پروتکل های شبکه قوانینی هستند که تعیین میکنند متخصصان چگونه دادهها را بین دستگاههای موجود در همان شبکه به اشتراک میگذارند. با افزایش استفاده از فناوری در محیط کار، این پروتکلها برای بهبود ارتباطات در سطح جهانی ضروری هستند. کسب اطلاعات در مورد ویژگیهای انواع پروتکل های شبکه میتواند به شما در درک نحوه عملکرد سیستمهای فناوری پیچیده برای استفاده حداکثری از آنها در محل کار، کمک کند.
در این مقاله، پروتکل های شبکه را تعریف میکنیم، نحوه عملکرد آنها را توضیح میدهیم و برخی از رایجترین انواع آنها را با ذکر مثال بررسی میکنیم.
پروتکل شبکه چیست؟
پروتکل شبکه مجموعهای از قوانین، قراردادها یا ساختارهای داده است که امکان ارتباط بین دستگاههای موجود در شبکه را فراهم میکند. پروتکلها برای اجازه دادن به دو یا چند دستگاه برای شناسایی و اتصال با یکدیگر ضروری هستند. پروتکلها همچنین نحوه ارتباط دستگاهها در ارسال، دریافت و تفسیر دادههای بسته شبکه را مشخص میکنند.
در تعریف دیگر، پروتکل های شبکه، صرفنظر از هر گونه تفاوت در طراحی یا سخت افزار آنها، میتوانند به عنوان زبانی در نظر گرفته شوند که دستگاهها برای به اشتراک گذاشتن اطلاعات با یکدیگر استفاده میکنند.
به طور کلی، پروتکل های شبکه سه عمل اصلی را انجام میدهند:
- ارتباط
- امنیت
- مدیریت شبکه
مجموعهای از پروتکلها که به عنوان «مجموعه پروتکل» شناخته میشوند، در یک سیستم برای تکمیل وظایف با هم کار میکنند. این وظایف میتوانند شامل ارسال ایمیل، تسهیل تراکنش آنلاین، اتصال به شبکهای مانند اینترنت یا اتصال دو دستگاه به یکدیگر مانند لپ تاپ و موبایل باشد.
چه یک مهندس شبکه، مدیر یا متخصص باشید که از دستگاههای فناورانه در کار خود استفاده میکنید، دانستن اینکه این پروتکلها چیستند و چگونه کار میکنند مهم است.
پروتکلهای شبکه چگونه کار میکنند؟
پروتکل های شبکه فرآیندهای پیچیده را گرفته و آنها را به وظایف یا توابع کوچکتر تقسیم میکنند. این توابع در لایههای مختلف شبکه کار میکنند و وظایف خاصی را انجام میدهند تا در عملیات کلی شبکه سهیم باشند.
اگرچه انواع مختلفی از شبکه وجود دارد که میتوانند از مجموعه پروتکلهای متفاوتی استفاده کنند، اما اکثر آنها از ساختاری بر اساس مدل OSI پیروی میکنند. درک لایههای OSI یک مفهوم اصلی برای یادگیری نحوه عملکرد شبکهها است. در زیر هفت لایه مدل OSI به اختصار آمده است:
- لایه فیزیکی: اولین لایه است و شامل دستگاه فیزیکی و ویژگیهای مکانیکی آن است که امکان اتصال به شبکه را میدهد.
- لایه پیوند داده: لایه دوم است و با ایجاد بستههای داده، تشخیص خطاهای ارسال بسته و تصحیح آنها، بستهبندی دادهها را مدیریت میکند.
- لایه شبکه: سومین لایه شبکه است و مسیرهایی که دستگاهها برای انتقال دادهها استفاده میکنند را مدیریت کرده و نحوه حرکت اطلاعات در طول شبکه را برای جلوگیری از ازدحام و بهبود کارایی کنترل میکند.
- لایه انتقال: این لایه، لایه چهارم است که در آن پروتکلها تحویل بستههای داده از طریق شبکه را مدیریت میکنند. همچنین پروتکلهای این لایه میتوانند خطاها را بازیابی یا عیبیابی کنند.
- لایه نشست: پروتکلهای لایه پنج با شروع نشستهای جدید، پایان دادن به نشستهای تکمیل شده و نمایش دیالوگها برای تعامل کاربران در درون رابط، نشستهای کاربر را مدیریت میکنند.
