El muntatge de les peces físiques d'una xarxa d'ordinadors per si sol és insuficient per fer-la funcionar; els dispositius connectats també requereixen un mètode de comunicació. Aquests llenguatges de comunicació s'anomenen protocols de xarxa.
Propòsit dels protocols de xarxa
Sense protocols, els dispositius no tindrien la capacitat d'entendre els senyals electrònics que s'envien entre ells mitjançant connexions de xarxa. Els protocols de xarxa compleixen aquestes funcions bàsiques:
- Adreceu les dades als destinataris correctes.
- Transmetre físicament dades de la font a la destinació, amb protecció de seguretat si cal.
- Rebre missatges i envieu respostes de manera adequada.
Considereu una comparació entre els protocols de xarxa amb com un servei postal gestiona el correu físic en paper. De la mateixa manera que el servei postal gestiona les cartes de moltes fonts i destinacions, els protocols de xarxa mantenen que les dades flueixen per molts camins de manera contínua.
A diferència del correu físic, però, els protocols de xarxa ofereixen capacitats avançades. Aquests inclouen lliurar un flux constant de missatges a una destinació (anomenat streaming) i fer còpies automàticament d'un missatge per lliurar-lo a diverses destinacions alhora (anomenat emissió).
Tipus comuns de protocols de xarxa
No existeix cap protocol que admeti totes les funcions que cada xarxa informàtica necessita. Tot i així, cadascun serveix com a clau que desbloqueja un dispositiu o servei de xarxa determinat. Al llarg dels anys s'han inventat diferents protocols de xarxa, cadascun intentant donar suport a determinats tipus de comunicació de xarxa.
Les tres característiques bàsiques que distingeixen un tipus de protocol d'un altre són:
- Simplex vs. dúplex: una connexió simplex només permet transmetre un dispositiu a una xarxa. Les connexions de xarxa dúplex permeten que els dispositius transmetin i rebin dades a través del mateix enllaç físic.
- Orientat a la connexió o sense connexió: un protocol de xarxa orientat a la connexió intercanvia (un procés anomenat encaixada de mans) informació d'adreces entre dos dispositius que els permeten mantenir una conversa (anomenada una sessió). Els protocols sense connexió envien missatges individuals d'un punt a un altre sense tenir en compte missatges similars enviats abans o després (i sense saber si els missatges es reben correctament).
- Layer: els protocols de xarxa solen treballar junts en grups (anomenats piles perquè els diagrames sovint representen els protocols com a caixes apilades una sobre l' altra). Alguns protocols funcionen a les capes inferiors estretament lligats a com funcionen físicament els diferents tipus de cablejat sense fil o de xarxa. Altres treballen en capes superiors relacionades amb el funcionament de les aplicacions de xarxa, i algunes treballen en capes intermèdies entremig.
La família del protocol d'Internet
Els protocols de xarxa comuns d'ús públic pertanyen a la família de protocols d'Internet. La IP és el protocol bàsic que permet que les xarxes domèstiques i altres xarxes locals d'Internet es comuniquin entre elles.
IP funciona bé per moure missatges individuals d'una xarxa a una altra. No admet el concepte de conversa (una connexió sobre la qual un flux de missatges pot viatjar en una o ambdues direccions). El protocol de control de transmissió (TCP) amplia l'IP amb aquesta capacitat de capa superior. Com que les connexions punt a punt són essencials a Internet, els dos protocols estan emparellats i es coneixen com a TCP/IP.
TCP i IP operen a les capes mitjanes d'una pila de protocols de xarxa. Les aplicacions populars a Internet de vegades han implementat els seus protocols a sobre de TCP/IP. El protocol de transferència d'hipertext és utilitzat pels navegadors web i servidors de tot el món. TCP/IP, al seu torn, funciona a la part superior de tecnologies de xarxa de nivell inferior com Ethernet. Altres protocols de xarxa populars de la família IP inclouen ARP, ICMP i FTP.
Com utilitzen els paquets els protocols de xarxa
Internet i la majoria de les altres xarxes de dades funcionen organitzant les dades en petits trossos anomenats paquets. Per millorar el rendiment i la fiabilitat de la comunicació, cada missatge gran enviat entre dos dispositius de xarxa sovint es subdivideix en paquets més petits pel maquinari i programari subjacents. Aquestes xarxes de commutació de paquets requereixen que els paquets s'organitzin de maneres específiques segons els protocols que admet la xarxa. Aquest enfocament funciona bé amb la tecnologia de les xarxes modernes, ja que aquestes gestionen dades en forma de bits i bytes (1 i 0 digitals).
Cada protocol de xarxa defineix regles sobre com s'han d'organitzar els seus paquets de dades. Com que protocols com el Protocol d'Internet sovint funcionen junts en capes, algunes dades incrustades dins d'un paquet format per a un protocol poden tenir el format d'un altre protocol relacionat (un mètode anomenat encapsulació).
Els protocols solen dividir cada paquet en tres parts: capçalera, càrrega útil i peu de pàgina. Alguns protocols, com ara IP, no utilitzen peus de pàgina. Les capçaleres i peus de pàgina dels paquets contenen la informació contextual necessària per donar suport a la xarxa, incloses les adreces dels dispositius d'enviament i de recepció. Les càrregues útils contenen les dades que s'han de transmetre.
Les capçaleres o peus de pàgina solen incloure dades especials per millorar la fiabilitat i el rendiment de les connexions de xarxa, com ara comptadors que fan un seguiment de l'ordre en què s'han enviat els missatges i sumes de comprovació que ajuden les aplicacions de xarxa a detectar la corrupció o la manipulació de dades.
Com utilitzen els protocols els dispositius de xarxa
Els sistemes operatius dels dispositius de xarxa inclouen suport integrat per a alguns protocols de xarxa de nivell inferior. Tots els sistemes operatius d'ordinadors d'escriptori moderns admeten Ethernet i TCP/IP, per exemple. Molts telèfons intel·ligents admeten Bluetooth i protocols de la família Wi-Fi. Aquests protocols es connecten a les interfícies de xarxa físiques d'un dispositiu, com ara els seus ports Ethernet i les ràdios Wi-Fi o Bluetooth.
Les aplicacions de xarxa admeten els protocols de nivell superior que parlen amb el sistema operatiu. Un navegador web, per exemple, tradueix adreces com https://lifewire.com/ en paquets HTTP que contenen les dades que un servidor web pot rebre i enviar de tornada la pàgina correcta. El dispositiu receptor s'encarrega de tornar a muntar paquets individuals al missatge original eliminant les capçaleres i peus de pàgina i concatenant els paquets en la seqüència correcta.
