اتفاقات روزمره ، اخبار مهم و دیگر مطالب میهن وب هاست را می توانید در این قسمت مطالعه کنید

مدل TCP/IP مخفف عبارت Transmission Control Protocol/Internet Protocol (پروتکل کنترل انتقال/پروتکل اینترنت) است که مجموعه ای از پروتکل های ارتباطی جهت اتصال دستگاه های موجود در شبکه، از طریق اینترنت می باشد. مدل TCP/IP در شبکه های کامپیوتری خصوصی (اینترانت یا اکسترانت) نیز استفاده می شود.

مجموعه IP ها، قوانین و روال ها، معمولا به عنوان TCP/IP شناخته می شوند. TCP و IP، دو پروتکل اصلی هستند و سایر پروتکل ها به آنها اضافه شده اند. مجموعه پروتکل TCP/IP به عنوان یک لایه انتزاعی بین برنامه های کاربردی اینترنت، مسیریابی و switching fabric (یک توپولوژی شبکه است که در آن گره‌ها یا ترمینال های مختلف شبکه، از طریق تعدادی سوئیچ به یکدیگر متصل می‌شوند) عمل می کند.

مدل TCP/IP، نحوه مبادله داده ها از طریق اینترنت را با ایجاد ارتباط end-to-end، مشخص می نماید. این ارتباط نحوه تقسیم بسته های شبکه و اطلاعاتی همچون آدرس دهی، انتقال، مسیریابی و دریافت در مقصد را مشخص می کند. TCP/IP به مدیریت مرکزی کمی نیاز دارد و به گونه ای طراحی شده است که امکان بازیابی خودکار دستگاه های موجود در شبکه را هنگام مواجه با خطا، تضمین خواهد کرد.

تصویر(1)

دو پروتکل اصلی (TCP و IP) در رشته IP، عملکردهای خاصی را انجام می دهند. TCP، چگونگی ایجاد کانال های ارتباطی بین نرم افزارهای موجود در سطح شبکه را مشخص می کند. همچنین مدیریت پیام ها و تبدیل آنها به بسته‌های کوچک‌تر پیش از انتقال به اینترنت و سپس سر هم شدن در مقصد، بر عهده این بخش است. IP نحوه آدرس دهی و مسیر هر بسته را برای اطمینان از رسیدن به مقصد صحیح، تعریف می کند. آدرس Gateway هر رایانه در شبکه، تعیین کننده آدرس مقصد پیام ها می باشد. آدرس Subnet Mask در رایانه یا سایر دستگاه‌های شبکه، مشخص می کند که کدام بخش از آدرس IP برای نمایش شبکه و کدام برای نمایش مبدا یا رایانه‌های دیگر در شبکه است.

مترجم نشانی شبکه یا Network Address Translation (به صورت مخفف  NAT) در واقع مجازی ساز آدرس های IP است. NAT به بهبود امنیت و کاهش تعداد آدرس های IP مورد نیاز یک سازمان، کمک می کند.

پروتکل های معمول مدل TCP/IP، موارد زیر را شامل می شوند:

• پروتکل انتقال ابرمتنی (HTTP)، ارتباط بین یک وب سرور و مرورگر را مدیریت می کند.
• HTTP Secure ارتباط امن بین وب سرور و مرورگر را کنترل می نماید.
• پروتکل انتقال فایل (FTP)، انتقال فایل بین رایانه ها را انجام می دهد.

مدل TCP/IP چگونه کار می کند؟

TCP/IP از مدل ارتباطی کاربر-سرور استفاده می کند که در آن یک کاربر یا ماشین، خدماتی مانند ارسال یک صفحه وب را توسط رایانه ای دیگر (یک سرور) در شبکه، ارائه می دهد.

به طور کلی، مجموعه پروتکل‌های TCP/IP به عنوان Stateless یا "بدون رابطه" طبقه‌بندی می‌شوند، به این معنی که هر درخواست کاربر، به عنوان درخواستی جدید در نظر گرفته می‌شود زیرا با موارد قبلی مرتبط نمی باشد. Stateless بودن باعث آزاد شدن مسیر های شبکه می شود تا بتوان به طور مداوم از آن استفاده کرد. لایه انتقال، Stateful یا "دارای رابطه" است. این لایه یک پیام واحد را به سرور مد نظر ارسال می‌کند و اتصال را تا زمانی که تمام بسته‌های یک پیام در مقصد دریافت و مجدداً جمع‌آوری شوند، حفظ خواهد کرد.

مدل TCP/IP کمی با مدل شبکه هفت لایه Open Systems Interconnection یا OSI که پس از آن طراحی شده است، تفاوت دارد. مدل مرجع OSI، نحوه ارتباط برنامه ها از طریق یک شبکه را تعریف می کند.

چرا مدل TCP/IP مهم است؟

TCP/IP اختصاصی نیست و در نتیجه توسط هیچ شرکتی کنترل نمی شود. بنابراین، رشته IP را می توان به راحتی تغییر داد. پروتکل TCP/IP با تمام سیستم عامل ها سازگار است، بنابراین می تواند با هر سیستم دیگری ارتباط برقرار کند. همچنین رشته IP، با انواع سخت افزارها و شبکه های کامپیوتری سازگاری دارد.

مدل TCP/IP بسیار مقیاس پذیر است و به عنوان یک پروتکل با قابلیت مسیریابی، می تواند کارآمدترین مسیر را در شبکه مشخص کند که به طور گسترده در معماری فعلی اینترنت استفاده می شود.

4 لایه مدل TCP/IP

عملکرد TCP/IP به چهار لایه تقسیم می شود که هر یک شامل پروتکل های خاصی است:

1. لایه نرم افزار یا application layer، امکان تبادل استاندارد داده ها را برای برنامه ها فراهم می کند. پروتکل های آن عبارتند از HTTP، FTP، Pop3، SMTP و SNMP.

2. لایه انتقال یا transport layer، وظیفه حفظ ارتباطات end-to-end شبکه را بر عهده دارد. TCP ارتباطات بین سرورهای میزبان را مدیریت می کند و کنترل جریان، Multiplexing (تکنیکی است که به وسیله آن سیگنال های مختلف آنالوگ و دیجیتال می‌توانند به طور همزمان در یک بستر مشترک، پردازش شوند) و قابلیت اطمینان را فراهم می سازد.

3. لایه شبکه یا network layer که لایه اینترنت نیز نامیده می شود، با بسته های شبکه ای سروکار دارد و شبکه های مستقل را برای انتقال بسته ها از مرزهای شبکه، به هم متصل می کند. پروتکل های لایه شبکه، IP و پروتکل Internet Control Message (پروتکل خطایابی در ارتباطات شبکه ای) هستند که برای گزارش خطا استفاده می شوند.

4. لایه فیزیکی یا physical layer که به عنوان "لایه رابط شبکه" یا "لایه پیوند داده" نیز شناخته می‌شود، شامل پروتکل‌هایی است که فقط روی یک پیوند کار می‌کنند. پروتکل ها در این لایه سطح پایین، شامل اترنت برای شبکه های محلی و پروتکل Address Resolution می باشند.

موارد استفاده از مدل TCP/IP

TCP/IP را می توان برای ارائه دسترسی راه دور از طریق شبکه و انتقال فایل در هنگام ارسال ایمیل، ارائه صفحات وب از طریق شبکه و دسترسی از راه دور به فایل های سیستمی سرور میزبان، استفاده کرد. به طور کلی، برای نشان دادن تغییرات انجام شده روی اطلاعات، هنگام عبور از لایه فیزیکی به لایه نرم افزار در یک شبکه، کاربرد دارد و جزئیات پروتکل های اساسی یا روش های ارتباطی را در هر لایه شرح می دهد.

مزایا و معایب TCP/IP

مزایای استفاده از مدل TCP/IP شامل موارد زیر است:

• به ایجاد ارتباط بین انواع مختلف رایانه ها کمک می کند.
• مستقل از سیستم عامل است.
• بسیاری از پروتکل های مسیریابی را پشتیبانی می نماید.
• از معماری بسیار مقیاس پذیر کاربر-سرور بهره می برد.
• می تواند به طور مستقل عمل کند.
• چندین پروتکل مسیریابی را پشتیبانی می نماید، در عین حال کم حجم بوده و فشار غیرضروری به شبکه یا رایانه وارد نمی کند.