- لایه ارائه: لایه ششم شبکه شامل پروتکلهایی است که دادهها را از یک فرمت به فرمت دیگر ترجمه میکند. به عنوان مثال، دستگاهی که داده ارسال میکند ممکن است از یک نوع کدگذاری یا رمزگذاری متفاوت نسبت به دستگاه دریافت کننده استفاده کند. بنابراین این لایه دادهها را به فرمتی رمزگشایی میکند که دستگاه گیرنده بتواند از آن استفاده کند.
- لایه برنامه: در نهایت، لایه برنامه از پروتکلهایی استفاده میکند که خدماتی مانند انتقال فایل و عملیات را ارائه میدهد.
در هر لایه از شبکه، پروتکلها نحوه انجام وظایف خاص را تعیین میکنند. در هر لایه برای شروع، هماهنگی و انجام هر کار پروتکلهای متعددی میتوانند عمل کنند. در OSI، لایههای پایین شبکه معمولا بر انتقال داده بین دستگاههای شبکه تمرکز میکنند. لایههای بالاتر، که لایههای پنج تا هفت هستند، برنامههای داده را مدیریت میکنند.
انواع پروتکل های شبکه
در ادامه چند طبقهبندی رایج از پروتکل های شبکه با ذکر مثالهایی از هر کدام آمده است:
1- پروتکلهای ارتباطی شبکه
یک پروتکل ارتباطی شبکه امکان انتقال دادههای اساسی بین دستگاههای شبکه را فراهم میآورد. این پروتکلها میتوانند فایلهای متنی را بین رایانهها یا از طریق اینترنت مبادله کرده و ارتباط بین روترها و دستگاههای خارجی یا متصل در یک شبکه را برقرار کنند.
نمونههایی از پروتکل های ارتباطی شبکه عبارتند از:
- بلوتوث: یک پروتکل بلوتوث میتواند دستگاههایی با عملکردهای مختلف مانند لپتاپ، تلفن همراه، دوربین، چاپگر و تبلت را به یکدیگر متصل کند.
- پروتکل انتقال فایل (FTP): پروتکلهای FTP به دستگاهها اجازه میدهند فایلها را بین میزبانها به اشتراک بگذارند. این پروتکلها دستگاهها را قادر میسازند تا فایلهای بزرگ را به اشتراک بگذارند، اشتراکگذاری را پس از وقفه از سر بگیرند، فایلهای از دست رفته را بازیابی کنند و انتقال فایل را برنامهریزی کنند.
- پروتکل کنترل انتقال/پروتکل اینترنت (TCP/IP): این پروتکل امکان تحویل قابل اعتماد برنامهها را ارائه میدهد و اطمینان میدهد که پیام در مکان صحیح، به موقع و بدون تکرار میرسد.
- پروتکل انتقال ابرمتن (HTTP): پروتکلی است که برای سیستمهای اطلاعاتی ابررسانهای توزیع شده و مشترک استفاده میشود و امکان اشتراکگذاری دادههایی مانند فایلهای متنی، تصاویر و ویدئوها از طریق اینترنت را فراهم میکند.
- پروتکل انتقال نامه ساده (SMTP): این پروتکل ایمیلها را بین دستگاهها ارسال میکند و کاربر را از پیامهای الکترونیکی دریافتی مطلع میکند.
2- پروتکلهای امنیتی شبکه
این پروتکلها تضمین میکنند که دادههای ارسال شده از طریق شبکه ایمن باقی میمانند. آنها با استفاده از رمزهای عبور، سیستمهای احراز هویت یا رمزگذاری دادهها از دسترسی کاربران غیرمجاز به اطلاعات جلوگیری میکنند.
رمزگذاری فرآیندی است که متن ساده یا استاندارد را به یک فرم کد شده، تبدیل میکند تا کاربران غیرمجاز نتوانند آن را بخوانند. پروتکلهای امنیتی شبکه عبارتند از:
- پروتکل انتقال ابرمتن امن (HTTPS): این پروتکل مشابه HTTP عمل میکند اما برای اطمینان از ارتباط امن دادهها از طریق شبکهای مانند اینترنت از رمزگذاری استفاده میکند.
