Protokoły TCP/IP – HTTP, DNS, FTP

Protokół to zestaw reguł, na które umawiają się dwa urządzenia, żeby się dogadać. Reguły określają format wiadomości, kolejność kroków i sposób reagowania na błędy. Bez wspólnego protokołu urządzenia widzą tylko strumień bitów bez znaczenia.

Internet opiera się na rodzinie protokołów zwanej TCP/IP. Jej model ma cztery warstwy: dostępu do sieci, internetową, transportową i aplikacji. Nazwa pochodzi od dwóch najważniejszych składników – IP odpowiada za adresowanie i trasę, TCP za niezawodne dostarczenie.

Na samej górze pracują protokoły, z których korzystają programy. Każdy ma przypisany numer portu, dzięki któremu system wie, do której aplikacji skierować przychodzące dane.

To hasło jest ściągą działu: definiuje protokół, warstwy i port, a tabela niżej odsyła do haseł z opisem każdego protokołu.

Cztery zasady, które wystarczą do większości pytań:

• Protokół to umowa, nie program. HTTP nie jest przeglądarką ani serwerem – jest opisem tego, jak mają ze sobą rozmawiać. Ten sam protokół obsługuje wiele różnych programów.
• Model jest warstwowy i każda warstwa robi jedno. Warstwa niżej nie wie, co przenosi, wyższa nie wie, którędy to jedzie – dlatego strona ładuje się tak samo po kablu i po Wi‑Fi.
• Adres IP wskazuje komputer, port wskazuje program na tym komputerze. Para „adres i port” jednoznacznie określa jeden koniec połączenia.
• Numer portu to konwencja, nie prawo fizyki. Porty 0–1023 („dobrze znane”) są zarezerwowane dla usług systemowych i to ich numery pojawiają się na maturze.

Rozwinięcia skrótów sieciowych ogólnego przeznaczenia (LAN, WAN, ISP, RFC…) zbiera słownik skrótów sieciowych; skróty nazw protokołów rozwijane są w hasłach poświęconych tym protokołom.

Model TCP/IP układa protokoły w cztery warstwy. Każda z nich rozwiązuje inny problem i korzysta z usług warstwy leżącej niżej:

• Warstwa dostępu do sieci – jak wysłać ramkę do sąsiada w tej samej sieci: Ethernet, Wi‑Fi, adresy MAC.
• Warstwa internetowa – jak trafić do komputera w innej sieci: protokół IP, adresowanie i wybór trasy przez routery.
• Warstwa transportowa – jak przekazać dane konkretnemu programowi i czy pilnować, żeby doszły: TCP albo UDP (różnice).
• Warstwa aplikacji – co dokładnie znaczą przesyłane bajty: HTTP, SMTP, DNS, FTP i cała reszta z tabeli poniżej.

Dane schodzą przez warstwy w dół i każda dokłada własny nagłówek – to enkapsulacja; po drugiej stronie nagłówki zdejmuje się w odwrotnej kolejności.

Skąd biorą się porty. Na jednym adresie IP pracuje naraz przeglądarka, program pocztowy i kilka usług systemowych – sam adres IP nie wystarczy, żeby wiedzieć, komu oddać dane. Dlatego nagłówek warstwy transportowej niesie port źródłowy i port docelowy. Numer jest 16-bitowy: portów jest 2¹⁶ = 65 536, od 0 do 65 535.

Zakres dzieli się na trzy części:

• 0–1023 – porty dobrze znane (well-known). Przypisane na stałe do usług: 80 dla HTTP, 443 dla HTTPS, 22 dla SSH. To te, o które pyta matura.
• 1024–49151 – porty zarejestrowane, przydzielane programom na wniosek producenta.
• 49152–65535 – porty dynamiczne, losowane doraźnie; taki port dostaje przeglądarka jako źródłowy.

Kiedy otwierasz stronę, przeglądarka łączy się ze swojego losowego portu wysokiego na port 80 lub 443 serwera. Po numerze portu w odpowiedzi system wie, której karcie ją oddać.

Porty należą do warstwy transportowej, więc portu nie ma protokół, tylko usługa, która na nim nasłuchuje. Serwer WWW można postawić na 8080 – wtedy adres zapisuje się jako http://serwer:8080/, bo przeglądarka domyślnie pyta o 80.

Opisy działania poszczególnych protokołów są w hasłach: HTTP, HTTPS i SSL, protokoły pocztowe, SSH, FTP i Telnet, DNS oraz DHCP.

„TCP/IP to jeden protokół”. To nazwa całej rodziny, w której TCP i IP są tylko dwoma najważniejszymi członkami. Gdy przeglądarka „łączy się przez TCP/IP”, pracują naraz co najmniej HTTP, TCP, IP i Ethernet lub Wi‑Fi.

Mylenie modelu z protokołem. OSI to model odniesienia: opis, co ma się dziać na której warstwie. Nie da się „połączyć przez OSI”, bo OSI nic nie przesyła. To ulubiona pułapka CKE – OSI ląduje w zestawie skrótów obok FTP i SSH.

Przypisanie portu do złego protokołu. Najczęściej myli się parę 110 i 143 (POP3 i IMAP) oraz 21 i 22 (FTP i SSH). Ratunek jest w kolejności: FTP jest starsze i ma niższy numer niż SSH, a POP3 jest starsze i ma niższy numer niż IMAP.

„HTTPS to inny protokół niż HTTP”. To ten sam protokół, opakowany w szyfrowanie TLS i nasłuchujący na innym porcie. Reguły żądań i odpowiedzi są identyczne, zmienia się kanał – patrz HTTP, HTTPS i SSL.

Szukanie portu tam, gdzie go nie ma. Adres IP, adres MAC i model OSI nie mają numerów portów. Port pojawia się dopiero w warstwie transportowej, więc pytanie „jaki port ma protokół IP” nie ma sensownej odpowiedzi.

„Skoro port da się zmienić, to nie trzeba znać numerów”. Da się – ale wtedy trzeba go podać jawnie w adresie. Domyślne numery są tym, czego program użyje, gdy nic mu nie powiesz, i tym, o co pyta arkusz.

Mylenie protokołu z usługą i z programem. HTTP jest protokołem, serwer WWW usługą, a przeglądarka programem klienckim. Zadanie „dopasuj protokół do usługi” sprawdza dokładnie to rozróżnienie – podział na klienta i serwer opisuje hasło model klient-serwer.

• Protokół to umowa o formacie i kolejności komunikatów, a nie program.
• Model TCP/IP ma cztery warstwy, model OSI siedem; warstwa aplikacji TCP/IP obejmuje warstwy 5–7 OSI.
• IP odpowiada za adres i trasę, TCP za niezawodność dostarczenia.
• Port jest 16-bitowy, numery 0–65535; zakres 0–1023 to porty dobrze znane.
• Porty do zapamiętania: HTTP 80, HTTPS 443, FTP 21, SSH i SFTP 22, Telnet 23, SMTP 25 i 587, DNS 53, DHCP 67 i 68, POP3 110, IMAP 143.
• DNS i DHCP jadą na UDP, cała reszta z tabeli na TCP.
• Adres IP wskazuje komputer, port wskazuje program na tym komputerze.

Zagadnienia z tego samego obszaru matury – warto je powtórzyć razem: