Почему протоколы передачи данных важны для ваших бизнес-операций

Сетевая инфраструктура компании — это целая система различного оборудования, приложений и программ. Чтобы они могли быстро и безопасно обмениваться информацией, и нужны сетевые протоколы. В статье рассказали, какие они бывают и какие задачи решают в бизнес-процессах.

Что такое сетевые протоколы и зачем в них разбираться

Сетевой протокол — это комплекс соглашений и правил, по которым происходит обмен данными между устройствами на одном сетевом уровне. Они определяют, что передается, каким образом и когда.

Каждый протокол отвечает за определенную задачу: установку соединения, отправку данных или завершение сеанса связи. Например, через протоколы HTTP и HTTPS пользователи получают доступ к веб-страницам, DNS преобразует доменные имена в IP-адреса, а FTP/SFTP передает файлы по сети. Чтобы письмо ушло по электронной почте, работает SMTP, а удаленный доступ к серверам и системам обеспечивают SSH и RDP.

Тем, кто реализует ИТ-проекты, стоит разобраться, как работают сетевые протоколы, — это поможет сделать бизнес-процессы более эффективными:

Выстроить взаимодействие с командой. ИТ-команда обычно включает не только разработчиков и сетевых инженеров, но и других специалистов: сейлзов, проджект-менеджеров. Если они будут знать, как работают сетевые протоколы, то смогут говорить с ИТ-специалистами на одном языке. Это поможет корректно формулировать задачи и требования.

Управлять рисками. Сетевые проблемы, например задержки или потери пакетов, неправильная настройка протоколов, могут серьезно повлиять на сроки и качество проекта. Если знать основы работы сетевых протоколов, получится предвидеть потенциальные риски и быстрее реагировать на инциденты, связанные с сетью. Например, когда в работе приложения возникнут задержки на сетевом уровне, вы сможете быстро обнаружить и устранить их.

Планировать и оценивать ресурсы. Важно понимать, какие ресурсы потребуются для реализации сетевой части проекта. Например, какое оборудование и бюджет понадобится для масштабирования ИТ-инфраструктуры, балансировки нагрузки или интеграции с облачными сервисами. Это позволит оптимизировать передачу данных между компонентами системы.

Управлять интеграциями. Современные ИТ-проекты часто включают интеграцию с внешними системами, API, облачными сервисами. Чтобы понять, насколько сложно их подключить, спланировать работу и быстро находить ошибки в передаче данных, необходимо разбираться в таких технологиях, как HTTP/HTTPS, REST, SOAP, WebSocket.

Повышать безопасность. Для оценки рисков стоит изучить базовые протоколы SSL/TLS, а также возможности, которые дает настройка корпоративных виртуальных сетей VPN. Будет проще контролировать, как соблюдаются требования информационной безопасности.

Принимать оптимальные решения. Если знать плюсы и минусы технических решений, легче сделать правильный выбор, например, между HTTP/2 и WebSocket.  

Все протоколы, а их больше сотни, можно классифицировать по уровням, на которых они работают. Есть две распространенные сетевые модели — это OSI (Open Systems Interconnection) и TCP/IP.

Что такое модели OSI и TCP/IP и чем они различаются 

OSI — это общие стандарты и правила взаимодействия систем в сети. Она состоит из семи слоев — каждый из них решает свои задачи и имеет определенный набор протоколов. Подробнее мы рассказали о модели в этой статье.

Сейчас OSI используют реже, она служит образцом для разработки более современных моделей. Например, TCP/IP, которая включает два основных протокола: TCP (Transmission Control Protocol) и IP (Internet Protocol). В отличие от OSI, эта модель состоит из четырех слоев.

Давайте сравним обе модели.

Протоколы можно разделить также по виду задач, которые они решают.

Маршрутизация

За нее отвечают протоколы BGP (Border Gateway Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First).

BGP — основной протокол динамической маршрутизации в интернете. С его помощью множество независимых сетей (их еще называют автономными системами) могут обмениваться информацией. Например, BGP соединяет сети крупных интернет-провайдеров, дата-центров или ИТ-компаний. То есть благодаря этому протоколу, по сути, и работает интернет как единая информационная сеть. 

Протокол BGP использует крупный бизнес, инфраструктура которого расположена в разных регионах и странах. Он помогает управлять трафиком и повышать отказоустойчивость сети. Но большинству компаний не нужно работать с протоколом BGP напрямую. 

OSPF — протокол динамической маршрутизации в IP-сетях. Он находит самые эффективные пути передачи данных между маршрутизаторами и выстраивает иерархическую структуру сети.

OSPF часто выбирают для сред, где нужна стабильная и эффективная маршрутизация. Например, при настройке небольших корпоративных сетей. Если всё сделано правильно, протокол обеспечит высокую устойчивость сети и оптимизирует использование сетевых ресурсов.

Управление

Здесь протоколы нужны, чтобы следить за работой сети, находить и быстро исправлять неполадки.

SNMP (Simple Network Management Protocol). Применяют для мониторинга и управления узлами в сети. Протокол работает по принципу «запрос — ответ» и состоит из четырех основных компонентов:

1. Сетевая станция управляет сетевыми устройствами с помощью специального ПО — сетевого менеджера.

2. Агент — программа, которая стоит на сетевом устройстве. Она собирает данные о его работе и отвечает на запросы менеджера SNMP.

3. Управляемые компоненты — это сетевые устройства, например маршрутизаторы, коммутаторы, принтеры.

