لایه ها و پروتوکل

آشنایی با مدل TCP/IP، لایه ها و پروتوکل های آن

TCP/IP ، يکی از مهمترين الگو های استفاده شده در شبکه های کامپيوتری است. اينترنت بعنوان بزرگترين شبکه موجود ، از الگوی TCP/IP (شامل مجموعه ای از پروتوکول ها) بمنظور ارتباط دستگاه های مختلف و تبادل اطلاعات استفاده می نمايد. (برای معادل Protocol از واژه پیشنهادی الگو نیز می توان استفاده کرد)
» یک پروتوکل اینترنتی مجموعه قوانینی هستند که چگونگی تبادل اطلاعات را در شبکه توصیف می کنند.
در ادامه به تشریح این پروتوکل می پردازیم:

TCP/IP Layers & Protocols

Application

BGP (Border Gateway Protocol)
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
DNS (Domain Name System)
FTP (File Transfer Protocol)
GTP (GPRS Tunnelling Protocol)
HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
IMAP (Internet Message Access Protocol)
IRC (Internet Relay Chat)
LDAP (Lightweight Directory Access Protocol )
MGCP (Media Gateway Control Protocol)
NNTP (Network News Transfer Protocol)
NTP (Network Time Protocol)
POP (Post Office Protocol)
RIP (Routing Information Protocol)
RPC (Remote Procedure Call)
RTP (Real-time Transport Protocol)
RTSP ( Real Time Streaming Protocol)
SDP (Session Description Protocol)
SIP (Session Initiation Protocol)
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
SNMP (Simple Network Management Protocol)
SOAP (Simple Object Access Protoco)
SSH (Secure Shell)
Telnet
TLS/SSL (Transport Layer Security / Secure Sockets Layer)
XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol)

Transport Layer

TCP (Transmission Control Protocol )
UDP (User Datagram Protocol)
DCCP (Datagram Congestion Control Protocol)
SCTP (Stream Control Transmission Protocol)
RSVP
ECN (Electronic Component News)

Internet Layer

IP (IPv4, IPv6)
ICMP (Internet Control Message Protocol)
ICMPv6
IGMP (Internet Group Management Protocol)
IPsec

Link Layer

ARP/InARP
NDP (Neighbor Discovery Protocol)
OSPF (Open Shortest Path First)
Tunnels (L2TP)
PPP (Point-to-Point Protocol)
Media Access Control
(Ethernet, DSL, ISDN, FDDI) Control

سرفصل های این مقاله:

