آشنایی با پروتکل ها

پروتکل‌ شبکه، مجموعه‌ای از قوانین و رویه‌هایی هستند که برای برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات بین دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف در شبکه‌های کامپیوتری استفاده می‌شوند.
این اصول مشخص می‌کنند که چگونه داده‌ها باید بسته‌بندی، انتقال، و دریافت شوند تا اطمینان حاصل شود که دستگاه‌ها به درستی با یکدیگر ارتباط برقرار کرده‌اند و اطلاعات به صورت صحیح منتقل شوند.

انواع پروتکل‌ها

استاندادرهای شبکه شامل تنوع وسیعی از استانداردها و قوانین می‌باشند که برای انواع مختلفی از ارتباطات شبکه طراحی شده‌اند. برخی از این پروتکل‌ها عبارتند از:

1-  TCP پروتکل کنترل انتقال ( Transmission Control Protocol )

قوانین کنترل انتقال یکی از انواع مهم از مجموعه پروتکل های اینترنت است. TCP گسترده ترین و پر استفاده ترین برای انتقال داده ها در شبکه های ارتباطی مانند اینترنت است. استاندارد اصلی برای اتصال اینترنتی و انتقال داده‌ها به صورت مطمئن و قابل اعتماد.

2-  IP  پروتکل اینترنت ( Internet Protocol )

استانداردهای اینترنت شیوه‌ای استاندارد برای ارسال و مسیریابی بسته‌های داده در شبکه ‌های کامپیوتری است. این کار را با استفاده از آدرس‌های آی‌ پی انجام می‌دهد.

آدرس آی ‌پی ، شناسه منحصربه ‌فردی است که هویت هر یک از کامپیوترها یا دیگر تجهیزات متصل به شبکه را مشخص می‌کند.

3- UDP پروتکل دیتاگرام کاربر ( User Datagram Protocol )

UDP یک استاندارد ارتباطی برای تبادل داده از طریق اینترنت است. UDP با استفاده از یک فرایند بدون اتصال برای ارسال بسته های داده به مقصد ، سرعت را بر قابلیت اطمینان اولویت می دهد.

به دلیل تأخیر کم ، UDP برای موارد استفاده حساس به زمان مانند پخش ویدئو ، پروتکل  Voice over Internet ( VoIP ) ، بازی های ویدیویی و جستجوی سیستم نام دامنه ( DNS ) مناسب است.

4- POP پروتکل دفتر پست  ( Post office Protocol )

چیزهایی که می توانند از طریق POP انجام شوند عبارتند از :

دریافت ایمیل از یک ISP و حذف آن بر روی سرور.

پست الکترونیکی را از یک ISP بازیابی کنید و آن را در سرور بگذارید.

بپرسید که ایمیل جدید وارد شده است.

نگاهی به چند خط از یک پیام برای اینکه آیا ارزش بازیابی است.

5- SMTP پروتکل ساده انتقال پست الکترونیکی ( Simple mail transport Protocol )

 smtp ، یک استاندارد ساده انتقال ایمیل است و همانطور که در مقدمه به آن اشاره شد. برای ارسال و دریافت نامه‌های الکترونیکی مورد استفاده است.

این موضوع به دلیل محدودیت‌هایی در نگهداری نامه‌ها ، معمولا با انواع POP3 یا IMAP استفاده می‌شود.

6- FTP پروتکل انتقال فایل ( File Transfer Protocol )

قانون انتقال فایل برای انتقال فایل‌ها بین سرور و کلاینت در شبکه‌ها. هر پروتکل موجود در اینترنت ویژگی های خاص خود را دارد. این ویژگی های پروتکل ftp عبارتند از :

file transfer protocol دارای حداکثر انعطاف لازم به منظور استفاده در شبکه های مختلف با توجه به نوع استاندارد شبکه است. FTP از مدل سرویس گیرنده – سرویس دهنده تبعیت می نماید.

برخلاف HTTP که یک حاکم مطلق در عرصه مرورگرهای وب و سرویس دهندگان وب است. نمی توان ادعای مشابهی را در رابطه با پروتکل FTP  داشت.

7- HTTP پروتکل انتقال ابَر متن ( Hyper Text Transfer Protocol )

یک اصل کم ‌کاربرد است که به عنوان یک راه‌حل برای انتقال امن اطلاعات بر روی پروتکل انتقال ابرمتن مورد استفاده قرار می ‌گیرد. مرورگرهای وب برای برقراری ارتباط با سرور وب اطلاعات خود را به صورت ساده و بدون رمزنگاری ارسال می‌کنند. قانون ارسال و دریافت اطلاعات از وب، که از طریق آن اطلاعات به صورت صفحات وب منتقل می‌شوند.

این پروتکل‌ها با همکاری لایه‌های مختلف سیستم‌های کامپیوتری، از جمله سخت‌افزار، سیستم‌عامل و نرم‌افزارها، به برقراری ارتباطات موثر و کارآمد در شبکه‌های کامپیوتری کمک می‌کنند.

پروتکل های اینترنت اشیا :

انسان‌ها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند و برای این کار قوانین مشخصی دارند.

