Sestavení fyzických částí počítačové sítě samo o sobě není dostatečné k tomu, aby bylo funkční - zařízení připojená také vyžadují způsob komunikace. Tyto komunikační jazyky se nazývají síťové protokoly .
Účel síťových protokolů
Bez protokolů by zařízení neměly schopnost porozumět elektronickým signálům, které navzájem posílají prostřednictvím síťových připojení. Síťové protokoly slouží k těmto základním funkcím:
- zasílat data správnému příjemci
- fyzicky přenášet data ze zdroje na místo určení, v případě potřeby s ochranou
- přijímat zprávy a odesílat odpovědi odpovídajícím způsobem
Zvažte srovnání síťových protokolů s tím, jak poštovní služba zpracovává fyzickou papírovou poštu. Stejně jako poštovní služba spravuje dopisy z mnoha zdrojů a cílů, takže síťové protokoly neustále udržují data plynoucí po mnoha cestách. Na rozdíl od fyzické pošty však síťové protokoly poskytují také některé pokročilé funkce, jako je poskytování konstantního toku zpráv do jednoho místa určení (tzv. Streamování ) a automatické kopírování zprávy a její doručování více místům najednou (tzv. Vysílání ).
Společné typy síťových protokolů
Neexistuje žádný protokol, který podporuje všechny funkce, které potřebuje každá počítačová síť . V průběhu let bylo vynalezeno mnoho různých síťových protokolů, z nichž každý se pokouší podporovat určité druhy síťové komunikace. Tři základní charakteristiky, které odlišují jeden typ protokolu od jiného, jsou:
1. simplex vs. duplex . Jednoduché připojení dovoluje vysílat pouze jedno zařízení v síti. Naproti tomu duplexní síťová připojení umožňují zařízení přenášet a přijímat data přes stejný fyzický odkaz.
2. spojení orientované nebo bez připojení . Výměna síťových protokolů orientovaná na připojení (proces nazývaný handshake ) řeší informace mezi dvěma zařízeními, které jim umožňují pokračovat v konverzaci (tzv. Relaci ) navzájem. Naopak protokoly bez připojení poskytují jednotlivé zprávy z jednoho místa do druhého bez ohledu na podobné zprávy odeslané před nebo po (a aniž by věděly, zda jsou zprávy dokonce úspěšně přijaty).
3. vrstva . Síťové protokoly běžně pracují společně ve skupinách (nazývá se stacky, protože diagramy často zobrazují protokoly jako skládané schránky na sobě). Některé protokoly fungují na spodních vrstvách, které jsou úzce spjaty s tím, jak fyzicky fungují různé typy bezdrátových nebo síťových kabelů . Jiní pracují ve vyšších vrstvách spojených s tím, jak fungují síťové aplikace, a někteří pracují ve středních vrstvách mezi nimi.
Rodina internetového protokolu
Nejběžnější síťové protokoly ve veřejném použití patří do rodiny Internet Protocol (IP) . IP je sám o sobě základním protokolem, který umožňuje domovům a dalším místním sítím přes internet komunikovat mezi sebou.
IP funguje dobře pro přesun jednotlivých zpráv z jedné sítě do druhé, ale nepodporuje koncept konverzace (spojení, přes které může proud zpráv v jednom nebo obou směrech cestovat). Protokol řízení přenosu (Transmission Control Protocol - TCP) rozšiřuje IP s touto vyšší vrstvou schopností a vzhledem k tomu, že propojení bod-bod jsou na internetu velmi důležité, oba protokoly jsou téměř vždy spárovány dohromady a známé jako TCP / IP.
Obě protokoly TCP a IP pracují ve středních vrstvách zásobníku síťových protokolů. Populární aplikace na internetu někdy implementovaly vlastní protokoly na TCP / IP. HyperText Transfer Protocol (HTTP) využívají webové prohlížeče a servery po celém světě. TCP / IP naopak běží na síťových technologiích nižší úrovně, jako je Ethernet . Další populární síťové protokoly v rodině IP zahrnují ARP , ICMP a FTP .
Jak síťové protokoly používají pakety
Internet a většina dalších datových sítí funguje organizováním dat na malé kousky nazývané pakety . Pro zlepšení komunikačního výkonu a spolehlivosti je každá větší zpráva odeslaná mezi dvěma síťovými zařízeními často rozdělena do menších paketů pomocí základního hardwaru a softwaru. Tyto sítě paketových přepínačů vyžadují, aby byly pakety organizovány specifickými způsoby podle protokolů, které síť podporuje. Tento přístup funguje dobře s technologií moderních sítí, protože všechny zpracovávají data ve formě bitů a bajtů (digitální '1 a' 0 ').
Každý síťový protokol definuje pravidla pro organizaci (formátování) datových paketů. Vzhledem k tomu, že protokoly jako například protokol Internet Protocol často spolupracují ve vrstvách, mohou být některé údaje vložené do paketu formátovaného pro jeden protokol ve formátu jiného souvisejícího protokolu (metoda nazvaná zapouzdření ).
Protokoly obvykle rozdělují každý paket na tři části - záhlaví , užitečné zatížení a zápatí . (Některé protokoly, jako například IP, nepoužívají zápatí.) Záhlaví a zápatí paketů obsahují kontextové informace potřebné pro podporu sítě, včetně adres odesílacích a přijímajících zařízení, zatímco užitné zátěže obsahují skutečná data, která mají být přenášena. Záhlaví nebo zápatí také často obsahují některé speciální údaje, které pomáhají zvýšit spolehlivost a výkon síťových připojení, jako jsou čítače, které sledují pořadí posílání zpráv a kontrolní součty, které pomáhají síťovým aplikacím detekovat poškození nebo narušení dat.
Jak síťové zařízení používají protokoly
Mezi operační systémy síťových zařízení patří vestavěná podpora pro některé síťové protokoly nižší úrovně. Všechny moderní operační systémy pro stolní počítače podporují například Ethernet a TCP / IP, zatímco mnoho smartphonů podporuje technologii Bluetooth a protokoly z rodiny Wi-Fi. Tyto protokoly se nakonec připojují k fyzickým síťovým rozhraním zařízení, jako jsou jeho ethernetové porty a Wi-Fi nebo rádií Bluetooth.
Síťové aplikace naopak podporují protokoly vyšší úrovně, které komunikují s operačním systémem. Například webový prohlížeč je schopen převést adresy jako http: // do paketů HTTP, které obsahují potřebná data, která webový server může přijmout a následně odeslat správnou webovou stránku. Příjemné zařízení je odpovědné za opětovné sestavení jednotlivých paketů do původní zprávy, odštěpením záhlaví a zápatí a zřetězením paketů ve správném pořadí.