مدل شبکه TCP/IP💻: Deep Dive با یک مثال

پس بیایید شروع کنیم😃.

مدل TCP/IP یک چارچوب مفهومی است که برای درک و پیاده سازی پروتکل های ارتباطی شبکه استفاده می شود. این مخفف عبارت Transmission Control Protocol/Internet Protocol است و پایه اینترنت مدرن و اکثر شبکه ها است.

مدل TCP/IP از چهار لایه تشکیل شده است که هر یک هدف خاصی را انجام می دهند. بیایید هر لایه را تجزیه کنیم:

1. سطح کاربردی:

   • لایه Application لایه بالایی مدل TCP/IP است و وظیفه ارائه خدمات شبکه را به طور مستقیم به برنامه های کاربر بر عهده دارد. این خدمات به برنامه های نرم افزاری اجازه می دهد تا از طریق شبکه با هم ارتباط برقرار کنند. نمونه‌هایی از برنامه‌هایی که در این لایه کار می‌کنند عبارتند از مرورگرهای وب، سرویس گیرنده‌های ایمیل و برنامه‌های انتقال فایل.
   • برخی از پروتکل های رایج در این لایه عبارتند از HTTP (پروتکل انتقال ابرمتن) برای مرور وب، SMTP (پروتکل انتقال ایمیل ساده) برای ایمیل و FTP (پروتکل انتقال فایل) برای انتقال فایل.
   • این لایه جایی است که داده های کاربر تولید یا مصرف می شود و داده ها را به گونه ای قالب بندی می کند که توسط برنامه قابل درک باشد.

2. لایه حمل و نقل:

   • لایه حمل و نقل وظیفه ارتباط سرتاسر بین دستگاه های موجود در شبکه را بر عهده دارد. تحویل مطمئن و منظم داده، تشخیص خطا و کنترل جریان را تضمین می کند.
   • دو پروتکل پرکاربرد در این لایه عبارتند از:
     • TCP (پروتکل کنترل انتقال): ارتباط قابل اعتماد و اتصال گرا را فراهم می کند. TCP تضمین می کند که بسته های داده بدون خطا و به ترتیب صحیح تحویل داده می شوند. همچنین کنترل جریان را کنترل می کند تا از هجوم دستگاه دریافت کننده با داده های بیش از حد به طور همزمان جلوگیری کند.
     • UDP (User Datagram Protocol): این یک پروتکل ساده تر و بدون اتصال است که حداقل بررسی خطا و بدون تحویل تضمینی را ارائه می دهد. UDP برای برنامه‌هایی استفاده می‌شود که سرعت آن مهم‌تر از قابلیت اطمینان است، مانند پخش ویدیوی بلادرنگ یا بازی‌های آنلاین.
   • هنگامی که داده ها از لایه برنامه منتقل می شوند، برای انتقال از طریق شبکه به قطعات کوچکتر به نام بخش (TCP) یا دیتاگرام (UDP) تقسیم می شوند.

3. لایه اینترنت:

   • لایه اینترنت مسئول آدرس دهی، مسیریابی و ارسال بسته های داده بین شبکه های مختلف است. این تضمین می کند که بسته های داده از طریق اینترنت یا هر شبکه متصل به هم به مقصد می رسند.
   • پروتکل اولیه مورد استفاده در این لایه، پروتکل اینترنت (IP) است. این یک آدرس IP منحصر به فرد را به هر دستگاه متصل به شبکه اختصاص می دهد و به روترها اجازه می دهد بسته های داده را بر اساس این آدرس ها به مقصد صحیح هدایت کنند.
   • وقتی بخش‌های داده یا دیتاگرام‌ها از لایه انتقال می‌آیند، لایه اینترنت آدرس‌های IP مبدا و مقصد را اضافه می‌کند و یک بسته IP تشکیل می‌دهد.

4. لایه پیوند (لایه دسترسی به شبکه):

   • لایه پیوند پایین ترین لایه مدل TCP/IP است و وظیفه انتقال فیزیکی داده ها بین گره ها در همان شبکه را بر عهده دارد. با آدرس دهی سخت افزار، تشخیص خطا، و انتقال قابل اعتماد فریم ها (بسته های داده) در یک بخش شبکه محلی سروکار دارد.
   • این لایه بسته به نوع شبکه فیزیکی مورد استفاده، پیاده سازی های مختلفی دارد، مانند اترنت، Wi-Fi یا PPP (پروتکل نقطه به نقطه).
   • در این لایه، بسته IP در یک قاب داده با یک آدرس سخت افزاری خاص، به نام آدرس MAC، دستگاه گیرنده در شبکه محلی کپسوله می شود.

بنابراین، مدل TCP/IP چارچوبی را برای ارتباط بین دستگاه ها از طریق شبکه فراهم می کند. از برنامه های کاربر در لایه برنامه شروع می شود که داده ها را تولید می کنند. سپس این داده ها در لایه حمل و نقل به بخش ها یا دیتاگرام ها تقسیم می شوند، آدرس های IP در لایه اینترنت اختصاص داده می شود و در نهایت در فریم های داده با آدرس های MAC در لایه لینک منتقل می شوند. همانطور که داده ها در لایه ها به ترتیب معکوس جریان می یابند، دوباره جمع می شوند، خطا بررسی می شوند و به برنامه مناسب در دستگاه گیرنده تحویل داده می شوند.

با یک مثال بفهمیم😃 .

