Datortīkla fizisko daļu salikšana pati par sevi ir nepietiekama, lai tas darbotos; pievienotajām ierīcēm ir nepieciešama arī saziņas metode. Šīs saziņas valodas tiek sauktas par tīkla protokoliem.
Tīkla protokolu mērķis
Bez protokoliem ierīcēm nespētu saprast elektroniskos signālus, ko tās sūta viena otrai, izmantojot tīkla savienojumus. Tīkla protokoli nodrošina šādas pamatfunkcijas:
- Adresējiet datus pareizajiem adresātiem.
- Fiziski pārsūtiet datus no avota uz galamērķi, vajadzības gadījumā izmantojot drošības aizsardzību.
- Saņemiet ziņojumus un atbilstoši nosūtiet atbildes.
Apsveriet tīkla protokolu salīdzinājumu ar to, kā pasta dienests apstrādā fizisko papīra pastu. Tāpat kā pasta dienests pārvalda vēstules no daudziem avotiem un galamērķiem, tīkla protokoli nodrošina datu nepārtrauktu plūsmu pa daudziem ceļiem.
Tomēr atšķirībā no fiziskā pasta tīkla protokoli nodrošina uzlabotas iespējas. Tie ietver pastāvīgas ziņojumu plūsmas nogādāšanu uz vienu galamērķi (ko sauc par straumēšanu) un automātisku ziņojuma kopiju izgatavošanu, lai tās piegādātu vairākiem galamērķiem vienlaikus (ko sauc par apraidi).
Izplatītākie tīkla protokolu veidi
Neeksistē neviena protokola, kas atbalstītu visas funkcijas, kas nepieciešamas katram datortīklam. Tomēr katrs no tiem kalpo kā atslēga, kas atbloķē noteiktu tīkla ierīci vai pakalpojumu. Gadu gaitā ir izgudroti dažādi tīkla protokoli, katrs mēģina atbalstīt noteiktus tīkla komunikācijas veidus.
Trīs pamata raksturlielumi, kas atšķir vienu protokola veidu no cita, ir:
- Simplekss pret duplekso: simplekss savienojums ļauj pārraidīt tīklā tikai vienai ierīcei. Dupleksā tīkla savienojumi ļauj ierīcēm pārsūtīt un saņemt datus, izmantojot vienu un to pašu fizisko saiti.
- Uz savienojumu vai bez savienojuma sesija). Bezsavienojuma protokoli piegādā atsevišķus ziņojumus no viena punkta uz otru, neņemot vērā līdzīgus ziņojumus, kas nosūtīti pirms vai pēc (un nezinot, vai ziņojumi ir veiksmīgi saņemti).
- Slānis: tīkla protokoli parasti darbojas kopā grupās (sauktas par skursteņiem, jo diagrammās protokoli bieži tiek attēloti kā kastes, kas sakrautas viena virs otras). Daži protokoli darbojas zemākos slāņos, kas ir cieši saistīti ar dažādu bezvadu vai tīkla kabeļu fizisku darbību. Citi strādā augstākos slāņos, kas saistīti ar tīkla lietojumprogrammu darbību, un daži strādā starpslāņos starp tiem.
Interneta protokola saime
Publiski izmantotie izplatītie tīkla protokoli pieder interneta protokolu saimei. IP ir pamata protokols, kas ļauj mājas un citiem vietējiem tīkliem internetā sazināties vienam ar otru.
IP labi darbojas atsevišķu ziņojumu pārvietošanai no viena tīkla uz citu. Tas neatbalsta sarunas koncepciju (savienojumu, pa kuru ziņojumu straume var pārvietoties vienā vai abos virzienos). Pārraides kontroles protokols (TCP) paplašina IP ar šo augstāka slāņa iespēju. Tā kā interneta savienojumi ir būtiski svarīgi, abi protokoli ir savienoti pārī un pazīstami kā TCP/IP.
Gan TCP, gan IP darbojas tīkla protokolu kaudzes vidējos slāņos. Populāras lietojumprogrammas internetā dažkārt ir ieviesušas savus protokolus papildus TCP/IP. Hiperteksta pārsūtīšanas protokolu izmanto tīmekļa pārlūkprogrammas un serveri visā pasaulē. Savukārt TCP/IP darbojas, izmantojot zemāka līmeņa tīkla tehnoloģijas, piemēram, Ethernet. Citi populāri tīkla protokoli IP saimē ietver ARP, ICMP un FTP.
Kā tīkla protokoli izmanto paketes
Internets un lielākā daļa citu datu tīklu darbojas, kārtojot datus mazās daļās, ko sauc par paketēm. Lai uzlabotu sakaru veiktspēju un uzticamību, katrs lielais ziņojums, kas nosūtīts starp divām tīkla ierīcēm, bieži tiek sadalīts mazākās paketēs, izmantojot pamata aparatūru un programmatūru. Šiem pakešu komutācijas tīkliem ir nepieciešams, lai paketes tiktu organizētas noteiktos veidos atbilstoši tīkla atbalstītajiem protokoliem. Šī pieeja labi darbojas ar mūsdienu tīklu tehnoloģijām, jo tie apstrādā datus bitu un baitu veidā (digitālie 1s un 0s).
Katrs tīkla protokols nosaka noteikumus, kā jāorganizē tā datu paketes. Tā kā tādi protokoli kā interneta protokols bieži darbojas kopā slāņos, daži dati, kas iegulti vienam protokolam formatētā paketē, var būt cita saistīta protokola formātā (metode, ko sauc par iekapsulēšanu).
Protokoli parasti katru paketi sadala trīs daļās - galvene, slodze un kājene. Daži protokoli, piemēram, IP, neizmanto kājenes. Pakešu galvenes un kājenes satur kontekstuālo informāciju, kas nepieciešama tīkla atbalstam, tostarp sūtīšanas un saņemšanas ierīču adreses. Lietderīgās slodzes satur pārsūtāmos datus.
Galvenes vai kājenes bieži ietver īpašus datus, lai uzlabotu tīkla savienojumu uzticamību un veiktspēju, piemēram, skaitītājus, kas seko ziņojumu nosūtīšanas secībai, un kontrolsummas, kas palīdz tīkla lietojumprogrammām atklāt datu bojājumus vai manipulācijas.
Kā tīkla ierīces izmanto protokolus
Tīkla ierīču operētājsistēmās ir iebūvēts atbalsts dažiem zemāka līmeņa tīkla protokoliem. Visas mūsdienu galddatoru operētājsistēmas atbalsta, piemēram, Ethernet un TCP/IP. Daudzi viedtālruņi atbalsta Bluetooth un Wi-Fi saimes protokolus. Šie protokoli savienojas ar ierīces fiziskajām tīkla saskarnēm, piemēram, tās Ethernet portiem un Wi-Fi vai Bluetooth radio.
Tīkla lietojumprogrammas atbalsta augstāka līmeņa protokolus, kas sazinās ar operētājsistēmu. Piemēram, tīmekļa pārlūkprogramma pārvērš tādas adreses kā https://lifewire.com/ HTTP paketēs, kas satur datus, ko tīmekļa serveris var saņemt un nosūtīt atpakaļ pareizo lapu. Saņēmēja ierīce ir atbildīga par atsevišķu pakešu atkārtotu apkopošanu sākotnējā ziņojumā, noņemot galvenes un kājenes un savienojot paketes pareizajā secībā.