4. MIB — база данных, в которой собраны сведения обо всех устройствах.

Менеджер SNMP формирует запрос и направляет его агенту в виде SNMP-сообщения. Агент обрабатывает запрос, собирает необходимые данные в MIB и отправляет сообщение обратно менеджеру на сетевую станцию.

С помощью протокола SNMP системный администратор может получать информацию о состоянии сетевого оборудования, выявлять неполадки в работе, удаленно управлять сетевыми узлами. Например, отслеживать нагрузку на GPU-серверы и получать сообщения о превышении допустимого порога. 

ICMP (Internet Control Message Protocol). Проверяет доступность узлов и выявляет проблемы с передачей данных. Нужно учитывать, что этот протокол не корректирует ошибки, а только уведомляет о них. При этом каждое сообщение имеет свой формат, по которому можно определить, где произошла ошибка и какая именно.

Безопасность

В эту группу входят протоколы шифрования, аутентификации и управления доступом. 

SSL/TLS. Это криптографические протоколы, их основная функция — защитить данные. Они особенно необходимы там, где требуется максимальная конфиденциальность: в интернет-магазинах, онлайн-банкингах и других веб-приложениях. Например, SSL/TLS шифрует номер банковской карты, когда пользователь вводит его на сайте или в приложении.

IPsec. Проверяет подлинность и шифрует пакеты данных, чтобы создать безопасное соединение между двумя компьютерами по сети IP и VPN. Помогает избежать потери или дублирования информации при передаче, а также сохранить ее конфиденциальность.

HTTPS. Это защищенная версия HTTP, отвечает за шифрование данных с помощью SSL/TLS. Помогает защитить информацию и избежать перехвата данных третьими лицами.

Передача данных

Эти протоколы регулируют упаковку и отправку данных в сети, а также способы взаимодействия устройств друг с другом.

Протоколы передачи данных позволяют:

• следовать единым стандартам вне зависимости от типа и производителя устройства;

• обеспечить надежность передачи;

• обнаружить и исправить ошибки в процессе передачи данных;

• улучшить передачу больших объемов информации при помощи сегментации.

TCP (Transmission Control Protocol). Нужен для обмена сообщениями между устройствами в сети. При отправлении пакета данных он ожидает, чтобы пользователь подтвердил получение. Если подтверждения нет, пакет данных будет направлен еще раз. Вся информация точно дойдет без потерь.

TCP также контролирует поток передачи данных. Если сеть перегружена, протокол автоматически уменьшит скорость передачи данных, чтобы избежать перегрузки сети. 

UDP (User Datagram Protocol). В отличие от TCP, этот протокол не гарантирует надежной доставки или проверки последовательности передачи пакетов. Его чаще применяют, когда значение имеет скорость доставки данных, а потеря некоторых пакетов не так принципиальна. Например, в онлайн-играх, VoIP-программах и др.

UDP применяют многие другие сетевые протоколы, например RTP, HTTP/3, SNMP.

RTP (Real-time Transport Protocol). С его помощью можно передавать данные в реальном времени. Его часто применяют, когда важна минимальная задержка передачи данных: в видеоконференциях, VoIP-телефонии и потоковых мультимедиа. Также он сохраняет правильный порядок передачи аудио- и видеопотоков.

Стоит учитывать, что качество передачи по RTP зависит от работы IP-сети. В случае сбоев может возникнуть задержка или потеря данных.

Протокол RTP не дает достаточной защиты. У него нет механизмов шифрования или аутентификации, он уязвим для DDoS-атак. Чтобы повысить безопасность, лучше использовать дополнительные технологии, такие как SRTP (Secure RTP).

FTP (File Transfer Protocol). По нему пользователи могут удаленно подключаться к серверу и обмениваться различными видами файлов: программами, текстами, изображениями и видео. На FTP-серверах можно хранить резервные копии данных.

Протокол состоит из двух компонентов: FTP-клиента и FTP-сервера. Первый отвечает за соединение с сервером и передачу файлов. Второй — принимает запросы от клиента и предоставляет доступ к файлам.

Протокол FTP считается устаревшим из-за проблем с безопасностью. Информация по нему передается в открытом виде — любой может перехватить пакеты и прочитать всё, что было отправлено. Этот протокол подходит только для доверенных сетей.

SFTP (Secure File Transfer Protocol). Это безопасная версия FTP, которая работает поверх протокола SSH и шифрует всю информацию. Чтобы исключить риск взлома сессии, SFTP аутентифицирует клиентов и серверы. Протокол может прерывать, удалять или возобновлять передачу файлов.

Одна и та же технология может работать на разных уровнях модели OSI. Например, если пользователю нужно загрузить файл с сервера, то FTP действует на прикладном и транспортном уровнях:

• На прикладном. Пользователь подключается к FTP-серверу через клиентское приложение.

• На транспортном. Технология FTP использует два порта TCP: 21 — для управления соединением и 20 — для передачи данных. 

Как работают сетевые протоколы на примере CDN

Сетевые протоколы не работают поодиночке — это всегда связанная система. Наши сети доставки контента CDN используют множество сетевых протоколов для эффективной и безопасной доставки данных пользователям.

Наши инженеры постоянно обновляют протоколы, чтобы оптимизировать работу CDN и улучшать пользовательский опыт. Поэтому сервисы наших клиентов работают быстро и безотказно. Вы тоже можете улучшить бизнес-процессы и сократить расходы вашей компании — присоединяйтесь к EdgeCDN.