Что такое протокол программы

Обмен данными между устройствами, подключенными к всемирной паутине, осуществляется с помощью набора протоколов TCP/IP. Этот стек использует разный перечень протоколов, включая UDP и TCP. Специалисты, ответственные за разработку и наладку частных/корпоративных сетей, досконально понимают разницу между ними, но с точки зрения простого пользователя назначение этих протоколов, а также разница между ними, вызывает целый ряд вопросов.

Протоколы UDP и TCP – в чем разница?

Несмотря на то, что протоколы UDP и TCP ориентированы на выполнение одной задачи – передачу данных, между ними существует ряд принципиальных отличий.

1. Процесс установки соединения. В UDP в нем нет необходимости, в то время как TCP нуждается в обязательной процедуре начала сеанса, состоящей из трех этапов.
2. Гарантия обмена трафиком. TCP отправляет запрос на предмет целостности данных – если в ответ поступает запрос о потерянных пакетах, они будут отправлены повторно. За счет этого обеспечивается абсолютная гарантия целостной передачи. Использование UDP, в свою очередь, может привести к потере некоторого количества пакетов.
3. Управление и контроль потока. TCP осуществляет комплексный контроль и управление потоком информации, а в UDP это не нужно.
4. Порядок доставки. Специфика TCP заключается в том, что все пакеты отправляются в формате строгой очередности. UDP доставляет сообщения в виде не упорядоченных датаграмм.
5. Уведомление о перегрузках. Если в рамках передачи данных возникнут перегрузки, TCP отправит соответствующее уведомление. Протокол UDP не предоставляет какой-либо защиты от перегрузки.
6. Сохранение границ переданных сообщений. Протокол TCP хоть и не может сохранить границы переданных сообщений, предоставляет гарантию их целостности. Применение протокола UDP предусматривает сохранение границ каждой пересланной датаграммы.
7. Функция сборки и сегментации пакетов передаваемой информации. Поддерживается только в рамках протокола TCP.
8. Процедура проверки достижимости. Является обязательной только для протокола TCP, в то время как протокол UDP физически не поддерживает ее.
9. Взаимодействие с соединениями полуоткрытого типа. В рамках протокола TCP никогда не происходит повторная синхронизация. А вот протокол UDP устанавливает соединение методом повторной передачи запроса к конечному пользователю.

Что такое TCP?

TCP-протокол – это виртуальный канал, сформированный между двумя или более узлами. Его работоспособность становится возможной, если заранее установить соединение – в противном случае передача информационных пакетов будет невозможной. С помощью протокола TCP реализуется надежная передача большого объема данных к разнообразным пользовательским устройствам.

TCP и UDP | Что это такое и в чем разница?

Чтобы обеспечить надежное соединение, протокол TCP предусматривает трехэтапный запуск сеанса связи. Клиент и сервер должны передавать значения ISN и порта. Еще одна отличительная особенность протокола TCP заключается в использовании контрольной суммы, с помощью которой система проверяет, правильно ли передана информация конечному пользователю.

Что такое интернет-протокол TCP/IP? Как устроен интернет (3 из 13)

Приложения для TCP

Протокол TCP используют следующие приложения:

Из этого следует, что протокол TCP пользуется популярностью среди приложений, работающих с массивом данных, разрыв которых нужно полностью исключить. Программы для загрузки файлов, отправки сообщений – это лишь малая часть программного обеспечения, построенного на базе протокола TCP.

UDP протокол — что это такое?

В рамках протокола UDP данные передаются между узлами с помощью специальных пакетов данных, не требующих проверки. При этом гарантии их получения не требуется. Данная технология не предусматривает удаление дубликатов пакетов, мониторинг и контроль их текущего расположения.

С одной стороны, специалисты в области компьютерных сетей вполне заслуженно считают UDP ненадежным протоколом. С другой, это не просто важное, а незаменимое решение для приложений, работающих в режиме реального времени, интернет-телевидения, технологии VOIP, игр по сети и так далее. Благодаря возможностям протокола UDP пропадает необходимость проводить первичную проверку соединения, соблюдения целостности и порядка структуры данных. Если какая-либо датаграмма (пакет без проверки) потеряется, происходит ее автоматический сброс. Это положительно сказывается на скорости передачи данных через сеть интернет.