- امنیت لایه سوکت/لایه انتقال ایمن (SSL/TLS): پروتکلهای SSL و TLS نیز از رمزگذاری برای ایمنسازی اطلاعات منتقل شده بین دو سیستم در یک شبکه استفاده میکنند. TLS جدیدترین نسخه این پروتکل است، اگرچه برخی از شرکتها یا افراد ممکن است هنوز از SSL برای اشاره به این پروتکل استفاده کنند.
- پوسته ایمن (SSH): پروتکل SSH امکان برقراری اتصالات امن به شبکه را فراهم میکند و روش اصلی مدیریت دستگاههای شبکه در سطح فرمان است که سطحی است که کاربر در آن میتواند سیستم عامل کامپیوتر را کنترل کند.
- پروتکل انتقال امن فایل (SFTP): SFTP امکان دسترسی، انتقال و مدیریت امن فایل را از طریق شبکه فراهم میکند.
3- پروتکلهای مدیریت شبکه
پروتکلهای مدیریت شبکه، رویههایی مورد استفاده برای راهاندازی شبکه را تعریف میکنند که شامل نحوه عملکرد شبکهها و الزامات نگهداری آنها میشود. پروتکلهای مدیریتی برای همه دستگاههای موجود در شبکه از جمله روترها، سرورها و رایانهها اعمال میشوند. آنها عملیات بین تمام دستگاهها را هماهنگ میکنند.
پروتکلهای مدیریت شبکه برای حفظ پایداری اتصالات بین دستگاههای موجود در شبکه و اتصال دستگاههای مجزا به شبکه مهم هستند. یک کاربر میتواند یک پروتکل شبکه را برای عیبیابی مشکلات مربوط به اتصال پیادهسازی کند. انواع پروتکلهای مدیریت شبکه عبارتند از:
- پروتکل مدیریت شبکه ساده (SNMP): یک SNMP به مدیران شبکه اجازه میدهد تا عملکرد شبکه را ارزیابی کرده، خطاهای شبکه را شناسایی و مشکلات را عیبیابی کنند.
- پروتکل پیام کنترل اینترنت (ICMP): این پروتکل میتواند پیامهای خطا و اطلاعات مربوط به عملکرد دستگاه یا شبکه را ارسال کند. آنها میتوانند خطاها را اعلام کرده و در عیبیابی کمک کنند.
- Telnet: پروتکل Telnet مشابه SSH کار میکند و روشی برای مدیریت دستگاهها در سطح فرمان است، اما برخلاف SSH، امکان اتصال امن به شبکه را فراهم نمیکند.
مثالی برای کارکرد انواع پروتکل های شبکه
یک نمونه رایج برای استفاده از انواع پروتکل های شبکه در کسبوکار، ارسال ایمیل است. یک کارمند ممکن است از پروتکلهای شبکه هنگام ارسال ایمیل به همکارش استفاده کند. پس از تهیه پیشنویس ایمیل و ارسال آن، مجموعهای از پروتکلها شروع به رمزگذاری پیام به دادههای کدگذاری شده، تفسیر آدرس دیجیتالی گیرنده و تعیین مسیر برای تحویل میکنند که احتمال اختلال، خطا یا تاخیر را به حداقل برسانند و سپس پیام را از طریق شبکه ارسال میکنند.
هنگامی که پیام به گیرنده میرسد، پروتکلهای دیگری برای رمزگشایی دادهها شروع به کار میکنند، آنها را در صندوق ورودی گیرنده مرتب میکنند و یک اعلان به گیرنده مبنی بر رسیدن ایمیل ارسال میکنند.
جمعبندی
پروتکلها فرآیند پیچیدهای مانند ارسال ایمیل را طی میکنند و آن را به دنبالهای از وظایف مجزا تقسیم میکنند. همچنین، آنها میتوانند عملکردهای ضروری دیگری مانند اطمینان از اتصال ایمن دستگاهها به شبکه و شناسایی خطاهای شبکه را انجام دهند تا کاربران بتوانند مشکلات را عیبیابی کنند.
صدها پروتکل منحصر به فرد وجود دارد که هر کدام عملکرد خاصی را انجام میدهند و شبکههای مختلف میتوانند از مجموعه مختلفی از پروتکلها برای انجام وظایف خاص خود استفاده کنند.