Skupljanje fizičkih dijelova računalne mreže sama po sebi je nedovoljno da bi se funkcionalno povezani uređaji također zahtijevaju metode komunikacije. Ti komunikacijski jezici nazivaju se mrežnim protokolima .
Svrha mrežnih protokola
Bez protokola, uređaji će nedostajati sposobnost razumijevanja elektronskih signala koje šalju jedni drugima preko mrežnih veza. Mrežni protokoli služe ovim osnovnim funkcijama:
- podatke o adresi ispravnom primatelju
- fizički prenosi podatke s izvora na odredište, uz zaštitu sigurnosne zaštite, ako je potrebno
- primati poruke i slati odgovore na odgovarajući način
Razmislite o usporedbi mrežnih protokola s načinom na koji poštanska usluga obrađuje fizičku poštu papira. Baš kao što poštanska usluga upravlja slovima iz mnogih izvora i odredišta, tako da mrežni protokoli čuvaju kontinuirano teče niz putova. Za razliku od fizičke pošte, mrežni protokoli također nude neke napredne mogućnosti poput isporuke konstantnog protoka poruka na jedno odredište (zvano streaming ) i automatsko stvaranje kopija poruke i isporuku na više odredišta odjednom (nazvanog emitiranja ).
Uobičajene vrste mrežnih protokola
Nitko ne postoji protokol koji podržava sve značajke svake vrste računalne mreže potrebama. Tijekom godina su izmislene mnoge vrste mrežnih protokola, od kojih je svaki pokušavao podržati određene vrste mrežne komunikacije. Tri osnovne značajke koje razlikuju jednu vrstu protokol od druge su:
1. simplex vs. duplex . Jednostavna veza omogućuje prijenos samo jednog uređaja na mreži. Obrnuto, dvostruka mrežna veza dopušta uređajima da prenose i primaju podatke preko iste fizičke veze.
2. usmjeren na vezu ili bez veze . Razmjena mrežnih protokola (proces koji se zove rukovanje ) usmjerava veze, adresira informacije između dva uređaja koja im omogućuje da nastavljaju međusobno razgovor (koji se zove sesija ). Obrnuto, protokoli bez veza isporučuju pojedinačne poruke s jedne točke u drugu bez obzira na slične poruke poslane prije ili poslije (i bez znanja hoće li poruke biti uspješno primljene).
3. sloj . Mrežni protokoli obično rade zajedno u skupinama (zvane stacks jer dijagrami često prikazuju protokole kao kutije složene jedna na drugu). Neki protokoli funkcioniraju na nižim slojevima usko povezanim s različitim vrstama bežičnih ili mrežnih kablova fizički. Drugi radovi na višim slojevima povezani su s radom mrežnih aplikacija, a neki rade između međuslojeva.
Obitelj Internet Protocol
Najčešći mrežni protokoli u javnoj upotrebi pripadaju obitelji Internet Protocol (IP) . IP je sam po sebi osnovni protokol koji omogućuje kućnim i drugim lokalnim mrežama preko Interneta da komuniciraju jedni s drugima.
IP dobro funkcionira za premještanje pojedinačnih poruka s jedne mreže na drugu, ali ne podržava koncept razgovora (veza preko koje se tok poruka može putovati u jednom ili oba smjera). Transmission Control Protocol (TCP) proširuje IP s ovom sposobnošću višeg sloja, i zato što veze između točke i točke su toliko bitne na Internetu, dva su protokola gotovo uvijek uparena i poznata kao TCP / IP.
I TCP i IP rade u srednjim slojevima mrežnog protokola. Popularne aplikacije na Internetu ponekad su implementirale vlastite protokole na vrhu TCP / IP. HyperText Transfer Protocol (HTTP) upotrebljava web preglednici i poslužitelji širom svijeta. TCP / IP, pak, radi na vrhu nižih mrežnih tehnologija kao što je Ethernet . Ostali popularni mrežni protokoli u obitelji IP uključuju ARP , ICMP i FTP .
Kako mrežni protokoli koriste pakete
Internet i većina drugih podatkovnih mreža rade organiziranjem podataka u male komadiće zvane pakete . Da bi se poboljšala učinkovitost komunikacije i pouzdanost, svaka veća poruka poslana između dva mrežna uređaja često se dijeli u manje pakete pomoću osnovnog hardvera i softvera. Te mreže za zamjenu paketa zahtijevaju da se paketi organiziraju na određene načine prema protokolima koje mreža podržava. Ovaj pristup dobro funkcionira sa tehnologijom suvremenih mreža jer sve to obrađuju u obliku bitova i bajtova (digitalni '1' i '0s').
Svaki mrežni protokol definira pravila o tome kako njezini paketi podataka moraju biti organizirani (oblikovani). Budući da protokoli poput Internet Protocol često rade zajedno u slojevima, neki podaci ugrađeni unutar paketa formatirani za jedan protokol mogu biti u formatu nekog drugog povezanog protokola (metoda zvane inkapsulacija ).
Protokoli obično dijele svaki paket u tri dijela - zaglavlje , nosivost i podnožje . (Neki protokoli, poput IP-a, ne koriste podnožje.) Paketne zaglavlja i podnožja sadrže kontekstualne informacije potrebne za podršku mreži, uključujući adrese uređaja za slanje i primanje, a sadržaji sadrže stvarne podatke koji se prenose. Zaglavlja ili podnožja često uključuju i neke posebne podatke koji pomažu u poboljšanju pouzdanosti i performansi mrežnih veza, kao što su brojači koji prate redoslijed slanja poruka i čekove koji pomažu mrežnim aplikacijama da otkrivaju korupciju ili neovlašteno kopiranje podataka.
Kako mrežni uređaji upotrebljavaju protokole
Operativni sustavi mrežnih uređaja uključuju ugrađenu podršku za neke mrežne protokole niže razine. Na primjer, svi moderni operacijski sustavi desktop računala podržavaju i Ethernet i TCP / IP, dok mnogi pametni telefoni podržavaju Bluetooth i protokole Wi-Fi obitelji. Ovi se protokoli u konačnici povezuju s fizičkim mrežnim sučeljima uređaja, poput njegovih Ethernet priključaka i Wi-Fi ili Bluetooth radija.
Mrežne aplikacije zauzvrat podržavaju protokole više razine koji govore o operacijskom sustavu. Web preglednik, na primjer, može prevesti adrese poput http: // / u HTTP pakete koji sadrže potrebne podatke koje web poslužitelj može primiti i zauzvrat slati ispravnu web stranicu. Uređaj za primanje je odgovoran za ponovno sastavljanje pojedinačnih paketa u izvornu poruku, uklanjanjem zaglavlja i podnožja i spajanja paketa u ispravnom slijedu.