Back to the topics list

پروتکل های شبکه

آشنایی با پروتکل های شبکه

پروتکل های شبکه قوانین و قراردادهایی برای ارتباط بین دستگاه های شبکه هستند. این پروتکل ها رویه هایی را برای انتقال داده ها در سراسر شبکه ها به طور موثر و کارآمد تعریف می کنند. بیایید برخی از پروتکل های شبکه کلیدی و عملکرد آنها در شبکه های کامپیوتری را بررسی کنیم.

مقدمه ای بر پروتکل ها

پروتکل ها برای فعال کردن ارتباط بین رایانه ها، روترها و سایر دستگاه ها در یک شبکه ضروری هستند. آنها اطمینان می دهند که داده های ارسال شده از یک دستگاه می تواند توسط دستگاه دیگر تفسیر و درک شود، صرف نظر از تفاوت در فرآیندهای داخلی یا طراحی آنها.

پروتکل های اصلی شبکه

• پروتکل اینترنت (IP) : این پروتکل وظیفه آدرس دهی و مسیریابی بسته های داده را بر عهده دارد تا بتوانند در شبکه ها حرکت کنند و به مقصد صحیح برسند.
• پروتکل کنترل انتقال (TCP) : با IP کار می کند تا اطمینان حاصل شود که انتقال داده در سراسر شبکه قابل اعتماد است. داده ها را به بسته ها تقسیم می کند، آنها را انتقال می دهد و اطمینان حاصل می کند که به درستی دریافت می شوند.
• پروتکل دیتاگرام کاربر (UDP) : جایگزینی برای TCP، UDP سریعتر اما کمتر قابل اعتماد است، زیرا خطاها را در انتقال بررسی نمی کند یا تحویل را تضمین نمی کند.
• پروتکل انتقال ابرمتن (HTTP) و HTTPS (HTTP Secure) : این پروتکل ها برای انتقال صفحات وب در اینترنت استفاده می شوند. HTTPS شامل رمزگذاری برای امنیت است.
• پروتکل انتقال ایمیل ساده (SMTP) : برای ارسال ایمیل استفاده می شود.
• پروتکل اداره پست (POP) و پروتکل دسترسی به پیام اینترنتی (IMAP) : برای دریافت ایمیل از سرور به مشتری استفاده می شود.

پروتکل های شبکه چگونه کار می کنند

تصور کنید نامه ای از شهری به شهر دیگر ارسال می شود. نامه باید دارای آدرس مقصد، آدرس برگشت و راهی برای جابجایی بین مکان ها باشد. به طور مشابه، هنگامی که داده ها از طریق یک شبکه ارسال می شوند، به بسته ها تقسیم می شوند. هر بسته حاوی داده هایی است که منتقل می شود، به همراه اطلاعاتی مانند آدرس های IP مبدا و مقصد، بسیار شبیه به آدرس های موجود در قیاس نامه ما.

TCP/IP مجموعه‌ای از پروتکل‌ها است که با هم اطمینان می‌دهند که بسته‌های داده از مبدا به مقصد به‌طور قابل اعتمادی حرکت می‌کنند. وقتی یک ایمیل ارسال می کنید یا یک صفحه وب را بارگذاری می کنید، رایانه شما از این پروتکل ها برای ارسال و دریافت داده ها استفاده می کند.

نقش TCP/IP در شبکه

مدل TCP/IP از چهار لایه تشکیل شده است که هر لایه دارای مجموعه ای از پروتکل های منحصر به فرد خود است:

• لایه برنامه : جایی که برنامه های کاربردی دسترسی به شبکه با لایه شبکه تعامل دارند. پروتکل هایی مانند HTTP، HTTPS، FTP و SMTP در اینجا کار می کنند.
• لایه حمل و نقل : اطمینان می دهد که داده ها به طور قابل اعتماد منتقل می شوند. پروتکل های TCP و UDP در این لایه کار می کنند.
• لایه شبکه : مسیریابی بسته های داده در سراسر شبکه را مدیریت می کند. IP (پروتکل اینترنت) یک پروتکل حیاتی در این لایه است.
• لایه پیوند : داده ها را بین گره های شبکه مجاور در یک بخش شبکه منتقل می کند. پروتکل هایی مانند اترنت و وای فای در این لایه کار می کنند.

آدرس دهی IP و زیرشبکه سازی

آدرس IP یک شناسه منحصر به فرد برای یک دستگاه در یک شبکه TCP/IP است. شبکه ها برای سازماندهی و ایمن سازی ترافیک شبکه به زیرشبکه ها تقسیم می شوند. Subnetting به مدیران شبکه اجازه می دهد تا یک شبکه IP را به بخش های شبکه کوچکتر تقسیم کنند. فرمول محاسبه تعداد هاست در هر زیرشبکه به صورت زیر است:

\( \textrm{تعداد میزبان} = 2^{(32 - \textrm{طول ماسک زیر شبکه})} - 2 \)

به عنوان مثال، برای طول ماسک زیر شبکه 24 بیتی (یک ماسک زیر شبکه معمولی 255.255.255.0)، محاسبه به صورت زیر خواهد بود:

\( 2^{(32 - 24)} - 2 = 254 \)

این بدان معناست که می تواند 254 میزبان در این زیر شبکه وجود داشته باشد.

DNS: سیستم نام دامنه

سیستم نام دامنه (DNS) نام دامنه های قابل خواندن توسط انسان را به آدرس های IP ترجمه می کند که رایانه ها از آنها برای شناسایی یکدیگر در شبکه استفاده می کنند. هنگامی که یک URL وب سایت را در مرورگر خود تایپ می کنید، از سرورهای DNS برای یافتن آدرس IP مربوطه برای آن دامنه سؤال می شود و مرورگر شما را قادر می سازد تا با سرور وب سایت ارتباط برقرار کند.

آزمایش با پروتکل های شبکه

در حالی که انجام آزمایشات بدون ابزار اضافی عملی نیست، درک نحوه رعایت این پروتکل ها در عمل می تواند آموزنده باشد. به عنوان مثال، استفاده از ابزارهای خط فرمان مانند ping ، که از پروتکل ICMP برای آزمایش اتصال استفاده می‌کند، یا traceroute ، که مسیر داده‌ها را به مقصد ترسیم می‌کند، می‌تواند بینشی در مورد عملکرد پروتکل‌های شبکه ارائه دهد.

ایمنی و امنیت در پروتکل های شبکه

با ظهور اینترنت، امنیت داده ها به یک نگرانی اساسی تبدیل شده است. پروتکل هایی مانند HTTPS، Secure Shell (SSH) و Transport Layer Security (TLS) رمزگذاری و کانال های ایمن را برای انتقال داده ها، محافظت در برابر رهگیری و اطمینان از یکپارچگی داده ها ارائه می کنند.

آینده پروتکل های شبکه

همانطور که تکنولوژی تکامل می یابد، پروتکل های شبکه نیز پیشرفت می کنند. پیشرفت‌های اخیر شامل HTTP/2 و HTTP/3 می‌شود که هدف آنها سریع‌تر و کارآمد کردن مرور وب است. علاوه بر این، نسل بعدی آدرس‌دهی IP، IPv6، راه‌حلی برای کاهش آدرس‌های IPv4 با افزایش قابل توجه تعداد آدرس‌های منحصربه‌فرد ممکن ارائه می‌دهد.

نتیجه

درک پروتکل های شبکه برای پیمایش در دنیای شبکه های کامپیوتری ضروری است. پروتکل‌های شبکه از پروتکل‌های اساسی مانند TCP/IP گرفته تا پروتکل‌های امنیتی مانند TLS و پیشرفت‌های آینده مانند HTTP/3 و IPv6، تضمین می‌کنند که داده‌ها به طور موثر، قابل اعتماد و ایمن در سراسر شبکه‌ها منتقل می‌شوند. آگاهی و دانش از این پروتکل ها امکان استفاده بهتر از منابع شبکه و افزایش امنیت داده ها را فراهم می کند.