Приложения для UDP

Протокол UDP незаменим для приложений, с помощью которых происходит передача мультимедийной информации, включая интернет-телевидение, интернет-телефонию и так далее. Некоторое количество данных все же может быть потеряно, но это будет сложно заметить на практике. Яркий пример – изменение качества видеоряда и звука в худшую сторону. Вот почему популярные специализированные программы заранее предлагают своим пользователям выбрать оптимальное разрешение.

Применение TCP

Из сказанного выше следует, что TCP – это протокол повышенной сложности, работа которого сопровождается большими тратами времени. Причиной этого является механизм синхронизации между узлами. При этом основное преимущество данного протокола заключается в гарантии доставки пакетов, благодаря чему эта функциональность не включается в структуру прикладного протокола.

Кроме того, применение протокола TCP является гарантией надежности доставки. В случае некорректной отправки сообщения пользователь всегда получит соответствующее уведомление в виде окна с информацией о возникшей ошибке.

Применение UDP

UDP, в свою очередь, является протоколом, обладающим высокой скоростью передачи данных. Все дело в том, что в его основу заложен минималистичный механизм, без которого не обходится ни одна передача данных. Естественно, для него характерен целый ряд недостатков. Поступление передаваемых данных происходит в хаотичном порядке – не факт, что первый пакет из общего списка не окажется последним.

Гарантии доставки передаваемой информации нет, поэтому не исключено, что в ответ пользователь получит один пакет в виде двух копий. Возникновение подобной ситуации возможно в том случае, если один адрес для отправки сопровождается двумя разными маршрутами.

Выводы

UDP – протокол, который обеспечивает высокую скорость отправки пакетов данных, но без гарантии их доставки. Если для конечного пользователя важна надежность доставки с сохранением порядка отправки данных, придется переходить на использование протокола TCP. Применение протокола UDP актуально, если проводится групповая и широковещательная передача данных. Вот почему он пользуется большой популярностью в области потокового интернет-видео, а также в игровой индустрии.

Пожалуйста, опубликуйте свои мнения по текущей теме материала. Мы очень благодарим вас за ваши комментарии, подписки, лайки, отклики, дизлайки!

Источник: www.internet-technologies.ru

Протоколирование: рекомендации по трассировке

В данной статье я хочу поделиться своими мыслями/наблюдениями/рекомендациями относительно реализации такой важной задачи при разработке ПО как протоколирование. В Интернете существует множество статей описывающих инструменты для протоколирования, но очень мало информации о том, какие именно события, и какую информацию, нужно записывать в протокол работы программы.

Введение

Очень часто возникает проблема диагностики дефектов в тестовой или рабочей среде, где нет инструментов разработки и отладки. И единственным способом понять, в чем ошибка – добавление строк кода с отладочной информацией и повторная установка приложения, если такие строки не были добавлены ранее. А можно ли сразу писать код так, чтобы информации, которую протоколирует приложение, было бы достаточно для диагностики проблемы?
В статье я совсем не буду касаться таких вопросов как инструменты для протоколирования. Но в любом случае, нужно понимать, что такие инструменты существуют и позволяют фильтровать записываемые в протокол данные и настраивать запись протокола в различные источники.
Основная задача статьи – дать представление разработчикам, какими способами проводится протоколирование, и дать рекомендации о том, где в программе вставлять строчки кода для протоколирования. В этой статье, в основном, будем говорить о трассировке.

Протоколирование

Я рассматриваю протоколирование намного шире, чем просто запись в лог-файл. Для меня протоколирование — это набор средств и методов, которые решают такие задачи:

• Быть уверенным, что система работает и работает правильно
• Понимать, почему система и ее данные находятся в текущем состоянии
• Иметь возможность быстро найти неисправность
• Узнать, как систему можно усовершенствовать

Подходы к протоколированию

• Разработчик — специалист, который разрабатывает и улучшает приложение
• Тест инженер — специалист, который отвечает за качество приложения, обнаружение и локализацию дефектов в период разработки
• Системный администратор — специалист службы сопровождения, который отвечает за бесперебойную работу приложения в рабочей среде и своевременное обнаружение ошибок.
• Владелец приложения — бизнес-пользователь, который знает и понимает функционал приложения в целом и, по сути, является владельцем данных приложения; сотрудник для которого разрабатывалось это приложение

