آشنایی با TCP/IP

TCP/IP پروتکل استاندارد در اکثر شبکه های بزرگ است . با اینکه پروتکل فوق کند و مستلزم استفاده از منابع زیادی است ، ولی بدلیل مزایای بالای آن نظیر : قابلیت روتینگ ، حمایت در اغلب پلات فورم ها و سیستم های عامل همچنان در زمینه استفاده از پروتکل ها حرف اول را می زند. با استفاده از پروتکل فوق کاربران با در اختیار داشتن ویندوز و پس از اتصال به شبکه اینترنت، براحتی قادر به ارتباط با کاربران دیگر خواهند بود که از مکینتاش استفاده می کند
امروزه کمتر محیطی را می توان یافت که نیازبه دانش کافی در رابطه با TCP/IP نباشد. حتی سیستم عامل شبکه ای ناول که سالیان متمادی از پروتکل IPX/SPX برای ارتباطات استفاده می کرد، در نسخه شماره پنج خود به ضرورت استفاده از پروتکل فوق واقف و نسخه اختصاصی خود را در این زمینه ارائه نمود.
پروتکل TCP/IP در ابتدا برای استفاده در شبکه ARPAnet ( نسخه قبلی اینترنت ) طراحی گردید. وزارت دفاع امریکا با همکاری برخی از دانشگاهها اقدام به طراحی یک سیستم جهانی نمود که دارای قابلیت ها و ظرفیت های متعدد حتی در صورت بروز جنگ هسته ای باشد. پروتکل ارتباطی برای شبکه فوق ، TCP/IP در نظر گرفته شد.
اجزای پروتکل TCP/IP
پروتکل TCP/IP از مجموعه پروتکل های دیگر تشکیل شده که هر یک در لایه مربوطه، وظایف خود را انجام می دهند. پروتکل های موجود در لایه های Transport و Network دارای اهمیت بسزائی بوده و در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت .

پروتکل های موجود در لایهNetwork پروتکل TCP/IP

- پروتکلTCP)Transmission Control Protocol) ، مهمترین وظیفه پروتکل فوق اطمینان از صحت ارسال اطلاعات است . پروتکل فوق اصطلاحا" Connection-oriented نامیده می شود. علت این امر ایجاد یک ارتباط مجازی بین کامپیوترهای فرستنده و گیرنده بعد از ارسال اطلاعات است . پروتکل هائی از این نوع ، امکانات بیشتری را بمنظور کنترل خطاهای احتمالی در ارسال اطلاعات فراهم نموده ولی بدلیل افزایش بار عملیاتی سیستم کارائی آنان کاهش خواهد یافت . از پروتکل TCP بعنوان یک پروتکل قابل اطمینان نیز یاد می شود. علت این امر ارسال اطلاعات و کسب آگاهی لازم از گیرنده اطلاعات بمنظور اطمینان از صحت ارسال توسط فرستنده است . در صورتیکه بسته های اطلاعاتی بدرستی دراختیار فرستنده قرار نگیرند، فرستنده مجددا" اقدام به ارسال اطلاعات می نماید.

- پروتکلUDP)User Datagram Protocol) . پروتکل فوق نظیر پروتکل TCP در لایه " حمل " فعالیت می نماید. UDP بر خلاف پروتکل TCP بصورت " بدون اتصال " است. بدیهی است که سرعت پروتکل فوق نسبت به TCP سریعتر بوده ولی از بعد کنترل خطاء تظمینات لازم را ارائه نخواهد داد. بهترین جایگاه استفاده از پروتکل فوق در مواردی است که برای ارسال و دریافت اطلاعات به یک سطح بالا از اطمینان ، نیاز نداشته باشیم .

- پروتکلIP)Internet Protocol) . پروتکل فوق در لایه شبکه ایفای وظیفه کرده و مهمترین مسئولیت آن دریافت و ارسال بسته های اطلاعاتی به مقاصد درست است . پروتکل فوق با استفاده از آدرس های نسبت داده شده منطقی، عملیات روتینگ را انجام خواهد داد.

پروتکل های موجود در لایه Application پروتکل TCP/IP

پروتکل TCP/IP صرفا" به سه پروتکل TCP ، UDP و IP محدود نشده و در سطح لایه Application دارای مجموعه گسترده ای از سایر پروتکل ها است . پروتکل های فوق بعنوان مجموعه ابزارهائی برای مشاهده ، اشکال زدائی و اخذ اطلاعات و سایر عملیات مورد استفاده قرار می گیرند.در این بخش به معرفی برخی از این پروتکل ها خواهیم پرداخت .

