Protokoły liniowe o organizacji znakowej i bitowej
Opis Porotokołów

Protokoły reguł doboru tras są podzielone na dwie grupy, zależnie od tego, w jakim obszarze sieci są wykorzystywane. Protokoły wewnętrznych reguł doboru tras są używane do przesyłania informacji związanych z reguła doboru tras stosowaną wewnątrz systemu autonomicznego, a na potrzeby reguł doboru tras wykorzystywanych do kierowania ruchem między systemami autonomicznymi stosowane są protokoły zewnętrznych reguł doboru tras.

Przykładami protokołów wewnętrznych reguł doboru tras są protokoły RIP i OSPF.

Protokół RIP (Routing Information Protocol) zaliczamy do kategorii protokołów dystansowo-wektorowych. Protokół ten zwykle wybiera trasy o najmniejszej liczbie „przeskoków”, czyli najmniejszej liczbie routerów (węzłów), przez które muszą przejść datagramy na trasie od routera źródłowego do docelowego. Najdłuższa trasa może składać się, z co najwyżej piętnastu przeskoków. Jeżeli wyznaczona trasa posiada więcej niż piętnaście przeskoków to protokół RIP przyjmuje, że router docelowy jest nieosiągalny. Z tego powodu protokół ten nie może być stosowany w systemach autonomicznych składających się z dużej liczby routerów.

Decyzje, co do wyboru trasy w protokole RIP mogą być podejmowane nie tylko w oparciu o liczbę przeskoków, ale również na podstawie kosztu trasy. Koszt trasy może reprezentować np. opóźnienie, przepustowość trasy lub stopień zabezpieczenia przed niepowołanym dostępem.

Decyzja, co do dalszej tras datagramu podejmowana jest przez router na podstawie adresu przeznaczenia i tablicy kierunków. Każdy, router wysyła swoje tablice kierunków wraz z obliczonymi wcześniej kosztami tras do sąsiednich routerów średnio, co 30s. Na podstawie informacji otrzymanych od sąsiadów router modyfikuje swoje tablice kierunków. W tym celu wyznacza koszty tras prowadzących do innych routerów. Koszt trasy do routera X jest sumą kosztu transmisji do sąsiedniego routera i kosztu trasy prowadzącej od sąsiedniego routera do routera X. Pierwszy składnik tej sumy jest obliczany przez router, a drugi jest nadsyłany z sąsiedniego routera. Następnie dla każdego docelowego routera wybierana jest trasa o najmniejszym koszcie. Jeśli otrzymane informacje dotyczą routera docelowego, który dotychczas nie występował w tablicy kierunków to tablica ta jest odpowiednio uzupełniana przez dodanie nowej trasy. Jeśli informacje o routerze docelowym już znajdują się w tablicy kierunków, to jej modyfikacja jest dokonywana tylko wtedy, gdy koszt nowej trasy jest mniejszy od kosztu trasy dotychczasowej. Natomiast informacje o trasach są usuwane z tablicy kierunków, jeśli:

-lista przeskoków na trasie przeskoczyła 15,

-sąsiedni router opóźnia się z przekazaniem swojej tablicy kierunków. Zazwyczaj przyjmuje się, że trasy prowadzące przez ten sąsiedni, router są usuwane, gdy opóźnienie w przesyłaniu tablicy kierunków przekracza 180s.

Protokół OSPF (Open Shortest-Path-First) zaliczymy do protokołów stanu połączenia. W porównaniu z protokołami dystansowo-wektorowymi protokoły stanu połączenia wymagają większej mocy obliczeniowej, zapewniają większy stopień kontroli nad procesem kierowania ruchem datagramów w sieci i szybciej dostosowują się do zmian struktury sieci. Protokół OSPF jest przystosowany do pracy w dużych systemach autonomicznych. Każdy router pracujący z protokołem OSPF musi znać strukturę sieci, w której pracuje. W związku z tym wykonuje on dwa podstawowe zadania:

-testowanie stanów sąsiednich routerów i własnych linii wyjściowych w celu potwierdzenia ich sprawności. Wymiana informacji między sąsiednimi routerami jest dokonywana z użyciem protokołu „hello”.

-okresowe  przesyłanie (rozgłaszanie) informacji o stanie połączeń sąsiednimi routerami do wszystkich routerów pracujących w sieci.

Router, na podstawie otrzymywanych informacji, tworzy graf skierowany będący reprezentacją sieci fizycznej. Wierzchołki tego grafu odpowiadają routerom, a łuki skierowane modelują sprawne łącza transmisyjne. Ponieważ każdy z routerów pracujących w sieci otrzymuje te same informacje o sieci, więc każdy z nich tworzy ten sam graf. Następnie każdy router wyznacza najkrótszą trasę do każdego innego routera. Do wyznaczenia najkrótszych tras zwykle wykorzystywany jest algorytm Dijkstry. Tablice kierunków są uaktualniane w oparciu o obliczone, najkrótsze trasy. W przypadku, gdy do pewnego routera istnieją dwie trasy o jednakowych minimalnych długościach, strumień datagramów dzielony jest na dwie równe części, z których każda przesyłana jest inną trasą.

Każdy router wewnątrz sytemu autonomicznego do wyznaczania najkrótszych tras korzysta z tych samych danych i stosuje ten sam algorytm, a zatem zapobiega to występowaniu pętli na trasach, po których przesyłane są datagramy. Zapobieganie występowaniu pętli na trasach jest bardzo ważną własnością protokołu OSPF, która między innymi wydatnie zwiększa efektywność działania sieci.

Protokoły zewnętrznych reguł doboru tras są wykorzystywane do wymiany informacji związanych ze sposobem przesyłania datagramów między systemami autonomicznymi. Do takich protokołów zaliczamy np. protokoły EGP lub BGP.

Protokół EGP (Exterior Gateway Protocol) umożliwia wymianę komunikatów między parą sąsiednich routerów zewnętrznych. Router zewnętrzny to taki sam router, który z jednej strony ma możliwość komunikowania się z innymi routerami wewnątrz systemu autonomicznego, a z drugiej z routerami zewnętrznymi innych systemów autonomicznych. System autonomiczny może posiadać jeden lub wiele routerów zewnętrznych.

Każdy router zewnętrzny wymienia informacje związane z wewnętrzną reguła doboru tras z routerami wewnętrznymi systemu autonomicznego korzystają z protokołu wewnętrznej reguły doboru tras. Pozwala to routerowi zewnętrznemu na uzyskanie informacji o adresach komputerów (użytkowników końcowych) znajdujących się w systemie autonomicznym. Ponadto każdy router zewnętrzny wymienia informacje związane z zewnętrzną regułą doboru tras z sąsiednimi routerami zewnętrznymi innych systemów autonomicznych.

Podstawowe procedury wykonywane przez router zewnętrzny pracujący według protokołu AGP to:

-poznanie sąsiada poprzez wymianę specjalnych komunikatów między sąsiednimi routerami zewnętrznymi

-okresowa wymiana informacji związanej z kierowaniem ruchem datagramów między dwoma sąsiednimi routerami zewnętrznymi

-monitorowanie dostępności sąsiednich routerów zewnętrznych realizowane przez wysyłanie odpowiedniego komunikatu i oczekiwanie na odpowiedź. Jeśli po trzykrotnym wysłaniu komunikatu ciągle brak odpowiedzi, to zakłada się, że sąsiedni router zewnętrzny przestał działać i wówczas usuwa się z tablicy kierunków wszystkie prowadzące przez niego trasy.

Router zewnętrzny zwykle utrzymuje dwie tablice kierunków. Jedną dotyczącą kierowania ruchem datagramów wewnątrz systemu autonomicznego i drugą z trasami do innych routerów zewnętrznych. Tablica związana z ruchem datagramów wewnątrz sytemu autonomicznego jest wyznaczana (aktualizowana) z użyciem protokołów wewnętrznych reguł doboru tras, a tablica kierunków dotyczących wymiany datagramów między systemami autonomicznymi jest wyznaczana z użyciem procedur nie definiowanych przez protokół EGP.

Protokół BGP (Border Gateway Protocol) zdefiniowany w dokumencie RFC 1163 zaczyna zastępować protokół EGP. Routery zewnętrzne pracujące z protokołem BGP podobnie jak routery z protokołem EGP, wymieniają informację o dostępności systemów autonomicznych. Ponadto przesyłane są atrybuty trasy takie jak koszty czy też zabezpieczenia przed niepowołanym dostępem. Atrybuty te również mogą zawierać informacje służące do wyboru tras na podstawie wymagań administracyjnych (nietechnicznych), np. związanych z bezpieczeństwem datagramów. Na podstawie otrzymanych informacji protokół BGP wybiera najkrótszą trasę. Informacje wymieniane są jedynie przyrostowo, a nie przez przesyłanie całej bazy danych dotyczącej zewnętrznej reguły doboru tras, zatem protokół ten nie powoduje dużego przyrostu ruchu w sieci.

Protokoły TCP/IP mogą działać korzystając z wielu różnych mediów transmisyjnych. Jednym z jednych istotniejszych nośników są łącza szeregowe z uwagi na to, że wielu zdalnych użytkowników łączy się z sieciami TCP/IP poprzez np. łącza telefoniczne, a także z uwagi na rozwój sieci rozległych pracujących z protokołami TCP/IP. Te dwa powody wymusiły standaryzację komunikacji TCP/IP poprzez łącza szeregowe, co doprowadziło do powstania dwóch protokołów dla łączy szeregowych SLIP i PPP.

