TCP/IP چیست؟

هر بار که یک مرورگر را باز می‌کنید، پیامی ارسال می‌کنید یا ویدیویی تماشا می‌کنید، به فناوری‌ای تکیه می‌کنید که احتمالاً متوجه نیستید در پس‌زمینه در حال کار است: TCP/IP. این ساختار دیجیتال نامرئی است که به کامپیوترها، تلفن‌ها و سرورها در سرتاسر جهان اجازه می‌دهد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. بدون آن، اینترنتی که ما می‌شناسیم وجود نخواهد داشت.

در حالی که TCP/IP یک اصطلاح فنی است، شما نیازی به مهندس شبکه بودن ندارید تا از آنچه انجام می‌دهد قدردانی کنید. ما هنوز بیش از 50 سال پس از معرفی آن به این فناوری وابسته هستیم. به همین دلیل، درک اینکه TCP/IP چیست، چگونه کار می‌کند و چرا TCP/IP اینقدر قابل اعتماد است، با وجود برخی آسیب‌پذیری‌های باقی‌مانده، ارزشمند است.

تاریخچه‌ای مختصر از TCP/IP

در دهه 1970، محققان کارمند آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته ایالات متحده (ARPA) ARPANET را توسعه دادند، یک شبکه وسیع که برای به اشتراک‌گذاری سریع و آسان داده‌های کامپیوتری بین دانشگاه‌ها و تأسیسات دولتی در سرتاسر کشور طراحی شده بود.

در آن زمان، روش‌های مختلف ارتباطی (پروتکل‌ها) در حال استفاده بودند، بنابراین اتصال شبکه‌ها چالش‌برانگیز بود. وینتون سرف و رابرت کان، دو نفر از شخصیت‌های کلیدی در تاریخ شبکه، یک راه‌حل توسعه دادند: پروتکل کنترل انتقال و پروتکل اینترنت. این ترکیب TCP و IP یک روش جهانی برای ماشین‌ها ایجاد کرد تا اطلاعات با هر طولی را به قطعات کوچک تقسیم کرده، آن‌ها را از طریق انواع مختلف شبکه‌ها ارسال کرده و به‌طور قابل‌اعتمادی در انتهای دیگر دوباره سرهم کنند.

تا اوایل دهه 1980، TCP/IP به عنوان استاندارد برای ARPANET پذیرفته شد و از آنجا به طور جهانی گسترش یافت. امروزه تقریباً هر دستگاهی که به اینترنت متصل می‌شود از TCP/IP استفاده می‌کند، از مراکز داده بزرگ گرفته تا تلفن همراه شما در جیب‌تان. ARPANET پیش‌درآمد اینترنت بود، پروژه‌ای که الهام‌بخش انواع فناوری‌های شبکه ضروری مانند نام‌های دامنه برای جستجوی سرورهای خاص، SMTP برای ارتباطات ایمیلی و وب جهانی بود که حجم وسیعی از اطلاعات را در دسترس همه ما قرار می‌دهد.

TCP/IP به چه معناست؟

این دو اختصار به نظر پیچیده می‌رسند، اما تجزیه و تحلیل نقش‌هایی که هر کدام ایفا می‌کند، به درک این سیستم شبکه‌ای اساسی کمک می‌کند.

TCP مخفف پروتکل کنترل انتقال است. این مانند یک کارمند دقیق است که اطمینان حاصل می‌کند پیام شما به طور کامل، به ترتیب صحیح و بدون خطا به مقصد می‌رسد. اگر چیزی گم شود، TCP متوجه می‌شود و درخواست می‌کند که پیام دوباره ارسال شود.

IP مخفف پروتکل اینترنت است که یک سیستم آدرس‌دهی می‌باشد. IP اطمینان حاصل می‌کند که هر قطعه اطلاعات می‌داند به کجا می‌رود و چگونه به آنجا برسد. هر دستگاه یک آدرس IP دارد که به عنوان یک آدرس پستی دیجیتال عمل می‌کند.

با هم، آنها مانند یک سرویس پستی که توسط یک کارمند بسیار دقیق (TCP) اداره می‌شود، کار می‌کنند که از یک دفترچه آدرس جهانی (IP) برای هدایت پیام‌ها به مکان صحیح استفاده می‌کند. این تنها راه برای تبادل داده‌ها نیست، اما این روش به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود و قابل اعتمادترین روش است.

چگونه TCP/IP در عمل کار می‌کند

زمانی که شما یک عکس را از طریق ایمیل ارسال می‌کنید، این عکس به عنوان یک فایل سنگین سفر نمی‌کند. در عوض، TCP آن را به بسته‌های کوچکتر تقسیم می‌کند. هر بسته با آدرس IP شما و آدرس IP مقصد علامت‌گذاری می‌شود و سپس به شبکه ارسال می‌شود.

بسته‌ها همیشه مسیر یکسانی را طی نمی‌کنند. یکی ممکن است از طریق یک روتر در نیویورک برود، دیگری از طریق لندن، قبل از اینکه هر دو به خانه گیرنده در پاریس برسند. هنگامی که تمام بسته‌های داده به مقصد می‌رسند، TCP آن‌ها را به عکس اصلی بازسازی می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که هر بسته در ترتیب صحیح قرار دارد.

یک تشبیه مفید ارسال یک کتاب به صورت یک صفحه در هر بار است. هر صفحه شماره‌گذاری شده و آدرس مقصد، یا آدرس IP، بر روی آن نوشته شده است تا گیرنده بتواند آن‌ها را دوباره مرتب کند. اگر صفحه ۴۵ گم شود، TCP متوجه می‌شود و درخواست ارسال مجدد می‌کند.

اگر از یک VPN استفاده کنید، داده‌های شما ممکن است مسیر خاصی را برای کمک به باز کردن یک جریان ویدئویی یا محافظت در برابر جاسوسی طی کند.

چهار لایه TCP/IP

TCP/IP معمولاً به صورت لایه‌ها توصیف می‌شود. این لایه‌ها لایه‌های فیزیکی سیم‌ها و تراشه‌ها نیستند بلکه مراحل منطقی هستند که هر بار که به صورت آنلاین متصل می‌شوید، با هم کار می‌کنند.

لایه لینک

لایه لینک اتصالات فیزیکی و محلی را مدیریت می‌کند، مانند کابل‌های اترنت، Wi-Fi یا داده‌های موبایل. این ارتباط در شبکه محلی انجام می‌شود، اولین قدم در مسیری که می‌تواند در سطح جهانی گسترش یابد.

لایه اینترنت

لایه اینترنت جایی است که داده‌ها به بسته‌ها تقسیم می‌شوند و با دستورالعمل‌های مسیریابی خاص و آدرس‌های IP علامت‌گذاری می‌شوند تا پیام به مقصد صحیح هدایت شود.

لایه حمل و نقل

لایه حمل و نقل اطمینان از قابلیت اطمینان داده‌ها را تضمین می‌کند. TCP رایج‌ترین انتخاب در اینجا است، اما UDP (پروتکل دیتاگرام کاربر) نیز زمانی که سرعت از کمال مهم‌تر باشد، استفاده می‌شود. به عنوان مثال، سایت‌های پخش ویدئو اغلب UDP را انتخاب می‌کنند.

لایه کاربرد

این چیزی است که ما در واقع در مرورگرها، ایمیل، تماس‌های ویدیویی، بازی‌ها و غیره با آن تعامل داریم. لایه برنامه می‌تواند از پروتکل‌های ارتباطی مختلفی استفاده کند، مانند پروتکل انتقال فایل (FTP)، پروتکل انتقال ایمیل ساده (SMTP)، پروتکل انتقال ابرمتن (HTTP) و پروتکل انتقال ابرمتن امن (HTTPS).

شما نیازی به فکر کردن به این لایه‌ها هنگام مرور ندارید، اما همه آنها در حال فعالیت هستند. به عنوان مثال، زمانی که یک وب‌سایت را بارگذاری می‌کنید، کامپیوتر شما ممکن است از طریق Wi-Fi متصل شود (لایه لینک)، از یک آدرس IP برای پیدا کردن سرور مناسب استفاده کند (لایه اینترنت)، از TCP برای تحویل صحیح هر بسته استفاده کند (لایه حمل و نقل) و در نهایت صفحه را در مرورگر شما نمایش دهد (لایه کاربرد).