- پروتکلFTP)File Transfer Protocol) . از پروتکل فوق برای تکثیر فایل های موجود بر روی یک کامیپیوتر و کامپیوتر دیگر استفاده می گردد. ویندوز دارای یک برنامه خط دستوری بوده که بعنوان سرویس گیرنده ایفای وظیفه کرده و امکان ارسال و یا دریافت فایل ها را از یک سرویس دهنده FTP فراهم می کند.

- پروتکلSNMP)Simple Network Management Protocol) . از پروتکل فوق بمنظور اخذ اطلاعات آماری استفاده می گردد. یک سیستم مدیریتی، درخواست خود را از یک آژانس SNMP مطرح و ماحصل عملیات کار در یک MIB)Management Information Base) ذخیره می گردد. MIB یک بانک اطلاعاتی بوده که اطلاعات مربوط به کامپیوترهای موجود در شبکه را در خود نگهداری می نماید .( مثلا" چه میزان فضا ی هارد دیسک وجود دارد)

- پروتکلTelNet . با استفاده از پروتکل فوق کاربران قادر به log on ، اجرای برنامه ها و مشاهده فایل های موجود بر روی یک کامپیوتر از راه دور می باشند. ویندوز دارای برنامه های سرویس دهنده و گیرنده جهت فعال نمودن و استفاده از پتانسیل فوق است .

- پروتکلSMTP)simple Mail Transfer Protocol) . از پروتکل فوق برای ارسال پیام الکترونیکی استفاده می گردد.

- پروتکلHTTP)HyperText Transfer Protocol) . پروتکل فوق مشهورترین پروتکل در این گروه بوده و از آن برای رایج ترین سرویس اینترنت یعنی وب استفاده می گردد. با استفاده از پروتکل فوق کامپیوترها قادر به مبادله فایل ها با فرمت های متفاوت ( متن، تصاویر ،گرافیکی ، صدا، ویدئو و...) خواهند بود. برای مبادله اطلاعات با استناد به پروتکل فوق می بایست ، سرویس فوق از طریق نصب سرویس دهنده وب فعال و در ادامه کاربران و استفاده کنندگان با استفاده از یک مرورگر وب قادر به استفاده از سرویس فوق خواهند بود.

پروتکلNNTP)Network News Transfer Protocol) . از پروتکل فوق برای مدیریت پیام های ارسالی برای گروه های خبری خصوصی و عمومی استفاده می گردد. برای عملیاتی نمودن سرویس فوق می بایست سرویس دهنده NNTP بمنظور مدیریت محل ذخیره سازی پیام های ارسالی نصب و در ادامه کاربران و سرویس گیرندگان با استفاده از برنامه ای موسوم به NewsReader از اطلاعات ذخیره شده استفاده خواهند کرد

مدل آدرس دهی IP

علاوه بر جایگاه پروتکل ها، یکی دیگر از عناصر مهم در زیرساخت شبکه های مبتنی بر TCP/IP مدل آدرس دهی IP است . مدل انتخابی می بایست این اطمینان را بوجود آورد که اطلاعات ارسالی بدرستی به مقصد خواهند رسید. نسخه شماره چهار IP ( نسخه فعلی ) از 32 بیت برای آدرس دهی استفاده کرده که بمنظور تسهیل در امر نمایش بصورت چهار عدد صحیح ( مبنای ده ) که بین آنها نقطه استفاده شده است نمایش داده می شوند.نحوه اختصاص IP
نحوه اختصاص IP به عناصر مورد نیاز در شبکه های مبتنی بر TCP/IP یکی از موارد بسیار مهم است . اختصاص IP ممکن است بصورت دستی و توسط مدیریت شبکه انجام شده و یا انجام رسالت فوق بر عهده عناصر سرویس دهنده نرم افزاری نظیر DHCP و یا NAT گذاشته گردد

Subnetting

یکی از مهمترین عملیات در رابطه با اختصاص IP مسئله Subnetting است . مسئله فوق بعنوان هنر و علمی است که ماحصل آن تقسیم یک شبکه به مجموعه ای از شبکه های کوچکتر (Subnet) از طریق بخدمت گرفتن 32 بیت با نام Subnet mask بوده که بنوعی مشخصه (ID) شبکه را مشخص خواهد کرد.

