مدل TCP/IP چیست؟ بررسی TCP/IP و مقایسه آن با OSI

نیاز روز افزون به انتقال کارآمد و بدون خطای داده ها از طریق کانال های ارتباطی، بحث در مورد پروتکل های ارتباطی، خصوصا ارتباطات از طریق اینترنت را ضروری می سازد. در این مقاله به بررسی یکی از کاربردی ترین مدل های انتقال داده از طریق اینترنت، یعنی مدل TCP/IP می پردازیم و سپس به مقایسه آن با مدل OSI خواهیم پرداخت.

بنابراین در این مقاله به بررسی مباحث زیر خواهیم پرداخت:

• انواع مدل های شبکه
• مدل TCP/IP چیست؟
• مدل OSI چیست؟
• تاریخچه TCP/IP
• لایه های مدل TCP/IP
• TCP/IP چگونه کار می کند؟
• چرا TCP/IP مهم است؟
• مزایا و معایب مدل TCP/IP
• مقایسه مدل TCP/IP با مدل OSI

در واقع TCP/IP برای پیاده سازی برنامه های مختلف شبکه در حین انتقال داده ها و اطلاعات از طریق کانال ارتباطی مورد نیاز است. این مقاله به راحتی به شما کمک می کند تا اساس کار و علت نیاز به مدل TCP/IP در حوزه شبکه را درک کنید.

فن آموزان با ارائه دوره های تخصصی در زمینه علوم کامپیوتر، دوره های شبکه و نرم افزار و بیش از 200 دوره فنی و حرفه ای دیگر فرصتی مناسب برای علاقه مندان به ورود به بازار کار فراهم کرده است. این آموزش ها از سطح مقدماتی تا پیشرفته برگزار می شوند و شامل دوره هایی کاربردی مانند آموزش ICDL همراه با مدرک معتبر فنی و حرفه ای، دوره های برنامه نویسی، آموزش سیسکو و همچنین دوره های تخصصی دیگر می باشند.

انواع مدل های شبکه

دو مدل اصلی شبکه وجود دارد که برای برقراری ارتباط با دستگاه های مختلف از طریق اینترنت در دسترس هستند. یکی از مدل ها  OSIو دیگری TCP/IP است. به خاطر داشته باشید که OSI و TCP/IP دو مدل متفاوت هستند که تقریبا در یک دوره زمانی ساخته شده اند و عملکرد آن ها هم تا حدودی مشابه است.

مدل TCP/IP چیست؟

مدل TCP/IP به مدل پروتکل کنترل انتقال/پروتکل اینترنت اشاره دارد. این مدل بخشی از حوزه شبکه است که به طور خاص برای نظارت بر انتقال کارآمد و بدون خطای داده ها طراحی شده است. نام مدل TCP/IP بر اساس دو پروتکل از مدل آن انتخاب شده است. یکی پروتکل TCP است که در لایه Transport استفاده می شود و دیگری پروتکل IP است که در لایه Network استفاده می شود. در مورد این لایه ها به طور مفصل در ادامه صحبت خواهیم نمود.

در واقع این مدل بر اساس یک مدل معماری چهار لایه کار می کند که در آن هر لایه، پروتکل های شبکه مورد نیاز برای داده هایی که قرار است منتقل شوند را به طور ضمنی تعریف می کند تا داده ها را با بهینه ترین ساختار برای انتقال کارآمد از طریق شبکه آماده کند.

مدل OSI چیست؟

OSI (اتصال متقابل سیستم باز) یک مدل نظری (یا مرجع) است و همانطور که در تصویر زیر می توانید ببینید شامل هفت لایه است:

۳ لایه بالایی (لایه ۵، ۶، ۷) مدل OSI عمدتا با نرم افزار و ۳ لایه پایینی (لایه ۱، ۲، ۳) با سخت افزار سروکار دارند. لایه میانی (لایه ۴) نیز با سخت افزار و نرم افزار سروکار دارد. این مدل روشی را تعریف می کند که از طریق آن دو دستگاه می توانند به راحتی از طریق اینترنت ارتباط برقرار کنند. به همین دلیل است که تولیدکنندگان سخت افزار و توسعه دهندگان نرم افزار، سخت افزار و نرم افزار را مطابق با مدل لایه ای OSI تولید می کنند.

