A számítógépes hálózat fizikai darabjainak összeépítése önmagában nem elégséges ahhoz, hogy a funkcióhoz kapcsolódó eszközök egy kommunikációs módszert is igényeljenek. Ezeket a kommunikációs nyelveket hálózati protokolloknak nevezzük.
A hálózati protokollok célja
Protokoll nélkül a készülékek nem tudták megérteni azokat az elektronikus jeleket, amelyeket egymással a hálózati kapcsolatokon keresztül küldenek. A hálózati protokollok ezeket az alapvető funkciókat szolgálják:
- címadatokat a megfelelő címzettnek
- fizikailag továbbítja az adatokat a forrásból a cél felé, szükség esetén biztonsági védelemmel
- üzeneteket fogad és megfelelő válaszokat küld
Vegye fontolóra a hálózati protokollok közötti összehasonlítást azzal, hogy a postai szolgáltatás hogyan kezeli a fizikai papírpostát. Ahogyan a postai szolgáltatás sok forrásból és rendeltetési helyről származó levelet kezel, a hálózati protokollok folyamatosan folyamatosan folytatják az adatokat a sok útvonal mentén. A fizikai levelezéssel ellentétben azonban a hálózati protokollok olyan speciális szolgáltatásokat is nyújtanak, mint például az állandó célú üzenetek továbbítása (ún. Streaming ) és az üzenetek másolatainak automatikus küldése és egyszerre több célállomásra történő továbbítása (úgynevezett műsorszórás ).
A hálózati protokollok közös típusai
Nincs olyan protokoll, amely támogatja az összes olyan funkciót, amelyet minden számítógépes hálózatnak szüksége van. Az évek során sokféle hálózati protokollt találtak fel, amelyek mindegyike megkísérelt támogatni bizonyos típusú hálózati kommunikációt. Három alapvető jellemző, amelyek megkülönböztetik a protokollok egyik típusát a következők közül:
1. szimplex vagy duplex . Egy egyszerű kapcsolat lehetővé teszi, hogy csak egy eszközt továbbítson egy hálózaton. Ezzel szemben a duplex hálózati kapcsolatok lehetővé teszik az eszközök számára, hogy ugyanazt a fizikai kapcsolatot átadják és fogadják.
2. kapcsolat-orientált vagy kapcsolat nélküli . A kapcsolat-orientált hálózati protokollok (a kézfogásnak nevezett folyamat) két eszköz között címeznek információkat, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy folytassanak egy beszélgetést (ún. Session ) egymással. Ezzel szemben a kapcsolódás nélküli protokollok egyenként továbbítják az egyes üzeneteket, tekintet nélkül arra, hogy az üzeneteket mielőtt vagy utána elküldte (és anélkül, hogy tudták volna, hogy az üzeneteket sikeresen megkapják-e).
3. réteg . A hálózati protokollok általában együtt dolgoznak csoportokban (úgynevezett zsetonok, mert a diagramok gyakran ábrázolják a protokollokat egymás fölé egymásba rakva). Egyes protokollok olyan alacsonyabb rétegeken működnek, amelyek szorosan kötődnek ahhoz, hogy a különböző típusú vezeték nélküli vagy hálózati kábelezés fizikailag működjön. Mások a magasabb szintű rétegeken dolgoznak, amelyek kapcsolódnak a hálózati alkalmazások működéséhez, és néhány köztes rétegekben dolgoznak.
Az Internet Protocol család
A legelterjedtebb nyilvános protokollok az Internet Protocol (IP) család tagja. Az IP maga az alapvető protokoll, amely lehetővé teszi az otthoni és egyéb helyi hálózatok számára az interneten keresztül történő kommunikációt.
