Cum funcționează protocoalele de rețea de calculatoare?

Asamblarea pieselor fizice ale unei rețele de calculatoare în sine este insuficientă pentru a o face să funcționeze; dispozitivele conectate necesită și o metodă de comunicare. Aceste limbi de comunicare sunt numite protocoale de rețea.

Scopul protocoalelor de rețea

Fără protocoale, dispozitivele nu ar avea capacitatea de a înțelege semnalele electronice pe care le trimit unul altuia prin conexiunile de rețea. Protocoalele de rețea îndeplinesc aceste funcții de bază:

• Adresați datele destinatarilor corecti.
• Transmiteți fizic datele de la sursă la destinație, cu protecție de securitate dacă este necesar.
• Primiți mesaje și trimiteți răspunsuri în mod corespunzător.

Luați în considerare o comparație între protocoalele de rețea cu modul în care un serviciu poștal gestionează corespondența fizică pe hârtie. Așa cum serviciul poștal gestionează scrisorile din mai multe surse și destinații, protocoalele de rețea mențin fluxul de date continuu pe mai multe căi.

Spre deosebire de poșta fizică, totuși, protocoalele de rețea oferă capabilități avansate. Acestea includ livrarea unui flux constant de mesaje către o singură destinație (numită

streaming) și realizarea automată de copii ale unui mesaj pentru livrare către mai multe destinații simultan (numită difuzare).

Tipuri comune de protocoale de rețea

Nu există niciun protocol care să accepte toate funcțiile rețea de calculatoare are nevoie. Cu toate acestea, fiecare servește ca o cheie care deblochează un anumit dispozitiv sau serviciu de rețea. De-a lungul anilor au fost inventate diferite protocoale de rețea, fiecare încercând să susțină anumite tipuri de comunicare în rețea.

Cele trei caracteristici de bază care disting un tip de protocol de altul sunt:

• Simplex vs. duplex: O conexiune simplex permite doar unui singur dispozitiv să transmită într-o rețea. Conexiunile de rețea duplex permit dispozitivelor să transmită și să primească date prin aceeași legătură fizică.
• Orientat spre conexiune sau fără conexiune: Un protocol de rețea orientat spre conexiune schimbă (un proces numit strângere de mână) informații despre adrese între două dispozitive care le permit să poarte o conversație (numită sesiune). Protocoalele fără conexiune livrează mesaje individuale de la un punct la altul fără să țină cont de mesaje similare trimise înainte sau după (și fără a ști dacă mesajele au succes primit).
• Strat: Protocoalele de rețea funcționează de obicei împreună în grupuri (numite stive, deoarece diagramele descriu adesea protocoalele ca cutii stivuite una peste alta). Unele protocoale funcționează la nivelurile inferioare strâns legate de modul în care diferitele tipuri de wireless sau cablarea rețelei munca fizica. Alții lucrează la niveluri superioare legate de modul în care funcționează aplicațiile de rețea, iar unele lucrează la straturi intermediare între ele.

Familia Protocolului Internet

Protocoalele comune de rețea de uz public aparțin Protocol Internet familie. IP este protocolul de bază care permite rețelelor de acasă și altor rețele locale de pe internet să comunice între ele.

IP funcționează bine pentru mutarea mesajelor individuale dintr-o rețea în alta. Nu acceptă conceptul de conversație (o conexiune prin care un flux de mesaje poate călători într-una sau ambele direcții). Protocolul de control al transmisiei (TCP) extinde IP cu această capacitate de nivel superior. Deoarece conexiunile punct la punct sunt esențiale pe internet, cele două protocoale sunt asociate și cunoscute sub numele de TCP/IP.

Atât TCP, cât și IP funcționează în straturile de mijloc ale unei stive de protocoale de rețea. Aplicațiile populare de pe internet și-au implementat uneori protocoalele peste TCP/IP. Protocolul de transfer hipertext este folosit de browsere web și servere din întreaga lume. TCP/IP, la rândul său, rulează pe tehnologii de rețea de nivel inferior, cum ar fi Ethernet. Alte protocoale de rețea populare din familia IP includ ARP, ICMP și FTP.

Cum utilizează protocoalele de rețea pachetele

Internetul și majoritatea celorlalte rețele de date funcționează prin organizarea datelor în bucăți mici numite pachete. Pentru a îmbunătăți performanța și fiabilitatea comunicațiilor, fiecare mesaj mare trimis între două dispozitive de rețea este adesea subdivizat în pachete mai mici de hardware-ul și software-ul de bază. Aceste comutare de pachete rețelele necesită ca pachetele să fie organizate în moduri specifice, conform protocoalelor pe care le acceptă rețeaua. Această abordare funcționează bine cu tehnologia rețelelor moderne, deoarece acestea gestionează datele sub formă de biți și octeți (1 și 0 digitali).

Fiecare protocol de rețea definește reguli pentru modul în care trebuie să fie organizate pachetele sale de date. Deoarece protocoale precum Internet Protocol lucrează adesea împreună în straturi, unele date sunt încorporate într-un pachet formatat pentru un protocol poate fi în formatul altui protocol înrudit (o metodă numită încapsulare).

De obicei, protocoalele împart fiecare pachet în trei părți - antet, sarcină utilă și subsol. Unele protocoale, cum ar fi IP, nu folosesc subsoluri. Antetele și subsolurile pachetelor conțin informațiile contextuale necesare pentru a susține rețeaua, inclusiv adresele dispozitivelor de expediere și de primire. Sarcinile utile conțin datele care trebuie transmise.

Anteturile sau subsolurile includ adesea date speciale pentru a îmbunătăți fiabilitatea și performanța conexiunilor de rețea, cum ar fi contoarele care urmăresc ordinea în care au fost trimise mesajele și sumele de verificare care ajută aplicațiile de rețea să detecteze corupția datelor sau manipularea.

Cum utilizează dispozitivele de rețea protocoalele

Sistemele de operare ale dispozitivelor de rețea includ suport încorporat pentru unele protocoale de rețea de nivel inferior. Toate sistemele de operare moderne pentru computere desktop acceptă Ethernet și TCP/IP, de exemplu. Multe smartphone-uri acceptă Bluetooth și protocoale din familia Wi-Fi. Aceste protocoale se conectează la interfețele fizice de rețea ale unui dispozitiv, precum acesta porturi Ethernet și radiouri Wi-Fi sau Bluetooth.

Aplicațiile de rețea acceptă protocoalele de nivel superior care comunică cu sistemul de operare. Un browser web, de exemplu, traduce adrese precum http://lifewire.com/ în pachete HTTP care conțin datele pe care un server web le poate primi și trimite înapoi pagina corectă. Dispozitivul de primire este responsabil pentru reasamblarea pachetelor individuale în mesajul original prin eliminarea antetelor și subsolurilor și a concatenării pachetelor în secvența corectă.