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، یک شبکه گسترده که قبل از اینترنت بود، ایجاد کرد.

TCP/IP در ابتدا برای سیستم عامل یونیکس طراحی شده بود و در تمام سیستم‌عامل‌های بعد از آن تعبیه شده است.

مدل TCP/IP و پروتکل های مربوط به آن در حال حاضر توسط گروه ضربت مهندسی اینترنت نگهداری می شود.

TCP/IP مخفف عبارت Transmission Control Protocol/Internet Protocol است و 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 نحوه مبادله داده ها را از طریق اینترنت با ارائه ارتباطات سرتاسری که مشخص می کند چگونه باید به بسته ها، آدرس دهی، انتقال، مسیریابی و دریافت در مقصد تقسیم شوند، مشخص می کند.

TCP/IP به مدیریت مرکزی کمی نیاز دارد و به گونه ای طراحی شده است که شبکه ها را با قابلیت بازیابی خودکار از خرابی هر دستگاه در شبکه قابل اعتماد کند.

پروتکل های  TCP/IP شامل موارد زیر است:

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

TCP/IP چگونه کار می کند؟

TCP/IP از مدل ارتباط کلاینت-سرور استفاده می کند که در آن یک کاربر یا ماشین (یک کلاینت) خدماتی مانند ارسال یک صفحه وب توسط رایانه دیگری (یک سرور) در شبکه ارائه می کند.

در مجموع، مجموعه پروتکل‌های TCP/IP به عنوان بدون حالت طبقه‌بندی می‌شوند، به این معنی که هر درخواست مشتری جدید در نظر گرفته می‌شود زیرا با درخواست‌های قبلی مرتبط نیست. بدون حالت، مسیرهای شبکه را آزاد می کند تا بتوان از آنها به طور مداوم استفاده کرد.

با این حال، لایه انتقال خود حالتی دارد. این یک پیام واحد را مخابره می کند و اتصال آن تا زمانی که تمام بسته های یک پیام دریافت و در مقصد دوباره جمع و جور شوند، برقرار می ماند.

مدل TCP/IP کمی با مدل شبکه‌های هفت لایه سیستم‌های باز (OSI) طراحی شده پس از آن متفاوت است. مدل مرجع OSI تعریف می کند که چگونه برنامه ها می توانند از طریق یک شبکه ارتباط برقرار کنند.

چرا TCP/IP مهم است؟

1. TCP/IP غیر اختصاصی است و در نتیجه توسط هیچ شرکتی کنترل نمی شود.
2. TCP/IP بسیار مقیاس پذیر است و به عنوان یک پروتکل قابل مسیریابی، می تواند کارآمدترین مسیر را از طریق شبکه تعیین کند. این به طور گسترده در معماری فعلی اینترنت استفاده می شود.

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

• لایه application : تبادل داده استاندارد شده را برای برنامه ها فراهم می کند. پروتکل های آن شامل HTTP، FTP، پروتکل 3 اداره پست، پروتکلSMTP و پروتکل مدیریت شبکه ساده است.
• لایه transport : وظیفه حفظ ارتباطات سرتاسر شبکه را بر عهده دارد. TCP ارتباطات بین میزبان ها را مدیریت می کند و کنترل جریان، مالتی پلکس شدن و قابلیت اطمینان را فراهم می کند. پروتکل های انتقال شامل TCP و User Datagram Protocol است که گاهی به جای TCP برای اهداف خاص استفاده می شود.
• لایهnetwork : که لایه اینترنت نیز نامیده می شود، با بسته ها سر و کار دارد و شبکه های مستقل را برای انتقال بسته ها از مرزهای شبکه به هم متصل می کند.
• لایهphysical : که به عنوان لایه رابط شبکه یا لایه پیوند داده نیز شناخته می شود.

مزایا و معایب TCP/IP :

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

1. به ایجاد ارتباط بین انواع مختلف رایانه کمک می کند.
2. مستقل از سیستم عامل کار می کند.
3. بسیاری از پروتکل های مسیریابی را پشتیبانی می کند.
4. از معماری کلاینت – سرور  استفاده می کند که بسیار مقیاس پذیر است.
5. می تواند به طور مستقل عمل کند.
6. چندین پروتکل مسیریابی را پشتیبانی می کند. و سبک وزن است و فشار غیرضروری به شبکه یا رایانه وارد نمی کند.

