Understand network protocols (TCP/IP, HTTP, FTP)

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Cambridge A‑Level IT 9626 – Communications Technology: Network Protocols

Learning Objectives

  • Identify the main network protocols and their primary functions.
  • Explain how the TCP/IP model maps to the OSI reference model, including the Presentation and Session layers.
  • Describe IPv4/IPv6 addressing, subnetting, CIDR, private vs. public address spaces and IPv6 address scopes.
  • Compare static and dynamic routing, list common routing and network‑management protocols, and illustrate NAT (including PAT).
  • Contrast packet‑switching, circuit‑switching and message‑switching and recognise Ethernet (IEEE 802.3) and Wi‑Fi (IEEE 802.11) frame formats.
  • Analyse the operation of key application‑layer protocols (HTTP/HTTPS, FTP/FTPS/SFTP, SMTP/POP3/IMAP, DNS, DHCP, Telnet/SSH, TLS/SSL).
  • Discuss basic network security measures – firewalls, ACLs, DMZs and VPNs.
  • Recognise common wireless and mobile communication standards.

1. Full Protocol List (Topic 14.6)

Protocol TCP/IP Layer OSI Layer(s) Typical Port(s) Key Purpose
IP (IPv4/IPv6)InternetNetwork—Logical addressing & routing of packets
ICMPInternetNetwork—Error & control messages (e.g., ping)
ARPLinkData Link—Resolve IPv4 address → MAC address
RIPInternet (routing)Network—Distance‑vector routing (hop‑count metric)
OSPFInternet (routing)Network—Link‑state routing, fast convergence
BGPInternet (routing)Network—Path‑vector routing between autonomous systems
SNMPApplicationApplication161/162 (UDP)Network management & monitoring
LLDPLinkData Link—Neighbour discovery on Ethernet/Wi‑Fi
DHCPApplicationApplication67/68 (UDP)Dynamic allocation of IP configuration
DNSApplicationApplication53 (UDP/TCP)Domain‑name → IP address translation
HTTPApplicationApplication80 (TCP)Web page request/response
HTTPSApplicationApplication443 (TCP)Secure HTTP (TLS/SSL)
FTPApplicationApplication21 (control), 20 (data)File transfer (plain)
FTPSApplicationApplication990 (implicit), 21 (explicit)FTP over TLS/SSL
SFTPApplicationApplication22 (SSH)Secure file transfer (SSH subsystem)
SMTPApplicationApplication25 (TCP), 587 (submission)Send e‑mail
POP3ApplicationApplication110 (TCP), 995 (SSL)Retrieve e‑mail (download & delete)
IMAPApplicationApplication143 (TCP), 993 (SSL)Retrieve e‑mail (server‑side storage)
TelnetApplicationApplication23 (TCP)Remote command‑line access (unencrypted)
SSHApplicationApplication22 (TCP)Secure remote login & command execution
TLS / SSLApplication (above transport)Presentation—Encryption & authentication for many services
Ethernet (IEEE 802.3)LinkData Link / Physical—Wired LAN
Wi‑Fi (IEEE 802.11)LinkData Link / Physical—Wireless LAN
BluetoothLinkData Link / Physical—Short‑range personal area networking
NFCLinkData Link / Physical—Near‑field communication (≤10 cm)
LTE / 5GLinkData Link / Physical—Cellular broadband (mobile)
Satellite (e.g., DVB‑S2)PhysicalPhysical—Long‑distance broadcast & broadband

2. TCP/IP Model vs. OSI Model

TCP/IP Layer Corresponding OSI Layer(s) Typical Protocols
Application Application, Presentation, Session HTTP, HTTPS, FTP, SFTP, FTPS, SMTP, POP3, IMAP, DNS, DHCP, Telnet, SSH, TLS/SSL, SNMP
Transport Transport TCP, UDP
Internet Network IP, ICMP, ARP, RIP, OSPF, BGP
Link (Network Interface) Data Link, Physical Ethernet (802.3), Wi‑Fi (802.11), PPP, Bluetooth, LTE, LLDP

2.1 Quick Mapping Reference

  • Application layer: HTTP, HTTPS, FTP, SFTP, FTPS, SMTP, POP3, IMAP, DNS, DHCP, Telnet, SSH, TLS/SSL, SNMP.
  • Transport layer: TCP, UDP.
  • Internet layer: IP, ICMP, ARP, RIP, OSPF, BGP.
  • Link layer: Ethernet (802.3), Wi‑Fi (802.11), PPP, Bluetooth, LTE, LLDP.

3. IP Addressing & Subnetting

3.1 IPv4 vs. IPv6

  • IPv4: 32‑bit address (≈4.3 billion). Written as four decimal octets (e.g., 192.168.1.10). Uses subnet masks or CIDR prefix.
  • IPv6: 128‑bit address (≈3.4 × 10³⁸). Written as eight groups of four hexadecimal digits (e.g., 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334). Includes built‑in features such as SLAAC and mandatory IPsec.

3.2 Private vs. Public IPv4 Address Spaces

  • 10.0.0.0 / 8                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            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