Samo sestavljanje fizičnih kosov računalniškega omrežja ne zadošča za njegovo delovanje; povezane naprave zahtevajo tudi način komunikacije. Ti komunikacijski jeziki se imenujejo omrežni protokoli.
Namen omrežnih protokolov
Brez protokolov naprave ne bi mogle razumeti elektronskih signalov, ki si jih pošiljajo prek omrežnih povezav. Omrežni protokoli služijo tem osnovnim funkcijam:
- Naslovite podatke pravilnim prejemnikom.
- Fizično prenesite podatke od vira do cilja, po potrebi z varnostno zaščito.
- Prejemanje sporočil in ustrezno pošiljanje odgovorov.
Razmislite o primerjavi med omrežnimi protokoli in tem, kako poštna storitev obravnava fizično papirnato pošto. Tako kot poštne storitve upravljajo pisma iz številnih virov in ciljev, omrežni protokoli zagotavljajo neprekinjen pretok podatkov po številnih poteh.
Za razliko od fizične pošte pa omrežni protokoli zagotavljajo napredne zmogljivosti. Ti vključujejo dostavo stalnega toka sporočil na eno destinacijo (imenovano pretakanje) in samodejno izdelavo kopij sporočila za dostavo na več destinacij hkrati (imenovano oddajanje).
Pogoste vrste omrežnih protokolov
Ne obstaja noben protokol, ki bi podpiral vse funkcije, ki jih potrebuje vsako računalniško omrežje. Kljub temu vsak služi kot ključ, ki odklene dano omrežno napravo ali storitev. Skozi leta so bili izumljeni različni omrežni protokoli, od katerih je vsak poskušal podpirati določene vrste omrežne komunikacije.
Tri osnovne značilnosti, ki razlikujejo eno vrsto protokola od druge, so:
- Simpleks v primerjavi z dupleksom: Simpleksna povezava omogoča prenos v omrežju samo eni napravi. Dupleksne omrežne povezave omogočajo napravam prenos in prejemanje podatkov prek iste fizične povezave.
- Povezavo ali brez povezave: Povezovalno usmerjen omrežni protokol izmenjuje (proces, imenovan rokovanje) informacije o naslovu med dvema napravama, ki jima omogočata nadaljevanje pogovora (imenovanega sejo). Protokoli brez povezave dostavljajo posamezna sporočila od ene točke do druge ne glede na podobna sporočila, poslana prej ali pozneje (in ne da bi vedeli, ali so sporočila uspešno prejeta).
- Layer: Omrežni protokoli običajno delujejo skupaj v skupinah (imenovanih skladi, ker diagrami pogosto prikazujejo protokole kot škatle, zložene eno na drugo). Nekateri protokoli delujejo na nižjih ravneh in so tesno povezani s fizičnim delovanjem različnih vrst brezžičnih ali omrežnih kablov. Drugi delajo na višjih ravneh, povezanih z delovanjem omrežnih aplikacij, nekateri pa na vmesnih ravneh.
Družina internetnih protokolov
Običajni omrežni protokoli v javni uporabi pripadajo družini internetnih protokolov. IP je osnovni protokol, ki domačim in drugim lokalnim omrežjem po internetu omogoča medsebojno komunikacijo.
IP deluje dobro za premikanje posameznih sporočil iz enega omrežja v drugo. Ne podpira koncepta pogovora (povezava, prek katere lahko tok sporočil potuje v eno ali obe smeri). Protokol za nadzor prenosa (TCP) razširja IP s to zmogljivostjo višje plasti. Ker so povezave od točke do točke bistvenega pomena v internetu, sta protokola združena in znana kot TCP/IP.
Tako TCP kot IP delujeta v srednjih plasteh sklada omrežnih protokolov. Priljubljene aplikacije na internetu včasih izvajajo svoje protokole poleg TCP/IP. Protokol za prenos HyperText uporabljajo spletni brskalniki in strežniki po vsem svetu. TCP/IP pa deluje na vrhu omrežnih tehnologij nižje ravni, kot je Ethernet. Drugi priljubljeni omrežni protokoli v družini IP vključujejo ARP, ICMP in FTP.
Kako omrežni protokoli uporabljajo pakete
Internet in večina drugih podatkovnih omrežij deluje tako, da podatke organizira v majhne koščke, imenovane paketi. Za izboljšanje zmogljivosti in zanesljivosti komunikacije je vsako veliko sporočilo, poslano med dvema omrežnima napravama, pogosto razdeljeno na manjše pakete z osnovno strojno in programsko opremo. Ta omrežja s preklapljanjem paketov zahtevajo, da so paketi organizirani na posebne načine v skladu s protokoli, ki jih omrežje podpira. Ta pristop dobro deluje s tehnologijo sodobnih omrežij, saj ta obravnavajo podatke v obliki bitov in bajtov (digitalne 1 in 0).
Vsak omrežni protokol določa pravila za organizacijo podatkovnih paketov. Ker protokoli, kot je internetni protokol, pogosto delujejo skupaj v plasteh, so lahko nekateri podatki, vdelani v paket, oblikovan za en protokol, v formatu nekega drugega sorodnega protokola (metoda, imenovana enkapsulacija).
Protokoli običajno razdelijo vsak paket na tri dele - glavo, tovor in nogo. Nekateri protokoli, kot je IP, ne uporabljajo nog. Glave in noge paketov vsebujejo kontekstualne informacije, potrebne za podporo omrežja, vključno z naslovi naprav za pošiljanje in sprejemanje. Tovori vsebujejo podatke, ki jih je treba prenesti.
Glave ali noge pogosto vključujejo posebne podatke za izboljšanje zanesljivosti in učinkovitosti omrežnih povezav, kot so števci, ki sledijo vrstnemu redu, v katerem so bila poslana sporočila, in kontrolne vsote, ki pomagajo omrežnim aplikacijam zaznati poškodbe ali poseganje v podatke.
Kako omrežne naprave uporabljajo protokole
Operacijski sistemi omrežnih naprav vključujejo vgrajeno podporo za nekatere omrežne protokole nižje ravni. Vsi sodobni operacijski sistemi namiznih računalnikov podpirajo na primer Ethernet in TCP/IP. Številni pametni telefoni podpirajo Bluetooth in protokole iz družine Wi-Fi. Ti protokoli se povezujejo s fizičnimi omrežnimi vmesniki naprave, kot so njena vrata Ethernet in radijski sprejemniki Wi-Fi ali Bluetooth.
Omrežne aplikacije podpirajo protokole višje ravni, ki komunicirajo z operacijskim sistemom. Spletni brskalnik na primer prevede naslove, kot je https://lifewire.com/, v pakete HTTP, ki vsebujejo podatke, ki jih spletni strežnik lahko prejme in pošlje nazaj pravo stran. Sprejemna naprava je odgovorna za ponovno sestavljanje posameznih paketov v izvirno sporočilo z odstranitvijo glav in nog ter združevanjem paketov v pravilnem zaporedju.
