Дейтаграми являють собою один із основних будівельних блоків мережевих протоколів зв’язку. Вони забезпечують структурований формат для передачі пакетів даних, сприяючи ефективному та гнучкому обміну даними між різними мережевими технологіями.
Походження та перша згадка про датаграму
Поняття дейтаграми можна простежити до ранніх днів створення комп’ютерних мереж. Термін «дейтаграма» вперше ввів у 1970 році Луї Пузен, французький вчений-інформатик. Пузен ввів дейтаграму в проект мережі CYCLADES, піонерського французького проекту, який вплинув на розвиток Інтернету.
Мережа CYCLADES була важливою, оскільки це була одна з перших мереж, яка реалізувала наскрізний принцип і мережевий рівень без підключення. Ця мережа дозволяла надсилати пакети або дейтаграми окремо, кожен знаходив власний шлях від джерела до пункту призначення.
Дейтаграма: ближчий погляд
У сфері комп’ютерних мереж дейтаграма — це окремий пакет даних, який містить достатньо інформації для маршрутизації від джерела до одержувача, не покладаючись на попередній обмін між комп’ютерами джерела та одержувача. Іншими словами, дейтаграми — це незалежні пакети даних, кожен з яких передається окремо.
Дейтаграми є основним компонентом Інтернет-протоколу (IP), протоколу, який використовується для передачі даних через мережу з комутацією пакетів. Кожна IP-дейтаграма містить не лише корисне навантаження (фактичні дані), але й інформацію заголовка, таку як IP-адреси джерела та призначення.
Варто зазначити, що дейтаграми використовуються в режимі зв’язку без з’єднання, відомому як модель служби дейтаграм. У цій моделі кожне повідомлення обробляється незалежно від інших. Немає необхідності встановлювати виділений шлях перед передачею, на відміну від моделі обслуговування, орієнтованої на підключення, де виділений шлях між джерелом і одержувачем встановлюється до початку передачі даних.
Розуміння структури та функціональності дейтаграми
IP-дейтаграма складається з двох основних компонентів:
- Заголовок дейтаграми: містить різноманітну керуючу інформацію, таку як IP-адреси джерела та призначення, використовуваний протокол (TCP, UDP тощо), загальну довжину дейтаграми та інші позначки для керування фрагментацією та повторним збиранням.
- Корисне навантаження: це фактичні дані, які містить датаграма. Зазвичай це інкапсульований сегмент даних транспортного рівня.
Коли дейтаграма передається по мережі, її отримує рівень мережевого інтерфейсу в пункті призначення. Тут IP-заголовок перевіряється, щоб визначити, куди далі пересилати датаграму. Коли датаграма досягає кінцевого пункту призначення, корисне навантаження витягується та пересилається на верхні рівні моделі OSI для подальшої обробки.
Основні характеристики дейтаграми
Дейтаграмний підхід має кілька визначальних особливостей:
- Незалежність: Кожна дейтаграма не залежить від інших. Це означає, що їх можна надсилати та отримувати в будь-якому порядку.
- Автономний: Дейтаграми містять усю необхідну інформацію для маршрутизації від джерела до пункту призначення.
- Немає заздалегідь встановленого шляху: У мережі дейтаграм немає необхідності встановлювати шлях перед передачею даних.
- гнучкий: Оскільки кожна дейтаграма може вибрати власний маршрут, ця модель може бути більш надійною та адаптованою до збоїв у мережі або перевантаження.
- Без гарантії доставки: Мережі дейтаграм не забезпечують гарантовану доставку або сповіщення про невдалу доставку.
Типи дейтаграм
Дейтаграми можуть бути широко класифіковані на основі протоколу, з яким вони пов’язані. Два найпоширеніші:
- IP-дейтаграма: Ці дейтаграми, які використовуються в Інтернет-протоколі, утворюють основний пакетний формат для передачі даних через Інтернет. Вони використовуються як TCP (протокол керування передачею), так і UDP (протокол дейтаграм користувача) для доставки даних.
- Датаграма UDP: Ці дейтаграми є частиною протоколу дейтаграм користувача. UDP забезпечує простий, але швидкий спосіб обміну даними через IP-мережі. У ньому бракує складності та накладних витрат TCP, але він також не гарантує доставку, порядок або перевірку помилок.
Використання датаграм, проблеми та рішення
Дейтаграми використовуються в багатьох програмах у комп’ютерних мережах. Вони особливо корисні в сценаріях, коли швидкість має вирішальне значення, а випадкова втрата даних допустима, як-от прямі трансляції, відеоконференції та онлайн-ігри.
Однак використання дейтаграм також створює певні проблеми. Оскільки вони не гарантують доставку або не підтримують порядок пакетів, деякі дейтаграми можуть бути втрачені або надійти не в порядку. Зазвичай цим керують на прикладному рівні, де такі протоколи, як TCP, забезпечують упорядковану надійну доставку.
Наприклад, якщо ви використовуєте UDP для надсилання дейтаграм, ви можете створити додаткову логіку у своїй програмі, щоб підтверджувати отримання дейтаграм або змінювати їх порядок після надходження.
Датаграма проти подібних мережевих термінів
- Дейтаграма проти пакету: Дейтаграма — це тип пакета, зокрема самодостатній, незалежний об’єкт даних, що містить достатньо інформації для маршрутизації від джерела до пункту призначення.
- Дейтаграма проти кадру: Кадр — це блок передачі цифрових даних у комп’ютерній мережі. На відміну від дейтаграми, фрейм містить інформацію про синхронізацію, перевірку помилок і керуючі дані, що дозволяє надійно передавати його до наступного безпосередньо підключеного вузла мережі.
Майбутнє дейтаграм і нових технологій
У міру розвитку мережевих технологій концепція дейтаграм залишається актуальною, особливо з розвитком таких технологій, як Інтернет речей (IoT) і периферійні обчислення, які вимагають ефективної та гнучкої передачі даних.
Крім того, розробка Datagram Transport Layer Security (DTLS) свідчить про зростаючий інтерес до безпечних додатків на основі датаграм. DTLS забезпечує ті самі гарантії безпеки, що й TLS (використовується для безпечного веб-перегляду), але для протоколів дейтаграм, як-от UDP.
Проксі-сервери та датаграми
Проксі-сервери можуть обробляти дейтаграми, слугуючи посередником для запитів від клієнтів, які шукають ресурси з інших серверів. Вони можуть надавати різні функції, включаючи безпеку, конфіденційність і стиснення даних.
Наприклад, проксі-сервер може дозволити клієнту встановлювати непряме мережеве підключення до інших мережевих служб. Клієнт підключається до проксі-сервера, запитуючи підключення, файл або інші ресурси, доступні на іншому сервері. Проксі-сервер надає ресурс, можливо, підключаючись до вказаного сервера або обслуговуючи його з кешу.
Що стосується дейтаграм, то проксі-сервер може перехоплювати їх, читати та інтерпретувати дані, а потім виконувати різні завдання на основі вмісту дейтаграми. Це може включати зміну маршруту дейтаграми, зміну даних або навіть їх повне блокування.
Пов'язані посилання
Щоб отримати додаткові відомості про дейтаграми та пов’язані з ними концепції, розгляньте такі ресурси:
