單獨組裝計算機網絡的物理部分不足以使其功能 - 連接的設備也需要通信方法。 這些通信語言被稱為網絡協議 。
網絡協議的目的
沒有協議，設備將缺乏理解他們通過網絡連接發送給對方的電子信號的能力。 網絡協議提供這些基本功能：
- 地址數據到正確的收件人
- 物理傳輸數據從源到目的地，如果需要安全保護
- 接收消息並適當地發送響應
考慮網絡協議與郵政服務如何處理物理紙質郵件的比較。 就像郵政服務管理來自多個來源和目的地的信件一樣，為了做到網絡協議，數據連續不斷地沿著多條路徑流動。 然而，與物理郵件不同的是，網絡協議還提供了一些高級功能，如向一個目的地傳送恆定的消息流 （稱為流式傳輸 ），並自動複製消息並一次傳送到多個目的地（稱為廣播 ）。
常見的網絡協議類型
沒有一種協議支持所有類型的計算機網絡需求。 多年來已經發明了許多不同類型的網絡協議，每個網絡協議都試圖支持某些種類的網絡通信。 將一種協議類型與另一種協議區分開來的三個基本特徵是：
1. 單工與雙工 單工連接只允許一個設備在網絡上傳輸。 相反，雙工網絡連接允許設備通過同一物理鏈路傳輸和接收數據。
2. 面向連接或無連接 。 面向連接的網絡協議在兩個設備之間交換（一種稱為握手 ）地址信息，使他們能夠相互進行對話（稱為會話 ）。 相反，無連接協議將單個消息從一個點傳遞到另一個點，而不考慮在之前或之後發送的任何類似消息（並且不知道消息是否被成功接收）。
3. 圖層 。 網絡協議通常以組的形式共同工作（稱為堆棧，因為圖表經常將協議描述為堆疊在彼此之上的盒子）。 一些協議在較低層運行，與不同類型的無線或網絡佈線在物理上的工作密切相關。 其他人在與網絡應用工作方式相關的較高層工作，有些人則在中間層工作。
互聯網協議族
公共使用中最常見的網絡協議屬於互聯網協議（IP）系列。 IP本身就是使家庭和其他互聯網上的本地網絡能夠相互通信的基本協議 。
IP可以將單個消息從一個網絡移動到另一個網絡，但不支持對話（一條消息流可以在一個或兩個方向上傳輸的連接）的概念。 傳輸控制協議（TCP）利用這種更高層的功能來擴展IP，並且因為點對點連接在因特網上非常重要，所以這兩種協議幾乎總是配對在一起並稱為TCP / IP。
TCP和IP都在網絡協議棧的中間層進行操作。 Internet上流行的應用程序有時在TCP / IP之上實現了自己的協議。 超文本傳輸協議（HTTP）由全球的Web瀏覽器和服務器使用。 反過來，TCP / IP運行在像以太網這樣的低級網絡技術之上。 IP系列中其他流行的網絡協議包括ARP ， ICMP和FTP 。
網絡協議如何使用數據包
互聯網和大多數其他數據網絡通過將數據組織成稱為數據包的小塊來工作。 為了提高通信性能和可靠性，兩個網絡設備之間發送的每個較大的消息通常通過底層硬件和軟件細分為較小的數據包。 這些分組交換網絡需要根據網絡支持的協議以特定方式組織分組。 這種方法適用於現代網絡技術，因為它們都以位和字節的形式處理數據（數字“1”和“0”）。
每個網絡協議都定義瞭如何組織（格式化）數據包的規則。 由於像Internet協議這樣的協議經常在層中協同工作，嵌入在為一個協議格式化的數據包內的一些數據可以採用某種其他相關協議（稱為封裝的方法）的格式。
協議通常將每個數據包分成三部分 - 標頭 ， 有效載荷和頁腳 。 （某些協議，如IP，不使用頁腳。）數據包的頁眉和頁腳包含支持網絡所需的上下文信息，包括發送和接收設備的地址，而有效載荷包含要傳輸的實際數據。 頁眉或頁腳通常還包含一些特殊數據，以幫助提高網絡連接的可靠性和/或性能，例如跟踪消息發送順序的計數器以及幫助網絡應用程序檢測數據損壞或篡改的校驗和 。
網絡設備如何使用協議
網絡設備的操作系統包括對一些較低級別網絡協議的內置支持。 例如，所有現代台式電腦操作系統都支持以太網和TCP / IP，而許多智能手機都支持Wi-Fi家族的藍牙和協議。 這些協議最終連接到設備的物理網絡接口，如其以太網端口和Wi-Fi或藍牙無線電。
網絡應用程序又支持與操作系統交談的更高級協議。 例如，Web瀏覽器能夠將地址（如http：// /）轉換為HTTP數據包，其中包含Web服務器可以接收的必要數據，然後發回正確的Web頁面。 接收設備負責將各個數據包重新組裝成原始消息，方法是剝去頁眉和頁腳，並按正確的順序連接數據包。