· ۱) مدل TCP/IP

· ۲) اصول کلیدی معماری

o ۲-۱) لایه‌ها در مدل TCP/IP

o ۲-۲) تفاوت‌های بین لایه‌های TCP/IP OSI and

o ۳-۳) لایه ارتباط داده‌ها

o ۳-۴) لایه فیزیکی

· ۴) پیاده سازی نرم‌افزاری و سخت‌افزاری

مدل TCP/IP
مدل TCP/IP یا مدل مرجع اینترنتی که گاهی به مدل DOD (وزارت دفاع)، مدل مرجع ARPANET نامیده می‌شود، یک توصیف خلاصه لایه TCP/IP برای ارتباطات و طراحی پروتکل شبکه کامپیوتراست. TCP/IP در سال ۱۹۷۰ بوسیلهDARPA ساخته شده که برای پروتکل‌های اینترنت در حال توسعه مورد استفاده قرار گرفته است، ساختار اینترنت دقیقآبوسیله مدل TCP/IP منعکس شده‌است.
مدل اصلی TCP/IP از ۴ لایه تشکیل شده‌است. هرچند که سازمان IETF استانداردی که یک مدل ۵ لایه‌ای است را قبول نکرده‌است.به هر حال پروتکل‌های لایه فیزیکی ولایه پیوند داده‌ها بوسیله IETF استاندارد نشده‌اند. سازمان IETF تمام مدل های لایه فیزیکی را تایید نکرده‌است. با پذیرفتن مدل ۵ لایه‌ای در بحث اصلی بامسولیت فنی برای نمایش پروتکل می‌باشد عجیب نیست که نمایش ۵لایه‌ای را درآموزش بیاوریم واین امکان را می‌دهد که راجع به پروتکل‌های غیر IETF در لایه فیزیکی صحبت کنیم. این مدل قبل از مدل مرجع OSI گسترش یافته و واحد وظایف مهندسی اینترنت (IETF)، برای مدل و پروتکل‌های گسترش یافته تحت آن پاسخگو است، هیچ گاه خود را ملزم ندانست که توسط OSI تسلیم شود. درحالیکه مدل بیسیک OSI کاملآ در آموزش استفاده شده‌است و OSI به یک مدل ۷ لایه‌ای معرفی شده‌است، معماری یک پروتکل واقعی (RFC ۱۱۲۲) مورد استفاده در محیط اصلی اینترنت خیلی منعکس نشده‌است. حتی یک مدرک معماری IETF که اخیرا منتشر شده یک مطلب با این عنوان دارد: “ لایه بندی مضر است ”. تاکید روی لایه بندی به عنوان محرک کلیدی معماری یک ویژگی از مدل TCP/IP نیست، اما نسبت به OSI بیشتر است. بیشتر اختلال از تلاش‌های واحد OSI می‌آید لایه شبیه داخل یک معماری است که استفاده آنها را به حداقل می‌رساند.

اصول کلیدی معماری:

آخرین مدرک معماری (RFC ۱۱۲۲) روی قواعد و اصول معماری لایه بندی تاکید کرده‌است.

1. اصول END-TO-END: درباره زمان ابداع شده‌است.قانون اولیه آن نگهداری ازحالت واطلاعات کلی رادر حاشیه‌ها بیان می‌کند.و فرض می‌شود که اینترنتی که حاشیه‌ها را بهم وصل می‌کند از نظر کیفیت، سرعت و سادگی همانطور باقی نمی‌ماند. جهان واقعی برای دیوار آتش، مترجم‌های آدرس شبکه، حافظه‌های پنهانی محتوای وب و قدرت تغییرات وچنین چیزها نیاز دارد و همه آنهاروی این قانون تاثیر می‌گذارند.

2. قانون قدرت Robustness: "درآنچه که توقبول میکنی آزادباش و به آنچه که تومی فرستی محتاط باش." نرم‌افزارهادر دیگرمیزبانها ممکن است شامل نقص هایی‌باشد و ویژگی‌های پروتکل را برای بهربرداری کردن قانونی بی تدبیر می‌سازد.

حتی هنگامیکه لایه بررسی شده و اسناد معماری رده بندی شده است مدل معماری جداگانه‌ ای مانند ISO۷۴۹۸ وجود ندارد, لایه‌های تعریف شده کمتر و بی دقت تری نسبت به مدل OSI رایج می باشد. بنابراین برای پروتکل‌های جهان واقعی یک مدل متناسب تر نیاز است. در حقیقت، یک مدرک مرجع الزاما شامل ذخیره‌ای از لایه‌ها نیست. عدم تاکید روی لایه بندی یک تفاوت مهم بین روشهای OSI و IETF است.
هیچ سندی بطور رسمی به دلیل عدم تاکید روی لایه بندی، الگو را مشخص نکرده ‌است.نامهای متفاوتی بوسیله نوشته‌ های مختلف به لایه‌ها داده شده‌است و تعداد لایه‌های متفاوتی بوسیله نوشته‌های مختلف نشان داده شده‌است.
نسخه هایی از این مدل (TCP/IP) با لایه های۴ تایی و ۵ تایی وجود دارد. RFC۱۱۲۲ درخواست های HOST را برای لایه بندی روی مرجع عمومی ساخته‌است، اما به خیلی از اصول معماری که روی لایه بندی تاکید ندارند اشاره می‌کند و آن بصورت یک نسخه ۴ لایه‌ای است که بطور آزادانه تعریف شده است.
» لایه های این مدل عبارتند از:
لایه پردازش یا لایه کاربردی (Application): پروتکل‌هایی نظیر FTP ,SMTP,SSH,HTTP و ... در این لایه قرار دارند.
لایه انتقال (Transport): جایی است که کنترل جریان و پروتکل‌های مربوطه وجود دارند مانندTCP. این لایه با باز شدن و نگه داشتن ارتباطات سروکار دارد و اطمینان می‌بخشد که Packet‌ها رسیده‌اند.
لایه اینترنت یاشبکه (Network): این لایه آدرس‌های IP را با بسیاری از برنامه‌های مسیریابی برای جهت یابی بسته‌ها از یک آدرس IP به دیگری را مشخص می‌کند.
لایه دسترسی شبکه (Netrwork Interface): این لایه هم پروتکل‌های (مانند لایه پیوندداده OSI) استفاده شده برای دسترسی میانجی برای ابزار به اشتراک گذاشته را و هم پروتکل‌های فیزیکی و تکنولوژی‌های لازم برای ارتباطات از HOSTهای جداگانه برای یک رسانه را توصیف می‌کند.

