اگر تا به حال این سؤال برایتان پیش آمده که «پروتکل چیست؟» یا «پروتکل یعنی چه و چرا در اینترنت این‌قدر مهم است؟»، تنها نیستید! بسیاری از کاربران هنگام شنیدن واژه‌هایی مثل پروتکل های اینترنت، پروتکل شبکه چیست یا حتی protocol چیست دچار ابهام می‌شوند. حقیقت این است که بدون وجود پروتکل‌ها، هیچ ارتباطی در دنیای دیجیتال شکل نمی‌گرفت؛ نه ارسال ایمیلی ممکن بود، نه باز کردن یک وب‌سایت و نه حتی چت کردن ساده. در این مقاله به زبان ساده توضیح می‌دهیم پروتکل چیه، انواع آن کدام‌اند و چرا شناخت آن‌ها برای هر کاربری که با کامپیوتر و اینترنت سروکار دارد، ضروری است. پس اگر می‌خواهید با پایه و اساس ارتباطات اینترنتی آشنا شوید، تا انتهای این مطلب همراه الکامکو باشید.

پروتکل Protocol چیست؟ به زبان ساده 

پروتکل (Protocol) در زمینه‌ی شبکه‌های کامپیوتری و ارتباطات، به مجموعه‌ای از قوانین، مقررات، و استانداردهای تعیین شده گفته می‌شود که نحوه‌ی قالب‌بندی، ارسال، دریافت و پردازش داده‌ها را مشخص می‌کند. این قوانین تضمین می‌کنند که دستگاه‌های مختلف (مانند کامپیوترها، سرورها، روترها و…)، حتی با وجود تفاوت در نرم‌افزارها و سخت‌افزارها، می‌توانند با یکدیگر به درستی ارتباط برقرار کرده و اطلاعات را تبادل کنند. در واقع، پروتکل‌ها مانند یک زبان مشترک برای دستگاه‌های موجود در یک شبکه عمل می‌کنند.

کاربرد پروتکل چیست؟ (در ارتباطات و اتصالات شبکه)

کاربرد اصلی پروتکل در ارتباطات و اتصالات شبکه این است که به عنوان زبان مشترک عمل کند. پروتکل‌ها مجموعه قوانین، مقررات و رویه‌های استانداردی هستند که تضمین می‌کنند دستگاه‌های ناهمگون (مثل کامپیوترها، سرورها، روترها و موبایل‌ها) می‌توانند داده‌ها را به درستی فرمت‌بندی، ارسال، دریافت و تفسیر کنند تا ارتباطی مؤثر و قابل اعتماد برقرار شود.

وظایف و کاربردهای کلیدی پروتکل‌ها

پروتکل‌ها در شبکه‌های کامپیوتری، از اینترنت گرفته تا شبکه‌های محلی کوچک، نقش‌های حیاتی زیر را بر عهده دارند:

۱. تسهیل ارتباط و تبادل داده (زبان مشترک)

• استانداردسازی: پروتکل‌ها فرمت داده‌ها را استاندارد می‌کنند تا دستگاه‌ها بدون توجه به سخت‌افزار یا نرم‌افزار داخلی خود، بتوانند پیام‌های یکدیگر را درک کنند.
• تقسیم و بسته‌بندی داده: پروتکل‌هایی مانند TCP داده‌های بزرگ را به بسته‌های کوچک (Packet) تقسیم می‌کنند و اطلاعات لازم برای مسیریابی و بازسازی را به هر بسته اضافه می‌کنند.
• تعیین نحوه ارسال و دریافت: مشخص می‌کنند که داده‌ها با چه ترتیبی و با چه روشی (قابل اعتماد یا سریع) منتقل شوند.

۲. آدرس‌دهی و مسیریابی

• IP (Internet Protocol): این پروتکل آدرس‌های یکتا (IP Address) را به دستگاه‌ها اختصاص می‌دهد و مسیر بسته‌های داده را در طول شبکه (مانند یک نامه که آدرس مبدأ و مقصد روی آن نوشته شده است) تعیین می‌کند تا به مقصد صحیح برسند.
• پروتکل‌های مسیریابی (مثل BGP و OSPF): این پروتکل‌ها به روترها کمک می‌کنند تا بهترین و کارآمدترین مسیرها را برای انتقال بسته‌ها در شبکه‌های گسترده پیدا کنند.