Protokół SLIP (Serial Line IP) został opisany w dokumencie RFC 1055. Umożliwia on asynchroniczny lub synchroniczny transfer danych przez łącza dzierżawione lub komutowane z szybkością transmisji do 19.2 Kb/s. Pozwala łączyć ze sobą komputery, routery i stacje robocze. Protokół SLIP w prosty sposób obudowuje datagramy IP podczas ich przesyłania przez łącza szeregowe. SLIP traktuje dane jako ciąg bajtów i używa następujących dwóch znaków specjalnych do oznaczania końca datagramu:

-znak SLIP END (kod 192) oznacza koniec datagramu

-znak SLIP ESC (kod 219) wskazujący, że następny znak nie jest znakiem specjalnym protokołu SLIP. W trakcie transmisji może zdarzyć się, że w nadawanym ciągu danych wystąpią sekwencje odpowiadające znakom specjalnym, co oznaczało błędną ich interpretację przez odbiornik. Aby się przed tym zabezpieczyć nadajnik bada wysyłany ciąg bajtów i wstawia dodatkowy znak ESC bezpośrednio przed bajtem odpowiadającym znakowi specjalnemu. Pozwala to zapobiec interpretowaniu przez protokół SLIP bajtu stanowiącego dane jako końca datagramu.

Protokół SLIP może przekazywać datagramy o długości do 1006 bajtów. Nie zawiera on w sobie mechanizmów detekcji i korekcji błędów, a także nie posiada mechanizmów adresowania. Oba komunikujące się systemy muszą znać wzajemnie swoje adresy i mogą przesyłać z użyciem protokołu SLIP wyłącznie datagramy IP. Protokół ten może być wykorzystywany jedynie w transmisji punkt-punkt. Ponadto komunikujące się systemy muszą mieć zainstalowane te same wersje protokołu SLIP.

Wymienione wyżej braki protokołu SLIP nie są istotne dla części zastosowań, a w innych zastosowaniach stanowią wielką przeszkodę. SLIP zaleca się stosować do odległych systemów, komputerów lub stacji roboczych przesyłających wyłącznie datagramy IP, nie zaleca się go stosować w środowisku sieci rozległych do łączenia routerów.

Protokół PPP (Point to Point Protocol) opracowano jako standard przeznaczony do użycia w sieci Internet. Można go również stosować w innych sieciach rozległych (RFC 1171 i 1172). Jest to protokół do transmisji synchronicznej i asynchronicznej po łączach dzierżawionych i komutowanych. Protokół PPP może przenosić pakiety pochodzące od różnych protokołów warstwy sieciowej: IP, IPX, AppleTalk, DECnet, CLNP oraz MAC. Inną właściwością PPP jest posiadanie mechanizmu adresacji, IP co pozwala łączyć się zdalnym użytkownikom w dowolnym miejscu sieci, a także ograniczeń, co do szybkości transmisji. Datagramy IP lub pakiety innych protokołów są przesyłane wewnątrz ramek protokołu PPP. Struktura tej ramki jest podobna do struktury ramki HDLC z tym, że ramka PPP ma dodatkowe pole określające, od jakiego protokołu pochodzą dane zawarte w polu informacyjnym ramki.

PPP obejmuje swym działaniem trzy najniższe warstwy modelu ISO-OSI. Warstwy PPP pełnią następujące funkcje:

-warstwa fizyczna definiuje transmisję poprzez łącza synchroniczne i asynchroniczne z użyciem takich protokołów EIA-232E, EIA-422, EIA-433, V.24, oraz V.35.

-warstwa sterowania składa się z dwóch części. Protokół DLLP (Data Link Layer Protocol) jest nieznacznie zmodyfikowaną wersją protokołu HDLC. Modyfikacja polega na dodaniu do ramki pola określającego protokół z którego przychodzą dane. DLLP jest używany zarówno do transmisji synchronicznej jak i do asynchronicznej. Protokół LCP (Link Control Protocol) zakłada i utrzymuje łącze między dwoma połączonymi stacjami. Dostarcza on informacji sterującej połączeniem szeregowym. Stosuje się go do ustanawiania połączenia logicznego, negocjacji parametrów konfiguracyjnych połączenia, utrzymywania połączenia, sprawdzania jakości połączenia i rozłączania połączenia.

