Hoofdstuk 4 Les 2: Communicatieprotocollen, Pagina 3

Een hiërarchie van open protocollen

Op deze pagina leer je over de communicatiestandaarden die op het internet gebruikt worden en hoe ze samenwerken.

Er zijn miljarden apparaten verbonden met het internet. Er zijn ook honderden verschillende soorten apparaten, niet alleen laptops, tablets en telefoons, maar ook zonnepanelen, koelkasten, lampen enzovoort. Hoe weten ze elkaar allemaal te vinden en met elkaar te praten?

Het internet bestaat uit meerdere lagen van verschillende niveau's. Protocollen (standaarden) zorgen ervoor dat alle apparaten, waar ook ter wereld, zonder problemen met elkaar kunnen communiceren. De protocollen worden gesorteerd op basis van het deel van het communicatieproces dat ze ondersteunen. Er zijn verschillende types protocollen, voor hogere en lagere niveau's.

De verschillende lagen van het internet

Een hiërarchie in de opbouw vermindert de complexiteit van het internet door details van lagere niveau's voor de hoogste niveau's te verbergen. Het hoogste niveau bevat de meest algemene kenmerken van het internet, kenmerken die op alle apparaten hetzelfde zullen werken. Hoe lager het niveau, hoe meer apparaat-specifiek.

De applicatielaag is het hoogste niveau. De protocollen hier bepalen hoe data geïnterpreteerd en weergegeven worden voor gebruikers. Ze geven betekenis aan de getransporteerde bits die verstuurd zijn met protocollen van een lager niveau. Alle apparaten moeten het erover eens zijn wat de bits betekenen, en Application Layer Protocols (zoals HTTP) zorgen hiervoor.

Browsers gebruiken HTTP (HyperText Transfer Protocol) om HTML-instructies voor de opbouw van webpagina's te interpreteren. HTML (HyperText Markup Language) is overigens de standaard opmaaktaal voor webpagina's.

DNS (Domain Name System) converteert gebruiksvriendelijke webadressen naar IP-adressen.

Je mailbox gebruikt SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) om je e-mail te versturen en IMAP (Internet Message Access Protocol) om e-mails te lezen.

Transportlaag. De protocollen in deze laag verzorgen de opsplitsing van een bericht in pakketjes, die door protocollen van een lager niveau worden verzonden. Ze verzorgen bij aankomst ook de reconstructie van een bericht uit de pakketjes.

TCP (Transmission Control Protocol) simuleert een betrouwbare langdurige verbinding tussen twee computers door data pas weer te geven als alle pakketjes zijn aangekomen.

Wanneer snelheid belangrijker is dan nauwkeurigheid, gebruikt men UDP (User Datagram Protocol), zoals voor real-time videostreaming, waarbij één gemist pakketje niet veel uitmaakt.

In de Netwerklaag worden de routes die datapakketjes door de netwerken afleggen beheerd. De protocollen hier zien het internet als een groot netwerk, ook al bestaat de fysieke werkelijkheid op een lager niveau uit vele kleine subnetwerken.

Ieder apparaat op het internet heeft een IP-adres nodig, zodat andere apparaten het kunnen vinden. Routers gebruiken Internet Layer Protocols om overbelasting van het netwerk te detecteren en te omzeilen.

In de fysieke laag maken alle lokale apparaten maken een fysieke connectie met de netwerken. Dit gebeurt via de LAN- en WAN-protocollen.

Je maakt verbinding met het internet via een ethernetkabel of via een wifi-antenne binnenin je apparaat. Beide verbinden een apparaat met een lokale netwerkrouter die op zijn beurt verbinding maakt met een internetprovider. Mobiele telefoons maken gebruik van een GSM-verbinding met een telefoonmaatschappij. GSM is de standaard voor digitale mobiele telefonie.

De vier niveau's die hier genoemd worden bevatten overigens nog veel meer protocollen dan hier besproken worden.
Zie ook Wikipedia: Bekende aan TCP/IP gerelateerde protocollen

Bekijk ook dit filmpje (13 min.) Beetje oud, en met extra termen die we hierboven niet allemaal noemen, maar wel met een aardige visualisatie van het transport van een datapakket over internet. We starten op 1.03.

Open protocollen

Alle protocollen maken gebruik van open standaarden. Iedereen kan het protocol opzoeken en ermee programmeren om nieuwe hardware of software te maken zonder toestemming.. Het internet is waarschijnlijk het grootste en ingewikkeldste 'bouwwerk' wat ooit door mensen gemaakt is en het is gebaseerd op samenwerking. Ondanks de pogingen van sommige regeringen om het internet te censureren, is het totaalbeeld dat van een sterke coöperatieve geest.

Denk hieraan...

Jouw telefoon kan praten met de telefoon van je vriend of vriendin, ook al zit je allebei bij een andere provider.
Je kan e-mails versturen naar iemand die in een land woont dat in oorlog is met jouw land.
Een ontwikkelaar van Microsoft kan een website lezen van Apple, ook al zijn de bedrijven concurrenten.

Vóór het internet waren er verschillende netwerkprotocollen die eigendom waren van bedrijven en geheim werden gehouden. Dus als je een computer of router van een bepaald merk had, kon het alleen praten met andere apparaten van dat merk. Voor sommige fysieke kabel-aansluitingen (opladers!) geldt deze beperking nog steeds, maar daar komt hopelijk snel verandering in.

Leg uit hoe alle onderstaande protocollen abstracties zijn. Welke details verbergen ze?
- HTTP HyperText Transfer Protocol, het protocol dat je browser gebruikt om toegang te krijgen tot een HTML webpagina.
- DNS Domain Name System, het hiërarchische adresprotocol dat leesbaar is voor mensen.
- TCP Transmission Control Protocol, het protocol dat betrouwbare verzending verzekert.
- IP Internet Protocol, het hiërarchische adresprotocol dat de route van data bepaalt van het ene naar de andere apparaat.

Lees Blown to Bits pagina 309-312