۳. کنترل انتقال و مدیریت خطا

• TCP (Transmission Control Protocol): اصلی‌ترین پروتکل برای تضمین قابلیت اطمینان. این پروتکل اطمینان حاصل می‌کند که:
• بسته‌های داده به ترتیب صحیح به مقصد برسند.
• اگر بسته‌ای در حین انتقال گم شد یا آسیب دید، مجدداً درخواست ارسال آن داده شود (مکانیزم اصلاح خطا).
• ارتباط پس از اتمام تبادل، به درستی پایان یابد.

۴. امنیت و رمزنگاری

• HTTPS (HTTP Secure) و SSL/TLS: این پروتکل‌ها ارتباطات شما در وب (مانند ورود به بانکداری اینترنتی یا مشاهده وب‌سایت‌ها) را رمزنگاری می‌کنند تا از شنود و دسترسی غیرمجاز به اطلاعات حساس (مانند رمز عبور) جلوگیری شود.
• SSH (Secure Shell): پروتکلی برای اتصال امن و مدیریت از راه دور دستگاه‌ها در شبکه.

۵. پشتیبانی از سرویس‌های کاربردی

هر سرویس یا اپلیکیشن پرکاربرد در اینترنت و شبکه‌ها، به پروتکل خاصی متکی است:

دوره متخصص اندروید | پکیج کامل آموزش برنامه نویسی اندروید

نحوه عملکرد پروتکل چگونه است؟ 

نحوه عملکرد پروتکل در شبکه، مجموعه‌ای از قوانین و رویه‌ها است که تضمین می‌کند دستگاه‌های مختلف (مانند رایانه‌ها، سرورها و روترها) می‌توانند زبان مشترکی برای تبادل اطلاعات داشته باشند. این فرآیند به صورت لایه‌ای انجام می‌شود که وظایف پیچیده ارتباطی را به مراحل کوچک‌تر و قابل مدیریت تقسیم می‌کند. این تقسیم‌بندی در مدل‌های استاندارد شبکه، مانند مدل TCP/IP، تعریف شده است.

مراحل کلی عملکرد پروتکل

۱. بسته‌ بندی داده (Data Encapsulation)

• آماده‌سازی درخواست: در لایه بالایی، یک نرم‌افزار کاربردی (مانند مرورگر وب) داده‌ای را تولید می‌کند (مثلاً درخواست بارگذاری یک صفحه وب). پروتکل مربوطه در این لایه (HTTP یا HTTPS) این داده‌ها را فرمت و یک سرآیند (Header) مخصوص خود را به آن اضافه می‌کند.
• تقسیم‌بندی و کنترل: داده‌ها به لایه انتقال منتقل می‌شوند. پروتکل‌های اصلی این لایه (TCP یا UDP) وظیفه دارند که داده‌ها را به قطعات کوچک‌تر تقسیم کنند (به این قطعات در TCP سگمنت گفته می‌شود). TCP در این مرحله اطلاعاتی برای اطمینان از رسیدن داده‌ها به مقصد و همچنین کنترل جریان و ترتیب صحیح آن‌ها اضافه می‌کند.
• آدرس‌دهی و مسیریابی: سگمنت‌ها به لایه شبکه می‌رسند و پروتکل IP (پروتکل اصلی مسیریابی) فعال می‌شود. IP سرآیند جدیدی شامل آدرس IP فرستنده و گیرنده به هر سگمنت اضافه می‌کند که باعث تبدیل آن به یک بسته (Packet) می‌شود. این آدرس‌ها تعیین می‌کنند که بسته از کجا آمده و باید به کدام شبکه برود.
• آماده‌سازی فیزیکی: در لایه دسترسی به شبکه، هر بسته درون یک فریم قرار می‌گیرد. پروتکل‌هایی مانند Ethernet یا Wi-Fi آدرس MAC (آدرس فیزیکی) فرستنده و گیرنده را به آن اضافه می‌کنند. این فریم‌ها در نهایت به بیت‌ها (صفرها و یک‌ها) تبدیل شده و از طریق بستر فیزیکی (مانند کابل مسی، فیبر نوری یا امواج رادیویی) ارسال می‌شوند.

۲. انتقال و تفسیر داده (Transmission and Interpretation)

• انتقال در شبکه: بسته‌ها از طریق مسیرهای شبکه (روترها) به سمت مقصد حرکت می‌کنند. هر روتر صرفاً سرآیند IP را بررسی می‌کند تا بهترین مسیر را برای ارسال بسته به مقصد بعدی پیدا کند و بسته را فوروارد می‌کند.
• بازسازی در مقصد (Data Decapsulation): هنگامی که بیت‌ها به دستگاه مقصد می‌رسند، فرآیند برعکس انجام می‌شود:
• • لایه دسترسی به شبکه، بیت‌ها را به فریم بازگردانده و سرآیند MAC را حذف می‌کند.
  • لایه شبکه، آدرس IP را تأیید کرده و سرآیند IP را جدا می‌کند، بسته را به سگمنت تبدیل می‌کند.
  • لایه انتقال، سگمنت‌های دریافتی را بر اساس شماره‌های ترتیب، مرتب کرده و صحت آن‌ها را بررسی می‌کند. اگر از TCP استفاده شده باشد، در صورت گم شدن یا خراب بودن قطعه، درخواست ارسال مجدد می‌دهد.
  • لایه کاربرد، سرآیند پروتکل (مانند HTTP) را حذف کرده و داده‌های خام اصلی را تحویل نرم‌افزار مقصد می‌دهد (مثلاً مرورگر صفحه وب را نمایش می‌دهد).

به طور خلاصه، پروتکل‌ها مانند قوانین بازی هستند. هر لایه از شبکه فقط قوانین لایه خود را می‌داند و طبق آن رفتار می‌کند. این ساختار لایه‌ای تضمین می‌کند که حتی با وجود تفاوت‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری، ارتباط بین دو دستگاه برقرار شود.

آموزش ساخت برنامه اندروید پروژه محور، ساخت اپلیکیشن برای اندروید

انواع پروتکل‌ های شبکه‌ ای

انواع پروتکل‌های شبکه بسیار زیاد و متنوع هستند، اما می‌توان آن‌ها را بر اساس وظایف اصلی و نقشی که در ارتباطات شبکه ایفا می‌کنند، به سه دسته کلی تقسیم کرد: ارتباطی، مدیریتی، و امنیتی.

۱. پروتکل‌های ارتباطی (Communication Protocols)

این پروتکل‌ها ستون فقرات شبکه هستند و قوانین اصلی را برای انتقال داده‌ها بین دستگاه‌ها تعیین می‌کنند.

• TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol):
  • TCP: یک پروتکل قابل اعتماد (Connection-Oriented) است که تضمین می‌کند بسته‌های داده به ترتیب صحیح به مقصد رسیده و در صورت گم شدن، درخواست ارسال مجدد می‌دهد. برای انتقال فایل‌ها و صفحات وب (جایی که صحت داده حیاتی است) استفاده می‌شود.
  • IP: مسئول آدرس‌دهی و مسیریابی بسته‌های داده است و تعیین می‌کند که بسته از کجا آمده و باید به کجا برود (با استفاده از آدرس‌های IP).
• UDP (User Datagram Protocol):
  • یک پروتکل بدون اتصال (Connectionless) است که هیچ تضمینی برای رسیدن داده‌ها یا ترتیب صحیح آن‌ها نمی‌دهد. به همین دلیل سریع‌تر از TCP است و برای برنامه‌هایی مانند استریم ویدیو، صدا یا بازی‌های آنلاین که سرعت مهم‌تر از تأخیر برای اصلاح خطا است، استفاده می‌شود.
• HTTP/HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure):
  • HTTP: پروتکل پایه‌ای برای انتقال داده‌های ابرمتن (مانند صفحات وب) در شبکه جهانی وب است.
  • HTTPS: نسخه ایمن HTTP است که از پروتکل‌های رمزگذاری مانند SSL/TLS برای محافظت از داده‌های تبادل شده بین مرورگر و سرور استفاده می‌کند.
• FTP (File Transfer Protocol):
  • برای انتقال فایل بین کلاینت (کاربر) و سرور استفاده می‌شود. نسخه‌ی امن آن SFTP (Secure FTP) است.
• SMTP/POP3/IMAP (Mail Protocols):
  • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): برای ارسال ایمیل‌ها از یک سرور به سرور دیگر استفاده می‌شود.
  • POP3/IMAP: پروتکل‌هایی برای دریافت و دسترسی کاربر به ایمیل‌های خود از سرور پستی هستند.