چرا TCP/IP اینقدر قابل اعتماد است

یکی از دلایل رشد سریع اینترنت، تاب‌آوری موجود در TCP/IP است. سه مؤلفه برای اطمینان از تبادل داده‌های قابل اعتماد وجود دارد: بررسی خطا، بازفرستادن و مسیریابی انعطاف‌پذیر.

• بررسی خطا: TCP شامل یک کد است که از پیام ارسال شده (یک checksum) محاسبه می‌شود و برای تأیید هر بسته استفاده می‌شود. اگر یک بسته در حین انتقال آسیب ببیند، TCP دوباره آن را درخواست می‌کند.
• بازپخش: بسته‌های گمشده منجر به شکست ارتباط نمی‌شوند، بلکه فقط یک درخواست برای ارسال مجدد را فعال می‌کنند.
• انعطاف‌پذیری مسیریابی: اگر یک مسیر شبکه شلوغ یا مسدود باشد، بسته‌ها می‌توانند مسیر دیگری را انتخاب کنند.

این خوداصلاحی سیستم را به طرز قابل توجهی مقاوم می‌کند. حتی اگر بخش‌های کامل اینترنت از کار بیفتند، بسته‌ها معمولاً راه دیگری برای عبور پیدا می‌کنند. این نوع سازگاری است که باعث شده TCP/IP برای دهه‌ها بدون جایگزینی باقی بماند.

TCP/IP فراتر از اینترنت

اگرچه ما معمولاً درباره TCP/IP به عنوان فناوری برای اینترنت به طور کلی صحبت می‌کنیم، اما این فناوری در شبکه‌های کوچکتر نیز به همان اندازه مهم است.

در اتصالات محلی در دفاتر، مدارس و حتی خانه شما، Wi-Fi و Ethernet از TCP/IP برای اتصال دستگاه‌ها استفاده می‌کنند. شبکه‌های موبایل مانند اتصالات 4G و 5G نیز به طور زیرساختی به TCP/IP وابسته هستند. هر جا که شبکه‌ای وجود داشته باشد، معمولاً TCP/IP به آرامی در پس‌زمینه در حال اجرا است تا اطمینان حاصل کند که همه چیز به درستی متصل و ارتباط برقرار می‌کند.

این حتی اتصالات چندسکویی را ساده‌تر می‌کند. یک رایانه ویندوزی، یک مک، یک تلفن اندروید و یک آیفون می‌توانند از طریق اتصال USB به اشتراک‌گذاری یک اتصال آنلاین بپردازند زیرا همه آن‌ها از پروتکل‌های شبکه TCP/IP مشابه پشتیبانی می‌کنند.

این جهانی بودن بخشی از آن چیزی است که پروتکل را اینقدر قدرتمند می‌سازد. فرقی نمی‌کند که از کدام دستگاه یا سیستم‌عامل استفاده می‌کنید، TCP/IP فاصله را پر می‌کند.

TCP/IP و ملاحظات امنیتی

ایجاد TCP/IP قبل از اینترنت انجام شد، زمانی که شبکه‌ها کوچک و عمدتاً قابل اعتماد بودند. اتصالات قوی همیشه ضروری بوده‌اند، اما امنیت در اولویت نبود. این موضوع برخی از آسیب‌پذیری‌ها را به جا می‌گذارد، با توجه به چالش‌هایی که امروز با آن‌ها مواجه هستیم:

• گرفتن بسته: هکرها می‌توانند بسته‌ها را در شبکه‌های ناامن رهگیری کنند.
• جعل هویت جعلی: مهاجمان می‌توانند آدرس IP خود را پنهان کنند تا خود را به جای شخص دیگری جا بزنند.
• انکار سرویس (DoS): غرق کردن یک سیستم با بسته‌های جعلی می‌تواند آن را تحت فشار قرار دهد.

به همین دلیل ابزارهای امنیت سایبری به همراهی حیاتی برای TCP/IP تبدیل شده‌اند. زمانی که از VPN استفاده می‌کنید، بسته‌های داده شما در یک تونل رمزگذاری شده قرار می‌گیرند، که آنها را برای هر کسی که آنها را رهگیری کند غیرقابل خواندن می‌کند.

