دانلود مقاله کاربردهای شبکه

مقدمه ای کوتاه بر کاربردهای شبکه، تقسیم بندی شبکه ها، نرم افزار شبکه و معروف ترین شبکه های موجود
از شبکه های کامپیوتری می توان برای مقاصد مختلفی (در شرکتها، یا برای افراد عادی) استفاده کرد.

در شرکتها شبکه می تواند دسترسی به منابع اطلاعاتی را برای تمام کارکنان فراهم آورد.

در این شبکه معمولاً از مدل مشتری- سرویس دهنده (که در آن منابع مشترک روی کامپیوترهای قدرتمندی موسوم به server قرار می گیرند) استفاده می شود.

شبکه برای افراد عادی امکان دسترسی به منابع اطلاعاتی یا تفریحی را فراهم می آورد.

امروزه افراد بسیاری با یک مودم از منزل خود به شرکتهای خدمات اینترنتی (Internet Service Provider)(ISP) متصل شده و از امکانات آن استفاده می کنند.
یکی دیگر از زمینه هایی که امروزه به سرعت رو به گسترش است، شبکه های بی سیم است که امکان دسترسی به اینترنت راحتی از تلفنهای همراه به افراد می دهد.
در یک تقسیم بندی بسیار کلی، شبکه ها را می توان به شبکه های محلی (LAN)، شبکه های شهری (MAN) شبکه های گسترده (WAN).

شبکه شبکه های (network) تقسیم کرد.

که هر کدام برای خود دارای ویژگیها، سرعت، تکنولوژی و جایگاه خاصی می باشد.
شبکه محلی (LAN) شبکه ایست خصوصی واقع در یک ساختمان یا مجتمع، که حداکثر ابعاد آن یکی، دو کیلومتری می باشد.

که معمولاً برای متصل کردن کامپیوترهای یک شرکت و به اشتراک گذاشتن منابع مثل چاپگر یا مبادله اطلاعات استفاده می شود.

این نوع شبکه سرعت بالایی دارد ولی معمولاً به یک ساختمان منفرد محدود می شود.
شبکه شهری یا MAN شبکه ایست که یک شهر را پوشش می دهد.

شبکه های تلویزیون کابلی بهترین نمونه MAN هستند.

اولیه شبکه های تلویزیون کابلی در نقاط کور شهرها راه اندازی شدند، بدین ترتیب که یک آنتن مرکزی و بزرگ در محلی که فرستنده اصلی را می دید نصب، و از این آنتن کابلهایی به مشترکین محروم از برنامه‌های تلویزیونی کشیده می شد.



شبکه شهری بر اساس تلویزیون کابلی
شبکه های گسترده (WAN) یک کشور یا قاره را در بر می گیرند.

شبکه های LAN و MAN سوییچ نشده هستند (مسیریاب ندارند router) ولی شبکه های WAN سوییچ شده اند و router دارند.
از اتصال چند شبکه یکدیگر نیز یک شبکه به شبکه ها شکل می گیرد.
نرم افزار شبکه:
از پروتکلها (که قواعد کم ارتباط process ها را تعیین می کنند) تشکیل می شود.

پروتکل ها یا اتصال‌گرا (connection- oriented) هستند که بر اساس مدل سیستمهای تلفن کار می کند.

وقتی می خواهید با یک نفر تماس بگیرید، گوشی تلفن را برداشته، شماره می گیرید، صحبت می کنید و بعد گوشی را می گذارید.

مهمترین نکته در این نوع سرویس اینست که آنها مانند یک لوله عمل می کنند.

فرستنده از یک طرف داده‌ها (بیت ها) را به داخل لوله می فرستاد و گیرنده در طرف دیگر آنها را می گیرد.

در اغلب مواد داده ها به همان ترتیبی که فرستاده شده اند دریافت می شوند.
از سوی دیگر سرویس غیر متصل (connectionless) بر اساس مدل پست بنا شده است.

هر پیام (نامه) دارای آدرس مشخصی است و مسیری که برای رسیدن به مقصد طی می کند، کاملاً مستقل از پیامهای دیگر است.

معمولاً دو نامه که به یک مقصد فرستاده می شوند، اولین نامه زودتر به مقصد می رسد ولی گاهی پیش می آید که اولی با تأخیر و بعد از دمی به مقصد برسد.

به عبارتی تضمیمی نداریم که کدام داده زودتر به مقصد می رسد.

برخی سرویسها مطمئن و قابل اطمینان هستند بگونه ای که هیچ داده ای در حین انتقال از بین نمی رود.

یک سرویس قابل اعتماد معمولاً به گونه ای طراحی می شود که گیرنده دریافت صحیح داده ها را به فرستنده اعلام کند
(acknowledgement) در ساده ترین حالت پروتکل عبارتست از قراردادهای توافق شده بین دو طرف برای برقراری و پیشبرد ارتباط.
اغلب شبکه ها از مدل سلسله مراتبی پروتکل ها استفاده می کنند.

