TCP IP چیست؟

در مبحث معماری شبکه، پروتکل ارتباطی اینترنت یعنی TCP IP می‌درخشد. در این مقاله به بررسی پروتکل TCP IP و لایه های آن می‌پردازیم. همچنین پروتکل های موجود در لایه های tcp/ip را بررسی، مدل OSI را با مدل TCP IP مقایسه و مزایا و معایب TCP IP را بیان می‌کنیم. اما قبل از همه تعریفی از پروتکل ارائه می‌شود. با فالنیک همراه باشید.

پروتکل چیست؟

همان طور که انسان‌ها برای برقراری ارتباط با هم باید از زبان مشترک استفاده کنند، کامپیوترها هم برای برقراری ارتباط با هم باید از زبان مشترک استفاده کنند. در دنیای کامپیوتر و شبکه، به این زبان، پروتکل می‌گویند. در پروتکل، قانون هایی تعریف شده تا کامپیوترها بتوانند با هم به تبادل اطلاعات بپردازند. بیشتر دانید: شبکه چیست؟

برای برقراری ارتباط بین کامپیوترها پروتکل های زیادی وجود دارد اما  باید از پروتکل‌هایی استفاده شود که مورد تایید سازمان استاندارد جهانی باشند. 4 پروتکل، این استاندارد را دارند:

1. NET BEUI
2. IPX/SPX
3. Apple Talk
4. TCP/IP

برای اینکه در مورد پروتکل‌های شبکه بیشتر بدانید: پروتکل چیست؟

پروتکل TCP IP چیست؟

مهمترین پروتکل ارتباطی شبکه و اینترنت، پروتکل tcp ip است. TCP/IP در سال ۱۹۶۹ توسط آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته ایالات متحده (ARPA) توسعه یافت و امروزه به عنوان استاندارد جهانی برای ارتباطات شبکه‌ای شناخته می‌شود.

حال ببینیم TCP IP مخفف چیست؟ TCP/IP مخفف عبارت Transmission Control Protocol / Internet Protocol است و معادل فارسی آن پروتکل کنترل انتقال / پروتکل اینترنت است. همان طور که از نام tcp ip بر می‌آید، این پروتکل خود از دو پروتکل تشکیل شده‌است:

پروتکل TCP:  مسئول مدیریت جریان داده‌ها بین دو کامپیوتر

پروتکل IP: مسئول آدرس‌دهی و مسیریابی داده‌ها

خود این دو پروتکل هم مجموعه‌ای از پروتکل‌های دیگری هستند. از جمله ویژگی‌های TCP IP می‌توانیم به امنیت بالا، توسعه پذیری و سازگاری با محیط های مختلف اشاره کنیم.

در برقراری ارتباط، کارهایی چون تبدیل نام کامپیوتر به آدرس IP معادل، مشخص شدن کامپیوتر مقصد، بسته‌بندی اطلاعات، آدرس دهی و مسیریابی دیتا انجام می‌شود. پس از آشنایی با شبکه tcp ip در ادامه به اینکه مدل TCP/IP چگونه کار می کند، می‌پردازیم.

برای آشنایی با آدرس IP مقاله “ip چیست؛ انواع آی پی و کاربردهای آن” را مطالعه کنید.

مدل tcp/ip چگونه کار می کند؟

وظایفی که بر دوش TCP/IP است را بین 4 لایه تقسیم کرده‌اند. به طور کلی در مدل‌های لایه‌ای، تقسیم وظایف بین لایه‌ها اتفاق می‌افتد. این تقسیم وظایف مانند تقسیم کار بین اعضای یک تیم است که ضعف و عدم فعالیت درست یک عضو در گروه، روی تمام اعضای آن تاثیر منفی می‌گذارد. پس هر لایه عین مستقل بودن باید به‌درستی با بقیه لایه‌ها ارتباط برقرار کند.

مجموع پروتکل‌های tcp/ip منجر به برقراری ارتباط بین کامپیوترها و دسترسی به اینترنت می‌شود. امنیت شبکه در لایه‎‌های tcp/ip در واقع با همین پروتکل‌ها تامین می‌شود.

مفاهیم tcp/ip به صورت لایه بندی شده ارائه شده که هر لایه وظیفه خاص خود را دارد و از پروتکل‌های خاص خودش استفاده می‌کند. لایه‌های پروتکل TCP/IP عبارتند از:

1. لایه Network Interface یا لایه Network Access
2. لایهInternet
3. لایهTransport
4. لایه Application

چرا باید در شبکه از مدل TCP/IP استفاده کنیم؟

TCP/IP مدلی غیر اختصاصی است و توسط هیچ شرکتی کنترل نمی‌شود. به همین دلیل به‌راحتی می‌توانیم مجموعه‌ای از IP‌ها را تغییر دهیم. این پروتکل به دلیل سازگاری با اغلب سیستم‌عامل‌ها به راحتی با هر دستگاهی ارتباط برقرار می‌کند. همچنین مجموعه IP با انواع سخت افزارها و شبکه های کامپیوتری سازگار است.

TCP/IP به عنوان پروتکلی قابل مسیریابی، بسیار مقیاس پذیر است و می تواند کارآمدترین‌ مسیر شبکه را در معماری فعلی اینترنت مشخص کند.

معرفی لایه های tcp/ip

شرح عملکرد پروتکل‌های موجود در لایه های tcp/ip را در ادامه می‌خوانید:

1. لایه شبکه (Network Interface / Access) در TCP/IP

لایه Network Interface یا لایه Network Access در TCP/IP معادل لایه Data Link و لایه فیزیکی در مدل OSI است؛وظایف آنها نیز مشابه هم است. این لایه پایین‌ترین سطح را دارد و وظیفه آن ارسال و دریافت یا همان تبادل اطلاعات روی سخت افزار است که با MAC آدرس، مسیریابی و ارسال و دریافت فیزیکی بیت‌ها انجام می‌شود. پروتکل اترنت و ATM، پروتکل‌های لایه واسط شبکه هستند.

2. لایه اینترنت (Internet) TCP/IP

لایه Internet در TCP/IP معادل لایه Network در مدل OSI است. وظیفه لایه اینترنت، آدرس دهی، بسته بندی و مسیر یابی است. لایه اینترنت شامل پروتکل‌های IP و ARP (تعیین آدرس کارت شبکه کامپیوتر مقصد) و ICMP (عیب یابی و گزارش خطا) و IGMP است. سرویس‌های tcp ip در لایه اینترنت، شامل برقراری ارتباط، مسیریابی پیام، تجزیه و ترکیب هدر، اعتبارسنجی و بررسی خطا، بررسی وضعیت شبکه است. این لایه مهمترین لایه در شبکه TCP IP است.

3. لایه انتقال (Transport) در TCP/IP

لایه انتقال در مدل tcp/ip معادل لایه Transport در مدل OSI است. لایه انتقال یا حمل، شامل پروتکل‌های TCP و UDP است. این پروتکل‌ها در شبکه وظیفه برقراری ارتباط بین نرم افزارها را برعهده دارند و اطلاعات را از لایه‌های پایینی به لایه‌های بالایی منتقل می‌کنند و تلاش می‌کنند این کار با کمترین خطا انجام شود و بسته به‌درستی به مقصد برسد.

4. لایه کاربرد (Application)

لایه Application در TCP/IP معادل لایه Session و Presentation و Application در مدل OSI است که بالاترین لایه مدل TCP IP و اینترنت است. پروتکل‌های لایه اپلیکیشن عبارتند از:

• DHCP (آدرس دهی خودکار)
• DNS (تبدیل نام هاست به IP آدرس)
• FTP (ارسال و دریافت فایل)
• HTTP
• IMAP
• SSH

عملکرد پروتکل HTTP، برقراری ارتباط بین وب سرور و مرورگر وب است. پروتکل HTTP درخواست مرورگر وب را به وب سرور منتقل می‌کند و در پاسخ، محتویات صفحه وب را به مرورگر برمی‌گرداند. مکانیزم پروتکل HTTP همان است که با کلیک روی لینک‌های موجود در مرورگر وب باعث باز شدن صفحات وب می‌شود. در لایه اپلیکیشن، در واقع کاربر با کامپیوتر ارتباط برقرار می‌کند. تمام وب آدرس‌ها یا URL‌ها با HTTP آغاز می‌شوند.

پروتکل TCP/IP در چه مواردی کاربرد دارد؟

TCP/IP در بسیاری از زمینه‌ها از جمله شبکه‌های محلی (LAN)، شبکه‌های گسترده (WAN) و ارتباطات بی‌سیم کاربرد دارد.

• در شبکه‌های محلی، TCP/IP برای اتصال کامپیوترها، چاپگرها و سایر دستگاه‌ها به یکدیگر استفاده می‌شود.
• در شبکه‌های گسترده، TCP/IP برای اتصال شبکه‌های محلی به یکدیگر کاربرد دارد.
• در بستر اینترنت از TCP/IP برای انتقال داده‌ها استفاده می‌شود.
• در ارتباطات بی‌سیم انتقال داده‌ها بر عهدهTCP/IP  است.