Az IP jól működik az egyéni üzenetek egyik hálózatról a másikra történő áthelyezésére, de nem támogatja a beszélgetés fogalmát (olyan kapcsolat, amelyen keresztül egy üzenetfolyam egy vagy két irányban utazhat). A TCP továbbítja az IP-t ezzel a magasabb réteg képességgel, és mivel a pont-pont kapcsolatok annyira alapvetőek az interneten, a két protokoll szinte mindig párosul egymással és TCP / IP néven ismert.
Mind a TCP, mind az IP a hálózati protokoll-réteg középső rétegeiben működik. Népszerű alkalmazások az interneten néha végrehajtották a saját protokolljaikat a TCP / IP tetején. A HyperText Transfer Protocol (HTTP) a webböngészők és a kiszolgálók világszerte használatosak. A TCP / IP viszont az alsóbb szintű hálózati technológiák, mint például az Ethernet hálózatán fut. Az IP-család más népszerű hálózati protokolljai közé tartozik az ARP , az ICMP és az FTP is .
Hogyan használják a hálózati protokollok csomagokat?
Az internet és a legtöbb más adatátviteli hálózat az adatok kis méretű, pl. A kommunikációs teljesítmény és a megbízhatóság javítása érdekében a két hálózati eszköz között küldött nagyobb üzeneteket gyakran kisebb csomagokká osztják az alapul szolgáló hardver és szoftverek között. Ezek a csomagkapcsolt hálózatok speciális módon kívánják szervezni a csomagokat a hálózatok által támogatott protokollok szerint. Ez a megközelítés jól illeszkedik a modern hálózatok technológiájához, mivel ezek mindegyike biteket és bájtokat (digitális '1 és' 0s ') kezel.
Minden hálózati protokoll meghatározza az adatcsomagok szervezésének (formázás) módjának szabályait. Mivel az Internet Protokollhoz hasonló protokollok gyakran együtt dolgoznak a rétegekben, az egyik protokollra formázott csomagon belül beágyazott adatok lehetnek valamilyen más kapcsolódó protokoll formátuma (az encapsulation nevű eljárás).
A protokollok tipikusan osztják az egyes csomagokat három részre - fejléc , hasznos tartalom és lábléc . (Egyes protokollok, például IP, nem használják a lábléceket.) A csomagfejek és a láblécek tartalmazzák a hálózat támogatásához szükséges kontextuális információkat, beleértve a küldő és fogadó eszközök címét is, miközben a hasznos adatok tartalmazzák a továbbítandó tényleges adatokat. A fejlécek vagy a láblécek gyakran tartalmaznak néhány speciális adatot, amelyek javítják a hálózati kapcsolatok megbízhatóságát és teljesítményét, például olyan számlálókat, amelyek nyomon követik az üzenetek elküldésének sorrendjét, és olyan ellenőrzőösszegeket, amelyek segítenek a hálózati alkalmazásoknak az adatok korrupcióját vagy manipulálását.
Hogyan használják a hálózati eszközök a protokollokat?
A hálózati eszközök operációs rendszere tartalmaz néhány beépített támogatást néhány alacsonyabb szintű hálózati protokollhoz. Minden modern asztali számítógépes operációs rendszer támogatja mind az Ethernet, mind a TCP / IP protokollt, miközben sok okostelefon támogatja a Bluetooth és a Wi-Fi családból származó protokollokat. Ezek a protokollok végül csatlakoznak egy eszköz fizikai hálózati csatolóihoz, például Ethernet portjához , Wi-Fi vagy Bluetooth rádióhoz.
A hálózati alkalmazások viszont támogatják a magasabb szintű protokollokat, amelyek az operációs rendszerrel beszélnek. Például a webböngésző olyan HTTP-csomagok címére, mint a http: // / , átmásolhatja azokat a szükséges adatokat, amelyeket a webkiszolgáló képes fogadni, és visszaadja a helyes weboldalt. A fogadóeszköz felelős az egyedi csomagok eredeti összeállításához, a fejlécek és a láblécek eltávolításával és a csomagok megfelelő sorrendben történő összekapcsolásával.