Единый протокол передачи данных сокращенно называется. Основные протоколы сети
Сегодня трудно представить себе существование человеческой цивилизации без Всемирной паутины. Это около 400 миллионов пользователей, для которых круглосуточно работают десятки миллионов серверов, содержащих в сумме более миллиона страниц. WWW – крупнейшее хранилище общедоступных данных, самые оперативные средства массовой информации, электронные магазины, клубы по интересам и многое, многое другое.
Что будет представлять из себя сеть через 10 лет, не возьмется предсказать ни один аналитик. Но ясно одно: если сейчас WWW, о которой никто не знал еще 15 лет назад, изучают в школе, (несмотря на то, что школьное образование всегда отличалось консерватизмом), то скоро умение пользоваться браузером станет столь же необходимым, школьном образовании, как умение читать и писать.
Как ни прискорбно, об этом сообщать, но Интернет стал таким же детищем военных технологий, как и сам компьютер. В безумной гонке ядерных испытаний, которой были отмечены пятидесятые годы прошлого века, Соединенные Штаты произвели вроде бы не очень мощный взрыв на высоте 20 километров. Но последствия его были поистине ужасающими. Порожденный взрывом электромагнитный импульс вывел из строя не только телефонные и телеграфные линии, но и погрузил в темноту на несколько дней целый штат – Гавайи расположенный в тысяче миль от места взрыва. Мораль истории была достаточно грустной для американских военных: высотный ядерный взрыв не очень большой мощности, произведенный в центре страны, полностью лишает ее систем связи, а значит, и управления. Единственным вариантом решения проблемы являлось создание сверхзащищенной системы связи, способной передавать огромное количество информации во все точки страны.
Историю Интернета можно разделить на несколько этапов:
1945-1960.Теоретические работы по интерактивному взаимодействию человека с машиной, появление первых интерактивных устройств и вычислительных машин, на которых реализован режим разделения времени.
Одной из важных дат в истории Интернета можно считать 1957 год, когда в рамках Министерства обороны США выделилась отдельная структура - Агентство передовых исследовательских проектов (DARPA). В 60-х годах основные работы DARPA были посвящены разработке метода соединений компьютеров друг с другом.
Возглавлял первую исследовательскую программу, посвященную системе глобальной коммуникации, Дж. Ликлайдер (J.C.R. Licklider), который опубликовал работу "Galactic Network". В ней он предсказывал возможность существования в будущем глобальной компьютерной связи между людьми, имеющими мгновенный доступ к программам и базам данных из любой точки земного шара. Его предвидение отражает современное устройство международной сети Интернет. Ликлайдер сумел убедить в реальности своей концепции группу ученых, среди которых был будущий его преемник - исследователь Массачусетского Технологического Института (MIT) Лоренс Робертс (Lawrence G.Roberts.). Вновь создаваемая сеть должна была обеспечивать управление огромной страной в условиях полного отсутствия других средств связи, и поэтому ее пропускная способность имела очень важное значение.
С этой точки зрения большое значение имела теория о
коммутации пакетов для передачи данных, которую Леонард Клейнрок (Leonard Kleinrock)
разработал в 1961 году и впервые опубликовал в июле 1964 года. При коммутации пакетов
необходимые для передачи данные разбиваются на
части и передаются различными путями через сеть. К каждой части присоединяется заголовок,
содержащий полную информацию о доставке
пакета по назначению. Коммутация пакетов
обеспечивает большие пропускную способность канала и надежность системы. Достаточно сказать,
что использование пакетной технологии позволило увеличить предлагаемую скорость передачи
по каналам проектируемой сети ARPANET с 2.4 Кбит/с до 50 Кбит/с.
Разработка технических принципов коммутации пакетов, ввод в действие ARPANet.
В 1966 году DARPA пригласило Ларри Робертса для реализации проекта компьютерной сети ARPANET. Цели проекта было изучение способов поддержания связи в условиях ядерного нападения и разработка концепции децентрализованного управления военными и гражданскими объектами в период ведения войн. Децентрализация была принципиально важна, поскольку позволяла сети функционировать даже при уничтожении нескольких узлов. Для решения задачи на первом этапе предполагалось объединить несколько крупных исследовательских учреждений (университетов) и провести эксперименты в области компьютерных коммуникаций.
Роберт Кэн представил общую архитектуру сети ARPANET, Лоренс Робертс разработал топологию и экономические вопросы, Леонард Клейнрок (Network Measurement Center, UCLA) представил все средства измерений и анализа сети.
В 1968 году контракт на реализацию проекта был предоставлен
компании Bolt Beranek and Newman (BBN), которая завершила его к концу 1969 года подключением
в одну компьютерную сеть четырех исследовательских центров: UCLA, SRI, UCSB и University of Utah.
В 1969 году ARPANET заработал. 20 октября 1969 года профессор Кленройк передал сообщение своему коллеге
в университет Сан-Франциско. Сообщение - слово "LOG" (подключиться) - профессор разбил на 3 этапа -
по одной букве в каждом. "Мы передали одну букву и спросили, прошла ли она. Когда получили
положительный ответ, отправили вторую с тем же вопросом. Выяснили, что прошло и это сообщение,
передали третью букву, но внезапно наш компьютер завис и связь прервалась,"- вспоминал г. Клейнрок
в интервью ВВС.
20 октября 1969 года считается первым днем существования интернета.
После проведения эксперимента все исследования Клейнрока стали финансироваться в рамках специальной правительственной программы США и считались одним из самых перспективных направлений в создании оборонной информационной системы. В последующие годы число компьютеров, подключенных к ARPANET, быстро росло.
1971-1980.Число узлов ARPANet возросло до нескольких десятков, проложены специальные кабельные линии, соединяющие некоторые узлы, начинает функционировать электронная почта, о результатах работ ученые докладывают на международных научных конференциях.
Следующим этапом, очевидно, являлось расширение сети по всей стране, что обеспечило бы высшее военное и политическое руководство надежным каналом связи в случае чрезвычайных обстоятельств, под которым имелось в виду, в первую очередь, ядерная атака со стороны Советского Союза.
DARPA, вдохновленная успехом ARPANET, пригласила Роберта Кэна для разработки новой программы “Internetting Project” с целью изучения методов соединения различных сетей между собой.
В октябре 1972 года Роберт Кан организовал большую, весьма успешную демонстрацию ARPANET на Международной конференции по компьютерным коммуникациям. Это был первый показ на публике новой сетевой технологии.
