Sastavljanje fizičkih dijelova računalne mreže samo po sebi nije dovoljno da bi ona funkcionirala; povezani uređaji također zahtijevaju način komunikacije. Ovi komunikacijski jezici nazivaju se mrežni protokoli.
Svrha mrežnih protokola
Bez protokola, uređaji ne bi mogli razumjeti elektroničke signale koje šalju jedni drugima preko mrežnih veza. Mrežni protokoli služe ovim osnovnim funkcijama:
- Adresirajte podatke točnim primateljima.
- Fizički prenesite podatke od izvora do odredišta, uz sigurnosnu zaštitu ako je potrebno.
- Primajte poruke i šaljite odgovore na odgovarajući način.
Razmotrite usporedbu mrežnih protokola s načinom na koji poštanska služba rukuje fizičkom papirnatom poštom. Baš kao što poštanska služba upravlja pismima iz mnogih izvora i odredišta, mrežni protokoli održavaju kontinuirani protok podataka duž mnogih staza.
Međutim, za razliku od fizičke pošte, mrežni protokoli pružaju napredne mogućnosti. To uključuje isporuku stalnog toka poruka na jedno odredište (zvano strujanje) i automatsko stvaranje kopija poruke za dostavu na više odredišta odjednom (zvano emitiranje).
Uobičajene vrste mrežnih protokola
Ne postoji niti jedan protokol koji podržava sve značajke koje svaka računalna mreža treba. Ipak, svaki služi kao ključ koji otključava određeni mrežni uređaj ili uslugu. Tijekom godina izumljeni su različiti mrežni protokoli, a svaki pokušava podržati određene vrste mrežne komunikacije.
Tri osnovne karakteristike koje razlikuju jednu vrstu protokola od druge su:
- Simplex vs. duplex: Simplex veza dopušta samo jednom uređaju prijenos na mreži. Duplex mrežne veze omogućuju uređajima prijenos i primanje podataka preko iste fizičke veze.
- Orijentiran na vezu ili bez veze: Mrežni protokol usmjeren na vezu razmjenjuje (proces koji se naziva rukovanje) podatke o adresi između dva uređaja koji im omogućuju nastavak razgovora (tzv. sesija). Protokoli bez veze isporučuju pojedinačne poruke s jedne točke na drugu bez obzira na slične poruke poslane prije ili poslije (i bez znanja jesu li poruke uspješno primljene).
- Layer: Mrežni protokoli obično rade zajedno u grupama (nazivaju se hrpe jer dijagrami često prikazuju protokole kao kutije naslagane jednu na drugu). Neki protokoli funkcioniraju na nižim razinama usko povezani s fizičkim radom različitih vrsta bežičnih ili mrežnih kablova. Drugi rade na višim slojevima povezanim s načinom rada mrežnih aplikacija, a neki rade na srednjim slojevima između.
Obitelj internetskih protokola
Uobičajeni mrežni protokoli u javnoj upotrebi pripadaju obitelji internetskih protokola. IP je osnovni protokol koji omogućuje kućnoj i drugim lokalnim mrežama preko interneta da međusobno komuniciraju.
IP dobro funkcionira za premještanje pojedinačnih poruka s jedne mreže na drugu. Ne podržava koncept razgovora (veza preko koje tok poruka može putovati u jednom ili oba smjera). Transmission Control Protocol (TCP) proširuje IP ovom sposobnošću višeg sloja. Budući da su veze od točke do točke bitne na internetu, dva su protokola uparena i poznata su kao TCP/IP.
I TCP i IP rade u srednjim slojevima skupa mrežnih protokola. Popularne aplikacije na internetu ponekad implementiraju svoje protokole povrh TCP/IP-a. HyperText Transfer Protocol koriste web preglednici i poslužitelji diljem svijeta. TCP/IP, pak, radi povrh mrežnih tehnologija niže razine poput Etherneta. Ostali popularni mrežni protokoli u IP obitelji uključuju ARP, ICMP i FTP.
Kako mrežni protokoli koriste pakete
Internet i većina drugih podatkovnih mreža funkcionira organiziranjem podataka u male dijelove koji se nazivaju paketi. Kako bi se poboljšala komunikacijska izvedba i pouzdanost, svaka velika poruka poslana između dva mrežna uređaja često je dodatno podijeljena u manje pakete temeljnim hardverom i softverom. Ove mreže s komutacijom paketa zahtijevaju da paketi budu organizirani na specifične načine u skladu s protokolima koje mreža podržava. Ovaj pristup dobro funkcionira s tehnologijom modernih mreža jer one obrađuju podatke u obliku bitova i bajtova (digitalne 1 i 0).
Svaki mrežni protokol definira pravila za organizaciju paketa podataka. Budući da protokoli poput internetskog protokola često rade zajedno u slojevima, neki podaci ugrađeni unutar paketa formatiranog za jedan protokol mogu biti u formatu nekog drugog srodnog protokola (metoda koja se naziva enkapsulacija).
Protokoli obično dijele svaki paket u tri dijela - zaglavlje, sadržaj i podnožje. Neki protokoli, poput IP-a, ne koriste podnožje. Zaglavlja i podnožja paketa sadrže kontekstualne informacije potrebne za podršku mreži, uključujući adrese uređaja za slanje i primanje. Korisni teret sadrži podatke koji se prenose.
Zaglavlja ili podnožja često uključuju posebne podatke za poboljšanje pouzdanosti i performansi mrežnih veza, kao što su brojači koji prate redoslijed slanja poruka i kontrolni zbrojevi koji pomažu mrežnim aplikacijama da otkriju oštećenje podataka ili petljanje.
Kako mrežni uređaji koriste protokole
Operativni sustavi mrežnih uređaja uključuju ugrađenu podršku za neke mrežne protokole niže razine. Svi moderni operacijski sustavi stolnih računala podržavaju, na primjer, Ethernet i TCP/IP. Mnogi pametni telefoni podržavaju Bluetooth i protokole iz Wi-Fi obitelji. Ovi se protokoli povezuju s fizičkim mrežnim sučeljima uređaja, poput njegovih Ethernet priključaka i Wi-Fi ili Bluetooth radija.
Mrežne aplikacije podržavaju protokole više razine koji komuniciraju s operativnim sustavom. Web-preglednik, na primjer, prevodi adrese poput https://lifewire.com/ u HTTP pakete koji sadrže podatke koje web-poslužitelj može primiti i poslati natrag ispravnu stranicu. Prijemni uređaj odgovoran je za ponovno sastavljanje pojedinačnih paketa u originalnu poruku uklanjanjem zaglavlja i podnožja i ulančavanjem paketa u ispravnom nizu.