فرض کنید دسکتاپم را به اینترنت (airtel) وصل کردم، مرورگر را باز کردم، www.facebook.com را تایپ کردم و اینتر را بزنید. مراحل زیر در مدل TCP/IP انجام خواهد شد.

1. سطح کاربردی:

   • مرورگر وب خود (مانند کروم، فایرفاکس) را روی دسکتاپ باز می کنید. مرورگر وب در لایه کاربردی مدل TCP/IP کار می کند.
   • شما “www.facebook.com” را در نوار آدرس تایپ کرده و Enter را بزنید. این عمل باعث می شود که مرورگر وب درخواست دسترسی به وب سایت فیس بوک را آغاز کند.

2. لایه حمل و نقل:

   • در لایه حمل و نقل، مرورگر وب از HTTP (پروتکل انتقال ابرمتن) برای ارسال درخواست دسترسی به وب سایت فیس بوک استفاده می کند. درخواست برای انتقال از طریق اینترنت به بخش های کوچکتر تقسیم می شود.
   • TCP (پروتکل کنترل انتقال) برای درخواست های HTTP استفاده می شود زیرا تحویل داده های قابل اعتماد را تضمین می کند. مرورگر یک اتصال TCP با وب سروری که وب سایت فیس بوک را میزبانی می کند برقرار می کند.

3. لایه اینترنت:

   • بخش های TCP به لایه اینترنت منتقل می شوند، جایی که پروتکل اینترنت (IP) وارد عمل می شود. لایه IP آدرس های IP مبدا و مقصد را به بخش ها اضافه می کند و بسته های IP را تشکیل می دهد.
   • در این مرحله درخواست مرورگر برای وب سایت فیسبوک در یک بسته IP کپسوله می شود. آدرس IP مقصد بر اساس نام دامنه “www.facebook.com” تعیین می شود، که با استفاده از جستجوی DNS (سیستم نام دامنه) به یک آدرس IP تبدیل می شود.

4. لایه پیوند (لایه دسترسی به شبکه):

   • بسته های IP اکنون به لایه پیوند پایین می روند، جایی که رابط شبکه مناسب تعیین می شود. از آنجایی که شما از طریق ایرتل به اینترنت متصل هستید، لایه پیوند فریم های داده را برای انتقال از طریق شبکه ایرتل آماده می کند.
   • فریم های داده با آدرس های MAC مبدا و مقصد محصور شده اند. آدرس MAC مقصد معمولاً آدرس MAC روتر Airtel (دروازه) است که دسکتاپ شما را به اینترنت متصل می کند.

5. انتقال:

   • فریم های داده آماده شده از طریق شبکه محلی (شبکه خانگی شما) به روتر Airtel ارسال می شود و از آنجا به زیرساخت شبکه Airtel ارسال می شود.

6. مسیریابی:

   • در شبکه Airtel، روترها آدرس IP مقصد بسته ها را بررسی می کنند و از جداول مسیریابی آنها برای تعیین جهش بعدی (روتر بعدی) برای ارسال داده ها به مقصد استفاده می کنند.

7. ستون فقرات اینترنت:

   • بسته‌های IP از طریق چندین روتر و دستگاه‌های شبکه در شبکه Airtel و احتمالاً شبکه‌های دیگر در ستون فقرات اینترنت جهانی عبور می‌کنند. این دستگاه‌ها با هم کار می‌کنند تا بسته‌ها را به سرور مقصد میزبان فیس‌بوک نزدیک‌تر کنند.

8. رسیدن به سرور فیسبوک:

   • در نهایت بسته های IP به مرکز داده ای می رسند که وب سایت فیس بوک در آن میزبانی می شود. روترهای مرکز داده بسته ها را بیشتر به سرور خاصی هدایت می کنند که میزبان وب سایت فیس بوک است.

9. پاسخ سرور:

   • سرور فیس بوک درخواست شما را پردازش می کند، محتوای صفحه وب را تولید می کند و پاسخی را برای ارسال به دسکتاپ شما آماده می کند.

10. انتقال به دسکتاپ شما:

    • پاسخ سرور همان مسیر را به صورت معکوس دنبال می کند و از لایه اینترنت و لایه پیوند می گذرد. داده های پاسخ از طریق شبکه Airtel، شبکه خانگی شما منتقل می شود و در نهایت به دسکتاپ شما می رسد.

11. کپسولاسیون لایه پیوند:

    • در لایه لینک دسکتاپ شما، فریم های داده کپسوله می شوند، هدر لایه پیوند حذف می شود و بسته های IP باقی می مانند.

12. کپسولاسیون لایه اینترنت:

    • بسته های IP به لایه اینترنت منتقل می شوند، جایی که هدرهای IP حذف می شوند و بخش های لایه حمل و نقل باقی می مانند.

13. کپسولاسیون لایه حمل و نقل:

    • در لایه حمل و نقل، بخش های TCP در پاسخ HTTP اصلی از سرور فیس بوک دوباره جمع می شوند.

14. کپسولاسیون لایه کاربردی:

    • مرورگر وب در لایه برنامه پاسخ HTTP را پردازش می کند، محتوای صفحه وب را تفسیر می کند و وب سایت فیس بوک را در پنجره مرورگر شما نمایش می دهد.

کل این فرآیند به سرعت در پشت صحنه اتفاق می‌افتد و به لطف مدل شبکه TCP/IP، شما را قادر می‌سازد تا به وب‌سایت‌ها دسترسی داشته باشید و به طور یکپارچه از طریق اینترنت ارتباط برقرار کنید.

تا دفعه بعد😃 .
اگر مقاله را دوست داشتید، لایک کنید💖.