پروژه دوره کاردانی
در رشته کامپیوتر گرایش نرم افزار
خلاصه
پروتکل TCP/IP از مدل ارتباطی چهار لایه بمنظور ارسال اطلاعات از یک محل به محل دیگر استفاده می نماید. لایه های فوق عبارتند از Internet , application, transport و لایه network interface زمانیکه برنامه ای نیازمند ارتباط با برنامه موجود بر روی کامپیوتر دیگر باشد ، پروتکل TCP/IP بمنظور تمایز برنامه ها از " سوکت " استفاده می نماید .
یک سوکت از سه عنصر: آدرس IP ، شما ره پورت و پروتکل لایه حمل تشکیل می گردد
پروتکل TCP/IP ارائه شده توسط مایکروسافت درویندوز ، شامل شش پروتکل TCP,UDP ICMP, IGMP, IPو ARP است .
بمنظور حصول اطمینان از ارسال اطلاعات و دریافت آنان توسط گیرنده ، از پروتکل TCP استفاده می گردد . مثلا" ارسال اطلاعات مربوط به کارت اعتباری و اطمینان از صحت دریافت داده در مقصد .
پروتکل IP ، مسئولیت آدرس دهی و روتینگ داده برای مقصد نهائی را برعهده دارد.
بمنظور بررسی صحت نصب و عملکرد TCP/IP ، از برنامه کاربردی PING استفاده می شود.
در صورت تمایل به استفاده از یک نام در مقابل یک آدرس IP ، از امکانات متعددی بمنظور ذخیره سازی اسامی کامپیوتر و آدرس IP مربوطه استفاده می گردد Hosts file Lmhosts file, DNS, WINS ، نمونه هائی در این زمینه می باشند.
در مواردیکه از روش توزیع غیر مستقیم بمنظور ارسال یک بسته اطلاعاتی از کامپیوتر مبداء به کامپیوتر مقصد استفاده می گردد ، کامپیوتر مبداء می بایست در ابتدا آدرس MAC مربوط به روتر را مشخص نماید .
دستورSend
این دستور جهت ارسال اطلاعت بین دو کامپیوتر در شبکه و یا بین دو مکان حافظه در ویندوز XP بکار برده می شود .
این دستور برای انتقال اطلاعات در ویندوز XP از یک سری مکانیزم های مربوط به کرنل ویندوز استفاده می نماید که توسط دستور Move یا Cut و Paste این عملیات انجام می پذیرد .اما در شبکه مکانیزم های خاصی را باید طی نماید تا بتواند داده ها را به مقصد برساند ، این مکانیزم ها تحت عنوان پروتکل های TCP/IP مورد بررسی هستند به ذیلاً به جزئیات آن می پردازیم :
مفاهیم اولیه پروتکل TCP/IP
TCP/IP ، یکی از مهمترین پروتکل های استفاده شده در شبکه های کامپیوتری است . اینترنت بعنوان بزرگترین شبکه موجود ، از پروتکل فوق بمنظور ارتباط دستگاه های متفاوت استفاده می نماید. پروتکل ، مجموعه قوانین لازم بمنظور قانونمند نمودن نحوه ارتباطات در شبکه های کامپیوتری است .در مجموعه مقالاتی که ارائه خواهد شد به بررسی این پروتکل خواهیم پرداخت . در این فصل مواردی همچون : فرآیند انتقال اطلاعات ، معرفی و تشریح لایه های پروتکل TCP/IP و نحوه استفاده از سوکت برای ایجاد تمایز در ارتباطات ، تشریح می گردد.
مقدمه
امروزه اکثر شبکه های کامپیوتری بزرگ و اغلب سیستم های عامل موجود از پروتکل TCP/IP ، استفاده و حمایت می نمایند. TCP/IP ، امکانات لازم بمنظور ارتباط سیستم های غیرمشابه را فراهم می آورد. از ویژگی های مهم پروتکل فوق ، می توان به مواردی همچون : قابلیت اجراء بر روی محیط های متفاوت ، ضریب اطمینان بالا ،قابلیت گسترش و توسعه آن اشاره کرد . از پروتکل فوق، بمنظور دستیابی به اینترنت و استفاده از سرویس های متنوع آن نظیر وب و یا پست الکترونیکی استفاده می گردد. تنوع پروتکل های موجود در پشته TCP/IP و ارتباط منطقی و سیستماتیک آنها با یکدیگر، امکان تحقق ارتباط در شبکه های کامپیوتری را با اهداف متفاوت ، فراهم می نماید. فرآیند برقراری یک ارتباط شامل فعالیت های متعددی نظیر تبدیل نام کامپیوتر به آدرس IP معادل ، مشخص نمودن موقعیت کامپیوتر مقصد ، بسته بندی اطلاعات ، آدرس دهی و روتینگ داده ها بمنظور ارسال موفقیت آمیز به مقصد مورد نظر ، بوده که توسط مجموعه پروتکل های موجود در پشته TCP/IP انجام می گیرد.
