Protokołem w sieci komputerowej nazywamy zbiór powiązań i połączeń jej elementów funkcjonalnych. Tylko dzięki nim urządzenia tworzące sieć mogą się porozumiewać. Podstawowym zadaniem protokołu jest identyfikacja procesu, z którym chce się komunikować proces bazowy. Z uwagi na to, że zwykle w sieci pracuje wiele komputerów, konieczne jest podanie sposobu określania właściwego adresata, sposobu rozpoczynania i kończenia transmisji, a także sposobu przesyłania danych. Przesyłana informacja może być porcjowana – protokół musi umieć odtworzyć informację w postaci pierwotnej.
Ponadto informacja może z różnych powodów być przesłana niepoprawnie – protokół musi wykrywać i usuwać powstałe w ten sposób błędy. Różnorodność urządzeń pracujących w sieci może być przyczyną niedopasowania szybkości pracy nadawcy i odbiorcy informacji – protokół powinien zapewniać synchronizację przesyłania danych poprzez zrealizowanie sprzężenia zwrotnego pomiędzy urządzeniami biorącymi udział w transmisji. Ponadto z uwagi na możliwość realizacji połączenia między komputerami na różne sposoby, protokół powinien zapewniać wybór optymalnej – z punktu widzenia transmisji – drogi.
Protokoły komunikacyjne definiowane są w kontekście konkretnej warstwowej architektury sieci. Każda z warstw określa tu protokół do obsługi funkcji lub podsystemu procesu komunikacyjnego. Najpopularniejsze protokoły komunikacyjne to: model OSI (Open System Interconnection) zdefiniowany przez ISO, SNA (System Network Architecture) firmy IBM, AppleTalk firmy Apple, DECnet firmy DEC oraz protokoły Internetu np. TCP/IP. Wszystkie te protokoły istnieją na każdym poziomie i spełniają zadania służące zrealizowaniu komunikacji pomiędzy dwoma systemami, przez cały okres kiedy oba systemy wykorzystują podobne protokoły. Zwykle stosy protokołów składają się z około siedmiu warstw które można podzielić na: protokoły aplikacji, transportowe oraz sieciowe.
Protokoły aplikacji
Protokoły aplikacji – obejmują warstwy aplikacji, prezentacji i sesji. Służą do wzajemnego oddziaływania aplikacji i wymiany danych. Najpopularniejsze protokoły aplikacji to:
-
APPC (Advanced Program-to-program Communication) lub inaczej LU 6.2 firmy IBM;
-
Virtalny Terminal OSI: FTAM (File Transfer Access and Mangement), DTP (Distrubuted Transaction Procesing, X.400 (Message Handling System) oraz X.500 (Directory Services);
-
Internetowe i Unixowe sieciowe systemy plików: SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), FTP (File Transfer Protocol), Telnet oraz SNMP (Simple Network Management Protocol);
-
NCP (Novell NetWare Network Core Protocol);
-
Microsoft Server Message Blocks: NetBios;
-
AppleTalk Apple Share: AFP (Apple Talk Filing Protocol), ADSP (Apple Talk Data Stream Protocol), ASP (Apple Talk Session Protocol), PAP (Printer Acess Protocol), oraz ZIP (Zone Information Protocol).
Protokoły transportowe
Protokoły transportowe – służą do przesyłania danych w sieciach, zapewniają wymianę danych pomiędzy systemami końcowymi, w których systemy te utrzymują sesję lub połączenia zapewniając stałą, sekwencyjną wymianę danych. Przykładowe protokoły to:
-
APPN (Advanced Peer-to-Peer Networking) firmy IBM;
-
TCP (Transmission Control Protocol), część zestawu protokołów TCP/IP;
-
SPX, część zestawu protokołów SPX/IPX;
-
Interfejsy Microsoft NetBIOS i NetBEUI;
-
OSI COTS (Connection-Oriented Transport Service), CLTS (Connectionless Transport Service);
-
AppleTalk RTMP (Rounting Table Maintenance Protocol), AEP (AppleTalk Echo Protocol), ATP (AppleTalk Transaction Protocol), NBP (Name Binding Protocol).
Protokoły sieciowe
Protokoły sieciowe – zapewniają usługi łączy systemów komunikacyjnych, obsługują adresowanie, informacje routingu, weryfikację błędów oraz żądania retransmisji. Obejmują także procedury dostępu do sieci, określone przez wykorzystywany rodzaj sieci. Trzy najczęściej używane protokoły w sieciach lokalnych i w internecie to TCP/IP, SPX/IPX i NetBEUI.
