Tietokoneverkon fyysisten kappaleiden kokoaminen itsessään ei riitä siihen, että toiminnalliset liitännät edellyttävät myös viestintämenetelmää. Näitä viestintäkieliä kutsutaan verkkoprotokolliksi .
Verkkoprotokollien tarkoitus
Ilman protokollia laitteilla ei olisi kykyä ymmärtää sähköisiä signaaleja, jotka ne lähettävät toisilleen verkkoyhteyksien kautta. Verkkoprotokollat palvelevat näitä perustoimintoja:
- osoitteen tiedot oikeille vastaanottajille
- fyysisesti lähettää tietoja lähteestä määränpäähän, tarvittaessa suojausturva
- vastaanottaa viestejä ja lähettää vastaukset asianmukaisesti
Harkitse vertailua verkkoprotokollien välillä siihen, miten postilaitos käsittelee fyysistä paperipostia. Samoin kuin postipalvelu hallinnoi useista lähteistä ja kohteista peräisin olevia kirjaimia, niin verkkoprotokollat pitävät tietoja jatkuvasti monen polun jatkuessa. Toisin kuin fyysinen posti, verkkoprotokollat tarjoavat kuitenkin myös joitain kehittyneitä ominaisuuksia, kuten viestien jatkuvan virran lähettämistä yhteen kohteeseen (kutsutaan suoratoistona ) ja automaattisen kopion lähettämisestä ja lähettämisestä useisiin kohteisiin kerralla (kutsuttu lähetys ).
Yleisten verkkoprotokollien tyypit
Ei ole olemassa mitään protokollaa, joka tukee kaikkia tietokoneverkkojen kaikkia tarpeita. Vuosien aikana on keksitty monia erilaisia verkkoprotokollia, jotka yrittävät tukea tietynlaisia verkkoviestintää. Kolme perusominaisuutta, jotka erottavat yhden tyyppisen protokollan toisesta ovat:
1. yksinkertainen vs. kaksipuolinen . Simplex-yhteys mahdollistaa vain yhden laitteen lähettämisen verkossa. Vastaavasti dupleksisten verkkoyhteyksien avulla laitteet voivat lähettää ja vastaanottaa tietoja samassa fyysisessä linkissä.
2. liityntäpohjainen tai liitännäinen . Yhteyspohjainen verkkoprotokollanvaihto ( käsipuristusprosessi ) välittää tietoja kahden laitteen välille, joiden avulla he voivat jatkaa keskustelua (kutsutaan istunnoksi ) toistensa kanssa. Vastaavasti yhteysvammaiset protokollat tuottavat yksittäisiä viestejä yhdestä pisteestä toiseen ilman, että vastaavia viestejä lähetetään ennen tai jälkeen (ja tietämättä, ovatko viestit onnistuneesti vastaanotettu).
3. kerros . Verkkoprotokollat toimivat tavallisesti ryhmissä (kutsutaan pinoiksi, koska kaaviot usein kuvaavat protokollia päällekkäin päällekkäin ryhmiin). Jotkut protokollat toimivat alemmilla kerroksilla tiiviisti sidoksissa siihen, miten erilaiset langattomat tai verkkokaapeloinnit toimivat fyysisesti. Toiset työskentelevät korkeammilla kerroksilla, jotka liittyvät siihen, miten verkko-sovellukset toimivat ja jotkut toimivat välikerrosten välillä.
Internet Protocol -perhe
Yleisimmät yleisesti käytössä olevat verkkoprotokollat kuuluvat Internet Protocol (IP) -perheeseen. IP on itse perusprotokolla, joka mahdollistaa kodin ja muiden paikallisten verkkojen kautta Internetin välisen kommunikoinnin keskenään.
IP toimii hyvin siirrettäessä yksittäisiä viestejä verkosta toiseen, mutta ei tue keskustelun käsitettä (yhteys, jonka kautta viestivirta voi kulkea yhdessä tai molemmissa suunnissa). TCP (Transmission Control Protocol) laajentaa IP: n tällä korkeammalla kerroskapasiteetilla, ja koska pisteestä toiseen yhteys on niin tärkeä Internetissä, kaksi protokollaa on lähes aina yhdistetty toisiinsa ja tunnetaan TCP / IP: nä.
