Tự nó lắp ráp các phần vật lý của mạng máy tính là không đủ để làm cho nó hoạt động; các thiết bị được kết nối cũng yêu cầu một phương thức giao tiếp. Các ngôn ngữ giao tiếp này được gọi là giao thức mạng.
Mục đích của Giao thức Mạng
Nếu không có giao thức, các thiết bị sẽ không có khả năng hiểu các tín hiệu điện tử mà chúng gửi cho nhau qua các kết nối mạng. Các giao thức mạng phục vụ các chức năng cơ bản sau:
- Dữ liệu địa chỉ đến đúng người nhận.
- Truyền dữ liệu vật lý từ nguồn đến đích, có bảo vệ bảo mật nếu cần.
- Nhận tin nhắn và gửi phản hồi một cách thích hợp.
Xem xét so sánh giữa các giao thức mạng với cách dịch vụ bưu chính xử lý thư giấy. Cũng giống như dịch vụ bưu chính quản lý thư từ nhiều nguồn và điểm đến, các giao thức mạng giữ cho dữ liệu liên tục chảy dọc theo nhiều con đường.
Tuy nhiên, không giống như thư vật lý, các giao thức mạng cung cấp các khả năng nâng cao. Chúng bao gồm việc gửi một luồng tin nhắn liên tục đến một điểm đến (được gọi là phát trực tuyến) và tự động tạo bản sao của một tin nhắn để gửi đến nhiều điểm đến cùng một lúc (được gọi là truyền phát).
Các loại Giao thức Mạng Phổ biến
Không tồn tại một giao thức nào hỗ trợ tất cả các tính năng mà mọi mạng máy tính cần. Tuy nhiên, mỗi khóa đóng vai trò như một chìa khóa để mở khóa một thiết bị hoặc dịch vụ mạng nhất định. Các giao thức mạng khác nhau đã được phát minh qua nhiều năm, mỗi giao thức đều cố gắng hỗ trợ một số kiểu truyền thông mạng nhất định.
Ba đặc điểm cơ bản phân biệt một loại giao thức này với một loại giao thức khác là:
- Simplex so với duplex: Kết nối simplex chỉ cho phép một thiết bị truyền trên mạng. Kết nối mạng song công cho phép các thiết bị truyền và nhận dữ liệu trên cùng một liên kết vật lý.
- Hướng kết nối hoặc không kết nối: Giao thức mạng hướng kết nối trao đổi thông tin địa chỉ (quá trình gọi là bắt tay) giữa hai thiết bị cho phép chúng thực hiện một cuộc hội thoại (được gọi là một phiên). Các giao thức không kết nối gửi các tin nhắn riêng lẻ từ điểm này đến điểm khác mà không cần quan tâm đến các tin nhắn tương tự được gửi trước hay sau (và không cần biết liệu tin nhắn có được nhận thành công hay không).
- Layer: Các giao thức mạng thường hoạt động cùng nhau theo nhóm (được gọi là ngăn xếp vì sơ đồ thường mô tả các giao thức như các hộp xếp chồng lên nhau). Một số giao thức hoạt động ở các lớp thấp hơn gắn chặt với cách thức hoạt động vật lý của các loại cáp mạng hoặc không dây khác nhau. Những người khác hoạt động ở các lớp cao hơn được liên kết với cách các ứng dụng mạng hoạt động và một số hoạt động ở các lớp trung gian ở giữa.
Họ Giao thức Internet
Các giao thức mạng phổ biến được sử dụng công cộng thuộc họ Giao thức Internet. IP là giao thức cơ bản cho phép mạng gia đình và mạng cục bộ khác trên internet có thể giao tiếp với nhau.