ارتباط بین دستگاه‌های هوشمند باید بر مبنای یک رویه استاندارد و مشخص انجام شود. به عنوان استانداردهای اینترنت اشیا شناخته ‌می‌شود.

به عبارت دقیق‌تر پروتکل مجموعه‌ای از قواعد و آیین‌نامه‌هایی است که چگونگی پاسخ ‌گویی به دستوراتی که توسط دستگاه‌های دیگر صادر می‌شوند را مشخص می‌کند.

قوانین برای جلوگیری از هرج و مرج و ایجاد یک رویه یکسان جایگاه ویژه‌ای در ارتباطات شبکه‌ای دارند و اهمیت آن‌ها در اینترنت اشیا بیشتر است.

پروتکل ها چه نقشی در اینترنت دارند؟

برای اینکه کامپیوترها و سرورها بتونن باهم ارتباط برقرار کنن به یه سری قوانین احتیاج دارن تا در بستر اینترنت ارتباط برقرار کنن.

پس اگر یک میزبان ( کامپیوتر یا سرور ) با یک استاندارد خاص بخواهد با میزبان دیگری با پروتکل متفاوت ارتباط برقرار کند امکان پذیر نخواهد بود. حتما باید از یک قانون واحد استفاده کنند تا بتوانند زبان همدیگر را بفهمند و با هم ارتباط برقرار کنند.

• مقایسه مدل OSI و مدل TCP/IP

برای درک بهتر مفهوم پروتکل‌های شبکه، لازم است به بررسی مدل‌های OSI و TCP/IP بپردازیم. این دو مدل هرچند کاربردهای مشابهی دارند، اما تفاوت‌ها و شباهت‌های خود را نیز دارا هستند.

• شباهت‌های مدل OSI و مدل TCP/IP

تقسیم وظایف به لایه‌ها: هر دو مدل وظایف ارتباطات شبکه را به لایه‌های جداگانه تقسیم می‌کنند.
توصیف فرایند ارتباطات شبکه: هر دو مدل برای توصیف و استانداردسازی ارتباطات در شبکه‌های کامپیوتری استفاده می‌شوند.
عملکرد سلسله‌مراتبی: هر لایه در هر دو مدل به لایه پایین‌تر برای عملکرد خود وابسته است.

• تفاوت‌های مدل OSI و مدل TCP/IP

تعداد لایه‌ها: مدل OSI شامل هفت لایه است، در حالی که مدل TCP/IP تنها چهار لایه دارد.
پیچیدگی و دقت: مدل OSI دقیق‌تر و جامع‌تر است، اما مدل TCP/IP ساده‌تر و کاربردی‌تر است.
عملکرد لایه‌ها: لایه‌های مدل OSI به‌طور مستقل عمل می‌کنند، در حالی که برخی از لایه‌های مدل TCP/IP وظایف مشترک دارند.

بررسی مفهوم و کاربردهای پروتکل‌های شبکه

پروتکل به معنای مجموعه‌ای از قوانین و رویه‌ها برای برقراری ارتباط است.

بنابراین برای اینکه دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف در شبکه‌های کامپیوتری بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. باید از یکسان‌سازی استفاده کرده و از همان قوانین واستانداردها استفاده کنند.

به عبارت دیگر، اگر دستگاه‌ها از استاندارد متفاوتی استفاده کنند، قادر به ارتباط با یکدیگر نخواهند بود.

در این مطلب به معرفی و توضیح پروتکل‌های شبکه و کاربردهای آن‌ها می‌پردازیم.

در این مقاله، مفاهیم اصلی اصول شبکه مانند TCP/IP، HTTP، FTP و DNS به تفصیل بررسی خواهند شد. همچنین، به کاربردهای مختلف این قوانین نیز پرداخته می‌شود.

نحوه عملکرد پروتکل ها و چگونگی آن برای هماهنگی و ارتباطات ایمن در شبکه‌ها

در تبادل داده‌ها، دستگاه‌ها بر اساس قوانین مشخص پروتکل، داده‌ها را به بسته‌های کوچک‌تر تقسیم و آن‌ها را به‌صورت سریالی یا موازی ارسال می‌کنند.

هنگام دریافت، دستگاه مقصد داده‌ها را با استفاده از فرمت‌های مشخص استاندارد تجزیه‌و‌تحلیل و آن‌ها را بازسازی می‌کند.

استفاده از قوانین و فرمت‌ها در پروتکل برای اطمینان از این موضوع است که دستگاه‌ها به‌درستی با یکدیگر ارتباط برقرار و تعامل می‌کنند.

این قوانین شامل نحوه بسته‌بندی داده‌ها، انتقال آن‌ها از‌طریق شبکه، احراز هویت، تصحیح خطاها و مکانیزم‌های کنترل جریان و کنترل خطا می‌شود.

قوانین به این شیوه تضمین می‌کند که دستگاه‌ها با یکدیگر هماهنگ باشند و ارتباطات شبکه به‌درستی و به‌طور ایمن برقرار شود.