معایب TCP/IP شامل موارد زیر است:

• راه اندازی و مدیریت پیچیده ای دارد.
• لایه انتقال، تحویل بسته ها را تضمین نمی کند.
• جایگزینی پروتکل ها در TCP/IP آسان نیست.
• مفاهیم سرویس ها، رابط ها و پروتکل ها، به خوبی از هم تفکیک نمی شوند، بنابراین برای ایجاد فناوری های جدید در شبکه های نو ظهور، مناسب نیست.
• در برابر حملات Synchronization که نوعی از حمله Dos با استفاده از TCP/IP است، آسیب پذیر می باشد.

تفاوت TCP/IP و IP در چیست؟

تفاوت های زیادی بین TCP/IP و IP وجود دارد. به عنوان مثال، IP یک پروتکل اینترنتی سطح پایین است که تبادل داده در اینترنت را تسهیل می کند. هدف آن تحویل بسته هایی از داده می باشد که از یک سربرگ تشکیل شده و حاوی اطلاعات مسیریابی، مانند مبدا و مقصد اطلاعات است.

IP با مقدار داده ای که می تواند ارسال کند محدود می شود. حداکثر اندازه یک بسته اطلاعات IP که هدر و داده را در بر می گیرد، بین 20 تا 24 بایت است. بدان معنا که رشته‌های طولانی‌تر داده‌ها، باید به بسته‌های متعددی تقسیم شده و سپس به طور مستقل ارسال گردند. پس از ارسال، می بایست در مقصد به ترتیب صحیح، سازماندهی شوند.

از آنجایی که IP صرفاً یک پروتکل ارسال یا دریافت داده است، هیچ بررسی که صحت ارسال و دریافت بسته های داده را تایید کند، صورت نمی گیرد. برخلاف IP، پروتکل TCP/IP یک پروتکل ارتباطی هوشمند سطح بالاتر است که می تواند کارهای بیشتری را انجام دهد. TCP/IP همچنان از IP به عنوان ابزاری برای انتقال بسته های داده استفاده می کند اما رایانه ها، نرم افزارها، صفحات وب و وب سرورها را نیز به یکدیگر متصل می نماید. همچنین TCP می تواند حجم و نرخ تبادل اطلاعات را کنترل کند. این پروتکل، شبکه ها را به منظور شناسایی هر گونه ازدحام که مانع از دریافت اطلاعات می شود، بررسی می نماید.

به عنوان مثال برنامه ای که می خواهد حجم زیادی از داده را از طریق اینترنت ارسال نماید، اگر صرفا از IP استفاده کند، داده ها باید به چندین بسته تقسیم شوند که عملا به درخواست های متعدد برای ارسال و دریافت داده نیاز خواهند داشت.

با TCP، تنها یک درخواست برای ارسال کل اطلاعات نیاز است و سایر موارد، توسط TCP کنترل خواهد شد. برخلاف IP، پروتکل TCP می‌تواند مشکلاتی که توسط IP ایجاد شده را شناسایی و بسته های اطلاعاتی که از دست رفته اند را مجددا ارسال نماید. همچنین TCP می تواند مجددا بسته ها را سازماندهی کند تا با مرتب سازی داده ها، ازدحام شبکه را به حداقل برساند. TCP/IP، انتقال داده ها از طریق اینترنت را آسان تر می کند.

مدل TCP/IP در مقابل مدل OSI

TCP/IP و OSI پرکاربردترین پروتکل های ارتباطی در شبکه می باشند. OSI یک مدل مفهومی بوده که عملاً برای ارتباط استفاده نمی شود. در مقابل، نحوه ارتباط برنامه‌ها از طریق شبکه را مشخص می‌کند. از طرف دیگر، TCP/IP به طور گسترده برای ایجاد ارتباط و تعامل در شبکه، مورد استفاده قرار می گیرد.

