Un protocollo non è altro che una serie di regole da seguire per poter ottenere una determinata applicazione. Nelle telecomunicazioni l'esempio più importante di applicazione che utilizza questi protocolli è Internet: grazie alla loro applicazione è possibile il trasferimento di dati, voce, video, ecc... nella rete. Per capire l'organizzazione di base di una connessione Internet possiamo osservare il semplice disegno sotto:

Le sei persone al computer (host) sono connesse ognuna ad una sottorete (in questo caso per semplicità le sottoreti sono solo due), le connessioni tra le varie sottoreti sono rese possibili da sistemi chiamati Routers che hanno il preciso scopo di instradare l'informazione verso la giusta sottorete di destinazione. Ciascuna sottorete ha poi il compito di mandare il messaggio al giusto host a questa appartenente. Grazie ai protocolli TCP/IP tutte le sottoreti esistenti sono inter-connesse tra loro.

IP

Il protocollo IP (Internet Protocoll) serve in primo luogo a definire lo schema di indirizzamento che le unità informative devono seguire per poter arrivare a destinazione. Definisce la strada che i dati devono percorrere per arrivare a destinazione, definisce tutte le regole che host e router devono seguire per processare l’informazione ed infine si occupa anche di frammentare e riassemblare le unità informative.

Ciascuna unità dati è composta da vari campi, tra i più importanti ci sono: Vers che è il campo in cui è indicata la versione del protocollo usato, Hlen: che contiene informazioni riguardo alla lunghezza della intestazione. Poi c’è un campo con indicata la qualità del servizio richiesto dall’utente, Total Lenght: indica la lunghezza totale del datagramma, compresa quella dell’intestazione e dei dati veri e propri,

Ciascun host connesso in rete è dotato di un indirizzo IP, diverso per tutti, che serve al protocollo per indirizzare una unità informativa verso la giusta destinazione. La prima parte dell’indirizzo identifica la sottorete a cui il destinatario appartiene, la seconda il particolare host. Bisogna sottolineare che l’IP non identifica l’utente finale, ma solo l’host a cui appartiene: l’identificazione di tale utente sarà affidata poi al protocollo TCP.

Un indirizzo IP è sempre formato da stringhe binarie di 32 bits (4 gruppi da 8), che vengono poi tradotte in numeri decimali e poi ancora in nomi (dal protocollo DNS). Di questi, i primi due gruppi da 8 bit identificano la sotto rete di appartenenza (Net_id), gli altri due l’host (Host_Id). Oltre ad un indirizzo IP, che è detto indirizzo globale, ciascun utente ha un proprio indirizzo locale o indirizzo MAC. Quando ci si connette ad Internet con una assegnazione dinamica dell’IP, il sistema emette un messaggio (Who Am I) verso un server appartenente alla stessa sotto-rete, comunicandogli il proprio indirizzo MAC ed aspettando in risposta l’IP che dovrà usare durante la connessione.

Veniamo ora all’instradamento dei datagrammi. Ogni datagramma  attraversa un percorso di routers e sotto-reti. Quando un router consegna il datagramma ad una sotto-rete, questa può mandarlo all’host di destinazione oppure instradarlo verso un altro router, questo fino a destinazione. Ma come si fa a capire verso quale router e/o sotto-rete inviare i datagrammi? Prima di tutto bisogna dire che l’instradamento  può essere diretto o indiretto. Il caso più semplice è quello di instradamento diretto che si ha quando mittente e destinatario appartengono alla stessa sotto- rete, in questo caso le loro Net_Id sono uguali. Al contrario l’instradamento indiretto si ha quando i due host appartengono a sottoreti diverse, quindi con Net_Id diverse. In questo caso l’host invia il datagramma verso il router connesso alla sua rete logica, questo poi decide a quale router rispedire il messaggio finchè non si arriverà al router che può instradare in modo diretto il datagramma al destinatario. Per decidere verso quale router mandare ad ogni passo il datagramma, ogni host, ma soprattutto ogni router, hanno delle tabelle di instradamento composte dalla coppia (R,I) dove R indica la rete logica di destinazione ed I indica quale è il prossimo router da raggiungere per poter arrivare a quella rete. Da questo si capisce che ciascun router non è a conoscenza del cammino completo che ciascun datagramma deve compiere per arrivare a destinazione. La dimensione della tabella dipende esclusivamente dal numero di reti logiche che sono interconnesse ed aumenta le sue dimensioni, solo quando nuove reti logiche vengono aggiunte. Se un router non trova la strada del datagramma nella sua tabella allora questo viene mandato ad un router di default, di solito una macchina molto più grossa delle altre.