Czy to nawiązanie połączenia z Internetem, czy też wysyłanie e-maili: nowoczesna komunikacja byłaby nie do pomyślenia bez protokołów sieciowych, ponieważ określają one, jak dwa systemy wymieniają ze sobą informacje. Istnieją one dla najróżniejszych obszarów zastosowań, ale zazwyczaj nie są ze sobą kompatybilne. W tej liście przeglądowej przedstawiamy najważniejsze protokoły sieciowe i ich zadania.

Definicja: Co to jest protokół sieciowy i jaki jest jego cel?

Protokoły sieciowe służą do regulowania wymiany danych w sieciach komputerowych. Określają zasady wykonywania zadań (np. adresowania pakietów lub ich transportu),zapobiegają manipulacjom i nieuprawnionemu dostępowi do danych , a także określają sposób i format przesyłania danych oraz drogę, jaką pokonują one od nadawcy do odbiorcy.

Protokoły sieciowe pracują zazwyczaj w grupie rodzin protokołów na warstwie 3 (warstwa sieciowa) modelu OSI, która m.in. reguluje również routing w sieci. Istnieją jednak również protokoły, które są przypisane do różnych warstw w zależności od ich zadań (np. do wymiany na poziomie sprzętu lub aplikacji). Funkcje są uporządkowane hierarchicznie, co oznacza, że opierają się na sobie. Na przykład protokół aplikacyjny zawsze używa odpowiednio ważnego protokołu transportowego.

Aby wymiana danych przebiegała bez błędów, wszyscy uczestnicy muszą używać i oczywiście rozumieć te same protokoły sieciowe. Ogólnie rzecz biorąc, komunikacja wymaga zawsze współdziałania kilku protokołów sieciowych, z których każdy jest odpowiedzialny za inne zadania. Komunikacja odbywa się wówczas poprzez następujące połączenia ramek, które są albo poprzedzone (header), albo dołączone (trailer) do odpowiedniego pakietu:

• Rozmiar pakietu
• Typ pakietu
• nadawca i odbiorca
• Zaangażowane protokoły

2. Jakie są rodzaje protokołów sieciowych?

Nie każde połączenie danych między systemami komputerowymi jest takie samo. W zależności od rodzaju sieci, podłączonych do niej urządzeń lub systemów oraz hierarchii i liczby uczestników komunikacji, istnieje więc także wiele różnych protokołów sieciowych.

Protokoły typu unicast przesyłają dane tylko do pojedynczych odbiorców, natomiast protokoły typu multicast mogą wysyłać do kilku stacji jednocześnie, a protokoły typu broadcast do wszystkich stacji.

W przypadku protokołów simpleksowych jeden uczestnik przyjmuje rolę nadawcy, a drugi rolę odbiorcy. Natomiast protokoły full-duplex pozwalają na jednoczesną wymianę danych przez wszystkich uczestników w obu kierunkach.

Ponadto istotnymi cechami odróżniającymi protokoły sieciowe od siebie są również ścieżka strumienia danych oraz synchronizacja (synchroniczna lub asynchroniczna).

Inne typy obejmują protokoły sieciowe zorientowane na połączenie lub bezpołączeniowe. Protokoły zorientowane na połączenie przechodzą podczas komunikacji przez fazy nawiązywania połączenia, transmisji danych i zakończenia połączenia. Komunikacja bezpołączeniowa rozpoczyna się bezpośrednio od transmisji danych (nawet bez zasygnalizowania przez odbiorcę gotowości do odbioru).

Członkowie rodziny protokołów internetowych odgrywają ważną rolę w świecie IP. Definiują one między innymi wytyczne dotyczące adresowania routingu i umożliwiają urządzeniom końcowym (np. komputerom, smartfonom lub tabletom) interakcję za pośrednictwem sieci IP.