Также в 1972 году появилось первое "горячее" приложение - электронная почта
В марте Рэй Томлинсон (Ray Tomlinson), движимый необходимостью создания для разработчиков ARPANET простых средств координации, написал базовые программы пересылки и чтения электронных сообщений. В июле Робертс добавил к этим программам возможности выдачи списка сообщений, выборочного чтения, сохранения в файле, пересылки и подготовки ответа. С тех пор более чем на десять лет электронная почта стала крупнейшим сетевым приложением. Для своего времени электронная почта стала тем же, чем в наши дни является Всемирная паутина - исключительно мощным катализатором роста всех видов межперсональных потоков данных.
Интересные факты
1971: Написана первая программа для эл.почты
1972: Придуман знак @
1973: Первая международная связь по эл. почте между Англией и Норвегией
1974: Открыта первая коммерческая версия ARPANET - сеть Telnet
1976: Роберт Меткалф, сотрудник исследовательской лаборатории компании Xerox, создает Ethernet - первую локальную компьютерную сеть.
1979: Придуманы "смайлики" - изображения перевернутой набок физиономии, для придания посланиям эмоциональной окраски. Например, так: :-)
Принят протокол TCP/ IP, Министерство обороны решает построить собственную сеть на основе ARPANet, происходит разделение на ARPANet и MILNet, вводится система доменных имен Domain Name System (DNS), число хостов доходит до 100 000.
В 1974 году Internet Network Working Group (INWG), созданная DARPA и руководимая Винтоном Серфом разработала универсальный протокол передачи данных и объединения сетей Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - сердце Internet.
В 1980 году INWG под руководством Винтона Серфа объявила TCP/IP стандартом и представила план объединения существующих сетей, сформулировав основные его принципы:
Сети взаимодействуют между собой по протоколу TCP/IP.
Объединение сетей производится через специальные “шлюзы” (gateway).
Все подключаемые компьютеры используют единые методы адресации.
В 1983 году DARPA обязала использовать на всех компьютерах ARPANET протокол TCP/IP, на базе которого Министерство обороны США разделило сеть на две части: отдельно для военных целей - MILNET, и научных исследований - сеть ARPANET.
Для объединения имеющихся 6 крупных компьютерных центров и поддержания глобального академического и исследовательского сообществ в 1985 году Национальный Научный Фонд США (NSF) начал разработку программы построения межрегиональной сети NSFNET. Для руководства проектом в 1986 году был приглашен Стив Вульф.
1991-2000.Новейшая история.
1991: Европейская физическая лаборатория CERN создала известный всем протокол WWW - World Wide Web. Эта разработка была выполнена, прежде всего, для обмена информацией среди физиков. Появляются первые компьютерные вирусы, распространяемые через Интернет.
1993: Создан первый Интернет-браузер Mosaic Марком Андреесеном в Университете штата Иллинойс. Число интернет-хостов превысило 2 млн. В сети действует 600 сайтов.
1996: Началось соревнование между браузером Netscape, созданным под руководством Марка Андреесена, и Internet Explorer, разработанным компанией Microsoft. В мире уже существует 12,8 млн. хостов и 500 тыс. сайтов.
2002: Сеть Интернет связывает 689 млн. человек и 172 млн. хостов.
Интернет - это всемирная компьютерная сеть, объединяющая в единое целое десятки тысяч
разнородных локальных и глобальных компьютерных сетей, связанных определенными соглашениями (протоколами). Ее назначение –
обеспечить любому желающему постоянный доступ к информации. Благодаря сети стал доступен огромный объем информации.
Так, пользователь в любой стране может связаться с людьми, разделяющими его интересы, или получить ценные сведения в электронных
библиотеках, даже если они находятся на другом конце света. Нужная информация окажется в его компьютере за считанные секунды,
пройдя путь по длинной цепочке промежуточных компьютеров, по кабелям и радио, через горы и моря, по дну океанов и через спутники..
Интернет финансируется правительствами, научными и образовательными учреждениями, коммерческими структурами и миллионами частных лиц во всех частях света, но никто конкретно не является ее владельцем. Техническую сторону организации сети контролирует Федеральный сетевой совет (FNC),формируемый из приглашенных добровольцев, который 24 октября 1995 года принял определение того, что же мы подразумеваем под термином "Интернет":
Internet – это глобальная компьютерная система, которая:
Логически взаимосвязана пространством глобальных уникальных адресов (каждый компьютер, подключаемый к сети имеет свой уникальный адрес);
Способна поддерживать коммуникации (обмен информацией);
Обеспечивает работу высокоуровневых сервисов (служб), например, WWW, электронная почта, телеконференции, разговоры в сети и другие.
Internet является одноранговой сетью , т.е. все компьютеры в сети равноправны, и любой компьютер можно подключить к любому другому компьютеру. Таким образом, любой компьютер, подключенный к сети, может предлагать свои услуги любому другому.
В узлах этого всемирного соединения установлены компьютеры, которые и содержат нужную информацию и предлагают различные информационные и коммуникационные услуги. Эти компьютеры называются серверы (хосты) .
Компьютер сервер предоставляет услуги другим компьютерам, запрашивающим информацию, которые называют клиентами (пользователями, абонентами). Таким образом, работа в Internet предполагает наличие передатчика информации, приемника и канала связи между ними. Когда мы «входим» в Internet, наш компьютер выступает в качестве клиента, он запрашивает необходимую нам информацию на выбранном нами сервере.
Протоколы передачи данныхДля того чтобы использовать автомобильный транспорт, людям пришлось договориться о всеобщих правилах, которым он должен подчиняться. Точно так же сеть Интернет не может существовать без единых правил, определяющих порядок передачи данных компьютерами в сети, так как компьютеры строятся на различных аппаратных платформах и управляются различными операционными системами.
Набор соглашений о правилах формирования и форматах сообщений называется протоколом.Передаваемые данные разбиваются на небольшие порции, называемые пакетами. Каждый пакет перемещается в сети, независимо от других пакетов. Они переходят с одного узла на другой и далее пересылаются на другой узел, находящийся "ближе" к адресату. Если пакет передан неудачно, передача повторяется. Теоретически возможно, что разные сообщения пройдут разными путями, но все равно достигнут адресата и будут собраны в полный документ. Возможно, что некоторые документы, отправленные из Англии в Австралию, обогнут земной шар с востока на запад, а другие - с запада на восток.
Сети в Интернете все связываются друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP / IP (читается «ти-си-пи / ай-пи”).
На самом деле протокол TCP / IP – это два разных протокола, определяющие различные аспекты передачи данных в сети:
Протокол TCP (Transmission Control Protocol) – протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя.
Протокол IP (Internet Protocol) – протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.
