انواع پروتکل های شبکه در مدل مرجع TCP/IP — معرفی 14 پروتکل مهم در شبکه

در علوم کامپیوتری به مجموعه قوانین و مقرراتی که کامپیوترها برای ارتباط با یکدیگر نیاز دارند را پروتکل می‌نامند. کسب علم و دانش کافی پیرامون آشنایی و شناخت انواع پروتکل‌های ارتباطی برای یک مهندس شبکه بسیار مهم است. به این خاطر که این پروتکل‌‌ها در راه‌اندازی و مخصوصا خطایابی شبکه‌‌های مختلف کاربرد‌های بسیاری دارند. در این مطلب، ضمن پرداختن به مفهوم پروتکل، انواع پروتکل های ارتباطی شبکه های کامپیوتری و اینترنت به طور کاملا جامع، برای شما عزیزان شرح داده شده‌اند.

پروتکل چیست؟

پروتکل مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها و قوانینی است که به کلاینت‌ها و هاست‌ها اجازه برقراری ارتباط، انتقال اطلاعات و خاتمه ارتباط، بر روی بستر شبکه را می‌دهد. به بیان ساده‌تر، یک پروتکل ترتیب و قالب پیام‌های مبادله شده بین مبدا و مقصد را تعریف و مشخص می‌کند. همچنین پروتکل تعیین می‌کند که هر یک از طرفین ارتباط در قبال ارسال یا دریافت هر پیام، چه عملکرد یا واکنشی را باید از خود نشان دهند.

در ادامه به توضیح انواع پروتکل های شبکه در مدل مرجع TCP/IP می‌پردازیم.

انواع پروتکل های شبکه

در یک شبکه کامپیوتری، انواع پروتکل وجود دارد که هرکدام بسته به اینکه چه وظایفی دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند. پروتکل‌ها نقش مهمی در یک کامپیوتر دارند. اگر بخواهیم دو ماشین در یک شبکه ارتباط موفقی داشته باشند، باید از پروتکل‌ها استفاده کنیم. دو مدل مرجع TCP/IP و OSI دارای پروتکل‌های مختلفی هستند که در این مقاله به بررسی پروتکل های شبکه در مدل مرجع TCP/IP خواهیم پرداخت.

پروتکل های لایه کاربرد (Application) در شبکه

لایه Application از پروتکل‌‌هایی استفاده می‌کند که خدماتی مانند انتقال فایل و عملیات را ارائه می‌کند.

پروتکل انتقال ابرمتن HTTP

پروتکل http یا Hypertext Transfer Protocol یک استاندارد تعریف شده برای شبکه‌های کامپیوتری است که برای نمایش صفحات وب مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پروتکل اولین بار پس از ایجاد اولین سایت‌ها در سطح اینترنت به وجود آمد و به کار گرفته شد، چرا که این پروتکل قابلیت ارتباط بین سرور و کلاینت را برقرار می‌کند، بنابراین بدون این پروتکل دسترسی به صفحات وب در سطح اینترنت وجود نخواهد داشت.

در این پروتکل ابتدا از سمت کلاینت به سرور یک درخواست HTTP ارسال می‌شود. سرور درخواست را بررسی کرده و پاسخ را به کلاینت ارسال می‌کند یا عملیات لازم را انجام می‌دهد. این پروتکل یک نوع ایمن نیز دارد که HTTPS نام دارد و به معنی پروتکل امن انتقال ابرمتن است. این پروتکل ایمن بوده و به صورت رمزگذاری شده اطلاعات را انتقال می‌دهد.

پروتکل انتقال فایل FTP

بسیاری از مردم قبلاً بدون اینکه متوجه باشند از FTP استفاده کرده اند. اگر تا به حال فایلی را از یک صفحه وب دانلود کرده اید، از FTP استفاده کرده اید. پروتکل انتقال فایل یا همان File Transfer Protocol رایج ترین پروتکل برای برقراری ارتباط و انتقال فایل‌ها بین رایانه‌ها به صورت گسترده در شبکه TCP/IP استفاده می‌شود.