• Найти место возникновения проблем и исправить их
• Выполнить оптимизацию

• Трассировка
• Счетчики производительности
• Состояние объектов/процессов

• Быть уверенным, что система работает корректно
• Обнаружение дефектов
• Максимально точно определить место и причину возникновения найденных дефектов

• Журнал событий
• Журнал аудита
• Состояние объектов/процессов

• Быть уверенным, что система работает
• Если есть ошибки понять почему (по чьей вине, где исправлять)
• Если работает медленно – понять почему

• Журнал событий
• Счетчики производительности
• Состояние объектов/процессов

• Быть уверенным, что система работает именно так, как нужно

• Журнал аудита
• Состояние объектов/процессов

• Трассировка — инструмент, который обычно называют «логом», по сути, хранилище, куда пишется подробная информация о ходе выполнения программы (последовательно, в порядке возникновения событий). Это обычно текстовый файл или таблица базы данных. Данный инструмент нужен разработчику, тест-инженеру или специалист службы сопровождения для детального анализа того, что происходит в приложении.
• Журнал событий — инструмент, который показывает события в приложении с точки зрения администратора. Т.е. события, по которым системный администратор может сказать в рабочем ли состоянии приложение или нет. Если говорить о разработке ПО для Windows ­—то это чаще всего Windows Event Log или собственные журналы приложений. Я сторонник того, чтобы не смешивать хранилища для трассировки и журнал событий.
• Журнал аудита — инструмент, который позволяет пользователю приложения понять, кто и какие действия выполнял (или пытался выполнять) в системе
• Счетчики производительности— инструмент системного администратора, который помогает обнаружить узкое место в производительности системы. Примером такого инструмента может быть Performance Monitor, встроенный в операционную систему Windows. Для других ОС существуют аналогичные инструменты
• Состояние объектов/процессов — инструмент, который помогает понять, в каком состоянии (или в какой стадии) находятся в текущий момент объекты или процессы в приложении, и как они в это состояние или стадию обработки они попали.
  Например: представим себе приложение, которое обрабатывает входящие почтовые электронные сообщения. Для каждого такого сообщения можно выделить состояния: получено, обработано, удалено. В «журнал состояний объектов/процессов» в таком случае следует записать ключевую информацию по письму, историю смены состояний письма и сообщения при его обработке. Таким образом, полностью отделяется важная информация по процессу обработки письма от «мусора»

Трассировка

* картинка взята из статьи Lazy logger levels

• обо всех ошибках – обработанных и не обработанных
• параметры запуска и загруженную конфигурацию
• а также события, описанные ниже.

• Какие события нужно писать в трассировочный лог
• Как правильно выбрать уровень для события
• Как правильно выбрать категории событий
• Какую информацию нужно записывать при возникновении того или иного события

Какие события нужно вносить в трассировочный лог

• Используется ли модульные тесты при разработке.
  Использование модульных тестов позволяет значительно снизить количество ошибок в бизнес логике методов, не взаимодействующих с внешними системами (внешними по отношению к данному слою приложения). Однако при взаимодействии кода с внешней системой (взаимодействие кода бизнес слоя с базой данных, взаимодействие слоев бизнес логики, расположенных на разных компьютерах и прочее) модульные тесты не эффективны потому, что конфигурация разных слоев может быть разной в разных средах. Исходя из этого, можно сделать вывод, что при использовании модульных тестов логично выполнять только трассировку взаимодействий между слоями и трассировку ошибок (т.к. считаем, что логика каждого слоя в отдельности очень хорошо протестирована). Если же модульных тестов нет — трассировать нужно каждую ветку логики программы (вход в метод, выход, возникновение в методе ошибки, каждую ветку условного оператора)
• Тип приложения.
  В таблице представлены некоторые типы приложений и события для протоколирования в трассировочный лог (понятно, что есть и другие типы приложений).

Какие данные нужно вносить в трассировочный лог

Кроме простого названия (описания) события, для анализа работы часто нужна еще дополнительная информация. Следующая таблица показывает данные, которые полезно было бы записывать. Понятно, что далеко не всегда нужно писать события настолько подробно. Кроме того, обычно инструменты трассировки позволяют некоторую из указанной ниже информации записывать автоматически.

Данные	Описание
Дата и время	Дата и время возникновения события
Сервер	Сервер, на котором событие возникло (полезно при анализе журналов, собранных с различных серверов)
Процесс	Название процесса, где возникло событие. Это необходимо, например, в случае если разные процессы используют общие библиотеки.
Метод	Название метода, возможно, включающий название класса и библиотеки
Категория события	Название слоя или логического модуля
Уровень	Уровень детализации события
Название	Название события (запуск или завершение метода, ошибка, изменение состояние объекта и прочее)
Детальная информация	Например, детальная информация об ошибке (а при критической ошибке может быть и детальная информация о системе), значение параметра(-ов), название объекта или описание действия над объектом
Учетная запись, под которой работает процесс
Учетная запись пользователя, который вызвал действие	Учетная запись пользователя, который сделал начальный вызов, что привело к данному событию
Стек	Стек вызовов методов, которая привела к данному событию. Может быть полезен при детальном анализе события
Корреляционный номер процесса	Если приложение многопользовательское, то важно понимать к какому запросу (пользователю) относится та или иная запись о события
Корреляционный номер инициирующего процесса	Если приложение распределенное, то данный номер используется для сопоставления событий на разных серверах (или процессах). Например, можно передавать с клиента на сервер корреляционный номер и сохранять его при трассировке. В дальнейшем можно сопоставлять вызов клиентского приложения с событием на сервере

Уровни трассировки

Уровни в основном используются для фильтрации событий при записи в журнал. Это нужно для предотвращения записи в журнал данных, которые в данный период времени не нужны.
Например, такой инструмент как NLog, предоставляет по умолчанию 6 уровней событий (от более детального до менее детального): trace, debug, info, warn, error, fatal (более детально см. в документации к NLog)
Далее, в конфигурации можно указать, что, например, в рабочей среде, в журнал трассировки писать события уровня Error и Fatal (а все остальные игнорировать), а при возникновении проблемы изменить конфигурацию так, чтобы записывать все события.
Следующая таблица показывает мои рекомендации по выбору уровней событий при трассировке

Событие	Уровень
Загруженная конфигурация / смена конфигурации	Info
Действия пользователя	Info
Начало и окончание каждого «публичного» метода (или метода, который реализует логику согласно спецификации), входные/выходные параметры, результат работы такого метода	Info
В публичных методах входные/выходные параметры, которые являются наборами данных	Debug
Логика (ветки программы) описанная спецификацией	Info
Начало и окончание остальных методов, входные/выходные параметры, результат работы	Trace
Шаги остальных методов	Trace
Доступ к внешним ресурсам (например: БД, web-сервисы)	Info
Детальная информация о запросах (командах) доступа к внешним ресурсам и полученном результате	Debug
Неожиданные исключения (не критические)	Error
Исключение, описанное в спецификации	Warn/Error
Обработанные исключения	Warn/Info/ Debug
Критическое исключение (обработанное или не обработанное)	Fatal

Выбор категорий событий

Второй важный параметр, по которому можно настроить фильтрацию записи событий в журнал — это категории событий. Эти категории разработчик должен выбирать сам (т.е. инструменты не предоставляют категории по умолчанию)
Я рекомендую придерживаться таких рекомендаций — для каждого отдельного логического уровня сделать отдельную категорию. Например: уровень интерфейса (UIControls), уровень бизнес-логики (BusinessLogic), уровень доступа к данным (DAL), модуль поиска (Search), программа настройки конфигурации (ConfigManager) и так далее.
Далее, если у вас есть отдельные компоненты внутри слоя, то можно для их трассировки выбрать отдельные подкатегории, отделяя от основной категории точкой.
Например, визуальный компонент для отображения облака тегов (который располагается в уровне интерфейса)— UIControls.TagsControl.
Таким образом, при возникновении проблемы с компонентом, с одной стороны вы всегда сможете по журналу определить, какой компонент создал то или иное событие, с другой — более гибко настроить фильтрацию записи в журнал событий только по выбранному компоненту.