Схема передачи информации по протоколу TCP / IP такова:
Протокол TCP разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты;
далее с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола TCP проверяется, все ли пакеты получены;
после получения всех пакетов протокол TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.
Для работы прикладных программ, таких как программы электронной почты, требуется не только правильно упаковать информацию в пакеты и отправить их, но и необходимо четко договориться о содержимом этих пакетов, а также о процедуре обмена пакетами. Так, например, для получения письма необходимо предъявить пароль обладателя почтового ящика, а это уже целая последовательность действий. Таким образом, необходимы и другие протоколы.
Название протокола |
Расшифровка |
Назначение |
| HTTP |
Hyper Text Transfer Protocol |
|
| FTP |
Протокол передачи файлов |
|
Simple Mail Transfer Protocol |
Простой протокол отправки электронных писем |
|
| POP3 |
||
News Net Transfer Protocol |
Чтобы информация безошибочно могла передаваться с одного компьютера на другой, необходимо наличие уникальных адресов, с помощью которых можно однозначно определить (идентифицировать) получателя информации. Подобно тому, как обычная почта доставляет почтовые отправления по адресам, включающим в себя область, город, улицу, дом, квартиру, так и в сети Internet информационные пакеты доставляются по адресам, только в адресе указываются не дома и улицы, а номера сетей, к которым подключен компьютер-получатель и номера самих компьютеров в этих сетях.
Итак, каждый компьютер, подключенный к сети Internet, имеет физический адрес (IP-адрес).
IP-адрес - это уникальный номер, однозначно идентифицирующий компьютер в Internet. IP-адрес представляет собой четыре десятичных числа (от 0 до 255), разделенных точками, например, 194.67.67.97 (после последнего числа точка не ставится). Каждое число соответствует информационному объему в 1 байт или 8 бит.Расшифровка такого адреса ведется слева направо. Обычно первый и второй байты - это адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый - адрес компьютера в подсети.
IP-адреса соединенных компьютеров.
Таким образом, IP-адрес – это 4 байта или 32 бита. Если с помощью одного байта можно передать 2 8 = 256 вариантов, то с помощью 4-х байтов можно передать 2 32 = 4 млрд. вариантов. Таким образом, к сети Internet может быть максимально подключено 4 млрд. пользователей. Поскольку в настоящее время наблюдается стремительный рост пользователей Internet, а кроме того, современные технические достижения позволяют подключать к сети Internet не только компьютеры, но и сотовые телефоны, телевизоры, и даже холодильники, то это пространство адресов становится очень тесным. Для его расширения предполагается перевести Internet на 128-битный IP-адрес (максимум пользователей 2 128).
В какой-то мере физический адрес аналогичен обычному телефонному номеру, однако, человеку пользоваться им неудобно. Поэтому в Интернет была введена Доменная Система Имен (DNS - Domain Name System).
Доменная система имен ставит в соответствие числовому IP-адресу компьютера уникальное доменное имяДоменные имена и IP-адреса распределяются международным координационным центром доменных имен и IP-адресов (ICANN), в который входят по 5 представителей от каждого континента.
Как же строится доменная система имен?
Основным преимуществом этой системы является наглядность. Адрес разбивается на несколько полей, причем ни количество полей, ни их размер не ограничены.
Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня - домены второго уровня - домены третьего уровня. Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные - каждой стране соответствует двухбуквенный код) и административные (трехбуквенные).
России принадлежит географический домен ru. Давно существующие серверы могут относиться к домену su (СССР).
| Германия |
|||
| gov |
Правительственная США |
jp |
Япония |
| int |
Международная |
ru |
Россия |
| mil |
Военная США |
su |
СССР |
| net |
Компьютерная сеть |
uk |
Англия |
| org |
Некоммерческая |
us |
США |
Доменные имена читаются справа налево. Домен верхнего уровня расположен в крайнем справа поле. Все остальные поля адреса отдаются на усмотрение страны, за которой закреплен домен верхнего уровня. Например левее индекса страны может стоять сокращенное название города: spb - Санкт-Петербург , e-burg - Екатеринбург и т.д. Затем может идти название организации, имеющей локальную сеть. Например, et - электротехнический университет. Далее может идти название подразделения: ok - отдел кадров.
Рассмотрим конкретный адрес: sch458.spb.ru . Домен высшего уровня ru означает, что компьютер с этим именем находится в Российской Федерации, затем идет домен второго уровня spb, что означает – в Санкт-Петербурге, и лишь домен третьего уровня - sch458 – реальный компьютер – соответствует организации, за которой числится данный доменный адрес – это имя в Интернете принадлежит нашей школе.
Все DNS-адреса преобразуются в IP-адреса с помощью специальных DNS-серверов , которые на узлах сети извлекают из баз данных символические имена и заменяют их физическими адресами компьютеров. На базе DNS-адресов строятся также адреса электронной почты и адреса информационных ресурсов Интернета.
IP-адрес или соответствующее ему доменное имя позволяют однозначно идентифицировать компьютер в сети Internet, но дело в том, что на компьютере может присутствовать множество различной информации в различных форматах, например, в виде файлов, электронных сообщений, страниц и т.п. Для того, чтобы можно было безошибочно получать нужную информацию и в нужном формате используется строка символов, которую называют универсальный указатель ресурса. Эта строка однозначно идентифицирует любой ресурс в сети Internet. Именно такая строка отображается в поле «Адрес» обозревателя Internet Explorer, когда мы «гуляем» по Internet
Универсальный указатель ресурса или URL (Universal Resource Locator)включает в себя протокол доступа к документу, доменное имя или IP-адрес сервера, на котором находится документ, а также путь к файлу и имя файла:
protocol://domain_name/path/file_name
В данном примере использован наиболее часто используемый протокол http:// – протокол передачи гипертекста.
Примечание: если имя файла не указано, то используется имя файла по умолчанию index.htm (index.html), либо default.htm (default.html).
Вопросы.Предлагаемый вам тест содержит тринадцать вопросов, на каждый из которых дается три варианта ответа. Вопросы выводятся в отдельном окне. Отвечая на вопрос, установите курсор мышки на выбранном варианте ответа (он отобразится белым цветом) и щелкните на нем. По результатам выполнения теста будет выведено число верных ответов, повторных попыток ответа и оценка.
Для начала теста нажмите на кнопку
Протокол передачи данных - набор соглашений интерфейса логического уровня , которые определяют обмен данными между различными программами . Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры , соединённой тем или иным интерфейсом.
Сигнальный протокол используется для управления соединением - например, установки, переадресации, разрыва связи. Примеры протоколов: RTSP , SIP . Для передачи данных используются такие протоколы как RTP .
Сетево́й протоко́л - набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.
Разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи . Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение , которым реализуется протокол.
Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:
- HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) - это протокол передачи
Протокол - это совокупность правил, в соответствии с которыми происходит передача информации через сеть.
Основные протоколы, используемые в работе Интернет:
В качестве основного протокола сетевого уровня в стеке используется протокол IP , который изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей. Протокол TCP обеспечивает устойчивое виртуальное соединение между удаленными прикладными процессами.
На самом деле TCP/IP является целым набором протоколов, работающих совместно. Он состоит из двух уровней. Протокол верхнего уровня, TCP, отвечает за правильность преобразования сообщений в пакеты информации, из которых на приемной стороне собирается исходное послание. Протокол нижнего уровня, IP, отвечает за правильность доставки сообщений по указанному адресу. Иногда пакеты одного сообщения могут доставляться разными путями.
Протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol - Протокол передачи гипертекста) является протоколом более высокого уровня по отношению к протоколу TCP/IP - протоколом уровня приложения. HTTP был разработан для эффективной передачи по Интернету Web-страниц. Именно благодаря HTTP мы имеем возможность просматривать страницы Сети. Протокол HTTP является основой системы World Wide Web.
Вы отдаете команды HTTP, используя интерфейс браузера, который является HTTP-клиентом. При щелчке мышью на ссылке браузер запрашивает у Web-сервера данные того ресурса, на который указывает ссылка.
Чтобы текст, составляющий содержимое Web-страниц, отображался на них определенным образом - в соответствии с замыслом создателя страницы - он размечается с помощью особых текстовых меток - тегов языка разметки гипертекста (HyperText Markup Language, HTML). Адреса ресурсов Интернета выглядит примерно следующим образом: http://www.tut.by
Протокол FTP (File Transfer Protocol - Протокол передачи файлов по Интернету. Протокол пересылки файлов FTP (File Transfer Protocol) реализует удаленный доступ к файлу. Для того, чтобы обеспечить надежную передачу, FTP использует в качестве транспорта протокол с установлением соединений - TCP.
Протокол telnet обеспечивает передачу потока байтов между процессами, а также между процессом и терминалом. Наиболее часто этот протокол используется для эмуляции терминала удаленной ЭВМ.
С помощью этого протокола вы можете подключиться к удаленному компьютеру как пользователь и производить действия над его файлами и приложениями точно так же, как если бы работали на своем компьютере. Работа с ним ведется из командной строки. Telnet-клиент поставляется, например, в комплекте Windows 98.
WAIS (Wide-Area Information Servers). Этот протокол был разработан для поиска информации в базах данных. Информационная система WAIS представляет собой систему распределенных баз данных, где отдельные базы данных хранятся на разных серверах. Сведения об их содержании и расположении хранятся в специальной базе данных - каталоге серверов. Просмотр информационных ресурсов осуществляется с помощью программы - клиента WAIS.
Поиск информации ведется по ключевым словам, которые задает пользователь. Эти слова вводятся для определенной базы данных, и система находит все соответствующие им фрагменты текста на всех серверах, где располагаются данные этой базы. Результат представляется в виде списка ссылок на документы с указанием того, насколько часто встречается в данном документе искомое слово и все искомые слова в совокупности. Адрес ресурса WAIS в Интернете выглядит примерно так: wais://site.edu
Протокол Gopher - протокол уровня приложения, разработанный в 1991 году. До повсеместного распространения гипертекстовой системы World Wide Web Gopher использовался для извлечения информации (в основном текстовой) из иерархической файловой структуры. Gopher был провозвестником WWW, позволявшим с помощью меню передвигаться от одной страницы к другой, постепенно сужая круг отображаемой информации. Программы-клиенты Gopher имели текстовый интерфейс. Однако пункты меню Gopher могли указывать и не только на текстовые файлы, но также, например, на telnet-соединения или базы данных WAIS. Современные Web-браузеры поддерживают этот протокол. Адреса информационных ресурсов Gopher имеют примерно следующий вид: gopher://gopher.tc.umn.edu
WAP (Wireless Application Protocol) был разработан в 1997 году группой компаний Ericsson, Motorola, Nokia и Phone.com для того, чтобы предоставить доступ к службам Интернета пользователям беспроводных устройств, использующих различные стандарты связи. Набрав на вашем мобильном телефоне адрес нужной Web-страницы, вы можете увидеть ее (в упрощенном виде) прямо на дисплее телефона.
Система доменных имен DNS
DNS (англ. Domain Name System - система доменных имён) - компьютерная распределённая система для получения информации о доменах. Чаще всего используется для получения IP-адреса по имени хоста (компьютера или устройства), получения информации о маршрутизации почты, обслуживающих узлах для протоколов в домене (SRV-запись).
Распределённая база данных DNS поддерживается с помощью иерархии DNS-серверов, взаимодействующих по определённому протоколу.
DNS важна для работы Интернета, так как для соединения с узлом необходима информация о его IP-адресе, а для людей проще запоминать буквенные (обычно осмысленные) адреса, чем последовательность цифр IP-адреса. В некоторых случаях это позволяет использовать виртуальные серверы, например, HTTP-серверы, различая их по имени запроса. Первоначально преобразование между доменными и IP-адресами производилось с использованием специального текстового файла hosts, который составлялся централизованно и автоматически рассылался на каждую из машин в своей локальной сети. С ростом Сети возникла необходимость в эффективном, автоматизированном механизме, которым и стала DNS.
DNS была разработана Полом Мокапетрисом в 1983 году.
Ключевыми понятиями DNS являются:
Доме́н (англ. domain - область) - узел в дереве имён, вместе со всеми подчинёнными ему узлами (если таковые имеются), то есть именованная ветвь или поддерево в дереве имен. Структура доменного имени отражает порядок следования узлов в иерархии; доменное имя читается слева направо от младших доменов к доменам высшего уровня (в порядке повышения значимости), корневым доменом всей системы является точка ("."), ниже идут домены первого уровня (географические или тематические), затем - домены второго уровня, третьего и т. д. (например, для адреса ru.wikipedia.org домен первого уровня - org , второго wikipedia , третьего ru). На практике точку в конце имени часто опускают, но она бывает важна в случаях разделения между относительными доменами и FQDN.
Поддомен (англ. subdomain ) - подчинённый домен (например, wikipedia.org - поддомен домена org , а ru.wikipedia.org - домена wikipedia.org). Теоретически такое деление может достигать глубины 127 уровней, а каждая метка может содержать до 63 символов, пока общая длина вместе с точками не достигнет 254 символов. Но на практике регистраторы доменных имён используют более строгие ограничения. Например, если у вас есть домен вида mydomain.ru, вы можете создать для него различные поддомены вида mysite1.mydomain.ru , mysite2.mydomain.ru и т. д.
Ресурсная запись - единица хранения и передачи информации в DNS. Каждая ресурсная запись имеет имя (то есть привязана к определенному Доменному имени, узлу в дереве имен), тип и поле данных , формат и содержание которого зависит от типа .
Зона - часть дерева доменных имен (включая ресурсные записи), размещаемая как единое целое на некотором сервере доменных имен, а чаще - одновременно на нескольких серверах. Целью выделения части дерева в отдельную зону является передача ответственности за соответствующий домен другому лицу или организации. Это называется делегированием. Как связная часть дерева, зона внутри тоже представляет собой дерево. Если рассматривать пространство имен DNS как структуру из зон, а не отдельных узлов/имен, тоже получается дерево; оправданно говорить о родительских и дочерних зонах, о старших и подчиненных. На практике, большинство зон 0-го и 1-го уровня (".", ru, com, …) состоят из единственного узла, которому непосредственно подчиняются дочерние зоны. В больших корпоративных доменах (2-го и более уровней) иногда встречается образование дополнительных подчиненных уровней без выделения их в дочерние зоны.
Делегирование - операция передачи ответственности за часть дерева доменных имен другому лицу или организации. За счет делегирования в DNS обеспечивается распределенность администрирования и хранения. Технически делегирование выражается в выделении этой части дерева в отдельную зону, и размещении этой зоны на DNS-сервере, управляемом этим лицом или организацией. При этом в родительскую зону включаются «склеивающие» ресурсные записи, содержащие указатели на DNS-сервера дочерней зоны, а вся остальная информация, относящаяся к дочерней зоне, хранится уже на DNS-серверах дочерней зоны.
DNS-сервер - это специализированное ПО для обслуживания DNS, а также компьютер, на котором это ПО выполняется. DNS-сервер может быть ответственным за некоторые зоны и/или может перенаправлять запросы вышестоящим серверам.
DNS-клиент - это специализированная библиотека (или программа) для работы с DNS. В ряде случаев DNS-сервер выступает в роли DNS-клиента.
Авторитетность - признак размещения зоны на DNS-сервере. Ответы DNS-сервера могут быть двух типов: авторитетные (когда сервер заявляет, что сам отвечает за зону) и неавторитетные , когда сервер обрабатывает запрос, и возвращает ответ других серверов. В некоторых случаях вместо передачи запроса дальше DNS-сервер может вернуть уже известное ему (по запросам ранее) значение (режим кеширования).
DNS-запрос - запрос от клиента (или сервера) серверу.
Система DNS содержит иерархию DNS-серверов, соответствующую иерархии зон. Каждая зона поддерживается как минимум одним авторитетным сервером DNS , на котором расположена информация о домене.
Имя и IP-адрес не тождественны - один IP-адрес может иметь множество имён, что позволяет поддерживать на одном компьютере множество веб-сайтов (это называется виртуальный хостинг). Обратное тоже справедливо - одному имени может быть сопоставлено множество IP-адресов: это позволяет создавать балансировку нагрузки .
Для повышения устойчивости системы используется множество серверов, содержащих идентичную информацию, а в протоколе есть средства, позволяющие поддерживать синхронность информации, расположенной на разных серверах. Существует 13 корневых серверов, их адреса практически не изменяются. Протокол DNS использует для работы TCP- или UDP-порт для ответов на запросы. Традиционно запросы и ответы отправляются в виде одной UDP датаграммы. TCP используется для AXFR-запросов.
Похожая информация.
Передача данных и их преобразование в модемах выполняются в соответствии с принятыми протоколами.
Протокол передачи данных – это совокупность правил, регламентирующих формат данных и процедуры их передачи в канале связи. В протоколе, в частности, может подробно указываться, как представить данные, какой способ модуляции данных избрать с целью ускорения и защищенности их передачи, как выполнять соединение с каналом, как преодолеть действие в канале шума и обеспечить достоверность передачи данных.
Протоколы работы модема это язык, на котором связывающиеся модемы договариваются о конкретном способе взаимодействия. В результате процесса согласования модемы выбирают доступный им обоим протокол, обеспечивающий максимальную скорость передачи в соответствии с установленными пользователям условиями.
При создании модемов придерживаются определенных стандартов передачи сигналов. Стандарт обычно включает в себя совокупность протоколов, реже один протокол.
Официальным законодателем в области протоколов передачи данных для модемов является МККТТ – Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии. Этот Комитет недавно переименован в Международный институт телекоммуникаций (ITU – International Telecommunication Union).
Практически все модемные стандарты передачи данных установлены этой организацией; некоторые характеристики важнейших из них приведены в табл.7.1.
Стандарты делятся по следующим признакам.
По скорости передачи данных (V.22, V32, V32bis). В более скоростных обычно реализованы и предшествующие стандарты передачи сигналов и, кроме того, предусмотрены запасные режимы с меньшими скоростями.
По протоколам коррекции ошибок - протоколы группы MNP (Microcom Netvorking Protocol) MNP1- MNP10.Это аппаратные протоколы, обеспечивающие автоматическую коррекцию ошибок и компрессию (сжатие) передаваемых данных. В настоящее время используется стандарт МККТТ V42. В целях совместимости модем стандарта V.42 включает в себя b функции MNP.
По методу сжатия данных – (MNP5, V.42bis). Стандарт MNP5 предусматривающий сжатие информации всего лишь вдвое, уступает место стандарту МККТТ V42bis, обеспечивающему сжатие информации в четыре раза. Стандарт V42bis в качестве резервного метода сжатия данных включает стандарт MNP5, а в качестве метода коррекции ошибок - стандарт V42.
Качество модема определяется тем, какие протоколы он поддерживает.
Стандарты скорости и модуляции называют также протоколами модемной связи. Они всегда реализуются в модеме на аппаратном уровне и помимо скорости определяют способ модуляции.
Таблица 7.1. Протоколы передачи данных по телефонным каналам связи.
|
протокола |
Скорость передачи бит/сек |
Год выпуска |
Примечание |
Современные скоростные модемы должны:
удовлетворять протоколам не ниже V.34 или V.34 bis ;
выполнять коррекцию ошибок по протоколу V.42;
уметь работать на зашумленных и сотовых линиях связи;
поддерживать протоколы, используемые в модемах более старых версий.