Sekä TCP että IP toimivat verkkoprotokollapinon keskimmäisissä kerroksissa. Suositellut Internet-sovellukset ovat joskus panneet täytäntöön omat protokollansa TCP / IP: n päälle. WWW-selaimia ja palvelimia käyttää maailmanlaajuisesti HyperText Transfer Protocol (HTTP) . TCP / IP puolestaan toimii alemman tason verkkotekniikoiden, kuten Ethernetin, päällä . Muita suosittuja verkkoprotokollia IP-perheessä ovat ARP , ICMP ja FTP .
Miten verkkoprotokollat käyttävät paketteja
Internet ja useimmat muut tietoverkot toimivat organisoimalla tiedot pieniksi kappaleiksi, joita kutsutaan paketeiksi . Jotta viestinnän suorituskykyä ja luotettavuutta voitaisiin parantaa, kukin suuremman viestin, joka lähetetään kahden verkkolaitteen välillä, jaetaan usein pienempiin paketteihin perustuvien laitteistojen ja ohjelmistojen kesken. Nämä pakettikytkentäverkot edellyttävät pakettien järjestämistä tietyillä tavoilla verkon tukemien protokollan mukaisesti. Tämä lähestymistapa toimii hyvin nykyaikaisten verkkojen tekniikan kanssa, koska ne kaikki käsittelevät tietoja bittien ja tavujen muodossa (digitaaliset 1: t ja 0: t).
Jokainen verkkoprotokolla määrittää säännöt sen datapakettien järjestämiseksi (alustettuina). Koska protokollat, kuten Internet Protocol, toimivat usein yhdessä kerroksina, tietyt protokollan muotoon pakatun datan sisältämät tiedot voivat olla jonkin muun vastaavan protokollan muodossa ( kotelointimenetelmä ).
Pöytäkirjat jakavat tyypillisesti kukin paketti kolmeen osaan - otsikko , hyötykuorma ja alatunniste . (Jotkin protokollat, kuten IP, eivät käytä alatunnisteita.) Pakettien otsikot ja alatunnisteet sisältävät verkon tukemiseen tarvittavat asiayhteystietoja, mukaan lukien lähettävien ja vastaanottavien laitteiden osoitteet, kun taas hyötykuormat sisältävät todelliset lähetettävät tiedot. Ylä- tai alatunnisteessa on usein myös joitain erityisiä tietoja, jotka auttavat parantamaan verkkoyhteyksien luotettavuutta ja suorituskykyä, kuten laskurit, jotka pitävät kirjaa viestin lähetysjärjestyksestä ja tarkistussummia, jotka auttavat verkko-sovelluksia havaitsemaan tietojen korruptiota tai manipulointia.
Miten verkkolaitteet käyttävät protokollia
Verkkolaitteiden käyttöjärjestelmissä on sisäänrakennettu tuki joillekin alemman tason verkkoprotokollille. Kaikki modernit pöytätietokoneiden käyttöjärjestelmät tukevat sekä Ethernet- että TCP / IP-tekniikkaa, kun taas monet älypuhelimet tukevat Bluetooth-tekniikkaa ja protokollia Wi-Fi-perheestä. Nämä protokollat liittyvät viime kädessä laitteen fyysisiin verkkoyhteyksiin, kuten sen Ethernet-portteihin ja Wi-Fi- tai Bluetooth-radioksi.
Verkko-sovellukset puolestaan tukevat korkeammat protokollat, jotka puhuvat käyttöjärjestelmälle. Esimerkiksi WWW-selain pystyy kääntämään osoitteita, kuten http: // / , HTTP-paketteihin, jotka sisältävät tarvittavat tiedot, joita WWW-palvelin voi vastaanottaa ja joka puolestaan lähettää oikean Web-sivun. Vastaanottava laite on vastuussa yksittäisten pakettien uudelleenasennuksesta alkuperäiseen sanomaan, poistamalla otsikot ja alatunnisteet ja pakettia ketjuttamalla oikeaan järjestykseen.