۲. پروتکل‌های مدیریتی (Management Protocols)

این پروتکل‌ها به مدیران شبکه کمک می‌کنند تا شبکه‌ها را نظارت، مدیریت و اشکال‌یابی کنند.

• SNMP (Simple Network Management Protocol):
  • برای جمع‌آوری و سازماندهی اطلاعات در مورد دستگاه‌ها در شبکه (مانند روترها، سوئیچ‌ها و سرورها) و همچنین تغییر تنظیمات دستگاه‌ها توسط مدیران شبکه استفاده می‌شود.
• ICMP (Internet Control Message Protocol):
  • برای ارسال پیام‌های خطا و اطلاعات عملیاتی شبکه استفاده می‌شود. ابزارهایی مانند Ping و Traceroute برای عیب‌یابی از ICMP استفاده می‌کنند.
• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol):
  • به صورت خودکار آدرس‌های IP و سایر اطلاعات پیکربندی شبکه را به دستگاه‌های جدید متصل شده به شبکه اختصاص می‌دهد.

۳. پروتکل‌های امنیتی (Security Protocols)

این پروتکل‌ها برای رمزگذاری و احراز هویت داده‌ها در حال انتقال و محافظت از شبکه استفاده می‌شوند.

• SSL/TLS (Secure Sockets Layer/Transport Layer Security):
  • استانداردهایی هستند که برای رمزگذاری ارتباطات در اینترنت استفاده می‌شوند و هسته پروتکل HTTPS را تشکیل می‌دهند.
• SSH (Secure Shell):
  • یک پروتکل امنیتی که امکان دسترسی از راه دور و اجرای فرمان‌ها را روی دستگاهی دیگر در شبکه، به صورت رمزگذاری شده فراهم می‌کند.
• IPsec (Internet Protocol Security):
  • مجموعه‌ای از پروتکل‌ها برای رمزگذاری و احراز هویت داده‌ها در لایه IP، که اغلب برای راه‌اندازی شبکه‌های خصوصی مجازی (VPN) استفاده می‌شود.

این ویدیو مروری بر پروتکل‌های اصلی شبکه مانند TCP، IP، UDP و HTTP ارائه می‌دهد.

همچنین بخوانید: برنامه اندروید استودیو | آموزش نصب اندروید استودیو | دوره آموزشی اندروید استودیو

مدل OSI؛ راهنمای لایه‌بندی برای شبکه‌های کامپیوتری

مدل OSI (Open Systems Interconnection Model) یک چارچوب مفهومی است که نحوه کارکردهای ارتباطی در شبکه‌های کامپیوتری را در هفت لایه مجزا تعریف و استانداردسازی می‌کند. هدف این مدل، ایجاد یک زبان مشترک برای توسعه‌دهندگان شبکه و اطمینان از اینکه محصولات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری مختلف می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، بدون اینکه لازم باشد از ساختار داخلی یکدیگر آگاه باشند.

دوره جامع آموزش طراحی رابط کاربری (UI) و تجربه کاربری (UX) در اندروید

هفت لایه مدل OSI

مدل OSI فرآیند ارتباط را از بالاترین سطح (برنامه‌های کاربردی) تا پایین‌ترین سطح (کابل‌کشی فیزیکی) تقسیم می‌کند.

