پروتکل TCP/IP چیست؟

TCP/IP یک پروتکلی است که قبل از OSI معرفی شد و تجاری گردید. این پروتکل در سازمان های بزرگ و تجاری استفاده می شد و در قلب کاربران بسیار زیاد جای گرفته بود. همه کاربران از عملکرد این پروتکل از لحاظ تکنولوژی و پیاده سازی راحت و User Interface راضی بودند. این پروتکل توسط شرکت DARPA یا (Defense Advanced Research Projects Agency) اصطلاحا در لغت به معنای آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات متحده آمریکا در سال 1970 معرفی شد. پروتکل TCP/IP برای اولین بار قرار بود روی پروژه ARPANET، که اینترنت دهه 1970 بود و قرار بر این شد که تحت عنوان اینترنت امروزی ازش استفاده بشه و آن را تحت عنوان آرپانت بشناسیم. بنابراین این پروتکل قرار بود روی آرپانت شکل بگیره و به دلیل ضعف هایی که آرپانت داشت شکست خورد و هیچ وقت استفاده تجاری از آن نشد.

بنابراین TCP/IP برای اولین بار روی سیستم عامل Unix قرار گرفت و بعد از آن شرکت های بزرگی مثل سیسکو، ماکروسافت و شرکت های مختلف آمدن و روی سیستم عامل های خود و شبکه خودشان استفاده کردند. به طوری که این پروتکل امروزه روی همه سیستم عامل ها پاسخ گوست و همه از آن استفاده می کنند.

پروتکل TCP/IP یا (کنترل انتقال / پروتکل اینترنت) چیست؟

مهمترین پروتکل ارتباطی در شبکه های کامپیوتری است . مجموعه ای از پروتکل های ارتباطی است که برای اتصال دستگاه های شبکه در اینترنت استفاده می شود. TCP/IP همچنین به عنوان یک پروتکل ارتباطی در یک شبکه کامپیوتری خصوصی (اینترانت یا اکسترانت) استفاده می شود.

TCP/IP شامل دو بخش است:

TCP و Transmission Control Protocol

IP و Internet Protocol

از ادغام این دو مفهوم، TCP/IP معنی پیدا می کند که آن را تحت عنوان مدل مجتمع پروتکل ها می شناسیم. در اینجا بهتره در مورد این دو واژه تعریفی داشته باشیم که درک این مدل از شبکه برای شما آسان تر شود.

پروتکل IP ( Internet Protocol) چیست؟

همان طور که می دانید IP یک آدرس در شبکه اس برای برقرای ارتباط بین تجهیزات شبکه و برای ارسال اطلاعات از هر جای دنیا از مبدا به مقصد. در دنیای حقیقی هم برای اینکه نامه شما به آدرس درست ارسال شود ادرس فیزیکی را روی پاکت درج می کنید. حتی برای برقراری ارتباط از طریق تماس تلفنی نیاز به شماره تماس شخص دارید. در کل چه در دنیای واقعی چه در بستر شبکه برای اتصال هر گونه ارتباطی باید آدرسی از مبدا و مقصد مشخص باشد. در نهایت در صورتی که می خواهید در بستر شبکه برای اینکه کسی یا سیستمی را پیدا کنید و برای او دیتا ارسال کنید باید حتما ادرس از مقصد داشته باشید که این آدرس همان IP شماست. در مقاله IP چیست؟ کامل راجع به آی پی صحبت شده و می توانید با مراجعه به آن، اطلاعات بیشتری کسب کنید. در واقع مفهموم پروتکل    IP مجموعه قوانینی هست که آدرس مبدا و مقصد با توجه به آن مشخص می شود. و با توجه به دو ورژن IPV4 و IPV6، با فرمت مشخصی، آدرس دهی می شود.

