشائعة من النوع المقابل ASN و FTP و SMTP. يمكنك أيضًا أن تنسب إلى هؤلاء إلى حد ما و HTTP و FTP.

طبقة جلسة بروتوكولات الاتصال

في هذا المستوى ، يتم استخدام بروتوكول الاتصال فيمن أجل تنفيذ عملية محددة - على سبيل المثال ، مزامنة مهام معينة أو إنشاء جلسة اتصال أو إرسال أو استقبال ملف. من بين البروتوكولات الشائعة المستخدمة لهذه الأغراض ASP و DLC و SOCKS.

طبقة النقل لبروتوكولات الاتصال

يتم استخدام النوع المقابل من المعايير فيالغرض من تسليم أنواع معينة من البيانات مباشرة من كائن شبكة إلى آخر. في كثير من الحالات ، هذا هو المكان الذي يتم فيه تقسيم الملفات إلى عناصر منفصلة لتسهيل نقلها. تشمل البروتوكولات من النوع المقابل TCP و UDP و RMTP.

بروتوكولات طبقة الشبكة

النوع التالي من المعايير على أساس أييمكن أن يعمل نظام الاتصال - بروتوكولات طبقة الشبكة. هم مسؤولون بشكل أساسي عن طرق نقل البيانات وترجمة العناوين والتبديل ومراقبة جودة البنية التحتية. تتضمن هذه البروتوكولات ، على وجه الخصوص ، نفس TCP / IP ، ICMP. DHCP.

بروتوكولات طبقة الارتباط

يتم تطبيق هذه المعايير لضمانأداء مكونات الأجهزة الرئيسية للشبكة. تسمح البروتوكولات المقابلة للنظام ، أولاً وقبل كل شيء ، بفحص البيانات الواردة من الطبقة المادية بحثًا عن الأخطاء. إذا لزم الأمر ، يتم تعديلها أيضًا.من بين هذه المعايير بروتوكول اتصال PPP واسع الانتشار ، خوارزميات مثل SLIP ، L2F ، PROFIBUS. من حيث المبدأ ، يمكن أيضًا الإشارة إلى Ethernet على أنها بروتوكولات القناة.

الطبقة المادية للبروتوكولات

المستوى التالي من صلاحية المعايير ، حول أينحن نتحدث - المادية. هنا ، بروتوكول الاتصال هو أداة يتم من خلالها نقل دفق البيانات الرقمية مباشرة - عن طريق إرسال إشارة عبر كابل أو عبر قناة راديو.

في حالة النقل السلكي ،استخدام معايير مثل RS-232 ، xDSL ، 100BASE-T. البروتوكولات اللاسلكية الشائعة - لا سيما تلك التي يتم تنفيذها باستخدام أجهزة توجيه Wi-Fi - هي تلك الخاصة بنوع IEEE 802.11.

يمكن أن يكون تصنيف المعايير التي درسناهااعتبرها مشروطة جدا. لذلك ، في إطارها ، قد يكون من الصعب جدًا إسناد بروتوكول معين إلى فئة معينة: غالبًا ما يحدث أن يتم تطبيق معيار على عدة مستويات في وقت واحد. سيكون من المفيد التفكير بمزيد من التفصيل في تفاصيل أكثر البروتوكولات شيوعًا في سوق تكنولوجيا المعلومات اليوم. مثل ، على سبيل المثال ، بروتوكول التحكم في PPP (الاتصال - هي موضوع تأثير الخوارزميات التي يوفرها المعيار المقابل).

ما هو PPP؟

البروتوكول المعني يتعلق بكيفية قيامنا بذلكالمذكورة أعلاه ، للمعايير التي تهدف إلى ضمان عمل البنية التحتية للشبكة في طبقة الارتباط. إنه عالمي: باستخدام البروتوكول المناسب ، يمكنك تنفيذ مصادقة الجهاز ، واستخدام آلية تشفير البيانات ، وضغط الملفات إذا لزم الأمر.

يوفر البروتوكول قيد النظرعمل الشبكات على أساس موارد الاتصال المشتركة - مثل خطوط الهاتف والقنوات الخلوية. إذا ظهر في برنامج معين نقش يوضح ذلك تمت مقاطعة بروتوكول PPP ، ومن ثم فإن هذا ، على الأرجح ، يعني أن المستخدم لا يمكنه الوصول الفعلي إلى موارد الشبكة التي يوفرها مزوده.

هناك العديد من الأصنافالمعيار المقابل - على سبيل المثال ، PPPOE ، PPPoA. علاوة على ذلك ، يتضمن هيكل البروتوكول المعني عدة معايير: LCP و NCP و PAP و CHAP و MLPPP. بروتوكول آخر منتشر في سوق تكنولوجيا المعلومات الحديث هو HTTP.