کالبد شکافی آدرس هایIP

هر دستگاه در شبکه های مبتنی بر TCP/IP دارای یک آدرس منحصر بفرد است . آدرس فوقIP نامیده می شود. یک آدرسIP مطابق زیر است :216.27.61.137

بمنظور بخاطر سپردن آسان آدرس هایIP ، نحوه نما یش آنها بصورت دسیمال ( مبنای دهدهی ) بوده که توسط چهار عدد که توسط نقطه از یکدیگر جدا می گردند ، است . هر یک از اعداد فوق راoctet می گویند. کامپیوترها برای ارتباط با یکدیگر از مبنای دو ( باینری ) استفاده می نمایند. فرمت باینری آدرسIP اشاره شده بصورت زیر است :

11011000.00011011.00111101.10001001

همانگونه که مشاهده می گردد ، هرIP از 32 بیت تشکیل می گردد.بدین ترتیب می توان حداکثر 4.294.967.296 آدرسمنحصربفرد را استفاده کرد( 232 ) . مثلا" آدرس 255.255.255.255 برایBroadcast ( انتشار عام ) استفاده می گردد . نمایش یکIP بصورت چهار عدد (Octet) صرفا" برای راحتی کار نبوده و از آنان برای ایجاد " کلاس هایIP " نیز استفاده می گردد. هرOctet به دو بخش مجزا تقسیم می گردد:شبکه(Net) ومیزبان(Host) . اولین octet نشاندهنده شبکه بوده و از آن برای مشخص نمودن شبکه ای که کامپیوتر به آن تعلق دارد ، استفاده می گردد. سه بخش دیگرoctet ، نشاندهنده آدرس کامپیوتر موجود در شبکه است

پنج کلاس متفاوتIP بهمراه برخی آدرس های خاص ، تعریف شده است :

-Default Network . آدرسIP0.0.0.0 ، برای شبکه پیش فرض در نظر گرفته شده است .آدرس فوق برای مواردیکه کامپیوتر میزبان از آدرس خود آگاهی ندارد استفاده شده تا به پروتکل هائی نظیرDHCP اعلام نماید برای وی آدرسی را تخصیص دهد.

-کلاسA . کلاس فوق برای شبکه های بسیار بزرگ نظیر یک شرکت بین المللی در نظر گرفته می شود. آدرس هائی که اولینoctet آنها 1 تا 126 باشد ، کلاسA می باشند. از سهoctet دیگر بمنظور مشخص نمودن هر یک از کامپیوترهای میزبان استفاده می گردد. بدین ترتیب مجموع شبکه های کلاسA ، معادل 126 و هر یک از شبکه های فوق می توانند 16.777.214 کامپیوتر میزبان داشته باشند. ( عدد فوق از طریق حاصل2 - 224بدست آمده است ) .بنابراین تعداد تمام کامپیوترهای میزبان در شبکه های کلاسA معادل 2.147.483.648 (231) است. در شبکه های کلاسA ، بیت با ارزس بالا در اولینoctet همواره مقدار صفر را دارد.

NET	Host (Node)
115.	24.53.107

-LoopBack. آدرسIP 127.0.0.1 برایLoopBack در نظر گرفته شده است . کامپیوتر میزبان از آدرس فوق برای ارسال یک پیام برای خود استفاده می کند.( فرستنده و گیرنده پیام یک کامپیوتر می باشد) آدرس فوق اغلب برای تست و اشکال زدائی استفاده می گردد.

-کلاسB . کلاس فوق برای شبکه های متوسط در نظر گرفته می شود.( مثلا" یک دانشگاه بزرگ ) آدرس هائی که اولینoctet آنها 128 تا 191 باشد ، کلاسB می باشند.در کلاس فوق از دومینoctet هم برای مشخص کردن شبکه استفاده می گردد. از دوoctet دیگر برای مشخص نمودن هر یک از کامپیوترهای میزبان در شبکه استفاده می گردد بدین ترتیب 16.384 ( 214) شبکه از نوع کلاسB وجود دارد. تعداد کامپیوترهای میزبان در این نوع شبکه ها( هر شبکه ) معادل 65.534 (2 -16 2 ) است . بنابراین تعداد تمام کامپیوترهای میزبان در شبکه های کلاسB معادل 1.073.741.824 (230) است در شبکه های کلاسB ، اولین و دومین بیت در اولینoctet به ترتیب مقدار یک و صفر را دارا می باشند.

