Zostavovanie fyzických častí počítačovej siete samo osebe nie je dostatočné na to, aby bolo funkčné - prístroje pripojené tiež vyžadujú spôsob komunikácie. Tieto komunikačné jazyky sa nazývajú sieťové protokoly .
Účel sieťových protokolov
Bez protokolov by zariadenia nemali schopnosť porozumieť elektronickým signálom, ktoré navzájom posielajú cez sieťové pripojenia. Sieťové protokoly slúžia na tieto základné funkcie:
- adresy dát správnemu príjemcovi (príjemcom)
- fyzicky prenášať dáta zo zdroja do cieľa, s ochranou v prípade potreby
- dostávať správy a správne odosielať odpovede
Zvážte porovnanie sieťových protokolov s tým, ako poštová služba spracováva fyzickú papierovú poštu. Rovnako ako poštová služba spravuje písmená z mnohých zdrojov a destinácií, takže sieťové protokoly vedú nepretržite toky údajov po mnohých cestách. Na rozdiel od fyzickej pošty však sieťové protokoly poskytujú aj niektoré pokročilé možnosti, ako je poskytovanie konštantného toku správ jednému cieľu (tzv. Streamovanie ) a automaticky vytvárajú kópie správy a doručujú ich do viacerých destinácií naraz (tzv. Vysielanie ).
Bežné typy sieťových protokolov
Neexistuje žiadny protokol, ktorý podporuje všetky funkcie každého druhu počítačovej siete . V priebehu rokov sa vynájdilo mnoho rôznych typov sieťových protokolov, pričom každý z nich sa pokúšal podporiť určité druhy sieťovej komunikácie. Tri základné charakteristiky, ktoré rozlišujú jeden typ protokolu od druhého, sú:
1. simplex vs. duplex . Jednoduché pripojenie umožňuje vysielať iba jedno zariadenie v sieti. Na druhej strane duplexné sieťové pripojenia umožňujú zariadeniam prenášať a prijímať dáta cez to isté fyzické spojenie.
2. spojenie orientované alebo bez pripojenia . Výmenné protokoly so sieťovým protokolom (proces nazývaný handshake ) adresujú informácie medzi dvoma zariadeniami, ktoré im umožňujú pokračovať v konverzácii (nazývanej relácia ) navzájom. Naopak protokoly bez pripojenia poskytujú jednotlivé správy z jedného miesta do druhého bez ohľadu na podobné správy odosielané pred alebo po (a bez toho, aby vedeli, či sú správy dokonca úspešne prijaté).
3. vrstva . Sieťové protokoly obvykle pracujú spoločne v skupinách (nazývané stacky, pretože diagramy často zobrazujú protokoly ako skrinky na seba nad sebou). Niektoré protokoly fungujú na spodných vrstvách, ktoré sú úzko spojené s tým, ako fyzicky fungujú rôzne typy bezdrôtových alebo sieťových káblov . Iní pracujú vo vyšších vrstvách, ktoré súvisia s tým, ako pracujú sieťové aplikácie, a niektoré pracujú na medziľahlých vrstvách.
Rodina internetového protokolu
Najbežnejšie sieťové protokoly vo verejnom použití patria do rodiny Internet Protocol (IP) . Samotný protokol IP je základným protokolom, ktorý umožňuje domácim a iným lokálnym sieťam cez internet komunikovať navzájom.
Služba IP funguje dobre na presun jednotlivých správ z jednej siete do druhej, ale nepodporuje koncept konverzácie (spojenie, cez ktoré môže prúd správy prechádzať jedným alebo oboma smermi). Protokol riadenia prenosu (TCP) rozširuje IP s touto vyššou vrstvovou schopnosťou a pretože pripojenia typu point-to-point sú na internete tak dôležité, dva protokoly sú takmer vždy spárované dohromady a známe ako TCP / IP.
Obe protokoly TCP a IP fungujú v stredných vrstvách zásobníka sieťového protokolu. Populárne aplikácie na internete majú niekedy implementované vlastné protokoly nad TCP / IP. HyperText Transfer Protocol (HTTP) používajú webové prehliadače a servery na celom svete. TCP / IP sa naopak spája s sieťovými technológiami nižšej úrovne, ako je Ethernet . Ďalšie populárne sieťové protokoly v rodine IP zahŕňajú ARP , ICMP a FTP .
Ako sieťové protokoly používajú pakety
Internet a väčšina iných dátových sietí pracuje organizovaním dát na malé kúsky nazývané pakety . Na zlepšenie výkonu a spoľahlivosti komunikácie je každá väčšia správa odoslaná medzi dvoma sieťovými zariadeniami často rozdelená na menšie pakety základným hardvérom a softvérom. Tieto siete na prepínanie paketov vyžadujú, aby boli pakety organizované špecifickými spôsobmi podľa protokolov, ktoré sieť podporuje. Tento prístup funguje dobre s technológiou moderných sietí, pretože všetky spracovávajú dáta vo forme bitov a bajtov (digitálne '1 a' 0 ').
Každý sieťový protokol definuje pravidlá pre organizáciu (formátovanie) jeho dátových paketov. Pretože protokoly, ako je napríklad internetový protokol, často spoločne pracujú vo vrstvách, niektoré údaje vložené do paketu formátovaného pre jeden protokol môžu byť vo forme iného súvisiaceho protokolu (metóda nazývaná zapuzdrením ).
Protokoly zvyčajne rozdeľujú každý paket na tri časti - hlavičku , užitočné zaťaženie a pätu . (Niektoré protokoly, ako napríklad protokol IP, nepoužívajú päty.) Záhlavie a päty paketov obsahujú kontextové informácie potrebné na podporu siete, vrátane adries odosielacích a prijímacích zariadení, zatiaľ čo užitočné záťaže obsahujú skutočné dáta, ktoré sa majú prenášať. Záhlavie alebo päty často obsahujú aj niektoré špeciálne údaje na zlepšenie spoľahlivosti a výkonnosti sieťových pripojení, ako sú čítače, ktoré sledujú poradie odosielania správ a kontrolné súčty, ktoré pomáhajú sieťovým aplikáciám zistiť poškodenie alebo narušenie dát.
Ako sieťové zariadenia používajú protokoly
Operačné systémy sieťových zariadení obsahujú zabudovanú podporu pre niektoré sieťové protokoly nižšej úrovne. Všetky moderné operačné systémy stolových počítačov podporujú napríklad sieť Ethernet aj TCP / IP, zatiaľ čo mnohé smartphony podporujú Bluetooth a protokoly z rodiny Wi-Fi. Tieto protokoly sa nakoniec pripájajú k fyzickým sieťovým rozhraniam zariadenia, ako sú napríklad ethernetové porty a Wi-Fi alebo Bluetooth rádiá.
Sieťové aplikácie naopak podporujú protokoly vyššej úrovne, ktoré hovoria s operačným systémom. Webový prehliadač je napríklad schopný prekladať adresy ako http: // do HTTP paketov, ktoré obsahujú potrebné dáta, ktoré webový server môže prijímať a následne poslať späť správnu webovú stránku. Prijímacie zariadenie je zodpovedné za opätovné zostavovanie jednotlivých paketov do pôvodnej správy oddelením záhlavia a pätiek a zlučovaním paketov v správnom poradí.