عملکرد این پروتکل که یکی دیگر از پروتکل های شبکه در لایه کاربرد است، بدین صورت می‌باشد که یک کلاینت از سرور، درخواست دسترسی به منبعی یا ارسال و دریافت فایلی را داشته باشد و سرور به آن‌ها اجازه دسترسی بدهد. بدین ترتیب در یک انتقال فایل با پروتکل FTP دو ماشین دخالت دارد. کلاینت و سرور دو ماشین مهم در این پروتکل هستند که پس از ایجاد ارتباط در بین دو ماشین، کلاینت می‌تواند با دسترسی‌های محدودی که دارد، عملیات آپلود فایل در سرور و دانلود از آن ا انجام دهد. همچنین عملیات حذف یا ویرایش نام فایل‌ها نیز قابل انجام خواهد بود.

نرم افزارهای مختلفی برای ایجاد ارتباط بین دو ماشین سرور و کلاینت از راه دور وجود دارد که از مهم ترین آن‌ها می‌توان به FileZilla ،Transmit و WinSCP اشاره کرد.

پروتکل های ارسال ایمیل POP3 و IMAP و SMTP

• SMTP:

این نرم‌افزار به کاربر کمک بسیاری کرده تا قالب و نوع پست الکترونیکی را تعیین کرده و ذخیره سازی آن را تا زمانی که به اینترنت دسترسی دارد، ادامه دهد. لحظه‌ای که یک پست الکترونیکی برای ارسال آماده گردد، رویه ارسال از طریق عامل انتقال پیام، مدیریت و کنترل می‌شود.

اما یکی از معایب این پروتکل محدودیت‌هایی است که در نگهداری پیام وجود دارد به همین دلیل همراه با پروتکل‌های IMAP یا POP3 استفاده می‌شود؛ این دو پروتکل را در ادامه مطلب انواع پروتکل های شبکه به شما معرفی خواهیم کرد.

• IMAP:

این پروتکل مخفف Internet Message Access Protocol می‌باشد که به معنی قرارداد پیام گزینی یا پروتکل دستیابی به پیغام در محیط اینترنت است. پروتکل IMAP جزء رایج ترین پروتکل‌های مورد استفاده برای بازیابی ایمیل است و تاریخچه نسبتا کمی دارد و از جمله پروتکل‌های نسبتا جدید مورد استفاده در محیط وب است. همچنین این پروتکل از مدل کلاینت سرور پیروی می‌کند.

از آنجایی که در پروتکل POP3 (که در ادامه توضیح خواهیم داد) ایمیل‌ها پس از دریافت از روی سرور حذف می‌شوند، نیازمند یک پروتکل هستیم که این اتفاق در آن نیوفتد. سرویس‌‌های صندوق ایمیل و سایت‌هایی که امروزه فایل‌های صوتی و تصویری در آن‌ها بصورت آنلاین مورد استفاده و پخش قرار می‌گیرند از این پروتکل استفاده می‌کنند.

• pop3:

پروتکل های لایه انتقال (Transport Layer) در شبکه

وظیفه اصلی لایه انتقال ارائه فرآیند برای پردازش ارتباطات است و دو پروتکل مهم در این لایه عبارتند از پروتکل کنترل انتقال (TCP) و پروتکل داده نگار کاربر (UDP). در ادامه مطلب انواع پروتکل های شبکه به طور کامل به توضیح این دو پروتکل خواهیم پرداخت.

این لایه یک اتصال سنجیده بین دو رایانه ایجاد می‌کند. در این لایه دو راه برای این عمل وجود دارد:

الف) اتصال گرا:

این پروتکل اتصال گرا، مسئولیت کنترل جریان با توان اعتماد بالا را دارد. این پروتکل مربوط به انتقال در پروتکل TCP است.

ب) غیر اتصال گرا:

این پروتکل غیر متصل می‌باشد و برخلاف پروتکل TCP از سرعت بالاتری برخوردار است، با این حال از قابلیت اعتماد کمتری برخوردار است و مربوط به انتقال در پروتکل UDP است.