Исходя из этих требований, необходимо чтобы один и тот же модем для обеспечения более эффективной работы мог использовать некую комбинацию протоколов передачи данных и контроля ошибок.
Например, при использовании модемов на асинхронном аналоговом канале между локальными сетями, хорошие устойчивые результаты могут дать следующие комбинации:
V.32bis – передача;
V42 – контроль ошибок;
V.42bis – сжатие.
Асинхронные модемы дешевле синхронных, поскольку не нуждаются в схемах и комплектах для управления синхронизацией.
Основной характеристикой модема является максимальная возможная скорость передачи данных по линиям связи, определяемая стандартом.
Наряду с показателями скорость линии существует скорость передачи по порту, определяемая скоростью обмена информацией между ПК и модемом.
При аппаратном методе сжатия скорость по порту должна быть приблизительно в 4 раза выше требуемой скорости по линии.
С целью сокращения времени и повышения надежности передачи информации в процессе информационного обмена могут выполнятся следующие функции:
при передаче информация может быть сжата. При приеме информация восстанавливается в первоначальном виде;
обеспечивается обнаружение и коррекция ошибок, возникающих в процессе передаче информации. С этой целью вся информация передаётся отдельными блоками (фреймами). В блоках помимо собственных данных содержатся добавленные передающим модемом контрольные коды. Эти коды позволяют принимающему модему проверить правильность полученного блока. В случае обнаружении ошибки принимающий модем требует повторной пересылки блока.
Компрессия данных и коррекция ошибок могут быть реализованы как программным, так и аппаратным способом, причем последний эффективнее. Для выполнения сжатия и коррекции программным путем некоторые коммутационные программы требуют установки специального драйвера.
Способ компрессии и коррекции ошибок обычно взаимосвязаны. Установление связи между двумя модемами начинается с автоматического согласования в каком режиме и при каком способе компрессии и коррекции ошибок будет установлена связь.
С целью облегчения такого согласования и предоставлению пользователю частичной возможности управления им, наиболее распространенные сочетания параметров дуплексности – компрессии – коррекции пронумерованы и получили название протоколов MNP1 – MNP10. Чем более высокому стандарту соответствует модем, тем больше протоколов MNP он понимает.
MNP1 – используется асинхронный полудуплексный метод передачи данных с побайтной организацией с повышенной степенью защиты от ошибок. Это достигается за счет снижения эффективности.
MNP2 – такой же как MNP1, но использует дуплексный метод передачи данных, что повышает пропускную способность канала.
MNP 3 - не поддерживает технологию стартовых и стоповых битов, а использует синхронный дуплексный метод передачи данных с побайтной организацией. Получив асинхронный бит от компьютера, модем убирает из него стартовые, стоповые и контрольные биты. Затем эти байты собираются в блоки и снабжаются контрольной суммой и другой служебной информацией. За счет этого удается повышать эффективность передачи данных. Эффективность – 108%
MNP4 по сути объединил все лучшее MNP 2 и MNP 3, как MNP 2 он способен менять размер блока данных и как MNP 3 уменьшать затраты на передачу служебной информации. В результате увеличивается надежность и пропускная способность канала.
MNP5 отличается возможностью вдвое сжимать передаваемые данные, что позволяет во многих случаях заметно повысить пропускную способность.
MNP10 - предназначен для использования на сильно зашумленных линиях связи, при этом значительно снижается скорость передачи.
Помимо перечисляемых MNP- протоколов модемы стандарта V 42 имеют свой, более эффективный протокол LAPM, который одновременно понимает протоколы MNP2-4. Протокол LAPM включается если модема имеют стандарт не ниже V 42. Модем стандарта V 42bis принимают эффективный протокол компрессии, который, кроме того распознает файлы сжатые архиватором и в отличии от протокола MNP5 передает их в сходном виде, не увеличивая объем передаваемой информации. Эти протоколы реализуются не аппаратными средствами, а коммуникационной программой и работают только при пересылки файлов.
В функции протоколов передачи данных входит:
разбиение данных на блоки, вычисление контрольной суммы
повторная пересылка ошибочно принятых блоков, гибкое изменение размеров блоков в зависимости от качества связи.
Многие модемы кроме обеспечения процедур передачи информации выполняют и ряд других полезных функций, таких как:
передают имя, размер и дату создания файла;
пересылать несколько файлов в одном пакете;
запоминают в случае обрыва связи до какого момента был передан файл и в следующий раз возобновляет передачу с того же места.
Для передачи файлов установлены свои протоколы, регламентирующие дополнительно процедуры разбиения информации на блоки, использования кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок, повторной пересылки неверно принятых блоков, восстановления передачи после обрыва и т. д.
К наиболее распространенным протоколам этой группы следует отнести протоколы Xmodem, Ymodem, Kermit, Zmodem. Первые три не очень эффективно работают на российских телефонных линиях, Zmodem сейчас является, пожалуй, самым распространенным протоколом передачи файлов и с полным основанием может быть рекомендован для использования.
Xmodem использует сравнительно небольшие блоки (128 байт) и простой метод вычисления контрольной суммы. Имя файла не передается, восстановления после обрыва нет, довольно низкая эффективность.
Kermit передает все атрибуты файла – имя, дату, размер, способен посылать несколько файлов в одном пакете сжимая данные, коррекция ошибок более надежна чем у Xmodem.
Ymodem передает все атрибуты файла и несколько файлов в одном пакете, размер блока 1 К. из-за того, что протокол не способен менять эту величину во время передачи, он отличается низкой эффективностью.
Zmodem создан в 1986 – первый из потоковых протоколов. Это означает, что он посылает блоки данных с контрольными суммами без остановок единым потоком, и только после передачи всего блока приемник передает контрольную сумму блоков, и при необходимости производится их контрольная передача. Zmodem так же передает атрибуты файлов, посылает несколько файлов в одном пакете, нем в первые введено восстановление после обрыва связи. Он почти идеален для модемов с аппаратной коррекцией ошибок, т.к. тратит минимальное время на контроль правильности передачи.
В современных системах автоматизации, в результате постоянной модернизации производства, все чаще встречаются задачи построения распределенных промышленных сетей с использованием гибких протоколов передачи данных.
Прошли те времена, когда где-нибудь в аппаратной ставился огромный шкаф с оборудованием, к нему тянулись километры толстых пучков кабелей, ведущих к датчикам и исполнительным механизмам. Сегодня, в подавляющем большинстве случаев, на много выгоднее установить несколько локальных контроллеров, объединенных в единую сеть, тем самым сэкономив на установке, тестировании, вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании по сравнению с централизованной системой.