به این ترتیب که برای کاهش پیچیدگی های طراحی، اغلب شبکه ها به صورت مجموعه ای از چند لایه(layer) که هر کدام روی دیگری قرار می گیرند طراحی می شوند.

در مدل سلسله مراتبی پروتکل ها، هر لایه سرویسهایی را در اختیار لایه های بالاتر قرار می دهد و آنرا از جزئیات کار در لایه های پایینتر ایزوله می کند به این ترتیب که وظیفه هر لایه، ارائه سرویسهای خاص- لایه های بالاتر و پنهان کردن جزئیات کار از دیدگاه آنهاست.

در این مفهوم هر لایه یک ماشین مجازی (virtual machin) است که سرویسهای خاصی را در اختیار لایه های بالاتر می گذارد.
مجموعه پروتکل های مهم امروزی عمدتاً بر مبنای دو مدل OSI و TCP/IP بنا شده اند.

هر دو مدل دارای لایه های شبکه، انتقال و کاربرد هستند ولی در لایه های دیگر با هم فرق دارند .

معروف ترین شبکه های موجود عبارتند از:
1- اینترنت که محصول تکامل شبکه آرپانت (شبکه سوئیچ بسته مزارت دفاع ایالت متحده امریکا) بود.

در واقع شبکه ایست از هزاران شبکه دیگر، نه یک شبکه واحد .

مشخصه اصلی اینترنت استفاده از مجموعه پروتکل TCP/IP است.
2- ATM که بیشتر در سیستمهای تلفن، و برای مخابرت راه دور به کار می رود.
3- اترنت (Ethernet) نیز محبوب ترین تکنولوژی LAN است که در اغلب شرکتها و دانشگاهها از آن استفاده می شود.
4- LAN بی سیم که با سرعت خیره کننده 54 Mbps بسرعت در حال گسترش است.
4- LAN بی سیم که با سرعت خیره کننده 54 Mbps بسرعت در حال گسترش است.

مدل مرجع OSI: (International standards organization ISO) مدل OSI بر اساس نظرات پیشنهادی سازمان بن المللی استانداردها (International standards organization ISO) به عنوان اولین استاندارد بین المللی شبکه های چند لایه توسعه داده شد.

این مدل در سال 1995 مورد تجدید نظر قرار گرفت این مدل که نام کامل آن مدل مرجع ارتباط سیستمهای باز (Open system interconnection) است، با ارتباط سیستمهای باز- سیستمهای که قادر به ارتباط با سیستمهای دیگر هستند سروکار دارد.

ولی ما آنرا به سادگی مدل OSI خواهیم نامید.

مدل OSI هفت لایه دارد که عبارتند از: 1- لایه فیزیکی: (physical layer) وظیفه انتقال بیت های خام را از طریق کانال مخابراتی بر عهده دارد.

مهمترین نکته در طراحی این لایه اینست که وقتی یک طرف یک بیت 1 می فرستند، طرف مقابل یک بیت 1 دریافت کند.

نه یک بیت 0.

مسائل طراحی در این لایه عمدتاً از نوع مکانیکی، الکتریکی، تایمینگ (همزمانی) و رسانه فیزیکی انتقال (که زیر لایه فیزیکی قرار دارد) هستند.

2- لایه پیوند داده ها (Data Link Layer) : مهمترین وظیفه لایه پیونده داده عبارتست از تبدیل خط فیزیکی پر از خطا به یک خط ارتباطی عاری از خطا برای لایه بالاتر، یعنی لایه شبکه- لایه پیوند داده این کار را با شکستن داده های ورودی به بسته های کوچک چند صد یا هزار بایتی (که فریم داده data frame نامیده می شوند) و ارسال آنها انجام می دهد (وقتی گیرنده P بسته را دریافت می کند، یک فریم تصدیق دریافت (acknowledgement frame) به فرستنده باز پس می فرستد، تا آنرا از دریافت صحیح بسته مطلع کند.

3- لایه شبکه (network layer) : یکی از مسائلی که باید در این لایه حل شود، نحوه مسیریابی بسته ها از مبدأ به مقصد است.

این مسیرها می توانند مسیرهای استاتیک باشند (مسیرهایی که به طور ثابت و بندرت در شبکه تعبیه شده اند) یا مسیرهای نیمه استاتیک (مسیرهایی که در ابتدای هر نشست تعیین و مشخص می شوند) و یا مسیرهای دینامیک (مسیرهایی که در لحظه و برای هر بسته از نو و با توجه به بار شبکه جستجو و مشخص می شوند).