پروتکل کنترل انتقال TCP

Transmission Control Protocol یا به اختصار TCP یک پروتکل در لایه انتقال است که انتقال بسته‌ها را از مبدا به مقصد تسهیل، کنترل و نظارت می‌کند. به عبارت ساده تر، TCP پروتکل کنترل و نظارت بر تحویل منظم داده‌ها می‌باشد.

همانطور که در بالا گفته شد، TCP یک پروتکل اتصال‌گرا است به این معنا که قبل از ارتباطی که بین دستگاه‌های محاسباتی در یک شبکه رخ می‌دهد، اتصال را برقرار و حفظ می‌کند.

پروتکل داده نگار کاربر UDP

User Datagram Protocol یک استاندارد و مجوز ارتباطی برای ارسال و دریافت داده از بستر اینترنت است. این پروتکل با استفاده از یک فرایند بدون اتصال برای ارسال بسته‌های داده به مقصد، سرعت را بر امنیت و قابل اطمینان بودن اولویت قرار می‌دهد. به دلیل تعویق کم، این پروتکل برای استفاده‌ی موارد حساس به زمان مانند پخش ویدئو، پروتکل Voice over Internet (VoIP)، بازی‌های رایانه‌ای و بررسی سیستم نام دامنه (DNS) مناسب است.

پروتکل های لایه اینترنت (Internet Layer) در شبکه

پروتکل اینترنت IP

پروتکل‌ اینترنت تعیین کننده نحوه ارسال، دریافت و پردازش داده‌ها در شبکه می‌باشد. پروتکل اینترنت یا IP مخفف Internet Protocol، در حال حاضر یکی از مهم‌ترین پروتکل‌های فعلی شبکه‌های کامپیوتری و یکی از پروتکل‌های پایه اینترنت است. این پروتکل آدرس مقصد بسته‌های داده را تعیین و بسته‌ها را از مبدا تا مقصد مسیریابی می‌کند.

پروتکل کنترل پیام اینترنت ICMP

Internet Control Message Protocol یا به اختصار ICMP یک پروتکل پشتیبانی در مجموع پروتکل‌های TCP/IP است. ICMP توسط ابزارهای شبکه، از جمله روترها، برای ارسال پیام‌های خطا و اطلاعات عملیاتی، که نشان دهنده موفقیت یا شکست در هنگام برقراری ارتباط با آدرس IP دیگری است، استفاده می‌شود.

برای مثال، زمانی که یک سرویس‌ درخواستی، در دسترس نیست یا یک هاست یا روتر نمی‌تواند نشان داده شود. تفاوت ICMP با پروتکل‌های TCP و UDP که در مطلب انواع پروتکل های شبکه در مدل مرجع TCP/IP به آن‌ها پرداخته شد، در این است که معمولاً برای تبادل داده بین سیستم‌ها استفاده نمی‌شود، و همچنین معمولاً توسط برنامه‌های شبکه کاربر نهایی استفاده نمی‌شود.

پروتکل مدیریتی گروهی اینترنت IGMP

پروتکلIGMP یک پروتکل ارتباطی است که توسط هاست‌ها و روترهای مجاور در شبکه‌های IPv4 برای ایجاد عضویت در گروه چندپخشی استفاده می‌شود. این پروتکل بخش جدایی ناپذیری از IP چندپخشی است و به شبکه اجازه می‌دهد تا ارسال‌های چندپخشی را فقط به میزبان‌هایی که آنها را درخواست کرده‌اند هدایت کند.

IGMP را می‌توان برای شبکه‌های یک به چند مانند سرویس‌های پخش آنلاین ویدیو و گیم استفاده کرد و امکان استفاده کارآمدتر از منابع را هنگام پشتیبانی از این نوع شبکه‌ها فراهم می‌کند.