ما هو بروتوكول HTTP؟

يتم استخدام المعيار المقابل من أجلضمان تشغيل البنية التحتية لتبادل البيانات - بشكل عام ، بين أجهزة الكمبيوتر والخوادم على الإنترنت. يشير إلى البروتوكولات الأساسية التي تجعل شبكة الويب العالمية تعمل. مدعومة بشكل افتراضي من قبل معظم أدوات برامج الاتصال الحديثة على أنظمة التشغيل الشائعة. يختلف في الاستقرار - من الصعب تخيل موقف تنبثق فيه رسالة من برنامج HTTP على شاشة المستخدم مثل "تم مقاطعة بروتوكول PPP". كحل أخير - في حالة عدم توفر أدوات استخدام معيار HTTP لسبب ما ، يمكنك استخدام بروتوكول FTP ، على سبيل المثال ، لنقل الملفات عبر الإنترنت ، على الرغم من أن استخدامه في كثير من الحالات قد لا يكون الحل الأمثل.

المعيار المعني يفترضنقل البيانات من كائن الأجهزة والبرامج في حالة العميل إلى الخادم والعكس بالعكس. الأول يرسل الطلبات إلى الثاني ، ويجيب عليها وفقًا للخوارزمية المحددة. هناك عدة أنواع مختلفة من البروتوكول المعني: على سبيل المثال ، HTTPS و HTTP-NG. المزايا الرئيسية لحقيقة أن بروتوكول اتصال HTTP أصبح من أكثر بروتوكولات الاتصال شيوعًا:

- براعة ؛

- سهولة التنفيذ؛

- إمكانية التوسع ؛

- توافر دعم واسع من الشركات المصنعة للبرامج.

كما أن لها عددًا من العيوب ، أبرزها الخبراء:

- حجم كبير بدرجة كافية من الرسائل الفردية ؛

- عدم القدرة على الحوسبة الموزعة ؛

- عدم القدرة على تصفح الموارد المستضافة على الخادم.

أعلاه ، لاحظنا أن المعيار المعنييتم دعم الاتصال من خلال أنظمة تشغيل المستخدم الرئيسية بالإضافة إلى منتجات البرامج الشائعة. ومع ذلك ، فإن نطاق هذا البروتوكول أوسع بكثير من تنفيذ خوارزميات الاتصال في إطار الحلول المخصصة. معيار HTTP قابل للتطبيق في الصناعة وأنظمة المراقبة بالفيديو والبنية التحتية لـ SCADA.

عدد كبير من الشركات المصنعة النظربروتوكولات الاتصال المختلفة في الشبكات كأساسية لبناء بنية تحتية للاتصالات ، اختر HTTP بالضبط - كأداة وظيفية وموثوقة لتنظيم الوصول إلى الموارد المختلفة عبر الإنترنت ، وتكوين الكائنات ، وإدارة الأجهزة المختلفة.

إذا تحدثنا تحديدًا عن الصناعة ، فمن بين البروتوكولات الأكثر طلبًا في قطاع السوق المقابل ، Modbus.

ما هو بروتوكول Modbus؟

المعيار ذو الصلة ينطبق بشكل رئيسيطريقة للسماح بالتفاعل بين العناصر المختلفة داخل البنية التحتية للأتمتة في الإنتاج. يمكن تقديم البروتوكول المقابل في تلك الأنواع التي تم تكييفها لنقل البيانات عبر نوع معين من قنوات الاتصال - السلكية واللاسلكية (يمكن إحالة الكابلات النحاسية والألياف الضوئية إلى موارد النوع الأول - ولهم تم تطوير تعديلات منفصلة للبروتوكول. الكلام).

هناك إصدارات Mobdus مهيأة لنقل البيانات عبر TCP / IP. حل آخر شائع للمؤسسات الصناعية هو PROFIBUS-FDL.

ما هو بروتوكول PROFIBUS-FDL؟

يعمل البروتوكول قيد النظر ضمنشبكة PROFIBUS ، التي أصبحت منتشرة على نطاق واسع بين المؤسسات الصناعية الأوروبية. تم تطوير النموذج الأولي من قبل متخصصين في شركة سيمنز وكان من المقرر استخدامه في مناطق الإنتاج حيث تم استخدام وحدات التحكم.

بعد ذلك ، بناءً على التطورات الألمانيةشكلت الشركة بنية تحتية للشبكة تم فيها دمج العديد من الميزات التكنولوجية والوظيفية للاتصالات التسلسلية المتعلقة بالمستوى الميداني. أتاح بروتوكول الشبكة المدروس دمج أنواع مختلفة من أجهزة الأتمتة في نظام إنتاج واحد. وتجدر الإشارة إلى أن بروتوكول PROFIBUS-FDL ليس هو الوحيد الذي يعمل على الشبكة الصناعية المحددة. ومع ذلك ، فهي موحدة من حيث قابلية التطبيق لغرض تنظيم الوصول إلى الحافلة الرئيسية.