معرفی پروتکل TCP/IP
TCP/IP ، پروتکلی استاندارد برای ارتباط کامپیوترهای موجود در یک شبکه مبتنی بر ویندوز 2000 است. از پروتکل فوق، بمنظور ارتباط در شبکه های بزرگ استفاده می گردد. برقراری ارتباط از طریق پروتکل های متعددی که در چهارلایه مجزا سازماندهی شده اند ، میسر می گردد. هر یک از پروتکل های موجود در پشته TCP/IP ، دارای وظیفه ای خاص در این زمینه ( برقراری ارتباط) می باشند . در زمان ایجاد یک ارتباط ، ممکن است در یک لحظه تعداد زیادی از برنامه ها با یکدیگر ارتباط برقرار نمایند TCP/IP ، دارای قابلیت تفکیک و تمایز یک برنامه موجود بر روی یک کامپیوتر با سایر برنامه ها بوده و پس از دریافت داده ها از یک برنامه آنها را برای برنامه متناظر موجود بر روی کامپیوتر دیگر ارسال می نماید. نحوه ارسال داده توسط پروتکل TCP/IP از محلی به محل دیگر ، با فرآیند ارسال یک نامه از شهری به شهر، قابل مقایسه است . برقراری ارتباط مبتنی بر TCP/IP با فعال شدن یک برنامه بر روی کامپیوتر مبدا آغاز می گردد . برنامه فوق ،داده های مورد نظر جهت ارسال را بگونه ای آماده و فرمت می نماید که برای کامپیوتر مقصد قابل خواندن و استفاده باشند. ( مشابه نوشتن نامه با زبانی که دریافت کننده ، قادر به مطالعه آن باشد) . در ادامه آدرس کامپیوتر مقصد ، به داده های مربوطه اضافه می گردد ( مشابه آدرس گیرنده که بر روی یک نامه مشخص می گردد) . پس از انجام عملیات فوق داده بهمراه اطلاعات اضافی ( درخواستی برای تائید دریافت در مقصد ) ، در طول شبکه بحرکت درآمده تا به مقصد مورد نظر برسد. عملیات فوق ، ارتباطی به محیط انتقال شبکه بمنظور انتقال اطلاعات نداشته ، و تحقق عملیات فوق با رویکردی مستقل نسبت به محیط انتقال ، انجام خواهد شد .
1-1 :لایه های پروتکل TCP/IP
TCP/IP ، فرآیندهای لازم بمنظور برقراری ارتباط را سازماندهی و در این راستا از پروتکل های متعددی در پشته TCP/IP استفاده می گردد. بمنظور افزایش کارآئی در تحقق فرآیند های مورد نظر، پروتکل ها در لایه های متفاوتی، سازماندهی شده اند . اطلاعات مربوط به آدرس دهی در انتها قرار گرفته و بدین ترتیب کامپیوترهای موجود در شبکه قادر به بررسی آن با سرعت مطلوب خواهند بود. در این راستا، صرفا" کامپیوتری که بعنوان کامپیوتر مقصد معرفی شده است ، امکان باز نمودن بسته اطلاعاتی و انجام پردازش های لازم بر روی آن را دارا خواهد بود. TCP/IP ، از یک مدل ارتباطی چهار لایه بمنظور ارسال اطلاعات از محلی به محل دیگر استفاده می نماید Application ,Transport ,Internet و Network Interface ، لایه های موجود در پروتکل TCP/IP می باشند.هر یک از پروتکل های وابسته به پشته TCP/IP ، با توجه به رسالت خود ، در یکی از لایه های فوق، قرار می گیرند.
1-2 : لایه Application
لایه Application ، بالاترین لایه در پشته TCP/IP است .تمامی برنامه و ابزارهای کاربردی در این لایه ، با استفاده از لایه فوق، قادر به دستتیابی به شبکه خواهند بود. پروتکل های موجود در این لایه بمنظور فرمت دهی و مبادله اطلاعات کاربران استفاده می گردند HTTP و FTP دو نمونه از پروتکل ها ی موجود در این لایه می باشند .