فرمت IPV4:

192.168.38.56

فرمت IPV6:

5004:ab76:0000:0000:0000:7589:df8a:54aef

پروتکل TCP (Transmission Control Protocol) چیست؟

زمانی که می خواهید در دنیای شبکه، بسته ای از نوع پیام، آپلود یک ویدئو، دانلود یک فایل PDF و… را به دست کسی یا برای سیستمی برسانید، یعد از اینکه آدرس (IP) آن شخص توسط پروتکل IP مشخص شد، توقع داریم این درخواست به طور کامل و درست اجرا شود. در ادامه با یک مثال در دنیای واقعی بیشتر متوجه می شویم که این پروتکل چه نقشی در ارسال بسته ها دارد.

این اتفاق در دنیای واقعی با داشتن آدرس مشخصی از آن شخص، با توجه به حجم و اندازه بسته ارسالی شما توسط مراکز مختلفی انجام می شود. برای بسته هایی با حجم بزرگ باید با شرکت های ترابری هماهنگی انجام گیرد و برخی از بسته ها نیز توسط اداره پست در ابعاد مختلف، به مقصد می رسد.

در بستر شبکه جهت ارسال هر گونه بسته یا فایلی، با هر سایز و حجمی، با استفاده از پروتکل TCP ، می توان به راحتی آن بسته را ارسال کرد. زیرا تمام اطلاعات و دیتاهایی که از طریق اینترنت در شبکه در حال ارسال و دریافت هستند به قسمت های مشخصی تقسیم می شوند که اصطلاحا به آن Packets گفته می شود. این تکه تکه شدن بسته ها با اندازه مشخص و کامل شدن فایل در مقصد یکی از وظایف مهم و اصلی پروتکل TCP می باشد.البته ناگفته نماند این پروتکل وظایف دیگری نیز دارد که در طی انتقال بسته ها انجام می گیرد.

TCP/IP شامل 4 لایه است و در بعضی رفرنس ها آن را 5 لایه هم نشان می دهند اما بیشتر به صورت 4 لایه ای شناخته شده است.

ترتیب لایه ها در مدل TCP/IP

لایه4: Application (DATA)

لایه 3: Transport (SEGMENT)

لایه 2: Network , Internet (PACKET)

لایه 1: Network Interface (FRAM and BIT)

لایه اول: لایه Application از بالا لایه چهارم است و فرمت فایل به صورت دیتا ارسال می شود شامل پروتکل های HTTP, FTP, SMTP, TELNET, Simple Mail Transfer Protocol و Network Management Protocol است. در این لایه از TCP/IP هر 3 لایه (Application, presentation , Session) که در مدل استاندارد OSI وجود دارد با هم ادغام شده و در یک لایه به نام Application (DATA) وظایف هر سه لایه را انجام می شود.

لایه دوم: این لایه Transport (SEGMENT) از بالا لایه سوم در پروتکل TCP/IP است. شامل پروتکل های TCP و User Datagram Protocolاست. این لایه در مقایسه با مدل OSI دقیقا سرجای خودش هست و تغییری نکرده. در این لایه فرمت فایل به صورت Segment همون پروتکل TCP و UDP  است. در لغت به معنای انتقال است و وظیفه دارد در سرتاسر شبکه برقراری اتصال را بررسی نماید.

لایه سوم: این لایه Network , Internet (PACKET) از بالا لایه دوم در پروتکل TCP/IP است. در مسیر اینترنت، بسته ها را انتقال می دهد. این لایه در مقایسه با مدل OSI دقیقا سرجای خودش هست و تغییری نکرده. در این لایه فرمت فایل به صورت PACKET و شامل پروتکل ARP, ICMP و IP  است و از این ها برای گزارش خطا استفاده می شود.

لایه اینترنت یا Network با استفاده از یک کانال مشترک، فریم های اطلاعاتی را بین مبدا و مقصد انتقال دهد. وظایف پروتکل های این لایه به این شکل است:

پروتکل IP به وسیله TTL از LOOP جلوگیری می کند و وظیفه ان مسیریابی و فراهم سازی آدرس های منطقی است. تحویل بسته به لایه های بالاتر، وظیفه دیگر این پروتکل است ولی ضمانتی جهت تحویل بسته به مقصد نمیده.

پروتکل ARP مخفف عبارت Address Resolution Protocol همان طور که از نامش پیداست با داشتن آدرس آی پی، آدرس MAC را ایجاد می کند.