IPX/SPX
IPX/SPX – jest to zestaw protokołów firmy Novell, bierze on nazwę od swoich dwóch głównych protokołów: międzysieciowej wymiany pakietów IPX i sekwencyjnej wymiany pakietów SPX. Ten firmowy stos protokołów został oparty na protokole systemów sieciowych firmy Xerox, wykorzystywanym w pierwszej generacji Ethernet. Wymiana IPX/SPX zyskała na znaczeniu we wczesnych latach 80, jako integralna część systemu Novell Netware. Netware stał się faktycznym standardem sieciowego systemu operacyjnego dla sieci lokalnych pierwszej generacji. Protokół IPX w dużym stopniu przypomina IP. Jest bezpołączeniowym protokołem datagramowym, który nie wymaga ani nie zapewnia potwierdzenia każdego transmitowanego pakietu. Protokół IPX polega na SPX w taki sam sposób, w jaki protokół IP polega na TCP w zakresie porządkowania kolejności i innych usług połączeniowych warstwy 4. Stos protokołów IPX/SPX obejmuje cztery warstwy funkcjonalne: dostępu do nośnika, łącza danych, Internetu i aplikacji. Głównym protokołem warstwy aplikacji jest protokół rdzenia NetWare ( NCP). Protokół NCP można bezpośrednio sprzęgnąć zarówno z protokołem SPX, jak i IPX. Jest wykorzystywany do drukowania, współdzielenia plików, poczty elektronicznej i dostępu do katalogów. Innymi protokołami warstwy aplikacji są: protokół informacyjny trasowania, firmowy protokół ogłoszeniowy usługi i protokół obsługi łącza systemu NetWare. Protokół warstwy Internetu SPX jest protokołem połączeniowym i może być wykorzystywany do przesyłania danych między klientem serwerem, dwoma serwerami czy dwoma klientami. Tak jak w przypadku TCP, protokół SPX zapewnia niezawodność transmisjom IPX, zarządzając połączeniem i udostępniając sterowanie strumieniem danych, kontrolę błędów i porządkowanie kolejnych pakietów.
NetBEUI
NetBEUI – interfejs NetBEUI został opracowany przez IBM i wprowadzony na rynek w 1985 roku. Jest stosunkowo małym ale wydajnym protokołem komunikacyjnym LAN. NetBEUI jest wyłącznie protokołem transportu sieci LAN dla systemów operacyjnych Microsoft. Nie jest trasowany. Dlatego jego implementacje ograniczają się do warstwy 2, w których działają wyłącznie komputery wykorzystujące systemy operacyjne firmy Microsoft. Aczkolwiek staje się to coraz mniejszą przeszkodą, to jednak ogranicza dostępne architektury obliczeniowe i aplikacje technologiczne. Zalety korzystania z protokołu NetBEUI są następujące: Komputery korzystające z systemów operacyjnych lub oprogramowania sieciowego firmy Microsoft mogą się komunikować. NetBEUI jest w pełni samodostrajającym się protokołem i najlepiej działa w małych segmentach LAN. Ma minimalne wymagania odnośnie pamięci. Zapewnia doskonałą ochronę przed błędami transmisji, a także powrót do normalnego stanu w razie ich wystąpienia. Wadą protokołu NetBEUI jest fakt, że nie może być trasowany i niezbyt dobrze działa w sieciach WAN.
TCP/IP
Protokół sieciowy – a ściślej zestaw protokołów – stosowany w sieci Internet; najczęściej posługują się nim systemy uniksowe, choć można go również stosować z Novell NetWare, Windows NT itp. TCP/IP jest bardziej podatny na naruszenia systemu bezpieczeństwa, z powodu swojej otwartej, „ufnej natury”. Jego zadanie polega na podzieleniu informacji na odpowiedniej wielkości pakiety, ponumerowaniu ich, tak aby u odbiorcy można było sprawdzić, czy wszystkie pakiety nadeszły, i ustawić je w odpowiedniej kolejności. Poszczególne partie informacji są wkładane do kopert TCP, które z kolei są umieszczane w kopertach IP. Po stronie odbiorcy oprogramowanie TCP zbiera wszystkie koperty i odczytuje przesłane dane. Jeżeli brakuje jakiejś koperty, żąda ponownego jej przesłania. Pakiety są wysyłane przez komputery bez sprawdzania, czy droga jest wolna. Może się więc zdarzyć, że do określonego węzła sieci, w którym znajduje się router, nadchodzi więcej pakietów, niż urządzenie jest w stanie posegregować i wysłać dalej. W każdym routerze istnieje bufor, w którym pakiety czekają na wysyłkę. Kiedy bufor całkowicie się zapełni, nowe nadchodzące pakiety są wyrzucane i bezpowrotnie giną. Protokół obsługujący kompletowanie pakietów musi więc wtedy zażądać ponownego ich przesłania. W ten sposób przy dużym obciążeniu sieci coraz więcej pakietów musi być wielokrotnie przesyłanych, co powoduje lawinowe narastanie ruchu aż do praktycznego zablokowania połączenia. Powoduje to bardzo nieefektywne wykorzystanie sieci. Dlatego przyjmuje się, że dobrze działająca sieć nie powinna być obciążana powyżej 30% nominalnej przepływności.
