A hálózati protokollok olyan kialakított szabályrendszerek, amelyek előírják az adatok formázását, továbbítását és fogadását, hogy a számítógépes hálózati eszközök – a szerverektől és útválasztóktól a végpontokig – kommunikálni tudjanak, függetlenül a mögöttes infrastruktúrák, tervek vagy szabványok különbségeitől.

A sikeres információküldéshez és -fogadáshoz a kommunikációs csere mindkét oldalán lévő eszközöknek el kell fogadniuk és követniük kell a protokollkonvenciókat. A hálózati protokollok támogatása beépíthető szoftverbe, hardverbe vagy mindkettőbe.

A szabványosított hálózati protokollok közös nyelvet biztosítanak a hálózati eszközök számára. Ezek nélkül a számítógépek nem tudnák, hogyan lépjenek kapcsolatba egymással. Ennek eredményeképpen, egy adott architektúra köré épített speciális hálózatokat kivéve, kevés hálózat lenne képes működni, és az internet, ahogyan mi ismerjük, nem létezne. Gyakorlatilag minden hálózati végfelhasználó a hálózati protokollokra támaszkodik a kapcsolódás érdekében.

Hogyan működnek a hálózati protokollok

A hálózati protokollok a nagyobb folyamatokat a hálózat minden szintjén különálló, szűken meghatározott funkciókra és feladatokra bontják. Az Open Systems Interconnection (OSI) modell néven ismert szabványos modellben egy vagy több hálózati protokoll szabályozza a tevékenységeket a távközlési központ minden egyes rétegében.

Az együttműködő hálózati protokollok halmazát protokollcsomagnak nevezzük. A TCP/IP-csomag számos protokollt tartalmaz a különböző rétegek — például az adat-, a hálózati, a szállítási és az alkalmazási rétegek — között, amelyek együttműködve teszik lehetővé az internetkapcsolatot. Ezek közé tartozik:

• Transmission Control Protocol (TCP), amely egy szabálykészletet használ az üzenetek cseréjére más internetes pontokkal az információs csomagok szintjén;
• User Datagram Protocol (UDP), amely a TCP alternatív kommunikációs protokolljaként működik, és az alkalmazások és az internet közötti alacsony késleltetésű és veszteségtűrő kapcsolatok létrehozására szolgál.
• Internet protokoll (IP), amely egy szabálykészletet használ az üzenetek küldésére és fogadására az internetcímek szintjén; és
• kiegészítő hálózati protokollok, amelyek közé tartozik a Hypertext Transfer Protocol (HTTP) és a File Transfer Protocol (FTP), amelyek mindegyike meghatározott szabálykészletekkel rendelkezik az információcseréhez és megjelenítéséhez.

Minden hálózaton keresztül küldött és fogadott csomag bináris adatokat tartalmaz. A legtöbb protokoll minden csomag elején egy fejlécet ad hozzá, hogy tárolja a feladóra és az üzenet rendeltetési helyére vonatkozó információkat. Egyes protokollok a végén egy láblécet is elhelyezhetnek, amely további információkat tartalmaz. A hálózati protokollok ezeket a fejléceket és lábléceket az eszközök között mozgó adatok részeként dolgozzák fel, hogy azonosítsák a saját fajtájú üzeneteket.

A hálózati protokollokat gyakran ipari szabványban határozzák meg — olyan csoportok fejlesztik, határozzák meg és teszik közzé, mint:

• a Nemzetközi Távközlési Unió
• az Institute of Electrical and Electronics Engineers
• az Internet Engineering Task Force
• az International Organization for Standardization
• a World Wide Web Consortium.

A hálózati protokollok főbb típusai

A hálózatoknak általában háromféle protokollja van — a kommunikáció, például az Ethernet; a kezelés, például az SMTP (Simple Mail Transfer Protocol); és a biztonság, például a Secure Shell (SSH).

