At samle de fysiske dele af et computernetværk alene er utilstrækkeligt til at få det til at fungere; tilsluttede enheder kræver også en kommunikationsmetode. Disse kommunikationssprog kaldes netværksprotokoller.
Formål med netværksprotokoller
Uden protokoller ville enheder mangle evnen til at forstå de elektroniske signaler, de sender til hinanden via netværksforbindelser. Netværksprotokoller tjener disse grundlæggende funktioner:
- Adresser data til de korrekte modtagere.
- Overfør fysisk data fra kilde til destination med sikkerhedsbeskyttelse, hvis det er nødvendigt.
- Modtag beskeder, og send svar korrekt.
Overvej en sammenligning mellem netværksprotokoller med, hvordan en posttjeneste håndterer fysisk papirpost. Ligesom postvæsenet administrerer breve fra mange kilder og destinationer, sørger netværksprotokoller for, at data flyder ad mange veje kontinuerligt.
I modsætning til fysisk post giver netværksprotokoller imidlertid avancerede muligheder. Disse omfatter levering af en konstant strøm af beskeder til én destination (kaldet streaming) og automatisk fremstilling af kopier af en besked til levering til flere destinationer på én gang (kaldet broadcasting).
Almindelige typer netværksprotokoller
Der findes ingen protokol, der understøtter alle de funktioner, som ethvert computernetværk har brug for. Alligevel fungerer hver enkelt som en nøgle, der låser op for en given netværksenhed eller tjeneste. Forskellige netværksprotokoller er blevet opfundet gennem årene, som hver især forsøger at understøtte visse typer netværkskommunikation.
De tre grundlæggende egenskaber, der adskiller en type protokol fra en anden, er:
- Simplex vs. duplex: En simpleksforbindelse tillader kun én enhed at transmittere på et netværk. Duplex netværksforbindelser gør det muligt for enheder at transmittere og modtage data på tværs af det samme fysiske link.
- Forbindelsesorienteret eller forbindelsesløst: En forbindelsesorienteret netværksprotokol udveksler (en proces kaldet et håndtryk) adresseoplysninger mellem to enheder, der giver dem mulighed for at føre en samtale (kaldet en session). Forbindelsesløse protokoller leverer individuelle beskeder fra et punkt til et andet uden hensyn til lignende beskeder sendt før eller efter (og uden at vide, om beskeder er modtaget).
- Layer: Netværksprotokoller arbejder typisk sammen i grupper (kaldet stakke, fordi diagrammer ofte viser protokoller som kasser stablet oven på hinanden). Nogle protokoller fungerer på lavere lag, der er tæt knyttet til, hvordan forskellige typer trådløse kabler eller netværkskabler fysisk fungerer. Andre arbejder på højere lag forbundet med, hvordan netværksapplikationer fungerer, og nogle arbejder på mellemliggende lag derimellem.
Internetprotokolfamilien
De almindelige netværksprotokoller i offentlig brug tilhører Internet Protocol-familien. IP er den grundlæggende protokol, der gør det muligt for hjemmenetværk og andre lokale netværk på tværs af internettet at kommunikere med hinanden.
IP fungerer godt til at flytte individuelle beskeder fra et netværk til et andet. Det understøtter ikke begrebet en samtale (en forbindelse, som en strøm af beskeder kan bevæge sig over i en eller begge retninger). Transmission Control Protocol (TCP) udvider IP med denne mulighed for højere lag. Fordi punkt-til-punkt-forbindelser er essentielle på internettet, er de to protokoller parret sammen og kendt som TCP/IP.
Både TCP og IP fungerer i de midterste lag af en netværksprotokolstak. Populære applikationer på internettet har nogle gange implementeret deres protokoller oven på TCP/IP. HyperText Transfer Protocol bruges af webbrowsere og servere verden over. TCP/IP kører til gengæld oven på netværksteknologier på lavere niveau som Ethernet. Andre populære netværksprotokoller i IP-familien inkluderer ARP, ICMP og FTP.
Sådan bruger netværksprotokoller pakker
Internettet og de fleste andre datanetværk fungerer ved at organisere data i små stykker kaldet pakker. For at forbedre kommunikationens ydeevne og pålidelighed er hver stor besked, der sendes mellem to netværksenheder, ofte underopdelt i mindre pakker af den underliggende hardware og software. Disse pakkekoblingsnetværk kræver, at pakker organiseres på bestemte måder i overensstemmelse med de protokoller, netværket understøtter. Denne tilgang fungerer godt sammen med moderne netværks teknologi, da disse håndterer data i form af bits og bytes (digitale 1'ere og 0'ere).
Hver netværksprotokol definerer regler for, hvordan dens datapakker skal organiseres. Fordi protokoller som Internet Protocol ofte arbejder sammen i lag, kan nogle data, der er indlejret i en pakke, der er formateret til én protokol, være i formatet af en anden relateret protokol (en metode kaldet indkapsling).
Protokoller opdeler typisk hver pakke i tre dele – sidehoved, nyttelast og sidefod. Nogle protokoller, såsom IP, bruger ikke sidefødder. Pakkehoveder og sidefødder indeholder den kontekstuelle information, der kræves for at understøtte netværket, herunder adresser på de afsendende og modtagende enheder. Nyttelast indeholder de data, der skal overføres.
Sidehoveder eller sidefødder indeholder ofte særlige data for at forbedre pålideligheden og ydeevnen af netværksforbindelser, såsom tællere, der holder styr på den rækkefølge, meddelelserne blev sendt i, og kontrolsummer, der hjælper netværksapplikationer med at opdage datakorruption eller manipulation.
Hvordan netværksenheder bruger protokoller
Operativsystemerne på netværksenheder inkluderer indbygget understøttelse af nogle netværksprotokoller på lavere niveau. Alle moderne stationære computeroperativsystemer understøtter f.eks. Ethernet og TCP/IP. Mange smartphones understøtter Bluetooth og protokoller fra Wi-Fi-familien. Disse protokoller opretter forbindelse til en enheds fysiske netværksgrænseflader, såsom dens Ethernet-porte og Wi-Fi- eller Bluetooth-radioer.
Netværksapplikationer understøtter protokoller på højere niveau, som taler til operativsystemet. En webbrowser, for eksempel, oversætter adresser som https://lifewire.com/ til HTTP-pakker, der indeholder de data, som en webserver kan modtage og sende den korrekte side tilbage. Den modtagende enhed er ansvarlig for at samle individuelle pakker til den originale besked ved at fjerne sidehoveder og sidefødder og sammenkæde pakker i den korrekte rækkefølge.