Для организации промышленных сетей используется множество интерфейсов и протоколов передачи данных, например Modbus, Ethernet, CAN, HART, PROFIBUS и пр. Они необходимы для передачи данных между датчиками, контроллерами и исполнительными механизмами (ИМ); калибровки датчиков; питания датчиков и ИМ; связи нижнего и верхнего уровней АСУ ТП. Протоколы разрабатываются с учетом особенностей производства и технических систем, обеспечивая надежное соединение и высокую точность передачи данных между различными устройствами. Наряду с надежностью работы в жестких условиях все более важными требованиями в системах АСУ ТП становятся функциональные возможности, гибкость в построении, простота интеграции и обслуживания, соответствие промышленным стандартам.
Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является теоретическая модель OSI (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model ). Спецификация этой модели была окончательно принята в 1984 году Международной Организацией по Стандартизации (ISO). В соответствии с моделью OSI протоколы делятся на 7 уровней, расположенных друг над другом, по своему назначению — от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (API для передачи информации приложениями). Взаимодействие между уровнями может осуществляться, как вертикально, так и горизонтально (Рис. 1). В горизонтальном взаимодействии программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальном - посредством интерфейсов.
Рис. 1. Теоретическая модель OSI.
Прикладной уровень
Прикладной уровень - уровень приложений (англ. Application layer ). Обеспечивает взаимодействие сети и приложений пользователя, выходящих за рамки модели OSI. На этом уровне используются следующие протоколы: HTTP, gopher, Telnet, DNS, SMTP, SNMP, CMIP, FTP, TFTP, SSH, IRC, AIM, NFS, NNTP, NTP, SNTP, XMPP, FTAM, APPC, X.400, X.500, AFP, LDAP, SIP, ITMS, Modbus TCP, BACnet IP, IMAP, POP3, SMB, MFTP, BitTorrent, eD2k, PROFIBUS.
Представительский уровень
Представительский уровень (англ. Presentation layer ) - уровень представления данных. На этом уровне может осуществляться преобразование протоколов и сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. К этому уровню традиционно относят следующие протоколы: HTTP, ASN.1, XML-RPC, TDI, XDR, SNMP, FTP, Telnet, SMTP, NCP, AFP.
Сеансовый уровень
Сеансовый уровень (англ. Session layer ) управляет созданием/завершением сеанса связи, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия. Используемые протоколы: ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NetBIOS, NWLink, Printer Access Protocol, Zone Information Protocol, SSL, TLS, SOCKS.
Транспортный уровень
Транспортный уровень (англ. Transport layer ) организует доставку данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. Разделяет данные на фрагменты равной величины, объединяя короткие и разбивая длинные (размер фрагмента зависит от используемого протокола). Используемые протоколы: TCP, UDP, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, DCCP, RTP, TFTP.
Сетевой уровень
Сетевой уровень (англ. Network layer ) определяет пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, за определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, за отслеживание неполадок и заторов в сети. Используемые протоколы: IP, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DDP, IPSec, ARP, RARP, DHCP, BootP, SKIP, RIP.
Канальный уровень
Канальный уровень (англ. Data link layer ) предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне. Полученные с физического уровня данные проверяет на ошибки, если нужно исправляет, упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня. Используемые протоколы: STP, ARCnet, ATM, DTM, SLIP, SMDS, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token ring, StarLan, L2F, L2TP, PPTP, PPP, PPPoE, PROFIBUS.
Физический уровень
Физический уровень (англ. Physical layer ) предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Используемые протоколы: RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, ITU-T, xDSL, ISDN, T1, E1, 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-T, 1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX.
Как вы могли заметить, многие протоколы упоминаются сразу на нескольких уровнях. Это говорит о недоработанности и отдаленности теоретической модели от реальных сетевых протоколов, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является условной.
В мировой практике, среди сетей общего применения, наиболее широко распространен протокол HTTP (англ. HyperText Transfer Protocol — «протокол передачи гипертекста» ). Относится к прикладному и представительскому уровням теоретической модели OSI. HTTP базируется на технологии «клиент-сервер», то есть существует потребитель (клиент), который инициирует соединение и посылает запрос, и поставщик (сервер), который ожидает соединения для получения запроса, производит необходимые действия и возвращает обратно сообщение с результатом. Основным типом НТТР-клиента является браузер, например Mozilla Firefox, Opera или Microsoft Internet Explorer. HTTP в настоящее время повсеместно используется во Всемирной паутине для получения информации с веб-сайтов.
Рис. 2. Технология клиент сервер.
На базе HTTP разработаны расширенные протоколы: HTTPS (англ. Hypertext Transfer Protocol Secure ), поддерживающий шифрование, и HTTP-NG (англ. HTTP Next Generation ), увеличивающий быстродействие Web и расширяющий возможности промышленного применения.
Положительные стороны: простота разработки клиентских приложений, возможность расширения протокола путем добавления собственных заголовков, распространенность протокола.
Отрицательные стороны: большой размер сообщений, по сравнению с двоичными данными, отсутствие навигации в ресурсах сервера, невозможность использования распределенных вычислений.
создание удаленных диспетчерских пунктов, Web-приложения для SCADA систем, программное обеспечение промышленных контроллеров, организация видеонаблюдения.
На сегодняшний день протокол HTTP и его модификации поддерживаются оборудованием и программным обеспечением большинства производителей. Рассмотрим некоторые из них.
В оборудовании компании Korenix серий JetNet, JetRock, JetPort, JetI/O, JetBox (построение сетей на базе промышленного Ethernet), JetWave (беспроводные решения) протоколы семейства HTTP используются для организации доступа, конфигурирования и управления устройствами.
Компания ICPDAS для работы с протоколом HTTP предлагает следующее оборудование и программное обеспечение. Контроллеры серии ХРАК, WinPAC, WinCon, LinPAC, ViewPAC работают под управлением операционных систем Windows и Linux, с встроенным HTTP-сервером. Программные пакеты InduSoft (SCADA), ISaGRAF, Web HMI, VXCOMM, MiniOS7 Studio, также используют HTTP-сервер для связи и взаимодействия с устройствами.
Управляемые коммутаторы, встраиваемые компьютеры, оборудование промышленных беспроводных сетей, производства компании Моха, не обходятся без использования протоколов семейства HTTP.
Рис. 3. Совместимость протоколов семейства Modbus.