اگر تعداد بسته های در حال حرکت در یک زیر شبکه بیش از حد باشد، وضعیتی به وجود می‌آورند که به آن ازدحام (congestion) گفته می شود.

کنترل این وضعیت بر عهده لایه شبکه است.

به طور کلی کیفیت سرویس (تأخیر انتشار بسته ها، زمان انتقال آنها و حالتهای گذرا در شبکه) همگی مسئولیتهای شبکه است.

همچنین اگر بسته ای برای رسیدن به مقصد باید از یک شبکه خارج وارد شبکه دیگر شود حل مسائلی از قبیل آدرس دهی های جدید، عدم پذیرش بسته توسط شبکه دوم به دلیل حجم زیاد، تفاوت پروتکل ها و غیره از وظایف لایه شبکه است.

4- لایه انتقال (transport layer): اصلی ترین وظیفه این لایه گرفتن داده ها از لایه بالاتر، تقسیم آن به قطعات کوچکتر (در صورت نیاز)، ارسال آن به لایه شبکه و حصول اطمینان از دریافت صحیح آنها در طرف مقابل است.

5- لایه نشست: (session layer) اجازه می دهد تا بین کاربران در ماشینهای مختلف نشست برقرار شود.

نشست سرویسهای مختلفی ارایه می کند از جمله : کنترل دیالوگ (dialog control کنترل اینکه نوبت چه کسی است) مدیریت نشانه (token management جلوگیری از تداخل اعمال مهم) و سنکرون کردن (sunchronization- کنترل عملیات انتقال طویل‌المدت، و از سرگیری آن از نقطه قطع شده در صورت بروز اختلال) 6- لایه نمایش(presen talion layer) بر خلاف لایه های پایین تر که عمدتاً با بیت ها سرو کار دارند، لایه نمایش توجه خود را روی ساختار پیامها و مفهوم آنها متمرکز می کند.

برای اینکه کامپیوترهایی با ساختارهای متفات داده بتوانند با هم ارتباط برقرار کنند، ساختار پیامهای مبادله شده بایستی کاملاً مشخص و استاندارد باشد.

وظیفه لایه نمایش مدیریت این ساختارها در سطح بالاست.

7- لایه کاربرد (application layer) بسیاری از پروتکل های مورد نیاز کاربران در لایه کاربرد قرار داد که از معروف ترین آنها می توان به پروتکل Http( پروتکل اصلی وب اشاره کرد.)وقتی مرورگر وب می خواهد صفحه ای را باز کند، نام آن صفحه را استفاده http به سرویس دهنده وب می فرستند، سرویس دهنده وب نیز با همین پروتکل صفحه را به مرور گر بر می گرداند.

پروتکل انتقال فایل (FTP) .

پروتکل انتقال (NNTO)، پروتکل پست الکترونیک (pop, smtp) نیز فرد جزء پروتکل های کاربردی هستند.

مدل مرجع TCP/IP مدل TCP/IP از تکامل مدل مرجع آرپانت (ARPANET) که یک شبکه تحقیقاتی وزارت دفاع ایالت متحده امریکا بود پایه ریزی شد.

یکی از اولین هدفهای آرپانت ارتباط یکپارچه شبکه های مختلف بودکه بعد از بررسی چندین پروتکل توسط مدل مرجع TCP/IP محقق شد.

در این مدل هدف اینست که شبکه باید بگونه ای طراحی شود که حتی در صورت از بین رفتن بخشی از زیر شبکه های آن، بتواند بدون وقفه به کار خود ادامه دهد.

یا به عبارتی دو کامپیوتر مادامیکه کار می کنند، باید بتوانند با هم ارتباط داشته باشند حتی اگر تعدادی از ماشینهای واسط بین آنها از مدار خارج شوند) علاوه بر آن، این مدل باید بتواند از عهده طیف وسیعی از کاربردهای متنوع از انتقال فایل گرفته تا مکالمه زمان واقعی بر آید.

مدل TCP/IP چهار لایه دارد که عبارتند از: 1- لایه اینترنت:این لایه سنگ بنای معماری TCP/IP است.

وظیفه این لایه است که به ماشینها اجازه دهد بسته های خود را روی شبکه و به سمت مقصد بفرستدو این لایه رسیدن پیامها را با همان ترتیبی که فرستاده شده اند تضمین نمی کند، وظیفه مرتب کردن پیامها (در صورن نیاز) بر عهده لایه های بالاتر است.

فرمت بسته های پیام و پروتکل آنها در لایه اینترنت تعریف می شود که (Internet protocol)IP نام دارد .

وظیفه لایه است که بسته های IP را به مقصد برساند.

مسیریابی بسته ها (و جلوگیری از ازدحام در مسیرهای شلوغ) بر عهده این لایه است، که از این نظر می توان آنرا مدل لایه شبکه در مدل OSI دانست.

