I många situationer måste protokoll kunna samverka med varandra för att nätverkskommunikationen ska ge användaren en komplett och fungerande upplevelse. Protokollsviter är därför utformade för att fungera smidigt tillsammans. En protokollsvit är en samling relaterade protokoll som gemensamt behövs för att genomföra en kommunikationsfunktion.
Ett av de tydligaste sätten att visualisera hur protokollen i en svit samspelar är att betrakta dem som en stapel (protocol stack). En protokollstapel visar hur de olika protokollen i en svit är implementerade och organiserade i lager. Varje högre lager bygger på funktionerna i de lägre lagren. De nedre lagren ansvarar för att flytta data genom nätverket och förser de övre lagren med tjänster, medan de övre lagren fokuserar på själva innehållet i meddelandet.
Som figuren illustrerar kan vi jämföra detta med ansikte-mot-ansikte-kommunikation:
- Längst ner finns det fysiska lagret, där två personer använder sina röster för att uttala ord högt.
- I mitten finns regel lagret, som fastställer förutsättningarna för kommunikationen – till exempel att båda parter måste tala samma språk.
- Högst upp finns innehålls lagret, där själva budskapet uttrycks och förstås.
På samma sätt fungerar nätverksprotokoll: varje lager bidrar med en del av helheten. En protokollsvit är därför en uppsättning regler som tillsammans löser kommunikationsproblemet.
Utvecklingen av protokollsviter
En protokollsvit är en samling protokoll som samverkar för att erbjuda kompletta kommunikationstjänster i ett nätverk. Sedan 1970-talet har flera olika protokollsviter utvecklats – vissa av internationella standardiseringsorganisationer och andra av enskilda tillverkare.
Under internets och nätverkens utveckling fanns det länge flera konkurrerande protokollsviter, vilket figuren illustrerar.
- Internet Protocol Suite (TCP/IP): Den vanligaste och viktigaste protokollsviten idag. TCP/IP är en öppen standard som underhålls av Internet Engineering Task Force (IETF) och används i stort sett över hela världen.
- OSI-protokollen: En familj av protokoll som utvecklades 1977 av ISO (International Organization for Standardization) och ITU (International Telecommunications Union). De omfattade även den välkända OSI-referensmodellen med sina sju lager. Idag används OSI främst som en teoretisk modell för att förstå nätverksstrukturer, eftersom dess protokoll i stort sett har ersatts av TCP/IP.
- AppleTalk: En proprietär protokollsvit från Apple Inc., lanserad 1985 för företagets egna enheter. Den ersattes 1995 av TCP/IP.
- Novell NetWare: En proprietär protokollsvit och ett nätverksoperativsystem utvecklat av Novell Inc. 1983, baserat på IPX-protokollet. Även denna svit ersattes 1995 av TCP/IP.
Exempel på TCP/IP-protokoll
TCP/IP-protokoll finns definierade för Applikation lagret, Transport lagret och Internet lagret. Däremot finns det inga specifika TCP/IP-protokoll för nätverksåtkomstlagret (Network Access). I det lagret används i stället olika LAN-protokoll, till exempel Ethernet eller WLAN (trådlöst LAN), som har till uppgift att leverera IP-paket över det fysiska mediet.
Figuren illustrerar ett exempel där tre centrala TCP/IP-protokoll samverkar för att skicka data mellan en host-webbläsare och en webbserver: HTTP (HyperText Transfer Protocol) på Applikations lagret, TCP (Transmission Control Protocol) på Transport lagret och IP på Internet lagret. I nätverksåtkomstlagret (Network Access) används Ethernet i detta exempel, men lika gärna hade kommunikationen kunnat ske via WLAN eller ett mobilnät.
TCP/IP-protokollsviten
Idag innehåller TCP/IP-protokollsviten ett stort antal protokoll och utvecklas ständigt för att stödja nya tjänster. Figuren visar några av de mest populära.
TCP/IP är den protokollsvit som används av internet och dagens nätverk. Den har två viktiga egenskaper:
- Öppen standard: Den är fritt tillgänglig för alla och kan användas av vilken tillverkare som helst.
- Standard baserad: Den är godkänd av branschen och av standardiseringsorganisationer, vilket gör att produkter från olika tillverkare kan samverka.