Warto wiedzieć: Oprócz standardowych protokołów sieciowych istnieją również tzw. protokoły zastrzeżone (specyficzne dla producenta), których stosowanie jest ograniczone do określonych produktów, urządzeń, środowisk sieciowych lub systemów operacyjnych.

3 Najważniejsze protokoły sieciowe w skrócie

3.1 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Zamiast ręcznie integrować każdego klienta z siecią IP, można użyć DHCP do automatycznego przypisania danych konfiguracyjnych. Dotyczy to na przykład adresu IP, maski sieci, serwera czasu lub bramy domyślnej. Niektóre serwery DHCP są również w stanie zarejestrować klientów w serwerze DNS.

Aby DHCP działał, potrzebny jest co najmniej jeden serwer, który musi znajdować się w tej samej domenie rozgłoszeniowej co klienci. Alternatywnie można zintegrować w sieci kilka serwerów DHCP.

Serwer DHCP przydziela klientom adresy IP. W tym celu po stronie serwera definiowana jest przestrzeń adresowa, a adresy IP są przydzielane z tej puli, gdy tylko klienci zgłoszą się do serwera. Przypisanie może być automatyczne, dynamiczne lub ręczne.

Dobrze wiedzieć: DHCP jest również zintegrowany jako usługa w Microsoft Active Directory.

3.2 TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)

TCP i IP są w zasadzie tym, na czym opiera się cała komunikacja internetowa. Od wyświetlania strony internetowej w przeglądarce po wysyłanie e-maili, mamy z nimi do czynienia cały czas. TCP/IP został pierwotnie opracowany dla Departamentu Obrony USA, a obecnie jest terminem parasolowym dla rodziny protokołów, które zapewniają funkcje do transmisji danych w sieciach prywatnych i publicznych. W modelu referencyjnym ISO/OSI, TCP/IP znajduje się na warstwie 3 i 4 (warstwa sieciowa i warstwa transportowa).

Dobrze wiedzieć: ICMP (Internet Control Message Protocol) czy UDP (User Datagram Protocol) również należą do rodziny protokołów TCP/IP.

Warstwa transportowa (TCP) jest zwykle zbudowana na warstwie internetowej i dba o niezawodny przepływ danych między stacjami. Sprawdza również integralność danych i zapewnia ich kolejność za pomocą tzw. numerów sekwencyjnych.

Warstwa internetowa (IP) wykorzystuje przypisany adres IP, aby zapewnić, że pakiety danych dotrą do właściwego miejsca przeznaczenia.

TCP/IP zapobiega przeciążeniu sieci oraz automatycznie wykrywa i koryguje utratę danych. Jest dostępny we wszystkich popularnych systemach operacyjnych, ale zależy od używanego sprzętu i oprogramowania.

3.3 FTP / SFTP / FTPS(File Transfer Protocol / Secure File Transfer Protocol / File Transfer Protocol over SSL)

FTP (File Transfer Protocol) jest standardowym protokołem wymiany plików w Internecie i jest zwykle używany do dostępu do archiwów. Może być również używany do tworzenia i usuwania katalogów. Uwierzytelnianie i transfer odbywa się domyślnie w sposób niezaszyfrowany przez port 21. Dostęp jest możliwy również bez konta na serwerze internetowym (słowo kluczowe„anonimowy FTP„), ale zazwyczaj odbywa się poprzez nazwę użytkownika i hasło.

Oprócz FTP istnieje również SFTP (Secure File Transfer Protocol), alternatywa przeznaczona dla Secure Shell (SSH), za pomocą której można bezpiecznie przesyłać pliki do zdalnych systemów. Połączenie jest wyłącznie tunelowane (domyślnie przez port 22), co oznacza, że polecenia i dane są szyfrowane. W ten sposób wrażliwe informacje nie są przesyłane przez sieć w postaci zwykłego tekstu, a więc nie można się do nich włamać. SFTP używa tych samych poleceń, co konwencjonalny FTP.

Aby korzystać z SFTP, klient musi być uwierzytelniony na serwerze. W tym celu zwykle używa się specjalnego programu, tzw. klienta SFTP (np. FileZilla).