به طور کلی سه پروتکل اساسی TCP/IP در این لایه قرار داند: این سه پروتکل عبارتند از IP، ARP، ICMP که هر یک هدف خاصی دارند.

پروتکل اینترنت IP: TCP/IP توسط صدها میلیون و بلکه میلیاردها کامپیوتر که از شمای آدرس دهی IP استفاده می کنند، مورد استفاده قرار می گیرد.

پروتکل IP از آدرس های IP بهره می گیرد که قادر است اطلاعات را در شبکه بسته به کامپیوتر شخصی در هر جای دنیا ارسال کند.

به طور کلی IP از آدرس های IP برای ارتباط با کامپیوترهای دیگر استفاده می کند.

IP منبع بررسی می کند میزبان از نوع محلی است یا راه دور، IP این کار را با استفاده از انجام دو محاسبه و مقایسه نتایج آن صورت می‌دهد که در صورت یکسان بودن نتایج مقصد محلی است و در غیر اینصورت مقصد راه دور است.

IP قادر است به صورت مستقیم با میزبان های محلی ارتباط برقرار کند.

اما ارتباط با میزبانهای راه دور از طریق یک مسیریاب انجام می شود.

پروتکل IP: برای شروع به تحلیل پروتکل IP، بهترین کار آن است که قالب بسته های IP را بررسی کنیم به بسته های IP اصطلاحاً دیتاگرام IP گفته می شود.

«دیتاگرام IP» یک قطعه فرمت بسته پیام و پروتکل داده دارای هویت و شناسنامه است.

یک بسته IP در برگیرنده دو بخش سرآیند و بخش محتوی است: سرآیند هر بسته دارای یک بخش ثابت 20 بایتی و یک بخش اختیاری با طول متغیر است.

ساختار سرآیند در شکل زیر نشان داده شده است.

ترتیب ارسال بسته IP از بایت پر ارزش به کم ارزش است یعنی بایتها به ترتیب از چپ به راست ارسال می شوند.

شکل سرآیند IP بنابراین اولین فیلدی که ارسال می شود فیلد veision (شماره نسخه پروتکل) است.

فیلد version مشخص می کند که بسته بر اساس چه نسخه ای از پروتکل IP سازماندهی و ارسال شده است.

از آنجایی که طول سرآیند ثابت نیست لذا فیلد IML بدان منظور در نظر گرفته شده که مشخص کند طول سرآیند ( برمبنای کلمات 32 بیتی) چه قدر است.

مقدار حداقل این فیلد (یعنی زمانی که هیچ داده ای در بخش اختیاری سرایند وجود ندارد) معادل 5 است.

حداکثر مقدار این فیلد 4 بیتی 15 است و طبعاً طول سرآیند به 60 بایت (4*15) محدود می شود.

یعنی حداکثر طول بخش اختیاری 40 بایت (20-60) است.

این فضای 40 بایتی برای برخی از گزینه هایی که می توان درون این فیلد اختیاری درج کرد (مثل گزینه ثبت مسیر طی شده توسط بسته) بسیار ناکافی است و عملاً فیلد اختیاری را بی استفاده کرده است.

فیلد type of service (نوع خدمات): این فیلد به منظور مشخص کردن کلاسهای مختلف خدمات مد نظر بوده است.

در این فیلد می توان ترکیبی از خدمات مثل قابلیت اعتماد (reliability) و سرعت (speed) را برای بسته تقاضا کرد.

فیلد شش بیسی type of service (به ترتیب از چپ به راست، در بر گیرنده یک فیلد سه بیتی به نام procedence (فیلد تقدم) و سه بیت علامت به نامهای D، T و R است.

فیلد procedence اولویت بسته را مشخص می کند.

از صفر (اولویت معمولی) تا 7 (بالاترین اولویت برای بسته های کنترلی شبکه).

سه بیت علامت به ماشین میزبان اجازه می دهد که از بین سه ویژگی (D: تأخیر، T: ظرفیت خروجی، R: قابلیت اعتماد) نیازهای خود را توصیف نماید.

این فیلد این امکان را فراهم می کنند که مسیریاب مثلاً از بین یک خط ماهواره ای با ظرفیت خروجی بالا و تأخیر زیاد و یک خط اجاره ای (leased line) با ظرفیت خروجی کم و تأخیر پایین، انتخاب مناسبی داشته باشد.

فیلد total lngth طول کل بسته (شامل سرآیند و داده) را مشخص می کند.

حداکثر طول بسته 65536 بایت است.

فیلد Identification بدان جهت نیاز است که مشخص کنیم قطعه دریافتی.

به کدام دیتاگرام متعلق است.

تمام قطعات یک دیتاگرام واحد، دارای مقداری مشابه در این فیلد هستند در ادامه یک بیت بلا استفاده و سپس یک فیلد تک بیتی به نام DF(Dont fragment) به معنای عدم قطعه قطعه سازی بسته قرار گرفته.