پروتکل های لایه واسط شبکه (Network Interface) در شبکه

لایه واسط شبکه یا پیوند (Link layer) پایین‌ترین لایه در مجموعه پروتکل اینترنت، معماری شبکه اینترنت است که یکی از انواع پروتکل های شبکه در مدل مرجع TCP/IP است. این پروتکل در مدل TCP/IP یک قلمرو توصیفی از پروتکل‌های شبکه است که فقط در بخش شبکه محلی که یک میزبان به آن متصل است عمل می‌کند. چنین بسته‌های پروتکلی به شبکه‌های دیگر هدایت نمی‌شوند. لایه پیوند شامل پروتکل‌هایی است که ارتباط بین گره‌های شبکه محلی را تعریف می‌کند که هدف حفظ وضعیت‎های پیوند بین گره‌های محلی مانند توپولوژی شبکه محلی را برآورده می‌کند و معمولاً از پروتکل‌هایی استفاده می‌کند که مبتنی بر چارچوب بندی هستند.

پروتکل تفکیک آدرس ARP

پروتکل تفکیک آدرس Address Resolution Protocol یا به اختصار ARP پروتکلی است که به وسیله آن کاربر، آدرس لایه لینک یا آدرس مک را پیدا می‎کند.

این لایه که با عنوان لایه پیوند داده نیز شناخته می‎شود، لایه‎ای است که دستگاه‎هایی مثل هاب و سویچ در آن کار می‎کنند. آدرسی که در این لایه استفاده می‎شود آدرس مک نام دارد. آدرس مک شناسه‎ای است که معمولا توسط سازنده به سخت افزار اختصاص داده می‎شود.

این آدرس از 6 جفت رقم هگزادسیمال که به وسیله دو نقطه (:) از یک دیگر جدا شده‎اند تشکیل می‎شود. آدرسی شبیه به: 3c:41:0e:27:Kf:5f

پروتکل کوتاه‌ترین مسیر در شبکه OSPF

پروتکل OSPF مخفف عبارت Open Shortest Path First است که یک پروتکل محبوب مسیریابی در لایه پیوند است، به این معنی که روترها اطلاعات توپولوژی را با نزدیکترین همسایگان خود مبادله می‌کنند. OSPF یک پروتکل درون دامنه‌ای و در یک سیستم مستقل طراحی شده است و در یک منطقه یا یک شبکه استفاده می‌شود.

این بر اساس یک الگوریتم مسیریابی لایه پیوند است که در آن هر روتر حاوی اطلاعات هر دامنه است و بر اساس این اطلاعات کوتاه ترین مسیر را تعیین می‌کند.

پروتکل Ethernet

اترنت نوعی فناوری برای اتصال دستگاه‌ها در یک شبکه محلی LAN یا شبکه گسترده WAN است. اترنت این دستگاه‌ها را قادر می‌سازد با رعایت یک‌سری پروتکل با یکدیگر ارتباط برقرار کنند که مجموعه‌ای از قوانین یا زبان مشترک شبکه است.

اترنت با وجود فناوری‌های جدید و بروز هنوز هم یک شکل محبوب اتصال شبکه است. برای شبکه‌های محلی که توسط سازمان‌های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند – مانند دفاتر شرکت، دانشگاه‌ها و بیمارستان‌ها اترنت به دلیل سرعت، امنیت و قابلیت اطمینان بالا استفاده می‌شود.

پروتکل نقطه به نقطه PPP

پروتکل PPP یکی از انواع پروتکل های شبکه در مدل مرجع TCP/IP است این پروتکل مسئولیت انتقال داده‌ را در لایه داده لینک به صورت Point-To-Point را به دوش می‌کشد. از جمله دلایل استفاده پروتکل PPP در ارتباطاتی که از پهنای باند بالا، میزان هزینه بالا و سرعت بالا بهره مند می‌باشند، بایت گرا بودن این پروتکل است.

سخن آخر درمورد انواع پروتکل های شبکه

در مقاله انواع پروتکل های شبکه در مدل مرجع TCP/IP ما درباره‌ی مهم‌ترین پروتکل‌های شبکه صحبت کردیم و درباره‌ی هرکدام از آن‌ها توضیحاتی را ارائه کردیم. یادگیری و شناخت این پروتکل‌ها در شبکه‌های کامپیوتری می‌تواند تاثیر فراوانی در روند پیشرفت شما عزیزان داشته باشد. با آرزوی سلامتی و دل خوش.