Nätverksprotokoll

Bild 1: Protokoll

Kommunikationen mellan nätverksenheter möjliggörs med tillämpning av regler och avtal, överenskommelser, standarder. Dessa standarder ser till att nätverksteknologier, utrustningar och enheter kan samarbeta med varandra.

Regler och avtal utformas till protokollProtokoll ska uppfattas som en samling av överenskommelser eller regler som styr någon process, exempelvis kommunikationsprocessen.

Regler/protokoll kan styra kommunikationen så att:

  • Avsändare och mottagare identifierar varandra
  • Kommunikationssätt definieras (personligt, telefon, brev, e-post, osv.)
  • Kommunikationen grundas på ett gemensamt språk
  • Hastighet och tidpunkten avtalas för leverans
  • Kommunikationskrav tillfredsställs

Självstyrande teknik

Bild 2: Olika enheter i nätet kommunicerar

Protokoll i allmänhet beskriver vilka funktioner krävs för kommunikationer över nätverket men protokollen beskriver inte hur funktionerna utförs eller appliceras. Med vanliga ord, man beställer en viss produkt och man avtalar alla detaljer för leveransen, men inga detaljer på vilka bilmärken på transporter.

Det innebär att tillämpning av protokoll är helt självständigt vilket öppnar möjligheter för olika kommunikationsmetoder så att diverse olika nätverksenheter kan kommunicera med varandra. Det enda som krävs är gemensamma protokoll även om olika teknik används. Oftast dessa protokoll utformas i standarder. Det är viktigt att notera att en standard är en hel process eller protokollstack som har godkänts av nätverksindustrin och stadfästs av en standardiseringsorganisation. Exempel på standardiseringsorganisationer: Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) eller Internet Engineering Task Force (IETF). Standarder säkerställer att produkter från olika tillverkare kan arbeta tillsammans.

Protokollstack

Kommunikation mellan datorer i ett nätverk grundas i en skiktad kommunikationsmodell som omfattar flera olika protokoll. Dessa kan grupperas i en samling av protokoll så att de kan samverka i enlighet med kommunikationsmodellen. En grupp av samman tillhörande protokoll som är nödvändiga för att utföra en kommunikationsfunktion kallas ett protokollstack.

Bild 7: Protokollstack

Ett protokollstack, exempelvis TCP/IP, placerar protokoll på olika skikt eller nivå i någon kommunikationsmodell med syfte att tillhandahålla tjänster till varandra. Dessa protokoll implementeras i mjukvara och hårdvara som är installerad på varje nätverksenhet. Som exempel på protokollsamverkan kan nämnas de som används när en användare öppnar en webbläsare och söker efter en webbsida:

  • HTTP definierar innehåll och format men utför inte överföringen.
  • TCP segmenterar HTTP – meddelanden och kontrollerar meddelandets storlek och överföringshastighet.
  • IP kapslar in TCP segment i paket, tilldelar adresser, och väljer den bästa vägen till destinationen.
  • Nätverksåtkomst protokoll (Ethernet), det vill säga regler i processen där signaler kommer åt de fysiska transmissionsmedia, beskriver datalänk hantering och dataöverföringen.

TCP/IP protokollstack

TCP / IP-protokollpaketet är en öppen standard, vilket innebär att dessa protokoll är fritt tillgängliga för allmänheten. Alla leverantörer kan implementera dessa protokoll på deras hårdvara eller i deras programvara.

Ett standardbaserat protokoll är en process som har godkänts av nätverksbranschen och godkänd av en standardiseringsorganisation.  Vissa protokoll är privatägda vilket innebär att ett företag eller leverantör kontrollerar/äger/utvecklar/administrerar protokollet. Exempel på privatägda protokoll är AppleTalk och Novell Netware, som är äldre protokollstack.

Det är inte ovanligt för en leverantör (eller en grupp av leverantörer) att utveckla ett eget protokoll för att möta kundernas behov och senare hjälpa till att göra det protokollet en öppen standard. Till exempel videopresentationen nedan där Bob Metcalfe beskriver historien om hur Ethernet utvecklades.

TCP/IP tidsutveckling

  • 1965 – 1969 ARPANET, den första paketförmedlande nätverk
  • 1970 ALOHAnet , ett radiobaserat kommunikationssystem i Hawaii öarna. Det anslöts till ARPANET år 1972.
  • 1972 Ray Tomlinson, en programmerare som utvecklade e-postbrev system. Han valde tecknet @ för att identifiera mejllåda vid destinationen.
  • 1981 TCP och IP protokoll formaliseras som standard (RFC 793 och RFC791)
  • 1982 Exterior Gateway Protocol (EGP) används för växling av nätverksinformation (RFC827)
  • 1984 Domain Name Service (DNS) införs. CISCO grundas
  • 1985 File Transfer Protocol (FTP) formaliseras (RFC 765)
  • 1986 Cisco publicera den första routing-protokoll: AGS multiprotocol
  • 1988 Internet Relay Chat (IRC) utvecklas av Jarkko Olikarinen
  • 1991 Tim Berners-Lee och Robert Caillau släpper specifikationer för www
  • 1993 Den första webbläsare MOSAIC utvecklas av Marc Andreessen i Illinois Universitet.
  • 1995 IPv6 publiceras som ny standard (RFC 1883)
  • 2011 Juni den 8 deltar många webbsajter i IPv6 nätet.

Protokollen i TCP/IP

Idag samlar TCP/IP många protokoll i de fyra skikten i kommunikationsmodellen TCP/IP.

Bild 8: Protokollstack
  • DNS (Domain Name System) förenklar adressering av datorer på IP-nätverk.
  • BOOTP (Bootstrap Protocol) används av en nätverksklient för att erhålla en IP-adress från en BOOTP-server.
  • DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) används av DHCP-klienter för att få IP-adress konfigurationer.
  • SMTP (Simple Mail Transport Protocol)används för sändning av E-post.
  • POP (Post Office Protocol) används för att hämta e-postmeddelanden från en e-postserver.
  • IMAP (Internet Message Access Protocol) används för att läsa e-port från en emailserver.
  • FTP (File Transfer Protocol) används för överföring av filer.
  • TFTP (Trivial File Transfer Protocol) är en enklare version av filöverföringsprotokollet FTP.
  • HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) används för överföring av Internetsidor.
  • UDP (User Datagram Protocol) är ett förbindelselöst transport-protokoll.
  • TCP (Transmission Control Protocol) sköter själva överföringen mellan datorer.
  • IP (Internet Protocol) adresserar och routar paket mellan datorer.
  • NAT (Network Address Translation) används för översättaning av privata IP-adresser till publika.
  • ICMP (Internet Control Message Protocol) används för felmeddelanden inom routing och felsökning.
  • OSPF (Open Shortest Path First) är ett routing-protokoll
  • EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) ett routing-protokoll som vidare utvecklar ett annat routing-protokoll, IGRP.
  • ARP (Adress Resolution Protocol) används för att koppla samman en IP-adress med en MAC-adress.
  • PPP (Point-to-Point Protocol) används för att koppla upp nätverksenheter på Internet.
  • Ethernet är en metod som används för kommunikation mellan enheter i ett lokalt nätverk.
  • Interface Drivers är drivrutiner till olika nätverkstyp samt instruktioner på hur dessa ska fungera.