این بیت به مسیریابها فرمان می دهد که دیتاگرام (بسته) جاری را قطعه قطعه نکنند چرا که مقصد از بازسازی آن عاجز است.

بیت MF(مخفف more fragment) به معنای آنست که دنباله قطعات هنوز ادامه دارد.

در تمام قطعات به استثنای قطعه آخر این بیت 1 است.

به این بیت از آن جهت نیاز است که متوجه شویم آیا تمام قطعات یک دیتاگرام دریافت شده یا هنوز دنباله قطعات ادامه دارد.

فیلد Fragment offset مشخص کننده آن است که قطعه جاری در کجای دیتاگرام اصلی واقع شده است.

طول تمام قطعات به استثنای قطعه آخر باید ضریبی از 8 بابت باشد.

از آنجا که این فیلد 13 بیتی است حداکثر می توان 8192 قطعه در هر دیتاگرام داشت و بدین ترتیب طول حداکثر هر دیتاگرام 65536 بایت خواهد شد.

حداکثر طول دیتاگرام=طول قطعات* تعداد قطعات فیلد Time to live(زمان حیات بسته) شمارنده است که طول عمر بسته را تعیین می کند.

فرض بر آن است که این فیلد زمان را بر حسب ثانیه مشخص کند و طول عمر بسته حداکثر 255 ثانیه باشد.

به ازای هر گام (عبور بسته از یک مسیریاب) یک واحد از این فیلد کاسته می شود.

فرض بر آنست هرگاه بسته درون یک مسیریاب، زمان زیادی را در صف منتظر ماند تعداد بیشتری از این فیلد کم شود.

به محض اینکه مقدار این فیلد به صفر برسد بسته حذف شده و یک پیغام هشدار به مبدأ آن برگردانده می شود.

این ویژگی از سرگردان ماندن بسته ها در زیر شبکه جلوگیری می کند.

فیلد پروتکل: هرگاه لایه شبکه یک دیتاگرام کامل را بازسازی کرد باید بداند که چه کاری با ان بکند.

فیلد پروتکل (شماره پروتکل) مشخص می کند که بسته را باید به کدام پروسه در لایه انتقال تحویل داد.

پروسه TCP یکی از گزینه است ولی پروسه UDP و چندین پروسه دیگر نیز می توانند دیتاگرام را تحویل بگیرند.

فیلد header checksum یک کد کشف خطا برای سرآیند است.

این کد کشف خطا که صرفاً سرآیند بسته را در بر می گیرد قادر است خطاهایی را که از خرابی در حافظه مسیریاب ناشی می شود آشکار نماید.

الگوریتم کشف خطا بدین ترتیب است که کل سرآیند، در همان بدو ورود در قالب نیم کلمات 16 بیتی با یکدیگر جمع شده و نهایتاً مکمل 1 آن محاسبه می شود.

اگر سرآیند بسته بدون خطا باشد جمع تمام نیم ملکات 16 بیتی سرآیند باید صفر شود.

فیلد source address (آدرس مبدأ) Destination address(آدرس مقصد) شماره شبکه و شماره ماشین مبدأ و مقصد را مشخص می کنند.

فیلد Option بدان منظور طراحی شده تا در نسخه های بعدی پروتکل بتوان اطلاعاتی را در سرآیند قرار دارد که در نسخه اصلی آن پیش بینی نشده است.

این فیلد دارای طول متغیر است، هر یک از گزینه های مندرج در این فیلد با یک کد یک بایتی شروع می شود تا ماهیت گزینه مشخص شود.

نهایتاً به فیلد option تعدادی بایت اضافی و زائد افزوده می شود تا طول آن ضریبی از 4 شود.

گزینه مشخص شود.

گزینه ها عبارتند از: با گزینه security مشخص می شود اطلاعات موجود در بسته تا چه حد محرمانه است.

کاربرد این گزینه آن است که مسیریابهای نظامی این بسته را از مسیرهایی که از کشورها یا مناطقی می گذرند که نامطمئن و خطرناک هستند، هدایت نکنند.

با گزینه strict source routing می توان مسیر کامل بین مبدأ و مقصد را در قالب دنباله ای از آدرسهای IP مشخص کرد.

بسته ارسالی ملزم عبور از این مسیر است.

این گزینه به مدیران شبکه کمک می کند تا در هنگام خرابی جداول مسیریابی یا عملکرد غیر صحیح مسیریابها بتوانند بسته های اضطراری خودها به مقصد برسانند یا می توانند برای اندازه گیری زمانی و تخمین ترافیک یک میز مفید واقع شود.

با گزینه Loose Source Routing : بسته ملزم به عبور از مسیر یابهای مشخص طبق ترتیب تعیین شده می باشد ولی اجازه دارد در مسیر خود از مسیریابهای دیگری که در فهرست نیامده نیز عبور کند.

