Protokol jaringan adalah aturan-aturan atau tatacara yang digunakan dalam melaksanakan pertukaran data dalam sebuah jaringan. Protokol mengurusi segala hal dalam komunikasi data, mulai dari kemungkinan perbedaan format data yang dipertukarkan hingga ke masalah koneksi listrik dalam jaringan. Dalam suatu jaringan komputer, terjadi sebuah proses komunikasi antar entiti atau perangkat yang berlainan sistemnya. Entiti atau perangkat ini adalah segala sesuatu yang mampu menerima dan mengirim. Untuk berkomunikasi mengirim dan menerima antara dua entiti dibutuhkan saling-pengertian di antara kedua belah pihak. Pengertian inilah yang dikatakan sebagai protokol. Jadi protokol adalah himpunan aturan-aturan main yang mengatur komunikasi data.
Protokol mendefinisikan apa yang dikomunikasikan bagaimana dan kapan terjadinya komunikasi. Elemen-elemen penting daripada protokol adalah : syntax, semantics dan timing.
• Syntax mengacu pada struktur atau format data, yang mana dalam urutan tampilannya memiliki makna tersendiri. Sebagai contoh, sebuah protokol sederhana akan memiliki urutan pada delapan bit pertama adalah alamat pengirim, delapan bit kedua adalah alamat penerima dan bit stream sisanya merupakan informasinya sendiri.
• Semantics mengacu pada maksud setiap section bit. Dengan kata lain adalah bagaimana bit-bit tersebut terpola untuk dapat diterjemahkan.
• Timing mengacu pada 2 karakteristik yakni kapan data harus dikirim dan seberapa cepat data tersebut dikirim. Sebagai contoh, jika pengirim memproduksi data sebesar 100 Megabits per detik (Mbps) namun penerima hanya mampu mengolah data pada kecepatan 1 Mbps, maka transmisi data akan menjadi overload pada sisi penerima dan akibatnya banyak data yang akan hilang atau musnah.
Setiap jenis topologi jaringan memiliki protokol tertentu, misalnya pada topologi Bus dikenal protokol Ethernet, dan pada topologi Cincin dikenal protokol Token-Ring. Protokol standard komunikasi data yang menjadi acuan dalam perancangan hardware maupun software jaringan adalah: Model Referensi OSI (Open System Interconnection) yang ditetapkan oleh organisasi acuan sedunia ISO (International Standard Organization). Menurut OSI komunikasi antara dua komponen dalam jaringan memerlukan 7 lapisan, mulai dari lapisan Aplikasi, dimana pengguna memulai pengiriman datanya, hingga ke lapisan Fisik, dimana data dalam bentuk sinyal listrik di-transmisikan melalui media komunikasi.


Protokol TCP/IP mengenali tiap terminal dalam jaringan melalui nomer IP (IP number), setiap komputer harus memiliki nomer IP yang berbeda. Nomer IP dewasa ini menggunakan bilangan biner 32 bit yang dibagi menjadi 4 bagian masing-masing 8 bit, sebagai contoh dalam jaringan intranet biasa digunakan nomer IP untuk satu komputer sebagai berikut : 192.168.1.10, dan pada jaringan yang sama nomer IP komputer lainnya adalah : 192.168.1.15, dan sebagainya.
Selain kedua protokol diatas dikenal pula protokol akses media, protokol antar jaringan, dan protokol transport data. Protokol akses media adalah protokol pada lapisan fisik dan lapisan data-link, mengatur bagaimana data disalurkan pada media fisik dan bagaimana data diakses dari media fisik. Protokol akses media yang terkenal adalah protokol ethernet yang biasa disebut sebagai CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection) dan Token-Ring. CSMA/CD mengatur data pada topologi bus dan topologi star. Token-Ring mengatur data pada topologi ring yang menggunakan media kabel koaksial, pada topologi ring dengan kabel serat optik digunakan protokol FDDI (Fiber Distributed Data Interface).
CSMA/CD yang di-standarisasi sebagai IEEE 802.3 memiliki prinsip kerja sebagai berikut:
• Terminal yang akan mengirim data melalui media harus memeriksa media apakah dalam keadaan sibuk (ada yang pakai) atau tidak (carrier sense).
• Bila tidak sibuk maka segera kirim data melalui media
• Bila sibuk maka terminal harus terus mendengarkan (memeriksa) berulang-kali hingga tidak sibuk.
• Bila karena suatu hal terjadi tabrakan (dua terminal secara bersamaan mendeteksi media pada keadaan tidak sibuk, keduanya mengirim data pada saat yang sama), maka sinyal gangguan akan dikirim ke semua terminal (collision detection), dan kedua terminal yang bertabrakan akan di-stop untuk mengirim data sementara waktu.
• Setelah sinyal gangguan berlalu beberapa saat maka terminal dapat mulai berlomba untuk mendapatkan media.
Token-Ring adalah protokol akses media pada topologi cincin yang distandarisasi sebagai IEEE 802.5. Token adalah sebuah frame data kecil yang dialirkan (sirkulasi) satu-arah ke semua terminal dalam jaringan cincin. Prinsip kerjanya sebagai berikut:
• Terminal yang akan mengirim data harus menunggu untuk mendeteksi adanya token yang melintas pada koneksi-nya.
• Ketika ada token, dan token ini bebas, maka terminal ini akan mengubah bit token menjadi terpakai kemudian menyertakan frame data untuk di-sirkulasi dalam jaringan.
• Setiap terminal akan memeriksa: apakah data yang dibawa token ini adalah untuknya atau bukan. Apabila frame data ini bukan untuknya maka frame diteruskan ke terminal berikutnya.
• Apabila frame data ini untuknya maka data akan diambil kemudian bit token diubah menjadi bebas (kosong).
• Apabila token dan frame data tidak ada yang mengambil-nya maka token akan dibebaskan pada saat melintas kembali ke terminal pengirim.