Warto wiedzieć: SFTP został zaprojektowany przez SSH Communications Security i po raz pierwszy opublikowany przez IETF (Internet Engineering Task Force) w 2001 roku.

W przypadku FTPS (File Transfer Protocol over SSL) połączenie jest nawiązywane, a dane są przesyłane za pomocą protokołu SSL/TLS. Rozróżnia się dwa typy:

• W trybie jawnym klient żąda od serwera bezpiecznego połączenia i oba wzajemnie akceptują szyfrowanie.
• W przeciwieństwie do tego, negocjowanie połączenia w trybie implicite nie jest obowiązkowe lub w ogóle nie jest dozwolone. Jeśli klient nie otrzyma odpowiedzi od serwera po zgłoszeniu żądania, połączenie jest odrzucane.

3.4. http/https(Hypertext Transfer Protocol / Hypertext Transfer Protocol Secure)

Bez http (Hypertext Transfer Protocol) nic nie działa w sieci World Wide Web. Domyślnie działa on przez port 80 i przekazuje dane z serwera WWW do przeglądarki lub odwrotnie. Nie ogranicza się on jednak wyłącznie do stron internetowych, ale jest również używany jako ogólny protokół transferu danych w różnych innych zastosowaniach.

Jako protokół transportowy, http (podobnie jak FTP) wykorzystuje TCP/IP. Istnieje w wersji 1.0 i 1.1, które różnią się funkcjonalnością. Podczas gdy http 1.0 kończy połączenie natychmiast po zakończeniu transferu danych, w wersji 1.1 można utrzymywać połączenie poprzez wpis „keep-alive“ w nagłówku. Ponadto http 1.1. jest w stanie wznowić zerwane połączenia.

Do szyfrowanej transmisji służy https (Hypertext Transfer Protocol Secure), opracowany przez firmę Netscape, gdzie komunikacja przebiega domyślnie przez port 443. Wymaga on uwierzytelnienia, ale zazwyczaj tylko żądany serwer WWW musi się zidentyfikować za pomocą certyfikatu. Ponadto sesja lub połączenie jest szyfrowane end-to-end.

Dobrze wiedzieć: SSL/TLS służy do uwierzytelniania i szyfrowania, które jest wstawiane pomiędzy http a protokół transportowy (TCP). W ten sposób SSL/TLS jest dostępny również dla innych aplikacji (np. IMAP lub SMTP).

3.5 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

SMTP służy przede wszystkim do wysyłania i przekazywania wiadomości e-mail i również należy do rodziny protokołów internetowych. Działa w warstwie 7 (warstwa aplikacji) modelu OSI i domyślnie używa portu 25.

Serwer SMTP może być udostępniony w sieci lokalnej lub na zewnątrz (np. za pośrednictwem dostawcy). Dalsza transmisja w Internecie odbywa się wtedy za pośrednictwem tzw. agentów transferu poczty (MTA). One również komunikują się między sobą za pomocą SMTP.

.

Pod względem bezpieczeństwa SMTP ma jednak kilka istotnych wad. Na przykład dla wiadomości nie są zwracane potwierdzenia wysyłki. Jeśli e-mail zostanie utracony, ani nadawca, ani odbiorca nie będą o tym wiedzieć. Ponadto protokół jest tekstowy, a serwery SM TP komunikują się ze sobą zwykłym tekstem . Oznacza to, że można po prostu wysłać e-mail przez Telnet i dowolnie wybrać adres nadawcy, jak również nazwę odbiorcy. W praktyce prowadzi to do masowego wysyłania spamu i maili reklamowych.

Dobrze wiedzieć: Przy odbieraniu poczty elektronicznej mają Państwo wybór między POP3 a IMAP. Jednak e-maile są zawsze wysyłane przez SMTP.

Krótki crash course na temat protokołów sieciowych znajdziesz również w tym filmie na YouTube: