اینترنت چگونه کار می کند: مدل OSI، DNS، TCP در مقابل UDP، و مفاهیم ضروری برای مبتدیان

اینترنت به بخشی جدایی ناپذیر از زندگی ما تبدیل شده است، اما واقعا چگونه کار می کند؟ برای مبتدیان، درک اصول اولیه – مانند مدل OSI، DNS، و پروتکل هایی مانند TCP و UDP – می تواند یک تغییر دهنده بازی باشد. در این مقاله، این موضوعات را به زبان ساده با مثال ها و نمودارهای کاربردی توضیح خواهیم داد تا به شما در شروع کار کمک کند.

اینترنت چگونه کار می کند (ساده شده)

در هسته خود، اینترنت یک شبکه جهانی است که میلیاردها دستگاه را به هم متصل می کند و به آنها امکان برقراری ارتباط را می دهد. در اینجا یک نمای کلی ساده است:

1. دستگاه‌هایی مانند رایانه‌ها و تلفن‌های هوشمند از طریق شبکه‌ها (مثلاً Wi-Fi یا داده تلفن همراه) به اینترنت متصل می‌شوند.
2. داده ها به بسته های کوچک تقسیم می شوند و با استفاده از پروتکل هایی مانند IP (پروتکل اینترنت) در سراسر اینترنت ارسال می شوند.
3. این بسته ها قبل از رسیدن به مقصد از طریق دستگاه هایی مانند روترها و سرورها حرکت می کنند.
4. پس از رسیدن همه بسته ها، آنها برای نمایش یک صفحه وب، ارسال ایمیل یا انجام کارهای دیگر دوباره مونتاژ می شوند.

اینترنت از لایه‌هایی از پروتکل‌ها برای مدیریت این فرآیندها استفاده می‌کند که به بهترین وجه از طریق آن توضیح داده می‌شود مدل OSI.

آشنایی با مدل OSI

مدل OSI (Open Systems Interconnection) چارچوبی است که نحوه انتقال داده ها بین دستگاه ها را توصیف می کند. دارد 7 لایه، هر کدام نقش خاصی دارند:

1. لایه فیزیکی: با اتصالات فیزیکی مانند کابل ها یا سیگنال های Wi-Fi سروکار دارد.
2. لایه پیوند داده: از انتقال داده بین دستگاه های موجود در یک شبکه اطمینان می دهد.
3. لایه شبکه: بسته های داده را بین شبکه های مختلف (مثلاً آدرس های IP) مسیریابی می کند.
4. لایه حمل و نقل: اطمینان حاصل می کند که داده ها به طور دقیق تحویل داده شده اند (به عنوان مثال، TCP، UDP).
5. لایه جلسه: جلسات ارتباطی بین دستگاه ها را مدیریت می کند.
6. لایه ارائه: داده ها را به قالب هایی تبدیل می کند که برنامه ها بتوانند آن را درک کنند (مثلاً رمزگذاری).
7. لایه کاربردی: رابط مستقیم با برنامه های کاربردی کاربر (به عنوان مثال، مرورگرهای وب).

تجسم مدل OSI

TCP و UDP: پروتکل‌ها در لایه انتقال

این لایه حمل و نقل (لایه 4) وظیفه انتقال داده ها بین دستگاه ها را بر عهده دارد. دو پروتکل اصلی در اینجا کار می کنند:

TCP (پروتکل کنترل انتقال)

• قابل اعتماد: اطمینان حاصل می کند که تمام بسته های داده به ترتیب صحیح تحویل داده شده اند.
• اتصال گرا: قبل از ارسال داده، یک اتصال برقرار می کند.
• موارد استفاده: مرور وب، ایمیل، انتقال فایل.

مثال: هنگامی که یک صفحه وب را بارگیری می کنید، TCP اطمینان می دهد که تمام داده ها به دست می آیند تا صفحه به درستی نمایش داده شود.

UDP (پروتکل دیتاگرام کاربر)

• غیر قابل اعتماد: سریعتر اما تضمین نمی کند که همه بسته ها می رسند.
• بدون اتصال: داده ها را بدون ایجاد اتصال ارسال می کند.
• موارد استفاده: بازی آنلاین، پخش ویدئو، پرس و جوهای DNS.

تفاوت های کلیدی بین TCP و UDP:

DNS (سیستم نام دامنه) چیست؟

DNS (سیستم نام دامنه) مانند دفترچه تلفن اینترنت عمل می کند. نام‌های دامنه قابل خواندن برای انسان (مثلا google.com) را به آدرس‌های IP (مثلاً 172.217.12.206) که رایانه‌ها برای برقراری ارتباط استفاده می‌کنند، ترجمه می‌کند.

DNS چگونه کار می کند

1. شما یک URL را در مرورگر خود تایپ می کنید (به عنوان مثال www.google.com).
2. مرورگر برای یافتن آدرس IP مربوطه از یک DNS Resolver درخواست می کند.
3. حل‌کننده DNS حافظه پنهان خود را بررسی می‌کند یا با سایر سرورهای DNS تماس می‌گیرد.
4. آدرس IP بازگردانده می شود و مرورگر صفحه وب را بارگیری می کند.

سرورهای ریشه DNS

وجود دارد 13 سرور ریشه DNS، با برچسب A تا M، که توسط سازمان های مختلف در سراسر جهان مدیریت می شوند. این سرورها برای هدایت پرس و جوها به سرورهای TLD مناسب (دامنه سطح بالا) حیاتی هستند.

نقشه سرور ریشه DNS

13 سرور ریشه در سطح جهانی برای اطمینان از قابلیت اطمینان و سرعت توزیع شده اند. هر سرور ریشه چندین نمونه (با استفاده از Anycast) برای افزونگی و کارایی دارد.

TLD های رایج و هدف آنها

• .com: وب سایت های تجاری.
• .org: موسسات غیر انتفاعی
• .edu: موسسات آموزشی.
• .gov: وب سایت های دولتی
• نت: سایت های مرتبط با شبکه.
• کد کشور TLD (ccTLD): مثال‌ها عبارتند از .uk (بریتانیا)، .bd (بنگلادش)، .in (هند).

TLD ها چگونه کار می کنند

1. یک حل‌کننده DNS از یک سرور ریشه برای یافتن سرور TLD (مثلاً برای .com) درخواست می‌کند.
2. سرور TLD درخواست را به سرور معتبر دامنه (به عنوان مثال google.com) هدایت می کند.
3. سرور معتبر آدرس IP را ارائه می دهد و به کاربر امکان دسترسی به وب سایت را می دهد.

رکوردهای رایج DNS که مبتدیان باید بدانند

• یک رکورد: دامنه را به آدرس IPv4 پیوند می دهد.
• رکورد AAAAR: دامنه را به آدرس IPv6 پیوند می دهد.
• CNAME: یک دامنه را به دامنه دیگر هدایت می کند.
• MX: ایمیل را به سرورهای ایمیل هدایت می کند.
• TXT: متن را اغلب برای اهداف تأیید ذخیره می کند.

مفاهیم کلیدی اضافی

CDN (شبکه های تحویل محتوا)

CDN ها کپی هایی از محتوای وب سایت را در سرورهای سراسر جهان ذخیره می کنند و با ارائه محتوا از سرورهای نزدیک به کاربران، زمان بارگذاری را افزایش می دهند.

امنیت DNS

• جعل DNS: هکرها کاربران را به وب سایت های مخرب هدایت می کنند.
• DNSSEC: پروتکلی که پرس و جوهای DNS را با تأیید صحت آنها ایمن می کند.

نتیجه گیری

درک نحوه عملکرد اینترنت – از مدل OSI گرفته تا DNS و پروتکل هایی مانند TCP و UDP – برای مبتدیان بسیار مهم است. این مفاهیم پایه توسعه وب و شبکه را تشکیل می دهند و به شما در عیب یابی و ایجاد سیستم های بهتر کمک می کنند.

اگر با این موضوعات تازه کار هستید، شروع به کاوش در ابزارهای کاربردی مانند ping، traceroute، و nslookup. سوالاتی دارید؟ آنها را در نظرات زیر به اشتراک بگذارید – ما اینجا هستیم تا به شما در یادگیری کمک کنیم!