اکنون به بررسی مدل TCP/IP می پردازیم و در ادامه آن را با مدل OSI که در این قسمت نیز توضیح داده شد می پردازیم.

تاریخچه TCP/IP

مجموعه پروتکل اینترنت یا به اختصار TCP/IP، مجموعه ای از پروتکل ها است که لایه شبکه اینترنت را تشکیل می دهند. وزارت دفاع ایالات متحده در طول جنگ سرد، TCP/IP را به عنوان راهی برای برای اتصال رایانه های شبکه های خود و ارتباط برقرار کردن با یکدیگر در سراسر مرزهای ملی توسعه داده است. این پروتکل در اواخر دهه 1960 توسط DARPA رسمی شد و بعدا توسط سازمان های دولتی و دانشگاه های سراسر جهان، به عنوان یک استاندارد شبکه مشترک پذیرفته شد و از آن زمان تاکنون مورد استفاده قرار می گیرد.

اولین نسخه TCP/IP، (1975) ARPANET بود که مخفف Advanced Research Projects Administration Network است. این نام در سال 1983، زمانی که این پروتکل به یک استاندارد باز تبدیل شد که می توانست در هر شبکه ای استفاده شود، به TCP/IP تغییر یافت.

در واقع محققان نیاز داشتند که برای دسترسی به تجهیزات یکدیگر، پیام ها را به سرعت در فواصل طولانی، بدون اینکه داده ها در طول مسیر توسط هیچ گره میانی دوباره ارسال شوند، ارسال کنند. این ضرورت منجر به توسعه پروتکل کنترل انتقال (TCP) و پروتکل اینترنت (IP) شد. این پروتکل ها برای ارتباطات بین رایانه ها از طریق شبکه های محلی یا شبکه های گسترده، در نظر گرفته شده بودند و روز به روز به میزان بیش تری توسعه یافتند.

لایه های مدل TCP/IP

در این بخش، لایه های مختلف این مدل و عملکرد آن ها در حوزه شبکه را خواهید شناخت:

مدل TCP/IP به چهار لایه مختلف تقسیم می شود:

• لایه کاربرد
• لایه انتقال
• لایه اینترنت
• لایه دسترسی به شبکه

هر لایه وظیفه خاصی را روی داده هایی که از طریق کانال شبکه منتقل می شوند انجام می دهد و داده ها همانطور که در زیر ذکر شده است، طبق یک الگوی از پیش تعیین شده از یک لایه به لایه دیگر منتقل می شوند:

مدل فوق جریان داده ها را هنگام ارسال از سمت فرستنده نشان می دهد. در مورد دریافت داده ها، لایه های مدل به ترتیب معکوس کار می کنند.

اکنون، نگاهی دقیق به هر یک از لایه ها بیندازید:

لایه کاربرد

این لایه، بالاترین لایه مدل TCP/IP است که نشان دهنده برنامه ها و اپلیکیشن هایی است که از مدل TCP/IP برای ارتباط با کاربر از طریق اپلیکیشن ها استفاده می کنند. وظایف مختلف انجام شده توسط این لایه، نمایش داده ها برای برنامه های اجرا شده توسط کاربر و ارسال آن به لایه انتقال است.

لایه کاربرد، ارتباط پیوسته بین اپلیکیشن و کاربر را برای تبادل داده ها حفظ می کند و ویژگی های مختلفی مانند مدیریت از راه دور سیستم، سرویس های ایمیل و غیره را ارائه می دهد.

برخی از پروتکل های مورد استفاده در این لایه عبارتند از:

HTTP: پروتکل انتقال ابرمتن که برای دسترسی به اطلاعات موجود در اینترنت از آن استفاده می شود.

SMTP: پروتکل انتقال ایمیل ساده، وظیفه مدیریت مراحل و مسائل مربوط به ایمیل را بر عهده دارد.

FTP: این پروتکل، یک پروتکل استاندارد است که بر انتقال فایل ها از طریق کانال شبکه نظارت دارد.

لایه انتقال

این لایه مسئول برقراری ارتباط بین دستگاه فرستنده و گیرنده است و همچنین وظیفه تقسیم داده ها از لایه کاربرد و تبدیل آن به بسته هایی را برعهده دارد که سپس برای ایجاد توالی ها از آن ها استفاده می شوند.