پروتکل[1] HTTP از پروتکل فوق ، بمنظور ارسال فایل های صفحات وب مربوط به وب استفاده می گردد .
پروتکل[2] FTP از پروتکل فوق برای ارسال و دریافت فایل، استفاده می گردد .
1-3 : لایه Transport
لایه " حمل " ، قابلیت ایجاد نظم و ترتیب و تضمین ارتباط بین کامپیوترها و ارسال داده به لایه Application لایه بالای خود و یا لایه اینترنت لایه پایین خود را بر عهده دارد. لایه فوق ، همچنین مشخصه منحصربفردی از برنامه ای که داده را عرضه نموده است مشخص می نماید. این لایه دارای دو پروتکل اساسی است که نحوه توزیع داده را کنترل می نمایند.
TCP پروتکل فوق ، مسئول تضمین صحت توزیع اطلاعات است .
UDP [3]
پروتکل فوق ، امکان عرضه سریع اطلاعات بدون پذیرفتن مسئولیتی در رابطه با تضمین صحت توزیع اطلاعات را برعهده دارد .
1-4 : لایه اینترنت
لایه "اینترنت"، مسئول آدرس دهی ، بسته بندی و روتینگ داده ها ، است. لایه فوق شامل چهار پروتکل اساسی است :
IP [4]پروتکل فوق ، مسئول آدرسی داده ها بمنظور ارسال به مقصد مورد نظر است .
ARP [5]پروتکل فوق ، مسئول مشخص نمودن آدرس [6]MAC آداپتور شبکه بر روی کامپیوتر مقصد است.
ICMP [7]پروتکل فوق ، مسئول ارائه توابع عیب یابی و گزارش خطاء در صورت عدم توزیع صحیح اطلاعات است .
IGMP [8]پروتکل فوق ، مسئول مدیریت Multicasting در TCP/IP را برعهده دارد.
1- 5 :لایه Network Interface
لایه " اینترفیس شبکه " ، مسئول استقرار داده بر روی محیط انتقال شبکه و دریافت داده از محیط انتقال شبکه است . لایه فوق ، شامل دستگاه های فیزیکی نظیر کابل شبکه و آداپتورهای شبکه است . کارت شبکه ( آداپتور) دارای یک عدد دوازده رقمی مبنای شانزده نظیر B5-50-04-22-D4-66 بوده که آدرس MAC ، نامیده می شود. لایه " اینترفیس شبکه " ، شامل پروتکل های مبتنی بر نرم افزار مشابه لایه های قبل ، نمی باشد. پروتکل های Ethernet و ATM [9]، نمونه هائی از پروتکل های موجود در این لایه می باشند . پروتکل های فوق ، نحوه ارسال داده در شبکه را مشخص می نمایند.
مشخص نمودن برنامه ها
در شبکه های کامپیوتری ، برنامه ها ی متعددی در یک زمان با یکدیگر مرتبط می گردند. زمانیکه چندین برنامه بر روی یک کامپیوتر فعال می گردند ، TCP/IP ، می بایست از روشی بمنظور تمایز یک برنامه از برنامه دیگر، استفاده نماید. بدین منظور ، از یک سوکت بمنظور مشخص نمودن یک برنامه خاص ، استفاده می گردد.
آدرس IP
برقراری ارتباط در یک شبکه ، مستلزم مشخص شدن آدرس کامپیوترهای مبداء و مقصد است شرط اولیه بمنظور برقراری ارتباط بین دو نقطه ، مشخص بودن آدرس نقاط درگیر در ارتباط است آدرس هر یک از دستگاه های درگیر در فرآیند ارتباط ، توسط یک عدد منحصربفرد که IP نامیده می شود ، مشخص می گردند. آدرس فوق به هریک از کامپیوترهای موجود در شبکه نسبت داده می شود . IP : 10. 10.1.1 ، نمونه ای در این زمینه است .
پورت TCP/UDP
پورت مشخصه ای برای یک برنامه و در یک کامپیوتر خاص است .پورت با یکی از پروتکل های لایه حملTCP و یا UDP مرتبط و پورت TCP و یا پورت UDP نامیده می شود. پورت می تواند عددی بین صفر تا 65535 را شامل شود. پورت ها برای برنامه های TCP/IP سمت سرویس دهنده ، بعنوان پورت های "شناخته شده " نامیده شده و به اعداد کمتر از 1024 ختم و رزو می شوند تا هیچگونه تعارض و برخوردی با سایر برنامه ها بوجود نیاید. مثلا" برنامه سرویس دهنده FTP از پورت TCP بیست و یا بیست ویک استفاده می نماید.
