Sestavljanje fizičnih komponent računalniškega omrežja sama po sebi ni dovolj, da bi delovala - priključene naprave zahtevajo tudi način komunikacije. Ti komunikacijski jeziki imenujemo omrežni protokoli .
Namen omrežnih protokolov
Brez protokolov naprave ne bi mogle razumeti elektronskih signalov, ki jih pošiljajo med seboj prek omrežnih povezav. Omrežni protokoli služijo tem osnovnim funkcijam:
- podatke nasloviti na pravilne prejemnike,
- fizično prenašajo podatke iz vira v cilj, z varnostno zaščito, če je potrebno
- prejemanje sporočil in ustrezno pošiljanje odgovorov
Razmislite o primerjavi omrežnih protokolov s tem, kako poštna storitev obravnava fizično papirno pošto. Tako kot poštna storitev upravlja črk iz številnih virov in namembnih krajev, tako da omrežni protokoli ohranjajo podatke, ki potekajo nenehno s številnimi potmi. Vendar pa v nasprotju s fizično pošto omrežni protokoli zagotavljajo tudi nekatere napredne zmogljivosti, kot so prenašanje stalnih sporočil na en cilj (imenovan streaming ) in samodejno kopiranje sporočila in njegovo pošiljanje na več naslovov hkrati (imenovanje oddajanje ).
Skupne vrste omrežnih protokolov
Noben protokol ne obstaja, ki podpira vse funkcije vseh vrst računalniških omrežij . V preteklih letih je bilo izumljenih veliko različnih vrst mrežnih protokolov, pri čemer je vsak poskušal podpreti nekatere vrste omrežnih komunikacij. Tri osnovne značilnosti, ki ločujejo eno vrsto protokola od druge, so:
1. simplex vs. duplex . Simplex povezava omogoča samo eno napravo za prenos v omrežju. Nasprotno, duplex omrežne povezave omogočajo, da naprave prenašajo in prejemajo podatke prek iste fizične povezave.
2. povezava usmerjena ali brez povezave . Povezovalno usmerjene izmenjave omrežnih protokolov (proces, imenovan ročni sogovornik ) vsebujejo informacije o naslovih med dvema napravama, ki jim omogočajo, da med seboj opravljajo pogovor (imenovano sejo ). Nasprotno, protokoli brez povezave zagotavljajo posamezna sporočila iz ene točke na drugo, ne glede na podobna sporočila, poslana pred ali po (in ne vedo, ali so sporočila celo uspešno sprejeta).
3. plast . Mrežni protokoli običajno delujejo skupaj v skupinah (imenovani nizi, ker diagrami pogosto prikazujejo protokole kot škatle, ki so nameščene ena poleg druge). Nekateri protokoli delujejo na nižjih slojih, ki so tesno povezani s tem, kako različne vrste brezžičnega ali omrežnega kabla fizično delujejo. Drugi delujejo na višjih slojih, povezanih z delovanjem omrežnih aplikacij, nekateri pa delujejo na vmesnih slojih med njima.
Družina internetnih protokolov
Najpogostejši omrežni protokoli v javni rabi pripadajo družini Internet Protocol (IP) . IP je sam osnovni protokol, ki omogoča domačim in drugim lokalnim omrežjem prek interneta komuniciranje med seboj.
IP deluje dobro za premikanje posameznih sporočil iz enega omrežja v drugega, vendar ne podpira koncepta pogovora (povezava, prek katere lahko potujejo sporočila v eni ali v obe smeri). Protokol za nadzor prenosa (TCP) razširja IP s to zmogljivostjo višjega sloja in ker so povezava od točke do točke tako pomembna na internetu, sta dva protokola skoraj vedno seznanjena skupaj in znana kot TCP / IP.
Oba TCP in IP delujejo v srednjih slojih omrežnega protokola. Priljubljene aplikacije na internetu včasih izvajajo svoje protokole poleg TCP / IP. Spletni brskalniki in strežniki po vsem svetu uporabljajo protokol HyperText Transfer Protocol (HTTP) . TCP / IP pa poteka na vrhu nižjih ravni omrežnih tehnologij, kot je Ethernet . Drugi priljubljeni omrežni protokoli v družini IP vključujejo ARP , ICMP in FTP .
Kako omrežni protokoli uporabljajo pakete
Internet in večina drugih podatkovnih omrežij delata z organiziranjem podatkov v majhne kose, imenovane pakete . Za izboljšanje komunikacijske zmogljivosti in zanesljivosti je vsaka večja sporočila, poslana med dvema omrežnima napravama, pogosto razdeljena v manjše pakete s strani osnovne strojne in programske opreme. Te mreže paketnih preklopov zahtevajo, da se paketi organizirajo na določen način v skladu s protokoli, ki jih podpira omrežje. Ta pristop dobro deluje s tehnologijo sodobnih omrežij, saj vsi obdelujejo podatke v obliki bitov in bajtov (digitalni '1' in '0').
Vsak omrežni protokol določa pravila, kako morajo biti organizirani (oblikovani) njeni paketi podatkov. Ker protokoli, kot je internetni protokol, pogosto delujejo skupaj v plasteh, so lahko nekateri podatki, vdelani znotraj paketa, formatirani za en protokol, v obliki nekega drugega s tem povezanega protokola (metoda, imenovana encapsulation ).
Protokoli običajno razdelijo vsak paket na tri dele - glavo , tovor in nogo . (Nekateri protokoli, na primer IP, ne uporabljajo nize.) V glavi in nogi v paketu so vsebinski podatki, ki so potrebni za podporo omrežja, vključno z naslovi naprav za pošiljanje in prejemanje, medtem ko uporabni podatki vsebujejo dejanske podatke, ki jih je treba poslati. Glave ali noge pogosto vključujejo tudi nekatere posebne podatke, ki pomagajo izboljšati zanesljivost in zmogljivost omrežnih povezav, kot so števci, ki spremljajo vrstni red pošiljanja sporočil in kontrolne opombe, ki pomagajo omrežnim aplikacijam zaznati korupcijo podatkov ali spreminjanje.
Kako omrežne naprave uporabljajo protokole
Operacijski sistemi omrežnih naprav vključujejo vgrajeno podporo za nekatere nižje ravni omrežnih protokolov. Vsi sodobni namizni računalniški operacijski sistemi podpirajo tako Ethernet kot TCP / IP, na primer številni pametni telefoni podpirajo Bluetooth in protokole iz družine Wi-Fi. Ti protokoli se končno priključijo na fizične omrežne vmesnike naprave, kot so njegova vrata Ethernet in Wi-Fi ali Bluetooth radii.
Omrežne aplikacije podpirajo protokole višjega nivoja, ki se pogovarjajo z operacijskim sistemom. Spletni brskalnik lahko na primer prevede naslove, kot je http: // / v pakete HTTP, ki vsebujejo potrebne podatke, ki jih spletni strežnik lahko prejme in nato pošlje ustrezno spletno stran. Prejemna naprava je odgovorna za ponovno sestavljanje posameznih paketov v izvirno sporočilo, tako da odstranite glave in noge ter združuje pakete v pravilnem zaporedju.