Å sette sammen de fysiske delene av et datanettverk alene er utilstrekkelig for å få det til å fungere; tilkoblede enheter krever også en kommunikasjonsmetode. Disse kommunikasjonsspråkene kalles nettverksprotokoller.
Purpose of Network Protocols
Uten protokoller ville enheter mangle evnen til å forstå de elektroniske signalene de sender til hverandre over nettverksforbindelser. Nettverksprotokoller tjener disse grunnleggende funksjonene:
- Adresser data til riktige mottakere.
- Send fysisk data fra kilde til destinasjon, med sikkerhetsbeskyttelse om nødvendig.
- Motta meldinger og send svar på riktig måte.
Vurder en sammenligning mellom nettverksprotokoller med hvordan en posttjeneste håndterer fysisk papirpost. Akkurat som postvesenet administrerer brev fra mange kilder og destinasjoner, holder nettverksprotokollene data flytende langs mange stier kontinuerlig.
I motsetning til fysisk post, gir imidlertid nettverksprotokoller avanserte funksjoner. Disse inkluderer levering av en konstant strøm av meldinger til én destinasjon (k alt streaming) og automatisk å lage kopier av en melding for levering til flere destinasjoner samtidig (k alt kringkasting).
Vanlige typer nettverksprotokoller
Det finnes ingen protokoll som støtter alle funksjonene ethvert datanettverk trenger. Likevel fungerer hver som en nøkkel som låser opp en gitt nettverksenhet eller tjeneste. Ulike nettverksprotokoller har blitt oppfunnet gjennom årene, hver forsøker å støtte visse typer nettverkskommunikasjon.
De tre grunnleggende egenskapene som skiller en type protokoll fra en annen er:
- Simplex vs. duplex: En simplex-tilkobling lar bare én enhet sende på et nettverk. Dupleks nettverkstilkoblinger lar enheter overføre og motta data over den samme fysiske koblingen.
- Connection-oriented or connectionless: En tilkoblingsorientert nettverksprotokoll utveksler (en prosess k alt et håndtrykk) adresseinformasjon mellom to enheter som lar dem fortsette en samtale (k alt en økt). Tilkoblingsløse protokoller leverer individuelle meldinger fra ett punkt til et annet uten hensyn til lignende meldinger sendt før eller etter (og uten å vite om meldinger blir mottatt).
- Layer: Nettverksprotokoller fungerer vanligvis sammen i grupper (k alt stabler fordi diagrammer ofte viser protokoller som bokser stablet oppå hverandre). Noen protokoller fungerer på lavere lag som er nært knyttet til hvordan ulike typer trådløse eller nettverkskabler fysisk fungerer. Andre jobber på høyere lag knyttet til hvordan nettverksapplikasjoner fungerer, og noen fungerer på mellomlag i mellom.
The Internet Protocol Family
De vanlige nettverksprotokollene i offentlig bruk tilhører Internet Protocol-familien. IP er den grunnleggende protokollen som gjør at hjemmenettverk og andre lokale nettverk over internett kan kommunisere med hverandre.
IP fungerer bra for å flytte individuelle meldinger fra ett nettverk til et annet. Den støtter ikke konseptet med en samtale (en forbindelse som en strøm av meldinger kan bevege seg over i én eller begge retninger). Transmission Control Protocol (TCP) utvider IP med denne muligheten for høyere lag. Fordi punkt-til-punkt-tilkoblinger er avgjørende på internett, er de to protokollene sammenkoblet og kjent som TCP/IP.
Både TCP og IP opererer i mellomlagene i en nettverksprotokollstabel. Populære applikasjoner på internett har noen ganger implementert protokollene sine på toppen av TCP/IP. HyperText Transfer Protocol brukes av nettlesere og servere over hele verden. TCP/IP kjører på sin side på toppen av nettverksteknologier på lavere nivå som Ethernet. Andre populære nettverksprotokoller i IP-familien inkluderer ARP, ICMP og FTP.
Hvordan nettverksprotokoller bruker pakker
Internett og de fleste andre datanettverk fungerer ved å organisere data i små biter k alt pakker. For å forbedre kommunikasjonsytelsen og påliteligheten, blir hver stor melding som sendes mellom to nettverksenheter ofte delt inn i mindre pakker av den underliggende maskinvaren og programvaren. Disse pakkesvitsjenettverkene krever at pakker organiseres på spesifikke måter i henhold til protokollene nettverket støtter. Denne tilnærmingen fungerer godt med teknologien til moderne nettverk da disse håndterer data i form av biter og byte (digitale 1-er og 0-er).
Hver nettverksprotokoll definerer regler for hvordan datapakkene må organiseres. Fordi protokoller som Internet Protocol ofte fungerer sammen i lag, kan noen data innebygd i en pakke formatert for én protokoll være i formatet til en annen relatert protokoll (en metode som kalles innkapsling).
Protokoller deler vanligvis hver pakke i tre deler – topptekst, nyttelast og bunntekst. Noen protokoller, som IP, bruker ikke bunntekst. Pakkehoder og bunntekster inneholder den kontekstuelle informasjonen som kreves for å støtte nettverket, inkludert adressene til enhetene som sender og mottar. Nyttelaster inneholder dataene som skal overføres.
Topp- eller bunntekst inkluderer ofte spesielle data for å forbedre påliteligheten og ytelsen til nettverkstilkoblinger, for eksempel tellere som holder styr på rekkefølgen meldingene ble sendt i og kontrollsummer som hjelper nettverksapplikasjoner med å oppdage datakorrupsjon eller manipulering.
Hvordan nettverksenheter bruker protokoller
Operativsystemene til nettverksenheter inkluderer innebygd støtte for enkelte nettverksprotokoller på lavere nivå. Alle moderne operativsystemer for stasjonære datamaskiner støtter for eksempel Ethernet og TCP/IP. Mange smarttelefoner støtter Bluetooth og protokoller fra Wi-Fi-familien. Disse protokollene kobles til de fysiske nettverksgrensesnittene til en enhet, som Ethernet-portene og Wi-Fi- eller Bluetooth-radioene.
Nettverksapplikasjoner støtter protokollene på høyere nivå som snakker med operativsystemet. En nettleser, for eksempel, oversetter adresser som https://lifewire.com/ til HTTP-pakker som inneholder dataene som en webserver kan motta og sende tilbake den riktige siden. Den mottakende enheten er ansvarlig for å sette sammen individuelle pakker på nytt til den opprinnelige meldingen ved å fjerne topptekster og bunntekster og sette sammen pakker i riktig rekkefølge.