سوکت[10]
سوکت ، ترکیبی از یک آدرس IP و پورت TCP ویا پورت UDP است . یک برنامه سوکتی را با مشخص نمودن آدرس IP مربوط به کامپیوتر و نوع سرویس TCP برای تضمین توزیع اطلاعات و یا UDP و پورتی که نشاندهنده برنامه است، مشخص می نماید. آدرس IP موجود در سوکت ، امکان آدرس دهی کامپیوتر مقصد را فراهم و پورت مربوطه برنامه ای را که داده ها برای آن ارسال می گردد را مشخص می نماید.
درفصل دوم این مقاله به تشریح هر یک از پروتکل های موجود در پشته TCP/IP خواهیم پرداخت .
در فصل اول این مقاله ،پروتکل TCP/IP بهمراه لایه های آن معرفی گردیید . در این فصل به بررسی پروتکل های موجود در TCP/IPخواهیم پرداخت .
2-1 :TCP/IP شامل شش پروتکل اساسیTCP,UDP,IP,ICMP,IGMP ARP و مجموعه ای از برنامه های کاربردی است. پروتکل های فوق، مجموعه ای از استادنداردها ی لازم بمنظور ارتباط بین کامپیوترها و دستگاهها را در شبکه ، فراهم می نماید. تمامی برنامه ها و سایر پروتکل ها ی موجود در پروتکل TCP/IP ، به پروتکل های شش گانه فوق مرتبط و از خدمات ارائه شده توسط آنان استفاده می نمایند . در ادامه به تشریح عملکرد و جایگاه هر یک از پروتکل های اشاره شده ، خواهیم پرداخت .
2-2 : پروتکل TCP : لایه Transport
TCP یکی از پروتکل های استاندارد TCP/IP است که امکان توزیع و عرضه اطلاعات سرویس ها بین صرفا دو کامپیوتر ، با ضریب اعتماد بالا را فراهم می نماید. چنین ارتباطی صرفا" بین دو نقطه Unicast نامیده می شود . در ارتباطات با رویکرد اتصال گرا ، می بایست قبل از ارسال داده ، ارتباط بین دو کامپیوتر برقرار گردد . پس از برقراری ارتباط امکان ارسال اطلاعات برای صرفا" اتصال ایجاد شده ، فراهم می گردد . ارتباطات از این نوع ، بسیار مطمئن می باشند علت این امر به تضمین توزیع اطلاعات برای مقصد مورد نظر برمی گردد . بر روی کامپیوتر مبداء TCP داده هائی که می بایست ارسال گردند را در بسته های اطلاعاتی [11] سازماندهی می نماید. در کامپیوتر مقصد TCP بسته های اطلاعاتی را تشخیص و داده های اولیه را مجددا" ایجاد خواهد کرد .
ارسال اطلاعات با استفاده از TCP
TCP ، بمنظور افزایش کارائی ، بسته های اطلاعاتی را بصورت گروهی ارسال می نماید یک عدد سریال موقعیت یک بسته اطلاعاتی نسبت به تمام بسته اطلاعاتی ارسالی را به هریک از بسته ها نسبت داده و از Acknowledgment بمنظور اطمینان از دریافت گروهی از بسته های اطلاعاتی ارسال شده ، استفاده می نماید. در صورتیکه کامپیوتر مقصد در مدت زمان مشخصی نسبت به اعلام وصول بسته های اطلاعاتی ، اقدام ننماید ، کامپیوتر مبداء ، مجددا" اقدام به ارسال اطلاعات می نماید. علاوه برافزودن یک دنباله عددی و Acknowledgment به یک بسته اطلاعاتی ، TCP اطلاعات مربوط به پورت مرتبط با برنامه ها ی مبداء و مقصد را نیز به بسته اطلاعاتی اضافه می نماید. کامپیوتر مبداء ، از پورت کامپیوتر مقصد بمنظور هدایت صحیح بسته های اطلاعاتی به برنامه مناسب بر روی کامپیوتر مقصد ، استفاده می نماید. کامپیوتر مقصد از پورت کامپیوتر مبداء بمنظور برگرداندن اطلاعات به برنامه ارسال کننده در کامپیوتر مبداء ، استفاده خواهد کرد .