معایب TCP/IP شامل موارد زیر است:

1. راه اندازی و مدیریت پیچیده است.
2. لایه حمل و نقل تحویل بسته ها را تضمین نمی کند.
3. جایگزینی پروتکل ها در TCP/IP آسان نیست.
4. مفاهیم سرویس ها، رابط ها و پروتکل ها را به وضوح از هم جدا نمی کند، بنابراین برای توصیف فناوری های جدید در شبکه های جدید مناسب نیست. و به ویژه در برابر حمله همگام سازی آسیب پذیر است، که نوعی حمله انکار سرویس است که در آن یک بازیگر بد از TCP/IP استفاده می کند.

TCP/IP و IP چگونه متفاوت هستند؟

• تفاوت های زیادی بین TCP/IP و IP وجود دارد. به عنوان مثال، IP یک پروتکل اینترنتی سطح پایین است که ارتباطات داده را از طریق اینترنت تسهیل می کند. هدف آن ارائه بسته هایی از داده است که شامل یک سربرگ است که حاوی اطلاعات مسیریابی مانند منبع و مقصد داده و خود بار داده است.
• IP با مقدار داده ای که می تواند ارسال کند محدود می شود. حداکثر اندازه یک بسته داده IP که هم هدر و هم داده را در بر می گیرد، بین 20 تا 24 بایت است. این بدان معناست که رشته‌های طولانی‌تری از داده‌ها باید به بسته‌های داده متعددی تقسیم شوند که باید به طور مستقل ارسال شوند و پس از ارسال به ترتیب صحیح سازماندهی شوند.
• از آنجایی که IP صرفاً یک پروتکل ارسال/دریافت داده است، هیچ بررسی داخلی وجود ندارد که تأیید کند آیا بسته های داده ارسال شده واقعاً دریافت شده اند یا خیر.
• برخلاف IP، TCP/IP یک پروتکل ارتباطی هوشمند سطح بالاتر است که می تواند کارهای بیشتری را انجام دهد. TCP/IP همچنان از IP به عنوان وسیله ای برای انتقال بسته های داده استفاده می کند، اما رایانه ها، برنامه ها، صفحات وب و سرورهای وب را نیز به هم متصل می کند. TCP کل جریان های داده ای را که این دارایی ها برای کار کردن نیاز دارند به طور کلی درک می کند و مطمئن می شود که کل حجم داده های مورد نیاز در اولین بار ارسال می شود. TCP همچنین بررسی هایی را انجام می دهد که از تحویل داده ها اطمینان حاصل می کند.
• همانطور که کار خود را انجام می دهد، TCP همچنین می تواند اندازه و سرعت جریان داده ها را کنترل کند. این تضمین می کند که شبکه ها عاری از هر گونه ازدحام هستند که می تواند دریافت داده ها را مسدود کند.
• به عنوان مثال برنامه ای است که می خواهد حجم زیادی از داده را از طریق اینترنت ارسال کند. اگر برنامه فقط از IP استفاده می کرد، داده ها باید به بسته های IP متعدد تقسیم شوند. این به درخواست های متعدد برای ارسال و دریافت داده نیاز دارد، زیرا درخواست های IP در هر بسته صادر می شود.
• با TCP، تنها یک درخواست برای ارسال کل جریان داده مورد نیاز است. TCP بقیه را اداره می کند. برخلاف IP، TCP می‌تواند مشکلاتی را که در IP ایجاد می‌شوند شناسایی کند و درخواست ارسال مجدد بسته‌های داده‌ای که از دست رفته‌اند را بخواهد. TCP همچنین می تواند بسته ها را سازماندهی مجدد کند تا آنها به ترتیب مناسب منتقل شوند – و می تواند تراکم شبکه را به حداقل برساند. TCP/IP انتقال داده از طریق اینترنت را آسان تر می کند.

مدل TCP/IP در مقابل مدل OSI

1. TCP/IP و OSI پرکاربردترین پروتکل های شبکه ارتباطی هستند. تفاوت اصلی این است که OSI یک مدل مفهومی است که عملاً برای ارتباط استفاده نمی شود. در عوض، نحوه ارتباط برنامه‌ها از طریق شبکه را مشخص می‌کند. از طرف دیگر، TCP/IP به طور گسترده برای ایجاد پیوندها و تعامل شبکه استفاده می شود.
2. پروتکل‌های TCP/IP استانداردهایی را ارائه می‌کنند که اینترنت بر اساس آن ایجاد شده است، در حالی که مدل OSI دستورالعمل‌هایی را در مورد نحوه برقراری ارتباط ارائه می‌کند. بنابراین، TCP/IP یک مدل کاربردی تر است.
3. مدل های TCP/IP و OSI شباهت ها و تفاوت هایی دارند. شباهت اصلی در نحوه ساخت آنها به عنوان هر دو لایه است، اگرچه TCP/IP فقط از چهار لایه تشکیل شده است، در حالی که مدل OSI از هفت لایه زیر تشکیل شده است:

لایه 7: لایه برنامه، کاربر – نرم افزار یا انسان – را قادر می سازد تا زمانی که کاربر می خواهد پیام ها را بخواند، فایل ها را انتقال دهد یا در سایر فعالیت های مرتبط با شبکه شرکت کند، با برنامه یا شبکه تعامل داشته باشد.
لایه 6: لایه ارائه، داده ها را برای لایه برنامه بر اساس معنایی یا نحوی که برنامه می پذیرد ترجمه یا قالب بندی می کند.
لایه 5: لایه نشست، مکالمات بین برنامه ها را تنظیم، هماهنگ و خاتمه می دهد.
لایه 4: لایه انتقال، انتقال داده ها را در یک شبکه انجام می دهد و مکانیزم های بررسی خطا و کنترل های جریان داده را ارائه می دهد.
لایه 3: لایه شبکه، داده ها را به داخل و از طریق شبکه های دیگر منتقل می کند.
لایه 2: لایه پیوند داده، مشکلاتی را که در نتیجه خطاهای انتقال بیت رخ می دهد، کنترل می کند.
لایه 1: لایه فیزیکی، داده ها را با استفاده از رابط های الکتریکی، مکانیکی یا رویه ای منتقل می کند.

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

• هر دو مدل منطقی هستند.
• آنها استانداردهای شبکه را تعریف می کنند.
• آنها فرآیند ارتباط شبکه را در لایه ها تقسیم می کنند.
• آنها چارچوب هایی را برای ایجاد و پیاده سازی استانداردها و دستگاه های شبکه ارائه می کنند.
• آنها یک تولید کننده را قادر می سازند تا دستگاه ها و اجزای شبکه ای را بسازد که بتوانند با دستگاه ها و اجزای ساخته شده توسط سایر سازندگان همزیستی داشته باشند و کار کنند.

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

• TCP/IP فقط از یک لایه (application) برای تعریف عملکردهای لایه های بالایی استفاده می کند، در حالی که OSI از سه لایه (application, presentation and session) استفاده می کند.
• TCP/IP از یک لایه (physical) برای تعریف عملکرد لایه های پایینی استفاده می کند، در حالی که OSI از دو لایه (physical and data link) استفاده می کند.
• اندازه هدر TCP/IP 20 بایت است، در حالی که هدر OSI 5 بایت است.
• TCP/IP یک استاندارد پروتکل گرا است، در حالی که OSI یک مدل عمومی بر اساس عملکردهای هر لایه است.
• TCP/IP از رویکرد افقی پیروی می کند، در حالی که OSI از رویکرد عمودی پیروی می کند.
• در TCP/IP ابتدا پروتکل ها توسعه یافتند و سپس مدل توسعه یافت. در OSI ابتدا مدل توسعه داده شد و سپس پروتکل های هر لایه توسعه یافت.
• TCP/IP به برقراری ارتباط بین انواع مختلف رایانه کمک می کند، در حالی که OSI به استانداردسازی روترها، سوئیچ ها، مادربردها و سایر سخت افزارها کمک می کند.

Network address translation (NAT) : مجازی سازی آدرس های IP است. NAT به بهبود امنیت و کاهش تعداد آدرس های IP مورد نیاز یک سازمان کمک می کند.

subnet mask : به رایانه یا سایر دستگاه های شبکه می گوید که چه بخشی از آدرس IP برای نمایش شبکه و چه بخشی برای نشان دادن میزبان ها یا سایر رایانه ها در شبکه استفاده می شود.

IP: نحوه آدرس دهی و مسیریابی هر بسته را برای اطمینان از رسیدن به مقصد مناسب تعریف می کند.