پروتکل ip/tcp چيست؟

http://www.pic.p30ask.com/images/742...0883462853.jpg

اشاره:
IP/TCP ، يکي از مهمترين پروتکل هاي استفاده شده در شبکه هاي کامپيوتري است . اينترنت به عنوان بزرگترين شبکه موجود ، از پروتکل فوق به منظور ارتباط دستگاه هاي متفاوت استفاده مي نمايد. پروتکل ، مجموعه قوانين لازم به منظور قانونمند نمودن نحوه ارتباطات در شبکه هاي کامپيوتري است .در مجموعه مقالاتي که ارائه خواهد شد به بررسي اين پروتکل خواهيم پرداخت . در اين بخش مواردي همچون : فرآيند انتقال اطلاعات ، معرفي و تشريح لايه هاي پروتکل IP/TCP و نحوه استفاده از سوکت براي ايجاد تمايز در ارتباطات ، تشريح مي گردد؛
***
امروزه اکثر شبکه هاي کامپيوتري بزرگ و اغلب سيستم هاي عامل موجود از پروتکل IP/TCP ، استفاده و حمايت مي نمايند. IP/TCP ، امکانات لازم به منظور ارتباط سيستم هاي غيرمشابه را فراهم مي آورد. از ويژگي هاي مهم پروتکل فوق ، مي توان به مواردي همچون : قابليت اجرا بر روي محيط هاي متفاوت ضريب اطمينان بالا ،قابليت گسترش و توسعه آن ، اشاره کرد . از پروتکل فوق، بمنظور دستيابي به اينترنت و استفاده از سرويس هاي متنوع آن نظير وب و يا پست الکترونيکي استفاده مي گردد. تنوع پروتکل هاي موجود در پشته IP/TCP و ارتباط منطقي و سيستماتيک آنها با يکديگر، امکان تحقق ارتباط در شبکه هاي کامپيوتري را با اهداف متفاوت ، فراهم مي نمايد. فرآيند برقراري يک ارتباط ، شامل فعاليت هاي متعددي نظير : تبديل نام کامپيوتر به آدرس IP معادل ، مشخص نمودن موقعيت کامپيوتر مقصد ، بسته بندي اطلاعات ، آدرس دهي و روتينگ داده ها به منظور ارسال موفقيت آميز به مقصد مورد نظر ، بوده که توسط مجموعه پروتکل هاي موجود در پشته IP/TCP انجام مي گيرد.
معرفي پروتکل IP/TCP
IP/TCP ، پروتکلي استاندارد براي ارتباط کامپيوترهاي موجود در يک شبکه مبتني بر ويندوز 2000 است. از پروتکل فوق، به منظور ارتباط در شبکه هاي بزرگ استفاده مي گردد. برقراري ارتباط از طريق پروتکل هاي متعددي که در چهارلايه مجزا سازماندهي شده اند ، ميسر مي گردد. هر يک از پروتکل هاي موجود در پشته IP/TCP ، داراي وظيفه اي خاص در اين زمينه ( برقراري ارتباط) مي باشند . در زمان ايجاد يک ارتباط ، ممکن است در يک لحظه تعداد زيادي از برنامه ها ، با يکديگر ارتباط برقرار نمايند.
IP/TCP ، داراي قابليت تفکيک و تمايز يک برنامه موجود بر روي يک کامپيوتر با ساير برنامه ها بوده و پس از دريافت داده ها از يک برنامه ، آنها را براي برنامه متناظر موجود بر روي کامپيوتر ديگر ارسال مي نمايد. نحوه ارسال داده توسط پروتکل IP/TCP از محلي به محل ديگر با فرآيند ارسال يک نامه از شهري به شهر، قابل مقايسه است .
برقراري ارتباط مبتني بر IP/TCP ، با فعال شدن يک برنامه بر روي کامپيوتر مبدا آغاز مي گردد . برنامه فوق ، داده هاي مورد نظر جهت ارسال را بگونه اي آماده و فرمت مي نمايد که براي کامپيوتر مقصد قابل خواندن و استفاده باشند. (مشابه نوشتن نامه با زباني که دريافت کننده ، قادر به مطالعه آن باشد. ) در ادامه آدرس کامپيوتر مقصد ، به داده هاي مربوطه اضافه مي گردد ( مشابه آدرس گيرنده که بر روي يک نامه مشخص مي گردد. ) پس از انجام عمليات فوق ، داده به همراه اطلاعات اضافي ( درخواستي براي تائيد دريافت در مقصد ) ، در طول شبکه به حرکت درآمده تا به مقصد مورد نظر برسد. عمليات فوق ، ارتباطي به محيط انتقال شبکه به منظور انتقال اطلاعات نداشته ، و تحقق عمليات فوق با رويکردي مستقل نسبت به محيط انتقال ، انجام خواهد شد .
لايه هاي پروتکل IP/TCP
IP/TCP ، فرآيندهاي لازم به منظور برقراري ارتباط را سازماندهي و در اين راستا از پروتکل هاي متعددي در پشته IP/TCP استفاده مي گردد. به منظور افزايش کارآيي در تحقق فرآيند هاي مورد نظر، پروتکل ها در لايه هاي متفاوتي، سازماندهي شده اند . اطلاعات مربوط به آدرس دهي در انتها قرار گرفته و بدين ترتيب کامپيوترهاي موجود در شبکه قادر به بررسي آن با سرعت مطلوب خواهند بود. در اين راستا، صرفا” کامپيوتري که به عنوان کامپيوتر مقصد معرفي شده است ، امکان باز نمودن بسته اطلاعاتي و انجام پردازش هاي لازم بر روي آن را دارا خواهد بود. IP/TCP ، از يک مدل ارتباطي چهار لايه به منظور ارسال اطلاعات از محلي به محل ديگر استفاده مي نمايدTransport : Internet، Application ، و Network Interface ، لايه هاي موجود در پروتکل IP/TCP مي باشند.هر يک از پروتکل هاي وابسته به پشته IP/TCP ، با توجه به رسالت خود ، در يکي از لايه هاي فوق، قرار مي گيرند.
لايه Application
لايه Application ، بالاترين لايه در پشته IP/TCP است .تمامي برنامه و ابزارهاي کاربردي در اين لايه ، با استفاده از لايه فوق، قادر به دستيابي به شبکه خواهند بود. پروتکل هاي موجود در اين لايه به منظور فرمت دهي و مبادله اطلاعات کاربران استفاده مي گردند . HTTP و FTP دو نمونه از پروتکل ها ي موجود در اين لايه مي باشند .
پروتکل :Hypertext Transfer Protocol ) HTTP (از پروتکل فوق ، به منظور ارسال فايل هاي صفحات وب مربوط به وب ، استفاده مي گردد .
پروتکل :File Transfer Protocol ) FTP ( از پروتکل فوق براي ارسال و دريافت فايل، استفاده مي گردد .
لايه Transport
لايه “ حمل “ ، قابليت ايجاد نظم و ترتيب و تضمين ارتباط بين کامپيوترها و ارسال داده به لايهApplication ( لايه بالاي خود) و يا لايه اينترنت ( لايه پايين خود) را بر عهده دارد. لايه فوق ، همچنين مشخصه منحصربه فردي از برنامه اي که داده را عرضه نموده است ، مشخص مي نمايد. اين لايه داراي دو پروتکل اساسي است که نحوه توزيع داده را کنترل مي نمايند.
Transmission Control Protocol )TCP( پروتکل فوق ، مسئول تضمين صحت توزيع اطلاعات است .
.)User Datagram Protocol )UDP پروتکل فوق ، امکان عرضه سريع اطلاعات بدون پذيرفتن مسئوليتي در رابطه با تضمين صحت توزيع اطلاعات را برعهده دارد .
لايه اينترنت
لايه “اينترنت”، مسئول آدرس دهي ، بسته بندي و روتينگ داده ها ، است. لايه فوق ، شامل چهار پروتکل اساسي است :
.)Internet Protocol)IP پروتکل فوق ، مسئول آدرسي داده ها به منظور ارسال به مقصد مورد نظر است .
Address Resoulation Protocol )ARP( پروتکل فوق ، مسئول مشخص نمودن آدرسMedia Access Control)MAC ( آداپتور شبکه بر روي کامپيوتر مقصد است.
Internet Control Message Protocol)ICMP( پروتکل فوق ، مسئول ارائه توابع عيب يابي و گزارش خطا در صورت عدم توزيع صحيح اطلاعات است .