آینده TCP/IP

حتی پس از نیم قرن، TCP/IP در حال سکون نیست. سیستم آدرس‌دهی اصلی، IPv4، تنها حدود 4 میلیارد آدرس منحصر به فرد را مجاز می‌دانست. از آنجا که تقریباً همه یک تلفن در جیب خود دارند و بسیاری تلویزیون‌های متصل، لپ‌تاپ‌ها، کامپیوترها و دستگاه‌های هوشمند خانگی دارند، این تعداد کافی نیست. سیستم آدرس‌دهی جدید IPv6 دامنه را به تریلیون‌ها آدرس گسترش می‌دهد و اطمینان می‌دهد که فضایی برای رشد وجود دارد.

همچنین پروتکل‌های حمل و نقل جدیدی وجود دارد. QUIC، پروتکلی که توسط گوگل توسعه یافته، بر اساس ایده‌های TCP ساخته شده است اما اتصالات سریع‌تر و ایمن‌تری را ارائه می‌دهد، به‌ویژه برای ترافیک وب. اینجا متوقف نمی‌شود. امنیت، سرعت و قابلیت اطمینان معمولاً با افزودن لایه‌هایی به TCP/IP تقویت می‌شوند.

با وجود بسیاری از نوآوری‌ها، TCP/IP همچنان یک پایه محکم و فراگیر است که به اندازه کافی انعطاف‌پذیر است تا با فناوری‌های جدید کار کند بدون اینکه سیستم را خراب کند.

چرا TCP/IP برای شما مهم است

بیشتر مردم نیازی به پیکربندی روترها یا درک تمام جزئیات شبکه ندارند. با این حال، داشتن بینش در مورد نحوه کار TCP/IP توضیحات زیادی درباره استفاده روزمره از اینترنت ارائه می‌دهد.

به عنوان مثال، منطقی است که تماس‌های ویدیویی گاهی اوقات هنگامی که بسته‌ها گم می‌شوند، دچار اختلال شوند. TCP/IP ممکن است درخواست ارسال مجدد یا تغییر مسیر کرده باشد تا اطمینان حاصل کند که داده‌ها منتقل می‌شوند.

از آنجا که می‌دانیم یک آدرس IP به هر دستگاه متصل به اینترنت اختصاص داده شده و به TCP/IP در مسیریابی کمک می‌کند، مکانیزم پشت geoblocking واضح است. مگر اینکه شما از یک VPN برای پنهان کردن مکان خود در جهان استفاده کنید، آدرس IP شما به خدمات استریم، ISPها و گاهی اوقات نهادهای دولتی اجازه می‌دهد شما را پیدا کنند.

این زیرساخت پنهان زندگی دیجیتال شماست، چیزی که به طور مداوم از آن بهره‌مند می‌شوید بدون اینکه متوجه شوید.

خلاصه TCP/IP

TCP/IP فناوری فراگیر و ضروری است که به طور خاموش در پس‌زمینه کار می‌کند تا به شما اجازه دهد متنی را از تلفن خود به کسی در نیمه دیگر جهان ارسال کنید، اخبار را مرور کنید، آنلاین خرید کنید، ویدیوها را پخش کنید و ایمیل خود را بررسی کنید. طراحی هوشمند آن، که داده‌ها را به بسته‌ها تقسیم می‌کند، آن‌ها را به طور انعطاف‌پذیر مسیریابی می‌کند و تحویل قابل اعتماد را تضمین می‌کند، آن را به زبان جهانی اینترنت تبدیل کرده است.

در عین حال، به یاد داشته باشید که خود TCP/IP حریم خصوصی را تضمین نمی‌کند. برای این کار، به ابزارهای رمزنگاری مدرن نیاز دارید. خدماتی مانند X-VPN لایه محافظتی گمشده را اضافه می‌کنند و ترافیک TCP/IP شما را از نظارت و دستکاری ایمن نگه می‌دارند.

نیم قرن پس از معرفی آن، TCP/IP هنوز هم دقیقاً همان کاری را انجام می‌دهد که برای آن طراحی شده است: حفظ ارتباط جهان.

سوالات متداول