(یعنی در حقیقت فقط تعدادی از مسیریابها مشخص می شوند.

بقیه نقاط توسط مسیریاب انتخاب می شود.) گزینه record rote به مسیریابهای واقع بر روی مسیر تفهیم می کند که باید آدرس IP خود را در همین فیلد (فیلد option) درج نمایند.

این گزینه به مدیران شبکه کمک می‌کند تا بتوانند اشکالات احتمالی در الگوریتم مسیریابی را پیگیری و کشف نمایند.

گزینه time (مهر زمان) عملکردی گردید قبلی دارد با این تفاوت که به غیر از ثبت آدرس IP هر مسیریاب یک مهر زمان 32 بیتی نیز در کنار آن درج می شود.

این گزینه نیز برای اشکال زدایی از الگوریتم های مسیریابی کاربرد دارد.

آدرس های IP: هر ماشین میزبان و هر مسیریاب در شبکه اینترنت دارای یک آدرس IP است که در آن شماره و شماره ماشین مشخص می شود.

ترکیب این دو شماره منحصر به فرد و یکتا است.

بر اساس این اصل اساسی که هیچ دو ماشینی در اینترنت نباید آدرس IP یکسانی داشته باشند، تمام آدرسهای IP، 32 بیتی هستند و برای مشخص کردن آدرس IP در حقیقت یک ماشین میزبان را مشخص نمی کند بلکه به کارت واسط شبکه دارد.

در چند دهه ابتدایی ، آدرسهای IP در 5 رده مختلف دسته بندی شدند.

تخصیص فضای آدرس در این روش آدرس دهی دارای کلاس نام دارد .

شکل آدرس IP پروتکل تحلیل آدرس (ARP) این پروتکل دومین پروتکل کلیدی TCP/IP موجود در لایه اینترنت است.

هدف ARP تحلیل و بدست آوردن آدرس فیزیکی از یک آدرس IP می باشد.

ARP آدرس های فیزیکی ماشینهای موجود در شبکه محلی را پرس و جو می کند و همچنین زوج آدرس های فیزیکی IP را در حافظه سریع خود نگهداری می کند.

به طور کلی ARP آدرس های IP را به آدرس فیزیکی شان تحلیل می کند.

در مورد این دو پروتکل دو نکته مطرح است: اول، پروتکل IP از یک شمای آدرس دهی ثابت استفاده می کند.

پروتکل ها که در پایین ترین لایه شبکه TCP/IP عمل می کنند و در واقع خود بسته ها را حمل می کنند، شماهای آدرس دهی ناسازگاری دارند.

شماهای آدرس دهی که برای حمل بسته ها در هر بخش شبکه استفاده می شوند، با عبور بسته از یک بخش شبکه به بخش دیگر تعویض می شوند.

که در اینجا، شمای آدرس دهی IP ثابت باقی می ماند و تحت تأثیر پیاده سازی منحصر به فرد هر تکنولوژی به کار رفته در متن شبکه قرار نمی گیرد.

دوم ARP، توسط هر بخش که بسته از طریق آن برای تطابق آدرس های IP و آدرس های فیزیکی مورد استفاده توسط آن بخش از شبکه به کار می رود، استفاده می گردد.

پروتکل های IP و ARP با هم کار می کنند تا به کمک لایه دسترسی به شبکه بسته را بین دو نقطه پایانی حرکت دهند.

یک مقطه پایانی، پروتکل IP موجود در کامپیوتر ارسال کننده بسته است که توسط آدرس IP منبع مشخص می شود.

نقطه پایانی دیگر، پروتکل IP موجود در کامپیوتر مقصد است که توسط آدرس IP مقصد تعیین می شود.

پروتکل پیغام کنترلی اینترنت Internet control message protocol (ICMP) اهم کاربرد این پروتکل در مسیریاب ها می باشند.

داده ارسالی به کامپیوتری راه دور از میان یک یا بیشتر مسیریاب عبور می کند؛ این مسیریاب ها ممکن است در ارسال پیغام به مقصد شان با مشکلاتی مواجه شوند و به همین خاطر از پیغامهای ICMP برای آگاه کردن IP منبع از وقوع این مشکلات استفاده می گردد.

2- لایه انتقال: لایه بالایی لایه اینترنت در مدل TCP/IP لایه انتقال (trans part layer) نام دارد.

این لایه مشابه لایه انتقال در مدل OSI است و اجازه می دهد تا عناصر همتا در کامپیوترهای مبدأ و مقصد با هم مکالمه انجام دهند.

در این لایه دو پروتکل تعریف شده اند: پروتکل اول (Transmission control protocol)TCP نام دارد.