بطريقة أو بأخرى ، يتم استكمال بروتوكول الاتصال المدروس بالمعايير التالية:

- موانئ دبي ؛

- السلطة الفلسطينية ؛

- FMS.

يستخدم PROFIBUS DP لتنظيم تبادل البيانات بين الأجهزة الصناعية الرائدة من نوع DP ، وكذلك الأجهزة التي يتم تنفيذ I / O عليها وفقًا لمخطط موزع. في نفس الوقت ، يسمح البروتوكول المحدد بتنظيم تبادل البيانات بسرعة عالية. كما أنها تتميز بتكلفة تنفيذ منخفضة نسبيًا ، مما يجعلها شائعة في الشركات الصغيرة.

يتيح معيار PROFIBUS PA تبادل ملفاتالبيانات بين البنية التحتية ، والتي تتكون من المعدات المتعلقة بالمستوى الميداني. تم تحسين هذا البروتوكول لربط أجهزة الاستشعار والآليات المختلفة بحافلة خطية أو حلقة مشتركة.

يتميز معيار PROFIBUS FMS بـبراعه. الغرض الأساسي منه هو تنظيم تبادل البيانات بين المكونات عالية التقنية للبنية التحتية الصناعية - أجهزة الكمبيوتر والمبرمجين وأجهزة التحكم.

من بين أعظم نقاط القوة في البروتوكولات ،العمل في شبكة PROFIBUS - الانفتاح (أي أنه يمكن استخدامها من قبل أي مؤسسة صناعية مهتمة) ، واسع الانتشار (مما يسهل توسيع نطاق البنية التحتية الصناعية مع توسع الأسواق ، وفتح صناعات جديدة).

ملخص

لذلك ، درسنا جوهر بروتوكولات الاتصال ،درس سمات بعض الأصناف الشعبية من المعايير المقابلة. الغرض الرئيسي منها هو توفير نقل البيانات في إطار تنسيقات موحدة. أي ، تلك التي يمكن تحجيمها داخل البنية التحتية ، كقاعدة عامة ، تتجاوز بشكل كبير حجم مؤسسة واحدة.

في الحقيقة نحن نتحدث عن المعايير الدولية:البروتوكولات الحديثة للاتصالات الخلوية والاتصالات السلكية والواي فاي منتشرة على نطاق واسع ومتاحة على نطاق واسع وسهلة القياس نسبيًا. بالطبع ، في عدد من الحالات ، حتى في الأسواق العالمية مثل توفير الخدمات الخلوية ، من الممكن استخدام البروتوكولات الإقليمية ، ولكن من مصلحة أكبر العلامات التجارية تقديمها ، إذا كان هذا لا يتعارض مع مصالح الأعمال التجارية ، وفي بعض الحالات - الدولة ، وفقًا لمعايير موحدة قدر الإمكان. مما يجعل من الممكن تكثيف الاتصالات الدولية.

هناك عدد من بروتوكولات الاتصال الأساسية.في سياق الإنترنت ، يتضمن ذلك HTTP و TCP / IP. في قطاع الخدمات لتوفير الوصول إلى الشبكة ، يمكن تصنيف معيار PPP على هذا النحو. إذا رأى المستخدم رسالة تفيد بأن بروتوكول التحكم في PPP قد تم قطعه ، فعلى الأرجح أنه لن يتمكن من الوصول إلى الموارد عبر الإنترنت إما باستخدام HTTP أو باستخدام TCP / IP. وبالتالي ، فإن كل معيار له أهمية كبيرة ، وعلاوة على ذلك ، في كثير من الحالات يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالآخرين. إذا تمت مقاطعة أحد البروتوكولات عن طريق الاتصال ، فهناك احتمال ألا يتمكن المستخدم من الوصول إلى تلك الموارد لتنظيم الاتصالات التي تكون المعايير الأخرى مسؤولة عنها.

بروتوكولات الاتصال هي أداة حل لا غنى عنهاالمهام المعقدة سواء في مجال توفير اتصالات المستخدم وفي المجالات الصناعية والخدمية. يعتمد نجاح تنفيذ البنية التحتية المناسبة ، فضلاً عن فعاليتها ، من حيث نسبة أداء النظام وتكاليف التثبيت ، على الاختيار المناسب لمعيار معين. وبالتالي ، فإن الدراسة المسبقة لخصائص بروتوكولات الشبكة واختيار الخيار الأمثل هي مهمة مهمة لمديري المؤسسات المسؤولين عن تنفيذ وتحديث البنية التحتية لاتصالات الشركة.