კომპიუტერული ქსელის ფიზიკური ნაწილების თავისთავად აწყობა არასაკმარისია მისი ფუნქციონირებისთვის; დაკავშირებული მოწყობილობები ასევე საჭიროებენ კომუნიკაციის მეთოდს. ამ საკომუნიკაციო ენებს უწოდებენ ქსელის პროტოკოლებს.
ქსელის პროტოკოლების დანიშნულება
პროტოკოლების გარეშე, მოწყობილობებს არ ექნებათ უნარი გაიგონ ელექტრონული სიგნალები, რომლებსაც ისინი უგზავნიან ერთმანეთს ქსელური კავშირებით. ქსელის პროტოკოლები ემსახურება ამ ძირითად ფუნქციებს:
- მიმართეთ მონაცემები სწორ მიმღებებზე.
- ფიზიკურად გადაიტანეთ მონაცემები წყაროდან დანიშნულებამდე, საჭიროების შემთხვევაში უსაფრთხოების დაცვით.
- მიიღეთ შეტყობინებები და გააგზავნეთ პასუხები სათანადოდ.
განიხილეთ ქსელის პროტოკოლებს შორის შედარება იმის შესახებ, თუ როგორ ამუშავებს საფოსტო სერვისი ფიზიკურ ფოსტას. ისევე, როგორც საფოსტო სერვისი მართავს წერილებს მრავალი წყაროდან და დანიშნულების ადგილიდან, ქსელის პროტოკოლები უწყვეტად აწარმოებენ მონაცემებს მრავალ გზაზე.
ფიზიკური ფოსტისგან განსხვავებით, ქსელის პროტოკოლები უზრუნველყოფს მოწინავე შესაძლებლობებს. ეს მოიცავს შეტყობინებების მუდმივი ნაკადის მიწოდებას ერთ დანიშნულებამდე (ე.წ. ნაკადი) და შეტყობინების ასლების ავტომატური გადაღება რამდენიმე მიმართულებით ერთდროულად მიწოდებისთვის (ე.წ. მაუწყებლობა).
ქსელის პროტოკოლების საერთო ტიპები
არ არსებობს არცერთი პროტოკოლი, რომელიც მხარს უჭერს ყველა იმ ფუნქციას, რომელსაც ყველა კომპიუტერული ქსელი სჭირდება. მიუხედავად ამისა, თითოეული ემსახურება როგორც გასაღებს, რომელიც განბლოკავს მოცემულ ქსელურ მოწყობილობას ან სერვისს. წლების განმავლობაში გამოიგონეს სხვადასხვა ქსელის პროტოკოლები, რომელთაგან თითოეული ცდილობს გარკვეული ტიპის ქსელური კომუნიკაციის მხარდაჭერას.
სამი ძირითადი მახასიათებელი, რომელიც განასხვავებს ერთი ტიპის პროტოკოლს მეორისგან არის:
- Simlex vs. duplex: Simplex კავშირი საშუალებას აძლევს მხოლოდ ერთ მოწყობილობას გადასცეს ქსელში. დუპლექსის ქსელური კავშირები საშუალებას აძლევს მოწყობილობებს გადასცენ და მიიღონ მონაცემები იმავე ფიზიკურ ბმულზე.
- კავშირზე ორიენტირებული ან უკავშირო: კავშირზე ორიენტირებული ქსელის პროტოკოლი ცვლის (პროცესს, რომელსაც ეწოდება ხელის ჩამორთმევა) მისამართის ინფორმაცია ორ მოწყობილობას შორის, რაც მათ საშუალებას აძლევს განაგრძონ საუბარი (ე.წ. სესია). კავშირის გარეშე პროტოკოლები აწვდიან ინდივიდუალურ შეტყობინებებს ერთი წერტილიდან მეორეში, წინა ან მის შემდეგ გაგზავნილი მსგავსი შეტყობინებების გათვალისწინების გარეშე (და არ იციან, მიიღება თუ არა შეტყობინებები წარმატებით).
- Layer: ქსელის პროტოკოლები, როგორც წესი, მუშაობენ ერთად ჯგუფებად (ე.წ. სტეკები, რადგან დიაგრამები ხშირად ასახავს პროტოკოლებს, როგორც ერთმანეთზე დაწყობილ უჯრებს).ზოგიერთი პროტოკოლი ფუნქციონირებს ქვედა ფენებში, მჭიდროდ არის დაკავშირებული, თუ როგორ მუშაობს სხვადასხვა ტიპის უკაბელო ან ქსელის კაბელი ფიზიკურად. სხვები მუშაობენ უფრო მაღალ ფენებზე, რომლებიც დაკავშირებულია ქსელის აპლიკაციების მუშაობასთან, ზოგი კი შუალედურ შრეებზე.
ინტერნეტ პროტოკოლის ოჯახი
საზოგადოებრივი გამოყენების ქსელის პროტოკოლები მიეკუთვნება ინტერნეტ პროტოკოლების ოჯახს. IP არის ძირითადი პროტოკოლი, რომელიც საშუალებას აძლევს სახლში და სხვა ლოკალურ ქსელებს ინტერნეტის მასშტაბით დაუკავშირდნენ ერთმანეთს.
IP კარგად მუშაობს ინდივიდუალური შეტყობინებების ერთი ქსელიდან მეორეზე გადასატანად. ის არ უჭერს მხარს საუბრის კონცეფციას (კავშირი, რომლითაც შეტყობინებების ნაკადი შეიძლება გადაადგილდეს ერთი ან ორივე მიმართულებით). გადაცემის კონტროლის პროტოკოლი (TCP) ავრცელებს IP-ს ამ უმაღლესი ფენის შესაძლებლობით. იმის გამო, რომ წერტილიდან წერტილამდე კავშირები აუცილებელია ინტერნეტში, ორი პროტოკოლი დაწყვილებულია ერთად და ცნობილია როგორც TCP/IP.