Ez a három nagy kategória több ezer hálózati protokollt foglal magában, amelyek egységesen kezelik a meghatározott feladatok széles skáláját, beleértve a hitelesítést, automatizálást, korrekciót, tömörítést, hibakezelést, fájlkeresést, fájlátvitelt, fájlátvitelt, kapcsolatösszevonást, útválasztást, szemantikát, szinkronizálást és szintaxist.

Hálózati protokollok megvalósítása

A hálózati protokollok működéséhez azokat szoftverben kell kódolni, amely vagy a számítógép operációs rendszerének (OS) része, vagy alkalmazásként, vagy a számítógép hardverében kell megvalósítani. A legtöbb modern operációs rendszer rendelkezik beépített szoftverszolgáltatásokkal, amelyek felkészültek egyes hálózati protokollok megvalósítására. Más alkalmazások, például a webböngészők, olyan szoftverkönyvtárakkal rendelkeznek, amelyek támogatják az alkalmazás működéséhez szükséges protokollokat. Továbbá a TCP/IP és az útválasztási protokollok támogatása a nagyobb teljesítmény érdekében közvetlenül a hardverben valósul meg.

Amikor egy új protokollt bevezetnek, azt hozzáadják a protokollkészlethez. A protokollkészletek szervezése monolitikusnak tekinthető, mivel minden protokollt ugyanazon a címen tárolnak, és egymásra épülnek.

A hálózati protokollok sebezhetőségei

A hálózati protokollok egyik fő sebezhetősége az, hogy nem a biztonságra vannak tervezve. A védelem hiánya néha lehetővé teszi, hogy rosszindulatú támadások, például lehallgatás és cache-mérgezés érje a rendszert. A hálózati protokollok elleni leggyakoribb támadás a hamis útvonalak meghirdetése, amelynek következtében a forgalom a megfelelő helyett kompromittált állomáson keresztül halad át.

A hálózati protokollelemzőket ezekre a sebezhetőségekre válaszul tervezték és telepítették. A hálózati protokollelemzők a tűzfalak, a vírusirtó programok és a kémprogramok elleni szoftverek kiegészítéseként védik a rendszereket a rosszindulatú tevékenységekkel szemben.

A hálózati protokollok felhasználása

A hálózati protokollok teszik lehetővé a modern internetet, mivel lehetővé teszik a számítógépek számára a hálózaton keresztüli kommunikációt anélkül, hogy a felhasználóknak látniuk vagy tudniuk kellene, milyen háttérműveletek zajlanak. Néhány konkrét példa a hálózati protokollokra és felhasználásukra:

• Post Office Protocol 3 (POP3), amely a bejövő e-mailek fogadására használt szabványos protokoll legújabb változata.
• Simple main transport Protocol, amely a kimenő e-mailek küldésére és terjesztésére szolgál.
• File Transfer Protocol (FTP), amely fájlok egyik gépről a másikra történő átvitelére szolgál.
• Telnet, amely egy szabálygyűjtemény, amelyet az egyik rendszer és a másik rendszer távoli bejelentkezéssel történő összekapcsolására használnak. Ebben a protokollban a csatlakozási kérelmet küldő rendszer a helyi számítógép, a kapcsolatot elfogadó rendszer pedig a távoli számítógép.

Egyéb példák a következő hálózati protokollokra:

• Adress Resolution Protocol
• Blocks Extensible Exchange Protocol
• Border Gateway Protocol
• Binary Synchronous Communications
• Canonical Text Services
• Domain name system
• Dynamic Host Configuration Protocol
• Enhanced Interior Gateway Routing Protocol
• HTTP over SSL
• Human interface device
• Internet Control Message Protocol
• Internet Message Access Protocol
• Gopher
• Média hozzáférés vezérlés
• Network News Transfer Protocol
• Open Shortest Path First
• Post Office Protocol
• Secure Sockets Layer
• Simple Mail Transfer Protocol
• Telnet
• Terminal Network
• Thread
• Transmission Control Protocol
• Transport Layer Security
• Universal Description, Discovery and Integration
• User Datagram Protocol
• Voice over IP
• X10