NET	Host (Node)
145.24.	53.107

-کلاسC.کلاس فوق برای شبکه های کوچک تا متوسط در نظر گرفته می شود.آدرس هائی که اولینoctet آنها 192 تا 223 باشد ، کلاسC می باشند.در کلاس فوق از دومین و سومینoctet هم برای مشخص کردن شبکه استفاده می گردد. از آخرینoctet برای مشخص نمودن هر یک از کامپیوترهای میزبان در شبکه استفاده می گردد . بدین ترتیب 2.097.152 (21 2 ) شبکه کلاسC وجود دارد.تعداد کامپیوترهای میزبان در این نوع شبکه ها( هر شبکه ) معادل 254 (2 -8 2 ) است . بنابراین تعداد تمام کامپیوترهای میزبان در شبکه های کلاسC معادل 536.870.912 ( 229 ) است. در شبکه های کلاسC ، اولین، دومین و سومین بیت در اولینoctet به ترتیب مقدار یک ، یک و صفر را دارا می باشند.

NET	Host(Node)
195.24.53.	107

-کلاسD . از کلاس فوق برایmulticasts استفاده می شود. در چنین حالتی یک گره ( میزبان) بسته اطلاعاتی خود را برای یک گروه خاص ارسال می دارد. تمام دستگاه های موجود در گروه ، بسته اطلاعاتی ارسال شده را دریافت خواهند کرد. ( مثلا" یک روتر سیسکو آخرین وضعیت بهنگام شده خود را برای سایر روترهای سیسکو ارسال می دارد ) کلاس فوق نسبت به سه کلاس قبلی دارای ساختاری کاملا" متفاوت است. اولین ، دومین ، سومین و چهارمین بیت به ترتیب دارای مقادیر یک ، یک ، یک و صفر می باشند.28 بیت باقیمانده بمنظور مشخص نمودن گروههائی از کامپیوتر بوده که پیامMulticast برای آنان در نظر گرفته می شود. کلاس فوق قادر به آدرسی دهی 268.435.456 (226 ) کامپیوتر است

NET	Host(Node)
224.	24.53.107

-کلاسE .از کلاس فوق برای موارد تجربی استفاده می شود. کلاس فوق نسبت به سه کلاس اولیه دارای ساختاری متفاوت است . اولین ، دومین ، سومین و چهارمین بیت به ترتیب دارای مقادیر یک ، یک ، یک و یک می باشند.28 بیت باقیمانده بمنظور مشخص نمودن گروههائی از کامپیوتر بوده که پیامMulticast برای آنان در نظر گرفته می شود. کلاس فوق قادر به آدرسی دهی 268.435.456 (226 ) کامپیوتر است

NET	Host(Node)
240.	24.53.107

-BroadCast . پیام هائی با آدرسی از این نوع ، برای تمامی کامپیوترهای در شبکه ارسال خواهد شد. این نوع پیام ها همواره دارای آدرس زیر خواهند بود :

255.255.255.255.

-آدرس های رزو شده. آدرس هایIP زیر بمنظور استفاده در شبکه های خصوصی (اینترانت ) رزو شده اند

10.x.x.x

172.16.x.x - 172.31.x.x

192.168.x.x

-IP نسخه شش . نسخه فوق برخلاف نسخه فعلی که از 32 بیت بمنظور آدرس دهی استفاده می نماید ، از 128 بیت برای آدرس دهی استفاده می کند. هر شانزده بیت بصورت مبنای شانزده نمایش داده می شود.:

2b63:1478:1ac5:37ef:4e8c:75df:14cd:93f2

خلاصه :

Class	1st Octet	2nd Octet	3rd Octet	4th Octet
	Net ID	Host ID
A
	Net ID	Host ID
B
	Net ID	Host ID
C

Network Type	Address Range	Normal Netmask	Comments
Class A	001.x.x.x to 126.x.x.x	255.0.0.0	For very large networks
Class B	128.1.x.x to 191.254.x.x	255.255.0.0	For medium size networks
Class C	192.0.1.x to 223.255.254.x	255.255.255.0	For small networks
Class D	224.x.x.x to 239.255.255.255		Used to support multicasting
Class E	240.x.x.x to 247.255.255.255