همچنین وظیفه حفظ داده ها، یعنی انتقال بدون خطا و کنترل سرعت جریان داده ها از طریق کانال ارتباطی برای انتقال جریان داده ها را بر عهده دارد.

پروتکل های مورد استفاده در این لایه عبارتند از:

TCP: پروتکل کنترل انتقال، مسئول انتقال صحیح بخش ها از طریق کانال ارتباطی است. همچنین این پروتکل یک اتصال شبکه ای بین سیستم مبدا و مقصد برقرار می کند.

UDP: پروتکل داده نگار کاربر، مسئول شناسایی خطاها و سایر وظایف در حین انتقال اطلاعات است. UDP برای انتقال داده ها، فیلدهای مختلفی از جمله موارد زیر را حفظ می کند:

• آدرس پورت منبع: این پورت مسئول طراحی برنامه ای است که پیام ارسالی را تشکیل می دهد.
• آدرس پورت مقصد: این پورت پیام ارسال شده از سمت فرستنده را دریافت می کند.
• طول کل: تعداد کل بایت های داده نگار کاربر.
• جمع کنترلی: برای تشخیص خطای پیام در سمت مقصد استفاده می شود.

لایه اینترنت

لایه اینترنت وظیفه کنترل انتقال داده ها از طریق حالت های مختلف شبکه را بر عهده دارد و پروتکل های مربوط به مراحل مختلف انتقال داده هایی که به صورت بسته های ارسال شده توسط لایه قبلی هستند را از طریق کانال اجرا می کند.

این لایه عملکردهای مهم بسیاری را در مدل TCP/IP انجام می دهد که برخی از آن ها عبارتند از:

• این لایه مسئول مشخص کردن مسیری است که بسته های داده برای انتقال از آن استفاده می کنند.
• این لایه مسئول ارائه آدرس های IP به سیستم برای امور شناسایی از طریق کانال شبکه است.

برخی از پروتکل های اعمال شده در این لایه عبارتند از:

IP: این پروتکل به دستگاه شما یک آدرس منحصر به فرد اختصاص می دهد؛ آدرس IP همچنین مسئول مسیریابی داده ها از طریق کانال ارتباطی است.

ARP: این پروتکل به پروتکل تفکیک آدرس اشاره دارد که مسئول یافتن آدرس فیزیکی با استفاده از آدرس IP است.

لایه دسترسی به شبکه

آخرین لایه در مدل شبکه، لایه دسترسی به شبکه است. این لایه ترکیبی از لایه پیوند داده و لایه فیزیکی است که وظیفه ارسال و دریافت داده ها به صورت بیت های خام، یعنی به فرمت دودویی، از طریق حالت های ارتباط فیزیکی در کانال شبکه را بر عهده دارد. این لایه از آدرس فیزیکی سیستم برای نقشه برداری مسیر انتقال از طریق کانال شبکه استفاده می کند.

TCP/IP چگونه کار می کند؟

مدل TCP/IP، مجموعه ای از پروتکل های ارتباطی هستند که برای اتصال Host ها (میزبان ها) در اینترنت استفاده می شود. TCP/IP به رایانه های موجود در یک شبکه اجازه می دهد تا یکدیگر را شناسایی کرده و با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. در واقع هر زمان که چیزی را از طریق اینترنت ارسال می کنید (یک پیام، یک عکس، یک فایل)، مدل TCP/IP آن داده ها را طبق یک رویه چهار لایه به بسته هایی تقسیم می کند. داده ها ابتدا به یک ترتیب از این لایه ها عبور می کنند و سپس به ترتیب معکوس، داده ها دوباره در سمت گیرنده جمع آوری می شوند.

بنابراین TCP/IP یک پروتکل دو لایه است که لایه انتقال (TCP) مسئول ارتباط قابل اعتماد انتها به انتها و لایه اینترنت (IP) مسئول مسیریابی بسته ها از میزبان به میزبان است.

در لایه انتقال، TCP یک سرویس جریان بایت قابل اعتماد برای برنامه ها ارائه می دهد. TCP تحویل داده ها را تضمین می کند و داده ها به همان ترتیبی که ارسال شده اند، تحویل داده می شوند. TCP از چندین مکانیسم برای ارائه این سرویس استفاده می کند، از جمله شماره های ترتیب، تأییدیه ها و زمان های انتظار.