როგორც TCP, ასევე IP ფუნქციონირებს ქსელის პროტოკოლის სტეკის შუა შრეებში.ინტერნეტში პოპულარულმა აპლიკაციებმა ზოგჯერ დანერგეს თავიანთი პროტოკოლები TCP/IP-ის თავზე. ჰიპერტექსტის გადაცემის პროტოკოლს იყენებენ ვებ ბრაუზერები და სერვერები მთელს მსოფლიოში. TCP/IP, თავის მხრივ, მუშაობს ქვედა დონის ქსელის ტექნოლოგიებზე, როგორიცაა Ethernet. სხვა პოპულარულ ქსელურ პროტოკოლებს IP ოჯახში შედის ARP, ICMP და FTP.
როგორ იყენებენ ქსელის პროტოკოლებს პაკეტებს
ინტერნეტი და სხვა მონაცემთა ქსელების უმეტესობა მუშაობს მონაცემების ორგანიზებით პაკეტებად. კომუნიკაციის მუშაობისა და საიმედოობის გასაუმჯობესებლად, ორ ქსელურ მოწყობილობას შორის გაგზავნილი თითოეული დიდი შეტყობინება ხშირად იყოფა მცირე პაკეტებად ძირითადი აპარატურით და პროგრამული უზრუნველყოფის მიხედვით. ეს პაკეტების გადართვის ქსელები მოითხოვს პაკეტების ორგანიზებას კონკრეტული გზებით, პროტოკოლების მიხედვით, რომლებსაც ქსელი მხარს უჭერს. ეს მიდგომა კარგად მუშაობს თანამედროვე ქსელების ტექნოლოგიასთან, რადგან ისინი ამუშავებენ მონაცემებს ბიტებისა და ბაიტების სახით (ციფრული 1 და 0).
თითოეული ქსელის პროტოკოლი განსაზღვრავს წესებს, თუ როგორ უნდა იყოს ორგანიზებული მისი მონაცემთა პაკეტები.იმის გამო, რომ პროტოკოლები, როგორიცაა ინტერნეტ პროტოკოლი, ხშირად ერთად მუშაობენ ფენებად, ერთი პროტოკოლისთვის ფორმატირებულ პაკეტში ჩაშენებული ზოგიერთი მონაცემი შეიძლება იყოს სხვა დაკავშირებული პროტოკოლის ფორმატში (მეთოდი, რომელსაც ეწოდება ინკაფსულაცია).
პროტოკოლები, როგორც წესი, ყოფს თითოეულ პაკეტს სამ ნაწილად - header, payload და footer. ზოგიერთი პროტოკოლი, როგორიცაა IP, არ იყენებს ქვედა კოლონტიტულებს. პაკეტის სათაურები და ქვედა კოლონტიტულები შეიცავს კონტექსტურ ინფორმაციას, რომელიც საჭიროა ქსელის მხარდასაჭერად, გამგზავნი და მიმღები მოწყობილობების მისამართების ჩათვლით. დატვირთვა შეიცავს გადასაცემად მონაცემებს.
სათაურები ან ქვედა კოლონტიტულები ხშირად შეიცავს სპეციალურ მონაცემებს ქსელური კავშირების საიმედოობისა და მუშაობის გასაუმჯობესებლად, როგორიცაა მრიცხველები, რომლებიც თვალყურს ადევნებენ შეტყობინებების გაგზავნის თანმიმდევრობას და საკონტროლო ჯამებს, რომლებიც ეხმარება ქსელის აპლიკაციებს მონაცემთა კორუფციის ან გაყალბების აღმოჩენაში.
როგორ იყენებენ ქსელის მოწყობილობები პროტოკოლებს
ქსელური მოწყობილობების ოპერაციული სისტემები მოიცავს ზოგიერთი ქვედა დონის ქსელის პროტოკოლის ჩაშენებულ მხარდაჭერას.ყველა თანამედროვე დესკტოპის კომპიუტერის ოპერაციული სისტემა მხარს უჭერს Ethernet-ს და TCP/IP-ს, მაგალითად. ბევრი სმარტფონი მხარს უჭერს Bluetooth და პროტოკოლებს Wi-Fi ოჯახისგან. ეს პროტოკოლები უკავშირდება მოწყობილობის ფიზიკურ ქსელურ ინტერფეისებს, როგორიცაა მისი Ethernet პორტები და Wi-Fi ან Bluetooth რადიოები.
ქსელის აპლიკაციები მხარს უჭერენ უფრო მაღალი დონის პროტოკოლებს, რომლებიც საუბრობენ ოპერაციულ სისტემასთან. მაგალითად, ვებ ბრაუზერი თარგმნის მისამართებს, როგორიცაა https://lifewire.com/ HTTP პაკეტებად, რომლებიც შეიცავს მონაცემებს, რომელთა მიღებაც ვებ სერვერს შეუძლია და გამოაგზავნოს სწორი გვერდი. მიმღები მოწყობილობა პასუხისმგებელია ცალკეული პაკეტების თავდაპირველ შეტყობინებაში ხელახლა შეკრებაზე სათაურებისა და ქვედა კოლონტიტულის ამოღებით და პაკეტების სწორი თანმიმდევრობით შეერთებით.