درخواست پروتکل اینترنت (و پشته پروتکل متناظر) و این مدل لایه بندی قبل از نصب شدن مدل OSI استفاده می‌شد، و از آن به بعد، به دفعات مدل TCP/IP با مدل OSI مقایسه می‌شدند. که اغلب به سردرگمی ختم می‌شد.برای اینکه ۲ مدل فرضهای مختلفی استفاده کرده اند که مربوط به اهمیت دادن به لایه بندی فیزیکی است.

لایه‌ها در مدل TCP/IP:
لایه‌های نزدیک به بالا منطقاً به کاربرد کاربر (نه فرد کاربر) نزدیکتر هستند ولایه‌های نزدیک به پایین منطقاًبه انتقال فیزیکی داده‌ها نزدیک ترهستند. لایه‌های دیده شده به عنوان یک پیشرفت دهنده یا مصرف کننده یک سرویس یک متد تجرید برای جدا کردن پروتکل‌های لایه بالاتر از جزییات عناصر مهم بیت‌ها، اترنت، شبکه محلی، و کشف تصادفات و برخوردها است در حالیکه لایه‌ها پایین تر از دانستن جزییات هرکاربردو پروتکل آن اجتناب می‌کنند. این تجرید همچنین به لایه‌های بالاتر اجازه می‌دهد که سرویس‌هایی را که لایه‌های پایین تر نمی‌توانند انتخاب کنندو یا تهیه کنندرا فراهم می‌کندو دوباره، مدل مرجعی OSI اصلی برای شامل شدن سرویس‌های بدون ارتباط (OSIRM CL)توسعه یافتند. برای مثال، IP برای این طراحی نشده بود که قابل اطمینان باشد و یکی از بهترین پروتکل‌های پاسخگویdelivery است. و به این معنی است که به هر حال همه لایه‌های انتقال برای فراهم آوردن قابلیت اطمینان و درجه باید انتخاب شوند. UDP درستی داده را (بوسیله یک Checksum) فراهم می‌کند اماdelivery آن را تخمین نمی‌زند، TCP هم درستی داده و هم تخمینdelivery را فراهم می‌کند (توسط انتقال از مبدا به مقصد تا دریافت کننده PACKET را دریافت کند). ارتباطات شبکه نظیر به نظیر لایه کاربردی لایه انتقال لایه شبکه لایه پیوند داده

این فرم مدل مرجع OSI و اسناد مربوط به آن را دچار آسیب می‌کند، اما IETF از یک مدل رسمی استفاده نمی‌کند و این محدودیت را ندارد و در توضیحات David D.clark آمده که”ما به حکومت، رئیس جمهور و رای گیری اعتقاد نداریم، ما موافق نظام و قانون اجرایی هستیم.”عدم تصویب این مدل، که با توجه به مدل مرجعیOSI ساخته شده‌است معمولاً بسط‌های لایهOSI نظرات شما عزیزان: