Сглобяването на физическите части на компютърната мрежа сама по себе си е недостатъчно, за да стане функционално свързано устройство, също така изисква метод на комуникация. Тези комуникационни езици се наричат мрежови протоколи .
Цел на мрежовите протоколи
Без протоколи устройствата нямаха възможност да разбират електронните сигнали, които изпращат помежду си чрез мрежови връзки. Мрежовите протоколи обслужват следните основни функции:
- адресиране на данните до правилния получател (и)
- физически предава данни от източник до местоназначение, със защита при необходимост
- получават съобщения и изпращат отговори по подходящ начин
Помислете за сравнение между мрежовите протоколи и начина, по който пощенската услуга обработва физическата хартия. Точно както пощенската услуга управлява писма от много източници и дестинации, така че мрежовите протоколи да поддържат непрекъснато потоци от данни по много пътища. За разлика от физическата поща, обаче, мрежовите протоколи предоставят и някои усъвършенствани възможности, като осигуряването на постоянен поток от съобщения до едно местоназначение (наречено стрийминг ) и автоматично копиране на съобщение и предаване на няколко съобщения наведнъж (наречено излъчване ).
Общи типове мрежови протоколи
Не съществува протокол, който да поддържа всички функции на всеки вид компютърна мрежа . През годините са изобретени много различни видове мрежови протоколи, като всеки от тях се опитва да поддържа определени видове мрежова комуникация. Три основни характеристики, които отличават един тип протокол от друг, са:
1. simplex срещу дуплекс . Опростена връзка позволява само едно устройство да предава в мрежа. Обратно, дуплексните мрежови връзки позволяват на устройствата да предават и приемат данни през една и съща физическа връзка.
2. свързано или несвързано . Обменът на протоколни мрежови протоколи (процес, наречен ръкостискане ) адресира информация между две устройства, които им позволяват да провеждат разговор (наречен сесия ) помежду си. Обратно, протоколите с по-малко връзки предоставят отделни съобщения от една точка до друга, без да се съобразяват с подобни съобщения, изпратени преди или след (и без да знаят дали съобщенията са дори успешно получени).
3. слой . Мрежовите протоколи обикновено работят заедно в групи (наричани стекове, тъй като диаграмите често описват протоколи като кутии, поставени едно върху друго). Някои протоколи функционират на по-ниски слоеве, тясно свързани с това как различните видове безжични или мрежови кабели работят физически. Други работят на по-високи слоеве, свързани с това как работят мрежовите приложения, а някои работят на междинни слоеве между тях.
Семейството на интернет протоколите
Най-често срещаните мрежови протоколи за обществено ползване принадлежат към семейството на интернет протоколите (IP) . IP самият е основният протокол, който позволява на домашните и други локални мрежи в интернет да комуникират помежду си.
IP работи добре за преместване на отделни съобщения от една мрежа в друга, но не поддържа концепцията за разговор (връзка, по която поток от съобщения може да пътува в една или двете посоки). Протоколът за управление на преноса (TCP) разширява обхвата на IP с този по-висок слой и поради това, че връзките от точка до точка са толкова важни в Интернет, двата протокола почти винаги се сдвояват заедно и се наричат TCP / IP.
Както TCP, така и IP работят в средните слоеве на стека на мрежов протокол. Популярните приложения в интернет понякога са внедрили свои собствени протоколи в допълнение към TCP / IP. HyperText Transfer Protocol (HTTP) се използва от уеб браузъри и сървъри в цял свят. TCP / IP, от своя страна, работи на върха на мрежови технологии от по-ниско ниво, като Ethernet . Други популярни мрежови протоколи в IP семейството включват ARP , ICMP и FTP .
Как мрежовите протоколи използват пакети
Интернет и повечето други мрежи за данни работят чрез организиране на данни на малки парчета, наричани пакети . За да се подобри комуникационната производителност и надеждност, всяко по-голямо съобщение, изпратено между две мрежови устройства, често се подразделя на по-малки пакети от базовия хардуер и софтуер. Тези мрежи за комутиране на пакети изискват пакетите да бъдат организирани по специфични начини в съответствие с протоколите, които мрежата поддържа. Този подход работи добре с технологията на модерните мрежи, тъй като всички те обработват данни под формата на бита и байтовете (цифрови "1 и 0").
Всеки мрежов протокол дефинира правила за това как неговите пакети данни трябва да бъдат организирани (форматирани). Тъй като протоколите като Internet Protocol често работят заедно на слоеве, някои данни, вградени в пакети, форматирани за един протокол, могат да бъдат във формата на друг свързан протокол (метод, наречен капсулиране ).
Протоколите обикновено разделят всеки пакет на три части - заглавие , полезен товар и долен колонтитул . (Някои протоколи, като IP, не използват запушалки.) Заглавните и подсилванията на пакетите съдържат контекстуална информация, необходима за поддръжката на мрежата, включително адресите на изпращащите и приемащите устройства, докато полезните данни съдържат действителните данни, които трябва да бъдат предадени. Заглавията или долните честота често включват някои специални данни, които спомагат за подобряване на надеждността и / или ефективността на мрежовите връзки, като например броячи, които следят реда на изпращане на съобщенията и контролните суми, които помагат на мрежовите приложения да откриват корупция или намеса в данните.
Как мрежовите устройства използват протоколи
Операционните системи на мрежовите устройства включват вградена поддръжка за някои мрежови протоколи от по-ниско ниво. Всички съвременни операционни системи за настолни компютри поддържат Ethernet и TCP / IP, докато много смартфони поддържат Bluetooth и протоколи от семейството Wi-Fi. Тези протоколи в крайна сметка се свързват към физическите мрежови интерфейси на устройство, като например неговите Ethernet портове и Wi-Fi или Bluetooth радио.
Мрежовите приложения, от своя страна, поддържат протоколите от по-високо ниво, които говорят с операционната система. Уеб браузър например може да превежда адреси като http: // / в HTTP пакети, които съдържат необходимите данни, които един уеб сървър може да получи и на свой ред да изпрати правилната уеб страница. Приемащото устройство е отговорно за повторното сглобяване на отделни пакети в оригиналното съобщение, като ги отделя от заглавните и долните колонтитули и обединява пакети в правилната последователност.