Заключение

Протоколирование — важная функция в любом приложении и требует внимательного анализа и проектирования. Несмотря на то, что трассировка обычно не описывается в требованиях, правильное ее использование может в значительной степени ускорить процесс обнаружения и исправление дефектов на тестовой и рабочей среде.
Данные выкладки — это мои практика и наблюдения, и, соответственно, у вас могут быть свой опыт и своя методика по использованию протоколирования (и трассировки в частности). С удовольствием выслушаю критические отзывы и замечания для улучшения рекомендаций.

Что еще почитать по трассировке

• Способы отладки приложений: Протоколирование http://dtf.ru/articles/read.php?id=36547
• Каким должен быть правильный лог-файл — http://www.codeart.ru/2011/02/23/kakim-dolzhen-byt-pravilnyj-log-fajl/
• What Goes Into A Trace Log? — http://www.informit.com/guides/content.aspx?g=dotnethttps://habr.com/ru/companies/infopulse/articles/150563/» target=»_blank»]habr.com[/mask_link]

  Что такое протоколы передачи данных

  Изучите основы протоколов передачи данных (TCP, UDP) и прикладных протоколов (HTTP, HTTPS, FTP) для успешной веб-разработки!

  Алексей Кодов
  Автор статьи
  1 июня 2023 в 9:02

  Протоколы передачи данных являются набором правил и соглашений, которые определяют способ обмена данными между устройствами и программами в сети. Они играют важную роль в обеспечении надежности и эффективности обмена данными в сети.

  Основные протоколы передачи данных

  TCP (Transmission Control Protocol)

  TCP является одним из самых распространенных протоколов передачи данных. Он обеспечивает надежную передачу данных, выполняя обработку ошибок и контроль потока. TCP гарантирует, что данные доставляются в том порядке, в котором они были отправлены, и без дублирования. Этот протокол широко используется в веб-разработке, так как он обеспечивает надежность обмена данными между клиентом и сервером.

  Пример использования TCP: передача файлов, электронная почта, загрузка веб-страниц.

  UDP (User Datagram Protocol)

  UDP – это другой популярный протокол передачи данных. В отличие от TCP, он не обеспечивает надежность передачи данных. Вместо этого, он предоставляет быструю передачу данных без гарантии доставки или порядка доставки. UDP подходит для ситуаций, где скорость передачи данных важнее надежности.

  Пример использования UDP: потоковое видео, онлайн-игры, голосовые вызовы.

  Протоколы прикладного уровня

  Помимо протоколов передачи данных, в веб-разработке часто используются протоколы прикладного уровня, такие как HTTP, HTTPS, FTP и другие. Эти протоколы определяют, как данные должны быть структурированы и переданы между клиентами и серверами.

  HTTP (HyperText Transfer Protocol)

  HTTP – это протокол прикладного уровня, который используется для передачи гипертекстовых документов, таких как веб-страницы. Он позволяет клиентам (браузерам) запрашивать веб-страницы и другие ресурсы от серверов и получать их в формате HTML.

  HTTPS (HyperText Transfer Protocol Secure)

  HTTPS – это расширение протокола HTTP, которое добавляет шифрование данных для повышения безопасности передачи данных. Это особенно важно при передаче чувствительных данных, таких как пароли или данные кредитных карт.

  FTP (File Transfer Protocol)

  FTP – это протокол прикладного уровня, который используется для передачи файлов между клиентами и серверами. Он позволяет загружать и скачивать файлы, а также управлять файлами и каталогами на удаленном сервере.

  Веб-разработчик: новая работа через 9 месяцев
  Получится, даже если у вас нет опыта в IT

  Заключение

  Веб-разработка включает в себя работу с различными протоколами передачи данных и прикладными протоколами. Они играют важную роль в обеспечении надежности, скорости и безопасности обмена данными между клиентами и серверами. Чтобы стать успешным веб-разработчиком, важно изучить и понимать эти протоколы и их использование в различных сценариях обмена данными.

  Источник: sky.pro