یک پروتکل اتصال گرای قابل اعتماد است که اجازه می دهد تا جریانی از بایتها بدون خطا از یک کامپیوتر در اینترنت به کامپیوتر دیگر فرستاده شود.

این پروتکل جریان بایت ها را به صورت بسته بسته در آورده، و به لایه اینترنت تحویل می دهد.

در ماشین مقصئ عکس این عمل انجام می شود: بسته ها به هم چسبانده شده، و به صورت جریانی از بایتها به لایه بالاتر فرستاده می شود.

در پروتکل TCP کنترل جریان داده ها (data flow control) نیز وجود دارد.

بدین معنا که فرستنده داده ها را سریعتر از آنچه گیرنده توان دریافت آنرا دارد.

ارسال نخواهد کرد.

به طور کلی جنبه ها و امکانات TCP عبارتند از: پردازش مسیل گرا- TCP داده را در شکل یک مسیل پردازش می کند.

به عبارت دیگر TCP می تواند داده را بایت به بایت و نه به صورت یک بلوک از قبل قالب بندی شده دریافت نماید.

TCP داده را به صورت بخشهایی با طول متغیر قالب بندی می کند و آنها را به لایه اینترنت می فرستد.

مرتب سازی دوباره- TCP قادر است در صورتی که داده به صورت نامرتب به مقصد برسد، آن را به ترتیب اولیه اش باز شناسی کرده و دوباره مرتب سازد.

کنترل جریان- امکان کنترل جریان در TCP تضمین می کند که انتقال داده فراتر از توانایی ماشین مقصد در دریافت داده صورت نگیرد.

این موضوع به خصوص در محیطی گسترده که در آن ممکن است سرعت پرداز و اندازه را جز مورد استفاده در ماشینها متفاوت باشند حیاتی می باشد.

اولویت و امنیت- مشخصات دفاعی برای TCP/IP، سطوح اولویت و امنیت، اختیاری را در نظر گرفته است که می تواند برای اتصالات TCP مورداستفاده قرار بگیرد.

البته بسیاری از پیاده سازی های TCP این امکانات اولویت و امنیت را فراهم نیاورده اند.

بستن مطمئن- TCP/IP همان قدر در مورد بستن یک اتصال دقیق است که در مورد بار کردن یک ارتباط دقت می نماید.

امکان بستن مطمئن تضمین می کند که تمام بخشهایی که برای ارسال یا دریافت در حال انتقال هستند قبل از بستن ارتباط به مقصد رسیده باشند.

پروتکل دوم این لایه، که (user datagram protocol) نام دارد، یک پروتکل غیر متصل غیر قابل اعتماد است که در مواردی که نیاز به سخت گیریهای TCP است از آن استفاده می شد.

این پروتکل بیشتر در مواردی که سرعت اهمیت بیشتری دارد تا دقت (مانند انتقال صورت و تصویر)، یا در جاهائیکه فرآیند درخواست- پاسخ فقط یک بار انجام می شود، به کار می رود.

UDP هیچ یک از توابع لیست شده در بخش قبلی را فراهم نمی سازد.

البته لازم است دو نکته را خاطر نشان سازیم: اول با اینکه بعضی اوقات چنان توضیح داده می شود که UDP فاقد توانایی بررسی خطاست، در واقع UDP می تواند برخی عملیات بررسی خطا را به انجام برساند.

که عملیات خاص خود را دارد.

از جمله بررسی محدود خطا که در بحث ایمنی نمی‌گنجد.

دوم: UDP بطور TCP که امکان مرتب سازی مجدد داده را فراهم می کند، مرتب سازی مجدد در شبکه های بزرگ نظیر اینترنت که قطعات داده ممکن است از مسیرهای مختلفی عبور کنند و توقف های تجربی زیادی در بافرهای مسیریاب رخ دهد، از اهمیت خاصی برخوردار است.

فقدان امکان مرتب سازی مجدد در UDP، رسید اطلاعات را غیر قابل اطمینان می سازد.

طراح بدون اتصال UDP آن را برای موقعیت های انتشار در شبکه مناسب می سازد.

انتشار یک پیغام منفرد است که توسط تمامی کامپیوترهای زیر شبکه دریافت شده، پردازش میگردد.

اگر کامپیوتر منبع می بایست به صورت همزمان یک اتصال TCP گونه را با تمامی کامپیوترهای زیر شبکه باز کند تا انتشاری را ارسال کند.

عملکرد شبکه می توانست با مشکل رو به رو گردد.

3- لایه کاربرد: مدل TCP/IP لایه های نشست یا نمایش ندارد، یعنی در واقع معتقد است که نیازی به آنها نیست.

تجزیه مدل OSI نیز نشان می دهد که این نظر درست است و این دو لایه بندرت کاربردی پیدا کرده اند.

لایه فوقانی در مجموعه پروتکلی TCP/IP لایه کاربرد است که تمام پروتکل های سطح بالا در آن قرار دارند .

در لایه کاربرد برنامه های کاربردی شبکه‌ای و سرویس هایی را خواهید یافت که با لایه های پایینی از طریق پورت های TCP و UDP ارتباط برقرار می کنند.

پروتکل های موجود در این لایه به منظور فرمت دهی و مبادله اطلاعات کاربران استفاده می کردند پروتکل TFP که به منظور اتصال فایل استفاده می شود، پروتکل ترمینال مجازی (TELNET) و پست الکترونیک (SMTP) از پروتکلهایی هستند که از سالها قبل در این لایه پیاده سازی شده اند.

پروتکل ترمینال مجازی اجازه می دهد تا کاربر وارد کامپیوترهای راه دور شده و با آنها مانند یک کامپیوتر محلی کار کند.

پروتکل اتصال فایل نیز ابزاریست مؤثر برای انتقال اطلاعات از یک ماشین به ماشین دیگر.

پست الکترونیک در ابتدا چیزی بیش از یک اتصال فایل ساده نبود، ولی بعدها یک پروتکل خاص به نام SMTP برای آن توسعه داده شد.

اکنون پروتکل های معروف دیگری نیز در این لایه وجود دارند که برخی از آنها عبارتند از : پروتکل نام ناحیه (DNS) برای ترجمه نام کامپیوترها به آدرس شبکه، پروتکل انتقال (NNTP) برای خواندن مقالات یوزنت (USNET)، پروتکل انتقال صفحات ابر متن (HTTP) برای خواندن و ارسال فایل های صفحات وب و دهها پروتکل دیگر.

مقایسه لایه کاربرد TCP/IP و OSI همان گونه که دیدیم TCP/IP به گونه ای رسمی و کامل با مدل شبکه OSI که هفت لایه دارد مطابقت نمی نمایند می توان گفت لایه کاربرد TCP/IP معادل لایه های کاربرد، نمایش و نشست در مدل OSI می باشد.

زیر شبکه های اضافه تری که در مدل OSI وجود دارند ( سه لایه به جای یک لایه) امکانات و ویژگیهای بیشتری را فراهممی آوردند.

شرح لایه های OSI که با لایه کاربرد TCP/IP متناظرند بدین صورت است: لایه کاربرد- در OSI اجزایی دارد که سرویس هایی را برای برنامه های کاربردی کاربرد و پشتیبانی دسترسی به شبکه، فراهم می سازند.

لایه نمایش- این لایه داده را به قالبی مستقل ترجمه می کند با رمزگذاری و فشرده سازی اطلاعات سروکار دارد.

لایه نشست- ارتباط بین برنامه های کاربردی در کامپیوترهای شبکه را مدیریت می کند.

4- لایه دسترسی به شبکه یا میزبان به- شبکه: در زیر لایه اینترنت یک شکاف بزرگ دیده می شود در واقع مدل TCP/IP درباره این قسمت تا حد زیادی سکوت کرده است و فقط انتظار دارد که میزبان بنحوی به شبکه وصل شده و بتواند بسته های IP را ارسال کند.

این لایه مجموعه ای از سرویس ها و مشخصاتی است که دسترسی به سخت افزار شبکه را مهیا و مدیریت می کند.

مقاله لایه دسترسی به شبکه TCP/IP و OSI مدل OSI زیر تقسیم های بیشتری در دسته وسیع دسترسی به شبکه فراهم می کند.

این زیر سیستم ها عملیات داخلی این لایه را کمی بیشتر می شکافد.

همانطور که در شکل می بینیم لایه دسترسی به شبکه در TCP/IP تقریباً معادل لایه های فیزیکی پیونده داده در مدل OSI است.

لایه فیزیکی OSI، مسؤول تبدیل قاب داده به رشته ای از بیت ها که مناسب برای انتقال توسط، رسانه انتقالی می باشند است.

به عبارت دیگر، لایه فیزیکی OSI، پاسخهای آنالوگ یا الکتریکی که خود عمل انتقال را شکل می دهند را مدیریت و همسان می کند.

درست دریافت کننده لایه فیزیکی این پاسها را به قاب داده، تبدیل می نماید.

لاپه پیوند داده در مدل OSI دو عمل جداگانه انجام می دهد که به این اساس به دو زیر لایه تقسیم می شود.

کنترل دسترسی به رسانه (MAC): این زیر لایه یک رابط با شبکه مهیا می کند.

کنترل پیوند منطقی (LLC): این زیر لایه عملیات مربوط به بررسی خطا برای قابهای تحویل شده در زیر شبکه را به انجام می رساند و پیوندهای بین ابزار ارتباطی در زیر شبکه را مدیریت می نمایند.

نگاهی انتقادی به مدل OSI و پروتکل های آن