پروتکل ICM اطلاعات و خطاهای روی شبکه را اعلام می کند تا سیستم های متصل در شبکه از وضعیت یکدیگر اطلاع داشته باشند.  

لایه 4: لایه Network Interface نیز از بالا لایه اول محسوب می شود. این لایه وظیفه دارد ارتباط بین سیستم و خطوط اینترنت را برقرار نماید. در پروتکل  TCP/IP لایه Network از ادغام دو لایه Data Link , Physical در مدل OSI بوجود تشکیل شده است. فرمت فایل ارسالی هم به صورت Frame , BIT است. در این لایه Mac Address بررسی میشه. به طور کلی برای مقابله با بخش اتصال سخت افزار، از جمله کارت شبکه، درایورهای دستگاه مرتبط با سخت افزار و غیره استفاده می شود. این لایه سخت افزاری و مسئول انتقال داده است. شامل پروتکل Address Resolution Protocol است.

نحوه عملکرد پروتکل TCP/IP

اگر تا به این بخش همراه ما بوده باشید با توجه به ساختار این پروتکل و درک مفاهیم گفته شده، باید بدانید که نحوه ارسال پیام یا بسته در این تکنولوژی، از کامپیوتر شما به کامپیوتر مقصد چطور اتفاق می افتد.

مثلا اگر مجموعه جاب تیم  بخواهد پیام تبریکی به شما کاربر عزیز جهت مطالعه آموزش های شبکه، از طریق ایمیل برای شما ارسال نماید.

تشریح این موضوع در حالت کلی به این شکل است هنگامی که پیام جاب تیم به شما در فرآیند ارسال قرار می گیره، طبق لایه های پروتکل TCP/IP از شماره لایه 1، 2، 3، 4 مرحله به مرحله عبور می کند. در مسیر توسط پروتکل هایی که وجو دارد برای بسته اتفاقاتی می افتد و در نهایت بسته یا پیام تبریک در مقصد به صورت بالعکس از پایین ترین لایه 4، 3، 2، 1 برای شما کاربر عزیز قابل نمایش است. در مرحله اول در لایه اپلیکیشن، احراز هویت انجام می شود و بسته رمزنگاری شده و فشرده سازی نیز انجام می شود. در صورتی که حجم فایل ارسالی زیاد باشد این بسته توسط پروتکل های این لایه قطعه قطعه شده و در مسیر قرار می گیرد. این قطعات در مرحله بعدی به لایه دوم می رسد و در همین بخش به ان بسته توسط پروتکل  TCPیک شماره پورت اختصاص داده می شود و سپس این قطعات وارد لایه سوم می شوند. در این لایه آدرس مقصد، توسط پروتکل IP یا internet protocol به بسته تعلق می گیرد. در لایه سوم نیز انتقال صورت می پذیرد و وارد آخرین لایه Network Interface می شویم. اتصال اینترنت در دنیا نوعی اتصال آنالوگ است و به دلیل این که زبان کامپیوتر یا سیستم های ما در شبکه 0 یا   1 است و تمام بسته های که توسط این دستگاه های دیجیتالی تولید می شوند نیز به همین زبان هستند. این لایه وظیفه دارد داده های دیجیتالی را به امواج الکترونیکی تبدیل نماید و از طریق اتصال خطوط تلفن بسته را ارسال نماید. و در این بین ISP ها یا شرکت های خدماتی و پشتبانی سرویس اینترنت این ارتباط را برقرار نموده و پیغام قطعه قطعه شده را به مقصد ارسال خواهد کرد. نهایتا در مقصد فرایندی که شرح داده شد به صورت برعکس انجام می شود در لایه 4 که سخت افزاری است امواج الکترونیکی به داده‌های دیجیتالی تبدیل می شود و به واسطه پورت مشخص شده و با استفاده از پروتکل TCP این قطعه ها به هم وصل می شوند و در ایمیل ارسالی مد نظر، پیغام زیر نمایان خواهد شد.

کاربرد پروتکل TCP/IP

تا به اینجا با لایه های پروتکل TCP/IP آشنا شدین و می دانید که هر لایه چه نقشی داره و چه اتفاقی در اون بخش میافته. در کل می دانید که نقش این لایه ها چیست و در طی این لایه ها چه اتفاقی می افتد. در واقع باید این انتظار را داشت که در سریع ترین زمان ممکن در شبکه، انتقال داده ها از مبدا به مقصد، بین برنامه ها و دیوایس های موجود انجام بشه.  کاربری پروتکل TCP/IP جهت برقراری ارتباط در شبکه از راه دور و انتقال تعاملی بسته ها مانند ارسال و دریافت ایمیل ها در mail server، نمایش صفحات وب توسط شبکه و دسترسی های از راه دور به سیستم فایل سرور میزبان امکان پذیر است. و در طی این 4 لایه، با توجه به تکنولوژی استفاده شده در این پروتکل، نمایانگر این است که در هنگام ارسال اطلاعات از لایه فیزیکی به کاربردی، چه تغییراتی ایجاد می شود که درنهایت بسته به سلامت به مقصد می رسد.

مزایای پروتکل TCP/IP

1-قابلیت گسترش و توسعه

2-ضریب اطمینان بالا

3-قابلیت اجرا شدن در محیط متفاوت

4-قانونمند نمودن نحوه ارتباطات در شبکه

در برقراری اتصال شبکه از طریق مدل TCP/IP در لایه های مختلف آن، توسط پروتکل های مربوط به هر لایه، مرحله به مرحله در هر لایه اتفاقاتی میافتد تا بسته مورد نظر به مقصد برسد. فعالیت هایی که در این لایه ها انجام می شود تبدیل نام کامپیوتر به ادرس IP، مشخص کردن موقعیت کامپیوتر مقصد، بسته بندی اطلاعات، آدرس دهی و مسیریابی داده ها برای ارسال موفقیت آمیز به مقصد مورد نظر می باشد.

تفاوت مدل OSI و TCP/IP

مدل مرجع OSI دارای مشکلاتی بود که نتوانست جای پروتکل TCP/IP را بگیرد. این مشکلات مربوط به زمان ارائه نامناسب این مدل بود و بعد از TCP/IP آرائه شد و از آنجا که آین پروتکل در بین کاربران عملکرد راحتی داشت به هیچ عنوان OSI نتوانست جای این لایه را بگیرد. یکی دیگر از مشکلات این لایه تکنولوژی غیر مطلوب بود که یکسری از اتفاقات به شدت تکرار می شد در لایه های مختلف و این یک ضعف در تکنولوژی بود  و کاربر نمی توانست ارتباط خوبی بگیره. مثل Error Detection

از دیگر مشکلات OSI، پیاده سازی پیچیده ان بود و به دلیل اینکه تعداد لایه ها نسبت به TCP/IP بیشتر بود و 7 لایه داشت و برای کاربر راحت نبود. بنابراین شرکت ها ترجیح دادند که از همان پروتکل TCP/IP استفاده کنند. در واقع در مدل TCP/IP پیشرو در مدل لایه بندی شبکه است.  OSI یک نماد و یک استاندارد بیم المللی است.

همانطور که می دانید مجموعه نرم افزارها و سخت افزارها به وسیله یک استاندارد جهانی و تکنولوژی پیچیده  در سطح دنیا با هم ارتباط دارند که شبکه نامیده می شود و این مدل ها OSI و TCP/IP هستند. ترتیب لایه ها بسیار مهم است و کاربرد آن ها بیان شده است. در مقایسه با OSI، هنوز جایگاه خود را بین کاربران حفظ کرده است. این مدل توسط سازمان IETF ارائه شده است. بنابراین اساس ارتباطات در دنیای اینترنت پروتکل TCP/IP هستند که روی مدل TCP/IP عمل می کند. برای برطرف نمودن نیازهای ارتباطی اشخاص مختلف در جهان، با استفاده از سرویس های متعددی از پروتکل TCP/IP که با پورت های مختلف در شبکه کار می کنند می توانیم بهترین ارتباط را برقرار کنیم.