3. Nätverksprotokoll och kommunikation

Ett nätverk kan vara lika komplicerat som Internet med miljoner och miljoner anslutna enheter, eller så enkelt som två datorer direkt anslutna till varandra med en enda kabel. Det är emellertid inte tillräckligt att vara anslutna till ett trådbundet eller trådlöst nätverk för att möjliggöra kommunikation mellan nätverksenheter. För att kommunikationen ska uppstå måste nätverksenheterna kunna styra tekniska detaljer och följa upp precisa instruktioner. Till exempel den mänskliga kommunikationen:

Kommunikation börjar med ett meddelande eller information som skickas iväg från källan till en destinationen. Sändningen, oavsett om det är ansikte mot ansikte eller över ett nätverk, justeras av regler som kallas protokoll. Dessa protokoll är specifika för varje typ av kommunikationsmetod, till exempel kommunikationen mellan människor (utan hjälpmedel).

Bild 1: Kommunikationsprocess

Bilden ovan illustrerar en kommunikationsmoment mellan två personer i en process som kallas oftast “Face-to-face” eller “interface-to-interface” kommunikation. På svenska skulle en sådan kommunikationssätt kallas “ansikte mot ansikte”. Denna kommunikationsprocess är det samma när det gäller maskiner som kommunicerar “interface-to-interface”.

Bild 2: “Face to face” kommunikation

I en kommunikationsprocess identifieras kommunicerande parter först så att de kan komma överens om hur kommunikationen ska genomföras och med vilket språk. Meddelandet själv måste anpassas till kommunikationssätt så att kommunikationsparter förstår varandra. Dessa och andra detaljer styrs med regler, med protokoll.

Kommunikationsprocessen omfattar:

  • Urval av metod
  • Regler eller protokoll
  • verifiering (meddelandet har tagits emot och budskapet har förståtts)

Kodning

Ett av de första stegen i en kommunikationsprocess är att koda meddelandet. Kodning är processen i vilken meddelandet formas om och anpassas så att det kan föras från avsändare över till mottagare. När det kodat meddelande tas emot av mottagare kodar denna av till ursprunglig form. Kodning mellan nätverksenheter måste vara i ett lämpligt format, anpassat till transmissionsmediet. Meddelanden som skickas över nätverket omvandlas först till bitar och därefter till signalers såsom ljusvågor, elektriska pulser eller radiovågor. Destinationen som tar emot signalerna, kodar av signaler till bitar och bitar till meddelanden.

Format och inkapsling

Bild 3: Destinationens identifiering

När ett meddelande skickas från avsändare till destination måste meddelandet använda ett visst format eller vara strukturerat på ett visst sätt. Formatet beror på typen av meddelande och den transmissionskanal som används för att leverera meddelandet.

Att skriva och skicka i väg ett brev är en av de vanligaste formerna för skriftlig mänsklig kommunikation. I århundraden har det överenskomna formatet för personliga brev inte förändrats. I många kulturer innehåller ett personligt brev följande element:

  • Mottagarens identifiering
  • En hälsning
  • Meddelandeinnehållet
  • En avslutande fras
  • Avsändares identifiering
Bild 4: Avsändarens identifiering

Förutom att ha rätt format måste de flesta personliga brev också placeras i ett kuvert för leverans. Kuvertet har adress till avsändare och mottagare som är placerade på rätt plats på kuvertet. Om destinationsadressen och formateringen inte är korrekt levereras brevet inte. Processen att placera ett meddelande (brevet) inuti ett annat meddelandeformat (kuvertet) kallas inkapsling. När kuvertet tas emot avlägsnas brevet från kuvertet (kapslas av) för att läsa av innehållet.

Ett meddelande som skickas via ett datornätverk följer specifika formatregler för att det ska levereras och bearbetas. Precis som ett brev är inkapslat i ett kuvert för leverans, så är det också datormeddelanden. Varje datormeddelande är inkapslat i ett visst format, kallad ram (frame), innan den skickas över ett eller flera nätverk. En ram fungerar som ett kuvert som ger adressen till destinationen och adressen till avsändaren.

Bild 5: Inkapsling – frame

Formatet och innehållet i en ram bestäms av typen av meddelande och den transmissionskanal över vilken ramen skickas iväg mot destinationen. Meddelanden som inte formateras korrekt levereras inte till eller ignoreras av mottagaren.

Meddelandets storklek

En annan regel för kommunikation är meddelandets storlek. När människor kommunicerar med varandra bryts meddelanden vanligtvis i mindre delar. Dessa delar är begränsade i storlek till vad den mottagande personen kan hantera på en gång. En enskild konversation kan bestå av många mindre meningar för att säkerställa att varje del av meddelandet mottas och förstås. Föreställ dig hur det skulle vara att prata med någon som pratar oavbruten i långa meningar. Det skulle inte vara lätt att förstå konversationen.

Bild 6: Meddelandets storlek

På samma sätt, när ett långt meddelande skickas från en enhet till en annan via ett nätverk, är det nödvändigt att bryta meddelandet i mindre delar (bitar). Reglerna som styr storleken på delarna eller ramarna och som skickas tvärs över nätverket är mycket strikta. De kan också vara olika beroende på vilken transmissionskanal som används. Ramar som är för långa eller för korta levereras inte.

Meddelandets tidsstyrning

Det finns tre regler som styr tiden för meddelanden:

  1. Åtkomstmetod – Åtkomstmetoden bestämmer tiden eller när någon kan skicka ett meddelande. Om två personer pratar samtidigt uppstår en kollision av information och det är nödvändigt för de två att backa och starta igen, men på olika tider. Datorer i ett nätverk behöver veta när de ska börja skicka meddelanden och hur man agerar när kollisioner uppstår.
  2. Flödeskontroll – Tidsstyrningen i kommunikation över nätverket påverkar också hur mycket data som kan skickas iväg och den hastighet som data kan levereras. Om en person talar för snabbt är det svårt för den andra personen att höra och förstå meddelandet. Datorer och nätverkshanterare använder flödeskontroll mellan avsändare och mottagaren så att kommunikationen kan möjliggöras i lämpliga tempo.
  3. Svarstiden – Om en person ställer en fråga och inte hör ett svar inom en acceptabel tid antar personen att inget svar kommer och reagerar i enlighet med det. Personen kan upprepa frågan eller fortsätta med konversationen. Datorer och nätverkshanterare på nätverket har också regler som anger hur lång tid de ska vänta på svar och vilka åtgärder som ska vidtas om inget svar ankommer.

Meddelandets leveransalternativ

Ett meddelande kan levereras på olika sätt. Ibland vill en person kommunicera information till en enskild person. Vid andra tillfällen kan personen behöva skicka information till en grupp människor samtidigt, eller till och med till alla personer i samma område.

Bild 7: Kommunikationssätt

Datorer på ett nätverk använder liknande leveransalternativ för att kommunicera:

  • Ett leveransalternativ ett-till-ett kallas en unicast, vilket betyder att det bara finns en enda destination för meddelandet.
  • När en dator behöver skicka meddelanden med ett-till-många leveransalternativ, kallas det för en multicast. Meddelandet tas emot av en grupp av mottagare samtidigt.
  • Om alla nätverksenheter i nätverket behöver ta emot meddelandet samtidigt, ett-till-alla, kan broadcast användas.

Även om skillnader i leveranser är tydliga kan vissa protokoll använda multicast för att nå alla nätverksenheter i ett nätverk. Dessutom kan mottagare vara skyldiga att bekräfta mottagandet av vissa meddelanden medan de inte behöver kvittera andra.