计算机网络协议是如何工作的?

组装计算机网络的物理部分本身不足以使其功能;连接的设备还需要一种通信方法。这些通信语言被称为网络协议．

网络协议的目的

如果没有协议，设备将无法理解它们通过网络连接相互发送的电子信号。网络协议具有以下基本功能:

• 地址数据到正确的收件人。
• 物理地将数据从源传输到目的地，如果需要，还会提供安全保护。
• 接收消息并适当地发送响应。

考虑一下网络协议与邮政服务处理物理纸质邮件的方式之间的比较。正如邮政服务管理来自多个来源和目的地的信件一样，网络协议保持数据沿着多个路径连续流动。

然而，与物理邮件不同，网络协议提供高级功能。这些包括向一个目的地提供恒定的消息流（称为流媒体）通过一次自动制作消息的消息，以一次向多个目的地（称为广播）。

常见的网络协议类型

没有一个协议能够支持所有的特性计算机网络需要。仍然是解锁给定网络设备或服务的关键。多年来已经发明了不同的网络协议，每次都试图支持某些类型的网络通信。

区分一种类型的三种基本特征是：

• Simplex vs. duplex.:单工连接只允许一个设备在网络上传输数据。双工网络连接允许设备在同一物理链路上传输和接收数据。
• 面向连接和无连接的传输：面向连接的网络协议交换（一个名为握手的过程）两个设备之间的地址信息，其允许它们进行对话（称为会话）。连接的协议从一个点到另一个点的单个消息而不考虑在之前或之后发送的类似消息（而不知道是否已成功接收消息）。
• 层网络协议通常以组的形式一起工作(称为堆栈，因为图经常将协议描述为堆叠在彼此之上的盒子)。一些协议在较低层次的功能与不同类型的无线或网络布线身体的工作。其他的工作在与网络应用程序的工作方式相联系的更高的层上，还有一些工作在中间的中间层上。

互联网协议系列

公共使用的公共网络协议属于互联网协议家庭。IP是支持互联网上的家庭和其他本地网络的基本协议，以彼此通信。

IP适用于将单个消息从一个网络移动到另一个网络。它不支持对话的概念（关于消息流可以在一个或两个方向上行驶的连接）。传输控制协议（TCP）以这种较高的层能力扩展IP。因为互联网上的点对点连接是必不可少的，因此两个协议将配对在一起并且称为TCP / IP。

TCP和IP都在网络协议栈的中间层中操作。互联网上的流行应用程序有时在TCP/IP之上实现它们的协议。超文本传输协议使用web浏览器和服务器。而TCP/IP则运行在更低级的网络技术之上，比如以太网．IP家族中其他流行的网络协议包括ARPICMP和FTP。

网络协议如何使用数据包

互联网和大多数其他数据网络通过将数据组织成名为数据包的小块。为了提高通信性能和可靠性，两个网络设备之间发送的每个大型消息通常由底层硬件和软件细分为较小的数据包。这些分组交换网络要求数据包按照网络支持的协议以特定的方式组织。这种方法与现代网络技术配合得很好，因为这些网络处理的数据是位和字节(数字1和0)的形式。

每个网络协议定义必须组织其数据包的规则。因为Internet协议等协议通常在层中一起工作，所以嵌入在一个协议中格式化的分组内的一些数据可以是一些其他相关协议的格式（一种名为封装的方法）。

协议通常将每个数据包分为三个部分—标题、有效负载和页脚。有些协议，如IP，不使用页脚。包的页眉和页脚包含支持网络所需的上下文信息，包括发送和接收设备的地址。有效载荷包含要传输的数据。

页眉或页脚通常包括特殊数据，以提高网络连接的可靠性和性能，例如跟踪发送消息的顺序的计数器以及帮助网络应用程序检测数据损坏或篡改的校验和。

网络设备如何使用协议

网络设备的操作系统包括对一些低级网络协议的内置支持。例如，所有现代桌面计算机操作系统都支持以太网和TCP/IP。许多智能手机支持蓝牙和Wi-Fi家族的协议这些协议连接到设备的物理网络接口以太网端口以及Wi-Fi或蓝牙收音机。

网络应用程序支持与操作系统对话的高级协议。例如，一个网络浏览器可以将诸如//m.karensuter.com/这样的地址转换为HTTP包，其中包含了网络服务器可以乐动体育赞助接收并发送回正确页面的数据。接收设备负责将单个信息包重新组合成原始信息，方法是去除信息包的页眉和页脚，并按照正确的顺序连接信息包。