در لایه اینترنت، IP مسئول مسیریابی دیتاگرام ها (بسته ها) از میزبان به میزبان دیگر است. IP تحویل دیتاگرام ها را تضمین نمی کند، اما سعی می کند آنها را به بهترین شکل تحویل دهد. اگر یک دیتاگرام نتواند تحویل داده شود، IP یک پیام خطا به میزبان منبع برمی گرداند.

مجموعه پروتکل TCP/IP رایج ترین مجموعه پروتکل مورد استفاده در اینترنت امروز است و همچنین مجموعه پروتکلی است که توسط اکثر شبکه های محلی (LAN) و شبکه های گسترده (WAN) استفاده می شود.

چرا TCP/IP مهم است؟

مدل TCP/IP از آن جهت ضروری است که معماری ای را فراهم می کند که امکان ارتباط تقریبا آنی در انواع رسانه های شبکه مانند مسی، فیبر و یا بی سیم را فراهم می کند. مدل TCP/IP این کار را با استفاده از مجموعه پروتکل اینترنت انجام می دهد که شامل پروتکل های TCP و UDP است.

پروتکل TCP، نحوه انتقال بسته ها از یک مکان به مکان دیگر در شبکه را کنترل می کند و پروتکل UDP، نحوه انتقال بسته ها در یک دستگاه واحد یا بین دو دستگاه در یک شبکه محلی (LAN) را کنترل می کند. در واقع می توان گفت بدون TCP/IP، هیچ راهی برای ارتباط رایانه ها از طریق اینترنت وجود نخواهد داشت.

مزایا و معایب مدل TCP/IP

با وجود مزایای فراوان، این مدل ها دارای برخی مشکلات نیز هستند که در ادامه به بیان آن خواهیم پرداخت.

مزایای TCP/IP

• مقیاس پذیری: مدل TCP/IP بسیار مقیاس پذیر است و می تواند شبکه های کوچک و بزرگ را در خود جای دهد.
• قابلیت اطمینان: این مدل قوی و قابل اعتماد است و آن را برای برنامه های کاربردی با ماموریت های حیاتی مناسب می سازد.
• انعطاف پذیری: بسیار انعطاف پذیر است و امکان همکاری بین انواع مختلف شبکه ها را فراهم می کند.
• امنیت: پروتکل های مختلف موجود در این مدل، اقدامات امنیتی قوی را ارائه می دهند.
• مقرون به صرفه بودن: پیاده سازی و نگهداری TCP/IP نسبتا ارزان است.

معایب TCP/IP

• پیچیدگی: این مدل کاملا پیچیده است و برای پیکربندی و نگهداری به درجه خاصی از تخصص نیاز دارد.
• آسیب پذیری: به دلیل پیچیدگی آن، در برابر حمله آسیب پذیر است.
• عملکرد: عملکرد می تواند به دلیل ازدحام و تأخیر شبکه کاهش یابد.

مقایسه مدل TCP/IP با مدل OSI

مدل TCP/IP به منظور حفظ و توضیح انتقال داده ها طراحی شده است، در حالی که مدل OSI یک مفهوم شبکه ای است که به طور خاص به توضیح ارتباط و عملکرد داده ها و پروتکل ها در طول انتقال اطلاعات می پردازد.

از آنجایی که هر دو مدل برای دستیابی به یک هدف ساخته شده اند، هر دو از مجموعه پروتکل های استاندارد یکسانی استفاده می کنند و مفاهیم شبکه را به طور مشابه توصیف می کنند اما از نظر توضیح و مستندسازی، مدل TCP/IP به هیچ وجه به مدل OSI نزدیک نیست. در قسمت زیر می توانید مقایسه ای از مهم ترین ویژگی های این دو مدل را مشاهده نمایید.

مدل OSI یکی از بهترین و مستندترین مدل هایی است که تاکنون ایجاد شده است. این مدل مفاهیم، پروتکل ها و اصطلاحات پیچیده شبکه را به گونه ای توصیف می کند که نه تنها درک آن آسان است، بلکه به خاطر سپردن آن نیز آسان تر است. در این بخش تفاوت ها و شباهت های مدل TCP/IP و مدل OSI توضیح داده شده است.