IP hoạt động tốt để chuyển các tin nhắn riêng lẻ từ mạng này sang mạng khác. Nó không hỗ trợ khái niệm về một cuộc hội thoại (một kết nối mà một luồng tin nhắn có thể truyền theo một hoặc cả hai hướng). Giao thức điều khiển truyền (TCP) mở rộng IP với khả năng lớp cao hơn này. Bởi vì kết nối điểm-điểm là thiết yếu trên Internet, hai giao thức được ghép nối với nhau và được gọi là TCP / IP.
Cả TCP và IP đều hoạt động ở các lớp giữa của ngăn xếp giao thức mạng. Các ứng dụng phổ biến trên internet đôi khi đã triển khai các giao thức của chúng trên TCP / IP. Giao thức truyền siêu văn bản được sử dụng bởi các trình duyệt web và máy chủ trên toàn thế giới. Đến lượt mình, TCP / IP chạy trên các công nghệ mạng cấp thấp hơn như Ethernet. Các giao thức mạng phổ biến khác trong họ IP bao gồm ARP, ICMP và FTP.
Cách Giao thức Mạng Sử dụng Gói
Internet và hầu hết các mạng dữ liệu khác hoạt động bằng cách tổ chức dữ liệu thành các phần nhỏ gọi là gói. Để cải thiện hiệu suất giao tiếp và độ tin cậy, mỗi tin nhắn lớn được gửi giữa hai thiết bị mạng thường được chia thành các gói nhỏ hơn bởi phần cứng và phần mềm bên dưới. Các mạng chuyển mạch gói này yêu cầu các gói được tổ chức theo những cách cụ thể theo các giao thức mà mạng hỗ trợ. Cách tiếp cận này hoạt động tốt với công nghệ của các mạng hiện đại vì chúng xử lý dữ liệu ở dạng bit và byte (số 1 và số 0).
Mỗi giao thức mạng xác định các quy tắc về cách tổ chức các gói dữ liệu của nó. Vì các giao thức như Giao thức Internet thường hoạt động cùng nhau theo từng lớp, một số dữ liệu được nhúng bên trong gói được định dạng cho một giao thức có thể ở định dạng của một số giao thức liên quan khác (một phương pháp được gọi là đóng gói).
Giao thức thường chia mỗi gói tin thành ba phần-header, payload và footer. Một số giao thức, như IP, không sử dụng chân trang. Đầu trang và chân trang gói chứa thông tin ngữ cảnh cần thiết để hỗ trợ mạng, bao gồm địa chỉ của thiết bị gửi và nhận. Tải trọng chứa dữ liệu được truyền.
Đầu trang hoặc chân trang thường bao gồm dữ liệu đặc biệt để cải thiện độ tin cậy và hiệu suất của kết nối mạng, chẳng hạn như bộ đếm theo dõi thứ tự tin nhắn được gửi và tổng kiểm tra giúp các ứng dụng mạng phát hiện lỗi hoặc giả mạo dữ liệu.
Cách Thiết bị Mạng Sử dụng Giao thức
Hệ điều hành của thiết bị mạng bao gồm hỗ trợ tích hợp cho một số giao thức mạng cấp thấp hơn. Ví dụ, tất cả các hệ điều hành máy tính để bàn hiện đại đều hỗ trợ Ethernet và TCP / IP. Nhiều điện thoại thông minh hỗ trợ Bluetooth và các giao thức từ họ Wi-Fi. Các giao thức này kết nối với các giao diện mạng vật lý của thiết bị, như cổng Ethernet và radio Wi-Fi hoặc Bluetooth.
Các ứng dụng mạng hỗ trợ các giao thức cấp cao hơn giao tiếp với hệ điều hành. Ví dụ: một trình duyệt web dịch các địa chỉ như https://lifewire.com/ thành các gói HTTP chứa dữ liệu mà máy chủ web có thể nhận và gửi lại đúng trang. Thiết bị nhận có trách nhiệm tập hợp lại các gói riêng lẻ thành thông điệp ban đầu bằng cách loại bỏ đầu trang và chân trang và nối các gói theo trình tự chính xác.