مبانی مدل OSI برای لایه‌بندی شبکه‌های کامپیوتری

مدل OSI (مخفف Open Systems Interconnection) یک مدل مرجع برای طراحی و توصیف ساختار لایه‌بندی شبکه‌های کامپیوتری است که توسط سازمان بین‌المللی استاندارد سازی (ISO) تعریف شده است.

این مدل شامل هفت لایه است که هر کدام مسئولیت‌های خاص خود را در فرایند ارسال و دریافت داده‌ها دارند و برای توصیف تعاملات بین دستگاه‌ها در شبکه استفاده می‌شود.

مدل OSI شامل هفت لایه است که هر کدام وظایف خاص خود را در فرایند ارسال و دریافت داده‌ها دارند:

• لایه فیزیکی (Physical Layer): ارسال و دریافت بیت‌ها از طریق واسط‌های فیزیکی نظیر کابل‌ها و رابط‌های نوری.
• لایه دیتا لینک (Data Link Layer): مدیریت فریم‌ها برای ایجاد ارتباط مستقیم بین دو دستگاه و تشخیص و اصلاح خطاهای فیزیکی.
• لایه شبکه (Network Layer): مسئولیت مسیریابی بسته‌ها در شبکه و مدیریت آدرس‌ها و انتقال بسته‌ها به مقصد.
• لایه حمل‌و‌نقل (Transport Layer): ارسال و تضمین تحویل داده‌ها از یک سر به سر دیگر و کنترل جریان و تطبیق سرعت ارسال.
• لایه جلسه (Session Layer): مدیریت شروع، پایان و ادامه جلسات بین دو دستگاه برای ارتباط پایدار.
• لایه ارتباطات (Presentation Layer): تبدیل و رمزگشایی داده‌ها و تهیه آن‌ها برای نمایش در برنامه‌ها و سرویس‌های بالاتر.
• لایه کاربرد (Application Layer): ارائه خدمات شبکه به کاربران و انجام عملیات مرتبط با برنامه‌ها و سرویس‌های شبکه.

مدل TCP/IP؛ پایه‌های ارتباطات شبکه در دنیای اینترنت

مدل TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) ساختار اصلی برای طراحی و پیاده‌سازی شبکه‌های کامپیوتری است که در عصر اینترنت به کار می‌رود.

مدل TCP/IP  شامل دو لایه اصلی است:

لایه شبکه: در این لایه، ارتباطات شبکه، مسیریابی بسته‌ها و مدیریت آدرس‌ها با استفاده از پروتکل IP صورت می‌پذیرد.

لایه انتقال: در این لایه، ارتباطات انتقال داده‌ها بین دستگاه‌های منبع و مقصد با استفاده از استانداردهای TCP و UDP انجام می‌شود.

TCP برای ارسال داده‌ها با قابلیت اطمینان و تضمین تحویل، و UDP برای ارسال داده‌ها بدون نیاز به تأیید تحویل کارایی دارد.

نقش پروتکل‌ها در اینترنت

برای اینکه کامپیوترها و سرورها بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، نیاز به رعایت یک سری قوانین و پروتکل‌های مشخص در بستر اینترنت دارند.

اگر یک میزبان (کامپیوتر یا سرور) با یک قانون خاص بخواهد با میزبان دیگری با استانداردهای متفاوت ارتباط برقرار کند. این امکان پذیر نخواهد بود و آنها حتما باید از یک اصول مشترک استفاده کنند تا بتوانند به درستی با یکدیگر ارتباط برقرار و اطلاعات را تبادل کنند.

پروتکل‌های استفاده شده در اینترنت

در این قسمت، به بررسی برخی از پروتکل‌های مهم استفاده شده در اینترنت می‌پردازیم.

• TCP

قانون کنترل انتقال (TCP) به تضمین تحویل مطمئن داده‌ها در شبکه می‌پردازد.

این پروتکل معمولاً به همراه استاندارد آی‌پی (IP) استفاده می‌شود و در کنار هم به عنوان TCP/IP شناخته می‌شوند.

• HTTP

پروتکل انتقال ابرمتن (HTTP) اصلی‌ترین قانون برای انتقال اطلاعات در وب است.

این قانون به لایه اپلیکیشن تعلق دارد و برای ارسال اطلاعات به صورتی که اپلیکیشن‌ها بتوانند از آن استفاده کنند، طراحی شده است.

• HTTPS

استاندارد امن HTTP (HTTPS) با استفاده از رمزنگاری داده‌ها، اطمینان از امنیت و حریم خصوصی در ارتباطات وب فراهم می‌آورد.

• TLS/SSL

اصول امنیت لایه انتقال (TLS) و لایه سوکت‌های امن (SSL) برای رمزنگاری داده‌ها در HTTPS و سایر ارتباطات امن شبکه استفاده می‌شوند.

• UDP

استاندارد دیاگرام کاربر (UDP) در لایه انتقال به جای TCP استفاده می‌شود. برای سرویس‌هایی مانند استریم ویدئو و بازی‌ها که نیاز به انتقال سریع داده‌ها دارند، مناسب است.

این قوانین برای تضمین ارتباطات به‌درستی و به‌صورت امن در اینترنت اساسی هستند.