شباهت های مدل TCP/IP و مدل OSI

• هر دو مدل های منطقی هستند.
• هر دو استانداردهایی برای شبکه تعریف می کنند.
• هر دو چارچوبی برای ایجاد و پیاده سازی استانداردها و دستگاه های شبکه ارائه می دهند.
• هر دو فرآیند ارتباطات شبکه را به لایه هایی تقسیم می کنند.
• در هر دو مدل، یک لایه واحد یک عملکرد خاص را تعریف می کند و فقط برای آن عملکرد، استاندارد تعیین می کند.
• هر دو مدل به یک سازنده اجازه می دهند دستگاه ها و اجزای شبکه را به صورتی بسازد که بتوانند با دستگاه ها و اجزای ساخته شده توسط سایر تولیدکنندگان هماهنگی داشته باشند و با آن ها کار کنند.
• هر دو مدل با تقسیم توابع پیچیده به اجزای ساده تر، فرآیند عیب یابی را ساده می کنند.
• هر دو مدل به جای تعریف استانداردها و پروتکل های از پیش تعریف شده، از ارجاع­دهی استفاده می کنند. به عنوان مثال، استانداردهای اترنت قبل از ایجاد این مدل ها توسط IEEE تعریف شده بودند. بنابراین به جای تعریف مجدد آن ها، هر دو مدل از آن ها به عنوان استانداردهای اترنت IEEE استفاده کردند.

تفاوت های مدل OSI و مدل TCP/IP

• مدل OSI هفت لایه دارد در حالی که مدل TCP/IP چهار لایه دارد.
• مدل OSI دیگر استفاده نمی شود در حالی که TCP/IP هنوز در شبکه های کامپیوتری استفاده می شود.
• برای تعریف قابلیت های لایه های بالایی، مدل OSI از سه لایه جداگانه (کاربرد، ارائه و نشست) استفاده می کند در حالی که مدل TCP/IP از یک لایه واحد (کاربرد) استفاده می کند.
• درست مانند لایه های بالایی، مدل OSI از دو لایه جداگانه (فیزیکی و پیوند داده) برای تعریف قابلیت های لایه های پایینی استفاده می کند در حالی که TCP/IP از یک لایه واحد (لایه دسترسی به شبکه) برای همین کار استفاده می کند.
• برای تعریف پروتکل ها و استانداردهای مسیریابی، مدل OSI از لایه شبکه استفاده می کند در حالی که مدل TCP/IP از لایه اینترنت استفاده می کند.
• مدل OSI نسبت به مدل TCP/IP به صورت بهتری مستند شده است.
• مدل OSI هر استاندارد و پروتکل را با جزئیات توضیح می دهد در حالی که مدل TCP/IP نسخه خلاصه شده ای از آن را ارائه می دهد.

مقاله “مدل TCP/IP چیست؟ بررسی و مقایسه آن با OSI” توسط دپارتمان فناوری اطلاعات آموزشگاه فنی و حرفه ای فن آموزان تدوین و نگارش شده است. فن آموزان مجری دوره های تخصصی فنی و حرفه ای به صورت حضوری و مجازی، در زمینه های متنوعی همچون کامپیوتر و نرم افزار، شبکه و مخابرات، برق و الکترونیک، تعمیرات تخصصی، خودرو، مالی و اداری، صنایع چوب، صنایع غذایی، صنایع فلز و بسیاری از حوزه های دیگر است. برخی از دوره های پرمخاطب این مرکز شامل آموزش تعمیرات لپ تاپ، دوره های تخصصی آموزش plc و بیش از 200 دوره کاربردی برای ورود به بازار کار هستند. برای کسب اطلاعات بیشتر میتوانید فرم زیر را تکمیل کرده یا با ما تماس بگیرید.

برای شروع یادگیری تردید دارید؟

جهت دریافت مشاوره رایگان شماره موبایل خود را وارد کنید.

"*" فیلدهای الزامی را نشان می دهد

Hidden

صفحه

شماره تماس*

Name

این فیلد برای اعتبار سنجی است و باید بدون تغییر باقی بماند .

دریافت مشاوره رایگان