-warstwa sieciowa zawiera zbiór protokołów NCP (Network Control Protocol). Ponieważ każdy protokół sieciowy posiada swój własny protokół NCP wyposażony w procedury kontrolne, pozwala to PPP na przesyłanie danych pochodzących z różnych protokołów sieciowych. Z czasem producenci protokołów sieciowych zaczęli dołączać swoje protokoły NCP dzięki czemu PPP może obsłużyć różne urządzenia sieciowe pracujące z różnymi protokołami

Protokół SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – prosty protokół przesyłania poczty elektronicznej) wykorzystywany jest do przesyłania komunikatów poczty elektronicznej między dwoma hostami w sieci TCP/IP. Większość programów pocztowych wysyła wiadomość do serwerów pocztowych Internetu, korzystając z tego protokołu. Serwery te, wymieniając wiadomości z innymi serwerami, także używają SMTP. Klient, pobierając wiadomości z serwerów, używają protokołu skrzynki pocztowej (POP3) lub internetowego protokołu dostępu do wiadomości(IMAP).

Protokół POP3 (Post Office Protocol version 3 – protokół skrzynki pocztowej, wersja 3) umożliwia pobieranie komunikatów poczty elektronicznej ze skrzynki pocztowej dla komunikatów przychodzących znajdującej się na serwerze. Jeśli użytkownik korzysta z internetowej poczty elektronicznej, jest bardzo prawdopodobne, że używa klienckiego programu pocztowego zgodnego z protokołem POP3.

Gdy użytkownik rejestruje się na serwerze POP3, jego kliencki program pocztowy kopiuje nowe wiadomości na komputer lokalny i opcjonalnie usuwa je z serwera. Przy odczytywaniu wiadomości użytkownik korzysta z ich lokalnych kopii. Ponieważ protokół POP3 służy tylko do pobierania wiadomości, programy klienckie POP3 zwykle używają do wysyłania wiadomości protokołu SMTP.

Protokół IMAP4 (Internet Message Access Protocol version 4 – internetowy protokół dostępu do wiadomości, wersja 4). Jest to protokół podobny do POP3, także jest używany do pobierania wiadomości z serwera i bazuje na SMTP przy wysyłaniu wiadomości. Jednak pod wieloma względami ulepsza technologię POP3. Za pomocą IMAP4 można przeszukiwać katalogi serwera oraz przenosić, przeglądać i usuwać komunikaty bez potrzeby kopiowania ich na komputer lokalny. Protokół ten umożliwia także zachowywanie niektórych ustawień, jak np. wygląd okna klienta na serwerze. Czyni to IMAP4 szczególnie przydatnym, jeśli użytkownik uzyskuje dostęp do swojej poczty elektronicznej z różnych miejsc i z różnych komputerów.

Protokół LDAP (Lightweight Directory Access Protocol – prosty protokół dostępu do katalogów) wykorzystywany jest do pobierania informacji o katalogach od serwerów pocztowych obsługujących ten protokół. Klient LDAP może pobierać listę zawierającą takie informacje jak nazwy, adresy poczty elektronicznej, lokalizacje i publiczne klucze zabezpieczające. Wiele nowszych programów klienckich POP i IMAP obsługuje także LDAP.

Protokół FTP (File Transfer Protocol – protokół przesyłania plików).

FTP jest powszechnie wykorzystywaną usługą, umożliwiającą użytkownikowi przesyłanie plików między komputerami w sieci TCP/IP, niezależnie od typu używanego komputera lub systemu operacyjnego. Użytkownik uruchamia na jednym z komputerów program klienta FTP, podczas gdy na drugim komputerze działa program serwera FTP. Większość programów klienckich FTP przyjmuje polecenia wpisywane z klawiatury, ale dostępne są także wersje graficzne. FTP jest używany głównie do przesyłania plików, choć może także tworzyć i usuwać katalogi oraz zestawiać listy plików. Gdy FTP jest używany do przesyłania plików, przesyła pliki pojedynczo. Na większości komputerów można rozpocząć sesję FTP przez wpisanie polecenia ftp po znaku gotowości. FTP pyta wtedy o identyfikator użytkownika i hasło, wykorzystywane przez serwer FTP do sprawdzenia uprawnienia do określenia praw użytkownika (np. tylko prawa odczytu lub prawa odczytu i zapisu). Niektóre serwery FTP są powszechnie dostępne i umożliwiają zarejestrowanie się przy użyciu identyfikatora anonymous. W takim przypadku, choć można podać dowolne hasło, zwyczajowo jako hasło podaje się nazwę skrzynki poczty elektronicznej. Jeśli serwery FTP nie są przeznaczone do użytku publicznego, są konfigurowane tak, by nie zezwalały na dostęp anonimowy. W takim przypadku, aby uzyskać dostęp, trzeba wprowadzić nazwę użytkownika i hasło.

1. „TCP/IP 24 lekcje” – Joe Casad; Bob Willsey

2. „Protokoły sieci teleinformatycznych” – Jacek Jarmakiewicz

3. „Internet” – William Buchanan

Darmowy katalog stron