پروتکل‌های TCP/IP استانداردهایی را ارائه می‌کنند که اینترنت بر اساس آنها ایجاد شده است، در حالی که مدل OSI، دستورالعمل‌هایی در مورد نحوه برقراری ارتباط می باشد. بنابراین، TCP/IP یک مدل کاربردی تر خواهد بود. مدل های TCP/IP و OSI، شباهت ها و تفاوت هایی دارند. شباهت اصلی آنها ساختار لایه ای هر دو مدل می باشد، در حالی که TCP/IP فقط چهار لایه دارد، مدل OSI دارای هفت لایه است:

• لایه 7، لایه نرم افزار یا application layer، کاربر یا نرم افزار را قادر می سازد تا با برنامه یا شبکه از طریق خواندن یک پیام ، انتقال فایل و فعالیت های مرتبط با شبکه، تعامل داشته باشد.
• لایه 6، لایه ارائه یا presentation layer، داده ها را برای لایه نرم افزار، بر اساس معنا یا قواعدی که برنامه می پذیرد، ترجمه یا قالب بندی می کند.
• لایه 5، لایه سشن یا session layer، ارتباط بین برنامه ها را تنظیم، هماهنگ و خاتمه می دهد.
• لایه 4، لایه انتقال یا transport layer، انتقال داده ها را در یک شبکه انجام می دهد و سازوکارهای بررسی خطا و کنترل تبادل داده را فراهم می نماید.
• لایه 3، لایه شبکه یا network layer، داده ها را به صورت داخلی و به شبکه های دیگر، منتقل می کند.
• لایه 2، لایه ارتباط داده یا data link layer، مشکلاتی را که در نتیجه خطاهای انتقال داده ها رخ می دهند، کنترل خواهد کرد.
• لایه 1، لایه فیزیکی یا physical layer، داده ها را با استفاده از رابط های الکتریکی یا مکانیکی منتقل می نماید.

لایه بالایی در هر دو مدل TCP/IP و OSI، لایه نرم افزار است. اگرچه این لایه وظایف یکسانی را در هر دو مدل انجام می دهد اما این وظایف می توانند بسته به داده هایی که هر کدام دریافت می کنند، متفاوت باشند.

تصویر(2)

عملکرد توابع در  TCP/IP و OSI نیز مشابه است زیرا هر کدام از یک لایه شبکه و لایه انتقال برای پردازش بهره می برند. هر دو برای انتقال بسته های اطلاعات مورد استفاده قرار می گیرند، اگرچه این کار را از طریق مسیرهای مختلف انجام می دهند اما باز هم داده ها به مقصد خواهند رسید.

شباهت های مدل TCP/IP و OSI شامل موارد زیر است:

• هر دو مدل، منطقی هستند.
• استانداردهای شبکه را تعریف می کنند.
• فرآیند ارتباط شبکه را بین لایه ها تقسیم می نمایند.
• چارچوب هایی را برای ایجاد و پیاده سازی استانداردها و دستگاه های شبکه ارائه می کنند.
• با دستگاه ها و تجهیزات شبکه ای تولیدکنندگان مختلف، سازگار هستند.

تفاوت های بین مدل TCP/IP و مدل OSI به صورت زیر است:

• TCP/IP فقط از یک لایه نرم افزار برای لایه بالایی استفاده می کند، در حالی که OSI دارای سه لایه نرم افزار، ارائه و سشن می باشد.
• TCP/IP از یک لایه فیزیکی برای لایه پایینی استفاده می کند، در حالی که OSI از دو لایه فیزیکی و ارتباط داده بهره می برد.
• حجم هدر TCP/IP به مقدار 20 بایت و حجم هدر OSI فقط 5 بایت می باشد.
• TCP/IP یک استاندارد مبتنی بر پروتکل است، در حالی که OSI یک مدل عمومی بر اساس عملکرد هر لایه می باشد.
• در TCP/IP ابتدا پروتکل ها و سپس مدل، توسعه داده شد. در حالی که در OSI ابتدا مدل  و سپس پروتکل های هر لایه توسعه یافت.
• TCP/IP، برقراری ارتباط بین انواع مختلف رایانه ها را فراهم می نماید، در حالی که OSI به استانداردسازی روترها، سوئیچ ها، مادربردها و سایر سخت افزارها کمک می کند.

تاریخچه TCP/IP

آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی، شاخه تحقیقاتی وزارت دفاع ایالات متحده، مدل TCP/IP را در دهه 1970 برای استفاده در ARPANET ایجاد کرده است. TCP/IP در ابتدا برای سیستم عامل یونیکس طراحی شده بود و سپس برای تمام سیستم عامل های بعد از آن نیز ارائه گردید. در حال حاضر مدل TCP/IP و پروتکل های مربوط به آن، توسط گروه Internet Engineering Task Force محافظت و نگهداری می شود.