Protokoll överskikt i TCP/IP svitt
| Kategori | Protokoll | Beskrivning |
|---|---|---|
| Namnupplösning | DNS (Domain Name System) | Översätter domännamn (t.ex. cisco.com) till IP-adresser. |
| Adresskonfiguration | DHCPv4 | Dynamiskt tilldelar IPv4-adresser till klienter vid uppstart. |
| DHCPv6 | Dynamiskt tilldelar IPv6-adresser till klienter vid uppstart. | |
| SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration) | Tillåter enheter att själva konfigurera sina IPv6-adresser utan DHCP-server. | |
| E-post | SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) | Används för att skicka e-post från klient till server eller mellan servrar. |
| POP3 (Post Office Protocol v3) | Låter klienter hämta e-post från en server och lagra den lokalt. | |
| IMAP (Internet Message Access Protocol) | Låter klienter läsa och hantera e-post som finns kvar på servern. | |
| Filöverföring | FTP (File Transfer Protocol) | Tillåter tillförlitlig filöverföring mellan värdar. |
| SFTP (SSH File Transfer Protocol) | Krypterad filöverföring via SSH. | |
| TFTP (Trivial File Transfer Protocol) | Enkel, okrypterad filöverföring med minimal overhead. | |
| Webb och webbtjänster | HTTP (Hypertext Transfer Protocol) | Regler för att överföra text, bilder, ljud, video m.m. på webben. |
| HTTPS (HTTP Secure) | En säker variant av HTTP som använder kryptering. | |
| REST (Representational State Transfer) | En webbtjänstmodell som använder API:er och HTTP för att skapa webbapplikationer. |
| Kategori | Protokoll | Beskrivning |
|---|---|---|
| Anslutningsorienterat | TCP (Transmission Control Protocol) | Möjliggör tillförlitlig kommunikation mellan processer på olika värdar. Säkerställer leverans med kvittens. |
| Anslutningslöst | UDP (User Datagram Protocol) | Tillåter processer att skicka datapaket mellan värdar utan leveransgaranti. Snabbt men utan bekräftelse. |
| Kategori | Protokoll | Beskrivning |
|---|---|---|
| Internetprotokoll | IPv4 (Internet Protocol version 4) | Tar emot segment från transportlagret, kapslar in dem i paket och adresserar dem för leverans. Använder 32-bitars adresser. |
| IPv6 (Internet Protocol version 6) | Efterföljaren till IPv4, använder 128-bitars adresser för ett mycket större adressutrymme. | |
| NAT (Network Address Translation) | Översätter privata IPv4-adresser till publika, vilket gör det möjligt för många enheter att dela en publik adress. | |
| Meddelandehantering | ICMPv4 (Internet Control Message Protocol for IPv4) | Ger återkoppling om fel i leveransen av IPv4-paket. |
| ICMPv6 | Motsvarande ICMP-funktion för IPv6. | |
| ICMPv6 ND (Neighbor Discovery) | Används för adressupplösning och för att upptäcka dubbla adresser i IPv6-nätverk. | |
| Routingprotokoll | OSPF (Open Shortest Path First) | Link-state-routingprotokoll med hierarkisk design baserad på områden. Öppen standard. |
| EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) | Routingprotokoll utvecklat av Cisco, använder flera metriker som bandbredd, fördröjning och tillförlitlighet. | |
| BGP (Border Gateway Protocol) | Används mellan internetleverantörer (ISP:er) och stora nät för att utbyta routinginformation. Öppen standard. |
| Kategori | Protokoll | Beskrivning |
|---|---|---|
| Adressupplösning | ARP (Address Resolution Protocol) | Kartlägger IPv4-adresser till fysiska MAC-adresser. Placeras ibland i Internetlagret, men i denna kurs ses ARP som ett lager 2-protokoll. |
| Datalänksprotokoll | Ethernet | Definierar regler för kabling, signalering och ramformat i trådbundna nätverk. |
| WLAN (Wireless Local Area Network) | Definierar regler för trådlös kommunikation över 2,4 GHz och 5 GHz radiofrekvenser. |
TCP/IP-kommunikationsprocessen
Figurerna i kursmaterialet visar hela kommunikationsprocessen med exemplet att en webbserver skickar en webbsida till en klient.
I den första bilden kapslar webbservern in och skickar sidan till klienten.
I den andra bilden tar klienten emot meddelandet, avkapslar det och visar webbsidan i webbläsaren.