Internet Group Managemant Protoco.)IGMP( پروتکل فوق ، مسئول مديريت Multicasting در IP/TCP را برعهده دارد.
لايه Network Interface
لايه “ اينترفيس شبکه “ ، مسئول استقرار داده بر روي محيط انتقال شبکه و دريافت داده از محيط انتقال شبکه است . لايه فوق ، شامل دستگاه هاي فيزيکي نظير کابل شبکه و آداپتورهاي شبکه است . کارت شبکه ( آداپتور) داراي يک عدد دوازده رقمي مبناي شانزده )نظير: ( 5-B50-04-22-4-D66 بوده که آدرس MAC ، ناميده مي شود. لايه “ اينترفيس شبکه “ ، شامل پروتکل هاي مبتني بر نرم افزار مشابه لايه هاي قبل ، نمي باشد. پروتکل هاي Ethernet و Asynchronous Transfer Model)ATM( نمونه هايي از پروتکل هاي موجود در اين لايه مي باشند . پروتکل هاي فوق نحوه ارسال داده در شبکه را مشخص مي نمايند.
مشخص نمودن برنامه ها
در شبکه هاي کامپيوتري ، برنامه ها ي متعددي در يک زمان با يکديگر مرتبط مي گردند. زمانيکه چندين برنامه بر روي يک کامپيوتر فعال مي گردند ، IP/TCP ، مي بايست از روشي به منظور تمايز يک برنامه از برنامه ديگر، استفاده نمايد. بدين منظور از يک سوکت )Socket ( به منظور مشخص نمودن يک برنامه خاص ، استفاده مي گردد.
آدرس IP
برقراري ارتباط در يک شبکه ، مستلزم مشخص شدن آدرس کامپيوترهاي مبداء و مقصد است ( شرط اوليه به منظور برقراري ارتباط بين دو نقطه ، مشخص بودن آدرس نقاط درگير در ارتباط است . ) آدرس هر يک از دستگاه هاي درگير در فرآيند ارتباط ، توسط يک عدد منحصربفرد که IP ناميده مي شود ، مشخص مي گردند. آدرس فوق به هريک از کامپيوترهاي موجود در شبکه نسبت داده مي شود . 1.1.10 .10 : IP ، نمونه اي در اين زمينه است .
پورت UDP/TCP
پورت مشخصه اي براي يک برنامه و در يک کامپيوتر خاص است .پورت با يکي از پروتکل هاي لايه “حمل “( TCP و يا ) UDP مرتبط و پورت TCP و يا پورت UDP ، ناميده مي شود. پورت مي تواند عددي بين صفر تا 65535 را شامل شود. پورت ها براي برنامه هاي IP/TCP سمت سرويس دهنده ، به عنوان پورت هاي “شناخته شده “ ناميده شده و به اعداد کمتر از 1024 ختم و رزو مي شوند تا هيچگونه تعارض و برخوردي با ساير برنامه ها بوجود نيايد. مثلا” برنامه سرويس دهنده FTP از پورت TCP بيست و يا بيست ويک استفاده مي نمايد.
سوکت )Socket(
سوکت ، ترکيبي از يک آدرس IP و پورت TCP ويا پورت UDP است . يک برنامه ، سوکتي را با مشخص نمودن آدرس IP مربوط به کامپيوتر و نوع سرويس TCP ( براي تضمين توزيع اطلاعات و يا ) UDP و پورتي که نشان دهنده برنامه است، مشخص مي نمايد.
آدرس IP موجود در سوکت ، امکان آدرس دهي کامپيوتر مقصد را فراهم و پورت مربوطه ، برنامه اي را که داده ها براي آن ارسال مي گردد را مشخص مي نمايد.
در بخش دوم اين مقاله به تشريح هر يک از پروتکل هاي موجود در پشته IP/TCP، خواهيم پرداخت .
IP/TCP ،شامل شش پروتکل اساسي IGMP(،ICMP،IP،UDP،TCP ،) ARP و مجموعه اي از برنامه هاي کاربردي است. پروتکل هاي فوق، مجموعه اي از استانداردها ي لازم به منظور ارتباط بين کامپيوترها و دستگاهها را در شبکه فراهم مي نمايد. تمامي برنامه ها و ساير پروتکل ها ي موجود در پروتکل IP/TCP ، به پروتکل هاي شش گانه فوق مرتبط و از خدمات ارائه شده توسط آنان استفاده مي نمايند . در ادامه به تشريح عملکرد و جايگاه هر يک از پروتکل هاي اشاره شده ، خواهيم پرداخت .
پروتکل : TCP لايه Transport
Transmission Control Protocol )TCP( يکي از پروتکل هاي استاندارد IP/TCP است که امکان توزيع و عرضه اطلاعات ( سرويس ها) بين صرفا” دو کامپيوتر ، با ضريب اعتماد بالا را فراهم مي نمايد. چنين ارتباطي ( صرفا” بين دو نقطه ) ، Unicast ناميده مي شود . در ارتباطات با رويکرد اتصال گرا ، مي بايست قبل از ارسال داده ، ارتباط بين دو کامپيوتر برقرار گردد . پس از برقراري ارتباط ، امکان ارسال اطلاعات براي صرفا” اتصال ايجاد شده ، فراهم مي گردد . ارتباطات از اين نوع ، بسيار مطمئن مي باشند ، علت اين امر به تضمين توزيع اطلاعات براي مقصد مورد نظر برمي گردد . بر روي کامپيوتر مبداء ، TCP داده هايي که مي بايست ارسال گردند را در بسته هاي اطلاعاتي )Packet( سازماندهي مي نمايد. در کامپيوتر مقصد ، TCP ، بسته هاي اطلاعاتي را تشخيص و داده هاي اوليه را مجددا” ايجاد خواهد کرد .
ارسال اطلاعات با استفاده از TCP
TCP ، به منظور افزايش کارايي ، بسته هاي اطلاعاتي را بصورت گروهي ارسال مي نمايد. TCP ، يک عدد سريال ( موقعيت يک بسته اطلاعاتي نسبت به تمام بسته اطلاعاتي ارسالي ( را به هريک از بسته ها نسبت داده و از Acknowledgment به منظور اطمينان از دريافت گروهي از بسته هاي اطلاعاتي ارسال شده ، استفاده مي نمايد. در صورتي که کامپيوتر مقصد ، در مدت زمان مشخصي نسبت به اعلام وصول بسته هاي اطلاعاتي ، اقدام ننمايد ، کامپيوتر مبداء مجددا” اقدام به ارسال اطلاعات مي نمايد. علاوه برافزودن يک دنباله عددي و Acknowledgment به يک بسته اطلاعاتي TCP اطلاعات مربوط به پورت مرتبط با برنامه ها ي مبداء و مقصد را نيز به بسته اطلاعاتي اضافه مي نمايد. کامپيوتر مبداء ، از پورت کامپيوتر مقصد به منظور هدايت صحيح بسته هاي اطلاعاتي به برنامه مناسب بر روي کامپيوتر مقصد استفاده مي نمايد. کامپيوتر مقصد از پورت کامپيوتر مبداء به منظور برگرداندن اطلاعات به برنامه ارسال کننده در کامپيوتر مبداء ، استفاده خواهد کرد .
هر يک از کامپيوترهايي که تمايل به استفاده از پروتکل TCP به منظور ارسال اطلاعات دارند ، مي بايست قبل از مبادله اطلاعات ، يک اتصال بين خود ايجاد نمايند . اتصال فوق ، از نوع مجازي بوده و Session ناميده مي شود .دو کامپيوتر درگير در ارتباط ، با استفاده از TCP و به کمک فرآيندي با نام : Way handshake-Three ، با يکديگر مرتبط و هر يک پايبند به رعايت اصول مشخص شده در الگوريتم مربوطه خواهند بود . فرآيند فوق ، در سه مرحله صورت مي پذيرد :
مرحله اول : کامپيوتر مبداء ، اتصال مربوطه را از طريق ارسال اطلاعات مربوط به Session ، مقداردهي اوليه مي نمايد ( عدد مربوط به موقعيت يک بسته اطلاعاتي بين تمام بسته هاي اطلاعاتي و اندازه مربوط به بسته اطلاعاتي )
مرحله دوم : کامپيوتر مقصد ، به اطلاعات Session ارسال شده ، پاسخ مناسب را خواهد داد .
کامپيوتر مبداء ، از شرح واقعه به کمک Acknowledgment ارسال شده توسط کامپيوتر مقصد ، آگاهي پيدا خواهد کرد.
پروتکل : UDP لايه Transport
) User Datagram Protocol (UDP، پروتکلي در سطح لايه “حمل” بوده که برنامه مقصد در شبکه را مشخص نموده و از نوع بدون اتصال است . پروتکل فوق، امکان توزيع اطلاعات با سرعت مناسب را ارائه ولي در رابطه با تضمين صحت ارسال اطلاعات ، سطح مطلوبي از اطمينان را بوجود نمي آورد . UDP در رابطه با داده هاي دريافتي توسط مقصد ، به Acknowledgment نيازي نداشته و در صورت بروز اشکال و يا خرابي در داده هاي ارسال شده ، تلاش مضاعفي به منظور ارسال مجدد داده ها انجام نخواهد شد . اين بدان معني است که داده هايي کمتر ارسال مي گردد ولي هيچ يک از داده هاي دريافتي و صحت تسلسل بسته هاي اطلاعاتي تضمين نمي گردد .از پروتکل فوق ، به منظور انتقال اطلاعات به چندين کامپيوتر با استفاده از Broadcast و يا Multicast ، استفاده بعمل مي آيد . پروتکل UDP ، در مواردي که حجم اندکي از اطلاعات ارسال و يا اطلاعات داراي اهميت بالايي نمي باشند ، نيز استفاده مي گردد. استفاده از پروتکل UDP در مواردي همچون Multicasting Streaming media ،)نظير يک ويدئو کنفرانس زنده) و يا انتشار ليستي از اسامي کامپيوترها که به منظور ارتباطات محلي استفاده مي گردند ، متداول است . به منظور استفاده از UDP برنامه مبداء مي بايست پورت UDP خود را مشخص نمايد دقيقا” مشابه عملياتي که مي بايست کامپيوتر مقصد انجام دهد . لازم به يادآوري است که پورت هاي UDP از پورت هاي TCP مجزا و متمايز مي باشند (حتي اگر داراي شماره پورت يکسان باشند. )
پروتکل : IP لايه Internet
) Internet Protocol (IP ، امکان مشخص نمودن محل کامپيوتر مقصد در يک شبکه ارتباطي را فراهم مي نمايد . IP ، يک پروتکل بدون اتصال و غيرمطمئن بوده که اولين مسئوليت آن آدرس دهي بسته هاي اطلاعاتي و روتينگ بين کامپيوترهاي موجود در شبکه است . با اينکه IP همواره سعي در توزيع يک بسته اطلاعاتي مي نمايد ، ممکن است يک بسته اطلاعاتي در زمان ارسال گرفتار مسائل متعددي نظير : گم شدن ، خرابي ، عدم توزيع با اولويت مناسب ، تکرار در ارسال و يا تاخير، گردند.در چنين مواردي ، پروتکل IP تلاشي به منظور حل مشکلات فوق را انجام نخواهد داد ( ارسال مجدد اطلاعات درخواستي . )آگاهي از وصول بسته اطلاعاتي در مقصد و بازيافت بسته هاي اطلاعاتي گم شده ، مسئوليتي است که بر عهده يک لايه بالاتر نظير TCP و يا برنامه ارسال کننده اطلاعات ، واگذار مي گردد .
عمليات انجام شده توسط IP
مي توان IP را به عنوان مکاني در نظر گرفت که عمليات مرتب سازي و توزيع بسته هاي اطلاعاتي در آن محل صورت مي پذيرد .بسته ها ي اطلاعاتي توسط يکي از پروتکل هاي لايه حمل TCP ( و يا )UDP و يا از طريق لايه “ ايترفيس شبکه “ ، براي IP ارسال مي گردند . اولين وظيفه IP ، روتينگ بسته هاي اطلاعاتي بمنظور ارسال به مقصد نهائي است . هر بسته اطلاعاتي ، شامل آدرس IP مبداء ( فرستنده ) و آدرس IP مقصد ( گيرنده ) مي باشد. در صورتيکه IP ، آدرس مقصدي را مشخص نمايد که در همان سگمنت موجود باشد ، بسته اطلاعاتي مستقيما” براي کامپيوتر مورد نظر ارسال مي گردد . در صورتيکه آدرس مقصد در همان سگمنت نباشد ، IP ، مي بايست از يک روتر استفاده و اطلاعات را براي آن ارسال نمايد.يکي ديگر از وظايف IP ، ايجاد اطمينان از عدم وجود يک بسته اطلاعاتي ( بلاتکليف ) ! در شبکه است . بدين منظور محدوديت زماني خاصي در رابطه با مدت زمان حرکت بسته اطلاعاتي در طول شبکه ، در نظر گرفته مي شود .عمليات فوق، توسط نسبت دادن يک مقدار )Time To Live( TTL به هر يک از بسته هاي اطلاعاتي صورت مي پذيرد. TTL ، حداکثر مدت زماني را که بسته اطلاعاتي قادر به حرکت در طول شبکه است را مشخص مي نمايد( قبل از اينکه بسته اطلاعاتي کنار گذاشته شود .)