Для организации взаимодействия между элементами автоматизации в промышленных сетях передачи данных широко применяется коммуникационный протокол Modbus. Существуют три основные реализации протокола Modbus, две для передачи данных по последовательным линиям связи, как медным EIA/TIA-232-E (RS-232), EIA-422, EIA/TIA-485-A (RS-485), так и оптическим и радио: Modbus RTU и Modbus ASCII, и для передачи данных по сетям Ethernet поверх TCP/IP: Modbus TCP.
Различие между протоколами Modbus ASCII и Modbus RTU заключается в способе кодирования символов. В режиме ASCII данные кодируются при помощи таблицы ASCII, где каждому символу соответствует два байта данных. В режиме RTU данные передаются в виде 8-ми разрядных двоичных символов, что обеспечивает более высокую скорость передачи данных. ASCII допускает задержку до 1 секунды в отличии от RTU, где сообщения должны быть непрерывны. Также режим ASCII имеет упрощенную систему декодирования и управления данными.
Протоколы семейства Modbus (Modbus ASCII, Modbus RTU и Modbus TCP/IP) используют один прикладной протокол, что позволяет обеспечить их совместимость. Максимальное количество сетевых узлов в сети Modbus - 31. Протяженность линий связи и скорость передачи данных зависит от физической реализации интерфейса. Элементы сети Modbus взаимодействуют, используя клиент-серверную модель, основанную на транзакциях, состоящих из запроса и ответа.
Обычно в сети есть только один клиент, так называемое, «главное» (англ. master) устройство, и несколько серверов — «подчиненных» (slaves) устройств. Главное устройство инициирует транзакции (передаёт запросы). Подчиненные устройства передают запрашиваемые главным устройством данные, или производят запрашиваемые действия. Главный может адресоваться индивидуально к подчиненному или инициировать передачу широковещательного сообщения для всех подчиненных устройств. Подчиненное устройство формирует сообщение и возвращает его в ответ на запрос, адресованный именно ему.
Области промышленного применения:
Простота применения протоколов семейства Modbus в промышленности обусловило его широкое распространение. На сегодняшний день, оборудование практически всех производителей поддерживает протоколы Modbus.
Компания ICPDAS предлагает широкий спектр коммуникационного оборудования для организации сетей на базе протоколов семейства Modbus: серия I-7000 (шлюзы DeviceNet, серверы Modbus, адресуемые коммуникационные контроллеры); программируемые контроллеры серий ХРАК, WinPAC, WinCon, LinPAC, ViewPAC.
Операторские панели производства компании Weintek, частотные преобразователи Control Techniques для связи с контроллерами также используют протокол Modbus.
Традиционно протоколы семейства Modbus поддерживаются OPC серверами SCADA систем (Clear SCADA, компании Control Microsystems, InTouch Wonderware, TRACE MODE)для связи с элементами управления (контроллерами, ЧРП, регуляторами и др.).
Рис. 4. Сеть Profibus.
В Европе широкое распространение получила открытая промышленная сеть PROFIBUS (PROcess FIeld BUS). Изначально, прототип этой сети был разработан компанией Siemens для своих промышленных контроллеров.
PROFIBUS объединяет технологические и функциональные особенности последовательной связи полевого уровня. Она позволяет объединять разрозненные устройства автоматизации в единую систему на уровне датчиков и приводов. Сеть PROFIBUS основывается на нескольких стандартах и протоколах, использует обмен данными между ведущим и ведомыми устройствами (протоколы DP и PA) или между несколькими ведущими устройствами (протоколы FDL и FMS).
Сеть PROFIBUS можно ассоциировать с тремя уровнями модели OSI: физический, канальный и уровень приложений.
Единым протоколом для доступа к шине для всех версий PROFIBUS является реализованный на втором уровне модели OSI протокол PROFIBUS-FDL. Данный протокол использует процедуру доступа с помощью маркера (token). Так же, как и сети на базе протоколов Modbus, сеть PROFIBUS состоит из ведущих (master) и ведомых (slave) устройств. Ведущее устройство может управлять шиной. Когда у ведущего (master) устройства есть право доступа к шине, оно может передавать сообщения без удаленного запроса. Ведомые устройства - это обычные периферийные устройства, не имеют прав доступа к шине, то есть они могут только подтверждать принимаемые сообщения или передавать сообщения ведущему устройству по его запросу. В минимальной конфигурации сеть может состоять либо из двух ведущих, либо из одного ведущего и одного ведомого устройства.
Одни и те же каналы связи сети PROFIBUS допускают одновременное использование нескольких протоколов передачи данных. Рассмотрим каждый из них.
PROFIBUS DP (Decentralized Peripheral - Распределенная периферия) — протокол, ориентированный на обеспечение скоростного обмена данными между ведущими DP-устройствами и устройствами распределённого ввода-вывода. Протокол характеризуется минимальным временем реакции и высокой стойкостью к воздействию внешних электромагнитных полей. Оптимизирован для высокоскоростных и недорогих систем.
PROFIBUS PA (Process Automation - Автоматизация процесса) — протокол обмена данными с оборудованием полевого уровня, расположенным в обычных или взрывоопасных зонах. Протокол позволяет подключать датчики и приводы на одну линейную шину или кольцевую шину.
PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification - Спецификация сообщений полевого уровня) - универсальный протокол для решения задач по обмену данными между интеллектуальными сетевыми устройствами (контроллерами, компьютерами/программаторами, системами человеко-машинного интерфейса) на полевом уровне. Некоторый аналог промышленного Ethernet, обычно используется для высокоскоростной связи между контроллерами и компьютерами верхнего уровня.
Все протоколы используют одинаковые технологии передачи данных и общий метод доступа к шине, поэтому они могут функционировать на одной шине.
Положительные стороны: открытость, независимость от поставщика, распространенность.
Области промышленного применения: организация связи датчиков и исполнительных механизмов с контроллером, связь контроллеров и управляющих компьютеров, связь с датчиками, контроллерами и корпоративными сетями, в SCADA системах.
Основную массу оборудования использующего протокол PROFIBUS составляет оборудование компании SIEMENS. Но в последнее время этот протокол получил применение у большинства производителей. Во многом это обусловлено распространенностью систем управления на базе контроллеров Siemens.
Рис. 5. Сеть Profibus на базе оборудования ICP DAS.
Компания ICPDAS для реализации проектов на базе PROFIBUS предлагает ряд ведомых устройств: шлюзы PROFIBUS/Modbus серии GW, преобразователи PROFIBUS в RS-232/485/422 серии I-7000, модули и каркасы удаленного ввода/вывода PROFIBUS серии PROFI-8000. В настоящие время инженерами компании ICPDAS ведутся интенсивные разработки в области создания PROFIBUS ведущего устройства.