12 پروتکل رایج شبکه و عملکرد آنها

پروتکل‌ها و توابع شبکه، کلیدی برای ارتباط و اتصال در سراسر اینترنت هستند. بدون پروتکل‌های شبکه، اینترنت امروزی وجود نخواهد داشت.

پروتکل‌های رایج شبکه، از جمله پروتکل کنترل انتقال (TCP) و پروتکل اینترنت (IP)، امکان تبادل اطلاعات در سراسر اینترنت و کار در پس زمینه را به قدری کارآمد و موثر می‌کنند که بسیاری از کاربران در مورد آنها یا نحوه عملکرد اینترنت هیچ‌گونه تردیدی ندارند. برای متخصصان شبکه، شناخت و درک پروتکل‌های شبکه بسیار مهم است.

برای شروع، در این مقاله 12 پروتکل رایج شبکه که همه مهندسان شبکه باید با آنها آشنا باشند، را بررسی کرده‌ایم. این بررسی شامل عملکردهای اصلی و همچنین اهمیت این پروتکل‌ها می‌شود.

1. Address Resolution Protocol

ARP آدرس‌های IP را به آدرس‌های MAC و بالعکس ترجمه می‌کند تا نقاط پایانی LAN بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

ARP ضروری است زیرا طول آدرس‌های IP و MAC متفاوت است: آدرس‌های IPv4،ا 32 بیتی هستند، آدرس‌های IPv6 هم 128بیتی هستند و آدرس‌های MAC (شماره سخت‌افزار فیزیکی دستگاه) 12 رقم هگزا دسیمال هستند که به شش جفت تقسیم می‌شوند و برای ارتباط صحیح دستگاه، باید ترجمه انجام شود.

هر بار که دستگاه‌ها می‌خواهند ارتباط برقرار کنند، نیازی به ARP نیست، زیرا میزبان LAN آدرس‌های ترجمه ‌شده را در ARP cache خود ذخیره می‌کند، بنابراین این فرآیند عمدتاً زمانی که دستگاه‌های جدید به شبکه می‌پیوندند استفاده می‌شود.

2. Border Gateway Protocol

BGP باعث می‌شود اینترنت کار کند. این پروتکل مسیریابی نحوه عبور بسته‌ها از مسیریاب‌ها در یک سیستم مستقل (AS)، یک یا چند شبکه که توسط یک سازمان یا ارائه دهنده واحد اجرا می‌شود و اتصال به شبکه‌های مختلف را کنترل می‌کند.

BGP می‌تواند نقاط انتهایی یک LAN را به یکدیگر و نقاط پایانی در شبکه‌های محلی مختلف را از طریق اینترنت به یکدیگر متصل کند.

BGP خارجی ترافیک شبکه را از AS های مختلف به اینترنت و بالعکس هدایت می‌کند. علاوه بر این، BGP داخلی ترافیک شبکه را بین نقاط پایانی یک AS هدایت می‌کند.

3. Domain name system

DNS یک پایگاه داده شامل نام دامنه یک وب سایت است که افراد برای دسترسی به وب‌سایت و آدرس‌های IP مربوط به آن، که دستگاه‌ها برای مکان‌یابی وب‌سایت استفاده می‌کنند به کار می‌رود.

DNS نام دامنه را به آدرس‌های IP ترجمه می‌کند و این ترجمه‌ها در DNS درج می‌شوند. سرورها می‌توانند داده‌های DNS که برای دسترسی به وب‌سایت‌ها لازم است را ذخیره کنند. DNS همچنین شامل پروتکل DNS است که در مجموعه IP قرار دارد و مشخصاتی که DNS برای ترجمه و برقراری ارتباط از آن استفاده می‌کند را توضیح می‌دهد.

DNS مهم است زیرا می‌تواند به سرعت اطلاعات و همچنین دسترسی به میزبان‌ها و منابع از راه دور در سراسر اینترنت را در اختیار کاربران قرار دهد.

4. Dynamic Host Configuration Protocol

DHCP آدرس‌های IP را به نقاط پایانی شبکه اختصاص می‌دهد تا بتوانند از طریق IP با سایر نقاط پایانی شبکه ارتباط برقرار کنند. هر زمان که یک دستگاه برای اولین بار به شبکه‌ای با سرور DHCP ملحق می‌شود، DHCP به طور خودکار یک آدرس IP جدید به آن اختصاص می‌دهد و هر بار که دستگاه مکان‌هایی را در شبکه جابجا می‌کند این کار را ادامه می‌دهد.

هنگامی که یک دستگاه به شبکه متصل می‌شود، یک دست تکانیDHCP اتفاق می‌افتد، به طوری‌که دستگاه و سرور DHCP با هم ارتباط برقرار می‌کنند. دستگاه اتصال برقرار می‌کند، سرور آن را دریافت می‌کند و آدرس‌های IP موجود را ارائه می‌دهد. دستگاه یک آدرس IP درخواست می‌کند و سرور برای تکمیل فرآیند آن را تایید می‌کند.

5. File Transfer Protocol

FTP یک پروتکل client-server است که در آن client فایلی را درخواست می‌کند و server آن را تامین می‌کند. FTP از طریق TCP/IP (مجموعه‌ای از پروتکل‌های ارتباطی) اجرا می‌شود و برای برقراری ارتباط و تبادل فایل‌ها به ترتیب به یک کانال فرمان و یک کانال داده نیاز دارد.

clientها فایل‌ها را از طریق کانال فرمان درخواست و دسترسی به دانلود، ویرایش و کپی فایل و فعالیت‌های دیگر را از طریق کانال داده دریافت می‌کنند.

از آنجایی که اکثر سیستم‌ها برای اشتراک‌گذاری فایل به HTTP روی آورده‌اند، محبوبیت FTP کمتر شده است. با این حال، FTP یک پروتکل شبکه رایج برای به اشتراک‌گذاری فایل‌های خصوصی‌تر، مانند بانکداری است.

6. Hypertext Transfer Protocol

مانند FTP،ا HTTP یک پروتکل اشتراک‌گذاری فایل است که از طریق TCP/IP اجرا می‌شود، اگرچه HTTP اساساً روی مرورگرهای وب کار می‌کند و معمولاً برای اکثر کاربران قابل تشخیص است.

هنگامی که کاربر وارد یک دامنه وب سایت شده و قصد دسترسی به آن را دارد، HTTP این امکان را فراهم می‌کند. HTTP به سرور دامنه متصل می‌شود و HTML سایت را درخواست می‌کند که شامل کدی است که ساختار و طراحی صفحه را نمایش می‌دهد.

شکل دیگری ازHTTP ،ا HTTPS است که مخفف HTTP over Secure Sockets Layer یا HTTP Secure است. HTTPS می‌تواند درخواست‌های HTTP و صفحات وب کاربر را رمزگذاری کند. این امر امنیت بیشتری را برای کاربران فراهم می‌کند و می‌تواند از تهدیدات رایج امنیت سایبری مانند حملات man-in-the-middle جلوگیری کند.

7. Internet Protocol

IP مشابه سرویس پست عمل می‌کند. هنگامی که کاربران داده‌ها را از دستگاه خود ارسال و دریافت می‌کنند، داده‌ به بسته‌هایی تقسیم می‌شوند که شامل دو آدرس IP هستند: یکی برای فرستنده و یکی برای گیرنده.

پس از اینکه بسته از فرستنده خارج شد، مانند یک اداره پست به دروازه‌ای می‌رود که آن را در جهت مناسب هدایت می‌کند. بسته‌ها از طریق دروازه‌ها به حرکت خود ادامه می‌دهند تا زمانی که به مقصد برسند.

IP معمولاً در کنار TCP قرار می‌گیرد تا TCP/IP، مجموعه پروتکل کلی اینترنت را تشکیل دهد. به طور همزمان، IP بسته‌ها را به مقصد می‌فرستد و TCP بسته‌ها را به ترتیب صحیح مرتب می‌کند، زیرا IP گاهی اوقات بسته‌ها را به طور نامنظم می‌فرستد تا اطمینان حاصل شود که بسته‌ها به سریع‌ترین روش ارسال می‌شوند.

8. Open Shortest Path First

OSPF با IP در ارسال بسته‌ها به مقصد کار می‌کند. هدف IP ارسال بسته‌ها در سریع‌ترین مسیر ممکن است که OSPF برای انجام آن طراحی شده است. OSPF ابتدا کوتاه‌ترین یا سریع‌ترین مسیر را برای بسته‌ها باز و جداول مسیریابی را آپدیت می‌کند (مجموعه‌ای از قوانین که مکان حرکت بسته‌ها را کنترل می‌کند) و هنگام تغییر روترها را از تغییرات جدول مسیریابی یا شبکه آگاه می‌کند.

OSPF مشابه پروتکل اطلاعات مسیریابی است و از آن پشتیبانی می‌کند (که ترافیک را بر اساس تعداد گام‌هایی که باید در طول مسیر طی کند هدایت می‌کند) و همچنین در بسیاری از شبکه‌ها جایگزین RIP شده است.

OSPF به عنوان یک جایگزین ساده‌تر و مقیاس پذیرتر برای RIP توسعه یافته است. به عنوان مثال، RIP جداول مسیریابی آپدیت شده را هر 30 ثانیه ارسال می‌کند، درحالی‌که OSPF فقط در صورت لزوم آپدیت‌ها را ارسال می‌کند و آن را فقط در قسمت‌های خاصی از جدول که در آن تغییر رخ داده، اعمال می‌کند.

9. Simple Mail Transfer Protocol

SMTP محبوب‌ترین پروتکل ایمیل است. این پروتکل بخشی از مجموعه TCP/IP است و نحوه ارسال پیام‌های ایمیل کاربران توسط clientهای ایمیل را کنترل می‌کند.

سرورهای ایمیل از SMTP برای ارسال پیام‌های ایمیل از client به سرور ایمیل به سرور ایمیل دریافت کننده استفاده می‌کنند. با این حال، SMTP نحوه دریافت پیام‌ها توسط clientهای ایمیل را کنترل نمی‌کند (فقط نحوه ارسال پیام‌ها را از سوی clientها کنترل می‌کند).

گفته می‌شود SMTP برای اطمینان از ارسال و دریافت صحیح پیام‌های ایمیل به پروتکل‌های دیگری نیاز دارد. SMTP می‌تواند با POP3 یا IMAP کار کند که نحوه دریافت پیام‌های ایمیل توسط سرور ایمیل را کنترل می‌کند.

10. Telnet

Telnet برای اتصال از راه دور طراحی شده است و برای فعال کردن یک جلسه از راه دور بین یک نقطه پایانی راه دور و یک ماشین میزبان ارتباط برقرار می‌کند. Telnet از کاربر در نقطه پایانی راه دور می‌خواهد که وارد سیستم شود و پس از احراز هویت، به نقطه پایانی اجازه دسترسی به منابع شبکه و داده‌ها در رایانه میزبان را می‌دهد.

Telnet از دهه 1960 وجود داشته است و مسلماً اولین پیش نویس اینترنت مدرن بود. با این حال، Telnet فاقد حفاظت‌های امنیتی پیچیده مورد نیاز برای ارتباطات و فناوری مدرن است، بنابراین معمولاً دیگر مورد استفاده قرار نمی‎گیرد.

11. Transmission Control Protocol

TCP نیمه دیگر TCP/IP است و بسته‌ها را به ترتیب مرتب می‌کند تا IP بتواند آنها را تحویل دهد. به طور خاص، TCP هر بسته‌ را شماره‌گذاری می‌کند، زیرا IP می‌تواند بسته‌ها را از طریق مسیرهای مختلفی به مقصد ارسال کند و گاهی آنها را از ترتیب‌شان خارج کند، بنابراین TCP قبل از اینکه IP بسته‌ها را تحویل دهد، این مورد را اصلاح می‌کند.

TCP همچنین خطاها را در فرآیند ارسال شناسایی می‌کند (از جمله اگر بسته‌ها براساس سیستم شماره‌دهی TCP وجود نداشته باشد) و قبل از اینکه IP داده‌ را به مقصدش برساند، به IP نیاز دارد تا آن بسته‌ها را مجددا ارسال کند. از طریق این فرآیند، مجموعه TCP/IP ارتباطات در سراسر اینترنت را کنترل می‌کند.

12. User Datagram Protocol

UDP جایگزینی برای TCP است و با IP برای انتقال داده‌های حساس به زمان کار می‌کند. UDP انتقال داده با تأخیر کم بین برنامه‌های اینترنتی را امکان‌پذیر می‌کند، بنابراین این پروتکل برای صدا از طریق IP یا سایر نیازهای صوتی و تصویری ایده‌آل است.

برخلاف TCP،ا UDP منتظر نمی ماند تا همه بسته‌ها وارد شوند یا بسته‌ها را سازماندهی کند. در عوض، UDP همه بسته‌ها را حتی اگر برخی از آنها هنوز نرسیده باشند، ارسال می‌کند.

UDP تنها بسته‌ها را ارسال می‌کند، درحالی‌که TCP ارسال، سازماندهی و اطمینان از رسیدن بسته‌ها را انجام می‌دهد. با وجودی که UDP سریع‌تر از TCP کار می‌کند، اما قابلیت اعتماد کمتری دارد.