پروتکل : ICMP لايه Internet
) Internet Control Message Protocol (ICMP، امکانات لازم در خصوص اشکال زدايي و گزارش خطا در رابطه با بسته هاي اطلاعاتي غيرقابل توزيع را فراهم مي نمايد. با استفاده از ICMP کامپيوترها و روترها که از IP به منظور ارتباطات استفاده مي نمايند ، قادر به گزارش خطا و مبادله اطلاعاتي محدود در رابطه وضعيت بوجود آمده مي باشند. مثلا” در صورتيکه IP ، قادر به توزيع يک بسته اطلاعاتي به مقصد مورد نظر نباشد ، ICMP يک پيام مبتني بر غيرقابل دسترس بودن را براي کامپيوتر مبداء ارسال مي دارد . با اينکه پروتکل IP به منظور انتقال داده بين روترهاي متعدد استفاده مي گردد ، ولي ICMP به نمايندگي از IP/TCP ، مسئول ارائه گزارش خطا و يا پيام هاي کنترلي است . تلاش ICMP در اين جهت نيست که پروتکل IP را به عنوان يک پروتکل مطمئن مطرح نمايد چون پيام هاي ICMP داراي هيچگونه محتوياتي مبني بر اعلام وصول پيام ) Acknowledgment( بسته اطلاعاتي نمي باشند .ICMP ، صرفا” سعي در گزارش خطاء و ارائه فيدبک هاي لازم در رابطه با تحقق يک وضعيت خاص را مي نمايد .
پروتکل : IGMP لايه Internet
) Internet Group Managment Protocol (IGMP، پروتکلي است که مديريت ليست اعضاء براي IP Multicasting ، در يک شبکه IP/TCP را بر عهده دارد . IP Multicasting، فرآيندي است که بر اساس آن يک پيام براي گروهي انتخاب شده از گيرندگان که گروه multicat ناميده مي شوند ؛ ارسال مي گردد . IGMP ليست اعضاء را نگهداري مي نمايد .
پروتکل : ARP لايه Internet
Address Resolution Protocol )ARP( ، پروتکلي است که مسئوليت مسئله “ نام به آدرس” را در رابطه با بسته هاي اطلاعاتي خروجي )Outgoing( ، برعهده دارد . ماحصل فرآيند فوق ، Mapping آدرس IP به آدرس) Media Access Control MAC مربوطه است . کارت شبکه از آدرس MAC ، به منظور تشخيص تعلق يک بسته اطلاعاتي به کامپيوتر مربوطه ، استفاده مي نمايند . بدون آدرس هاي MAC ، کارت هاي شبکه ، دانش لازم در خصوص ارسال بسته هاي اطلاعاتي به لايه بالاتر بمنظور پردازش هاي مربوطه را دارا نخواهند بود . همزمان با رسيدن بسته هاي اطلاعاتي به لايه IP به منظور ارسال در شبکه ، آدرس هاي MAC مبداء و مقصد به آن اضافه مي گردد . ARP ، از جدولي خاص به منظور ذخيره سازي آدرس هاي IP و MAC مربوطه ، استفاده مي نمايد. محلي از حافظه که جدول فوق در آنجا ذخيره مي گردد ، ARP Cache ناميده مي شود. ARP Cache هر کامپيوتر شامل mapping لازم براي کامپيوترها و روترهايي است که صرفا” بر روي يک سگمنت مشابه قرار دارند.