مزایا و معایب پروتکل tcp/ip چیست؟

از مزایای استفاده از مدل TCP/IP می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• برقراری ارتباط بین انواع مختلف رایانه
• مستقل از سیستم عامل
• پشتیبانی از طیف گسترده‌ای از پروتکل های مسیریابی
• پشتیبانی از معماری مقایس پذیر مشتری-سرور
• کم حجم، وارد نکردن فشار غیرضروری به شبکه یا سیستم

پروتکل TCP/IP با وجود مزایای کاربردی و مفید، معایبی نیز دارد:

• پیچیدگی در راه اندازی و مدیریت
• عدم تضمین لایه انتقال، تحویل بسته‌ها
• آسان نبودن جایگزینی پروتکل‌ها
• به دلیل تفکیک نکردن کامل مفاهیم سرویس‌ها، رابط‌ها و پروتکل‌ برای توصیف فناوری‌های جدید شبکه مناسب نیست.

تفاوت tcp/ip با osi

در مقام مقایسه مدل osi و tcp/ip اولین تفاوت، آشکار و واضح است: مدل OSI مدل 7 لایه ای است ولی پروتکل TCP IP مدل 4 لایه ای است. مدل OSI مدل مفهومی است و مدل TCP IP مدل کاربردی و مبتنی بر پروتکل است.

هر دو مدل osi و tcp/ip، سه لایه شبکه یا اینترنت و انتقال و اپلیکیشن را دارند اما در لایه‌های دیگر متفاوت هستند.

مدل OSI در لایه اینترنت، هم ارتباطی اتصال گرا یا Connection Oriented و هم ارتباط بی اتصال یا Connection Less دارد. در لایه انتقال هم فقط ارتباط اتصال گرا دارد. اما مدل TCP/IP در لایه شبکه، فقط ارتباط بی اتصال و در لایه انتقال هر دو ارتباط را دارد.

برای آشنایی با پیکربندی این پروتکل، مقاله پیکربندی تنظیمات پروتکل TCP/IP را بخوانید.

تفاوت پروتکل TCP/IP و IP

در ادامه مقایسه پروتکل tcp/ip و پروتکل IP را بیان می‌کنیم:

پروتکل IP  جزو لایه پایین دستی شبکه است که ارتباط‌های داده را در بستر اینترنت آسان می‌کند. هدف آن رساندن بسته‌هایی از داده از مبدا به مقصد است. این بسته‌های داده از یک هدر تشکیل شده‌اند و شامل اطلاعات مسیریابی مبدا و مقصد هستند.

IP با محدودیت ارسال داده مواجه است. حداکثر حجم هر بسته داده شامل 20 تا 24 بیت است و رشته‌های طولانی‌تر داده‌ها، برای ارسال مستقل داده‌ها باید به بسته‌های متعددی تقسیم شوند.

همچنینی IP تنها یک پروتکل ارسال و دریافت داده است و هیچ کنترل داخلی برای تایید دریافت داده‌های ارسال شده، در آن  وجود ندارد.

برخلاف IP ، TCP/IP شامل چندین پروتکل است و وظایف بیشتری را برعهده دارد. TCP/IP علاوه بر انتقال بسته‌های داده با استفاده از IP، رایانه‌‌ها، برنامه‌ها، صفحات وب و سرورهای وب را نیز به هم متصل می کند.

TCP کل مسیر داده‌ای را که این پروتکل‌ها برای کار کردن نیاز دارند، درک می‌کند و مطمئن می‌شود که کل حجم داده‌های مورد نیاز در اولین بار ارسال می‌شود. TCP همچنین بررسی هایی را انجام می دهد که از تحویل داده‌ها اطمینان حاصل می‌کند.

به عنوان مثال اگر بخواهیم حجم زیادی از داده را از طریق اینترنت ارسال کنیم و قرار باشد تنها از پروتکل IP استفاده شود؛ داده‌ها باید به بسته‌های متعدد IP تقسیم شوند درحالی که با TCP تنها یک درخواست برای ارسال کل جریان داده موردنیاز است. به طور کلی باید گفت، آدرس IP مانند شماره تلفنی است که به تلفن هوشمند شما اختصاص داده شده‌است و TCP تمام فناوری است که باعث زنگ زدن تلفن می شود و به شما امکان  صحبت کردن با شخص دیگری را می‌دهد. TCP/IP و IP با یکدیگر متفاوتند، اما بدون یکدیگر نیز بی معنی هستند.