لایه ۷: لایه کاربرد (Application Layer)

• وظیفه: نزدیک‌ترین لایه به کاربر نهایی و جایی که برنامه‌های نرم‌افزاری با شبکه تعامل می‌کنند. این لایه امکان دسترسی به سرویس‌های شبکه را فراهم می‌کند.
• پروتکل‌های کلیدی: HTTP/HTTPS (وب‌گردی)، FTP (انتقال فایل)، SMTP (ایمیل)، DNS (تفکیک نام دامنه).

لایه ۶: لایه نمایش (Presentation Layer)

• وظیفه: تضمین می‌کند که داده‌ها به گونه‌ای فرمت شوند که لایه کاربردِ سیستم دریافت‌کننده بتواند آن‌ها را درک کند. این شامل رمزگذاری، فشرده‌سازی و تبدیل فرمت داده‌ها (مثل تبدیل ASCII به EBCDIC) است.
• پروتکل‌های کلیدی: SSL/TLS (رمزگذاری، اگرچه در لایه انتقال هم نقش دارد)، JPEG، MPEG.

لایه ۵: لایه نشست (Session Layer)

• وظیفه: مدیریت، هماهنگی و خاتمه دادن به ارتباطات (نشست‌ها) بین برنامه‌های کاربردی دو سیستم مختلف. این لایه تضمین می‌کند که اگر ارتباط قطع شود، می‌تواند دوباره از همان نقطه از سر گرفته شود.
• پروتکل‌های کلیدی: NetBIOS، RPC (Remote Procedure Call).

لایه ۴: لایه انتقال (Transport Layer)

• وظیفه: مدیریت تحویل داده‌ها از یک فرآیند (برنامه) در دستگاه مبدأ به فرآیندی در دستگاه مقصد. این لایه وظیفه اصلی تقسیم‌بندی داده‌ها و بازسازی آن‌ها در مقصد را بر عهده دارد.
• پروتکل‌های کلیدی:
• • TCP (Transmission Control Protocol): یک پروتکل قابل اعتماد که تحویل مطمئن و ترتیب صحیح داده‌ها را تضمین می‌کند.
  • UDP (User Datagram Protocol): یک پروتکل سریع و بدون اتصال که تحویل داده را تضمین نمی‌کند (مناسب برای استریم و بازی).

لایه ۳: لایه شبکه (Network Layer)

• وظیفه: مدیریت آدرس‌دهی منطقی (Logical Addressing) و مسیریابی (Routing) داده‌ها در شبکه‌های گسترده. بسته‌های داده در این لایه با استفاده از آدرس‌های IP، مسیر حرکت خود را از یک روتر به روتر دیگر پیدا می‌کنند.
• پروتکل‌های کلیدی: IP (Internet Protocol)، ICMP (برای عیب‌یابی/Ping)، پروتکل‌های مسیریابی مانند OSPF و BGP.

لایه ۲: لایه پیوند داده (Data Link Layer)

• وظیفه: مدیریت انتقال داده‌ها در یک لینک فیزیکی محلی (Local Link). این لایه آدرس‌دهی فیزیکی (MAC Address) را انجام داده و وظیفه کنترل دسترسی به رسانه (Media Access Control) و کشف و اصلاح خطای فریم‌ها را بر عهده دارد.
• زیرلایه‌ها: به دو زیرلایه LLC (Logical Link Control) و MAC تقسیم می‌شود.
• پروتکل‌های کلیدی: Ethernet، Wi-Fi (IEEE 802.11)، ARP (Address Resolution Protocol).

لایه ۱: لایه فیزیکی (Physical Layer)

• وظیفه: مسئول انتقال بیت‌های خام (صفرها و یک‌ها) از طریق کانال ارتباطی. این لایه مشخصات فیزیکی (مانند ولتاژ، نرخ داده، نوع کانکتورها و کابل‌ها) را تعریف می‌کند.
• تجهیزات: کابل‌ها، هاب‌ها، کارت‌های شبکه (NIC) و تجهیزات انتقال نوری.

دوره آموزش کاتلین پروژه محور | آموزش Kotlin از صفر تا صد

مدل TCP/IP؛ ساختار اصلی ارتباطات شبکه در عصر اینترنت

مدل TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) ساختار اصلی و عملیاتی است که زیربنای ارتباطات داده در اینترنت و شبکه‌های مدرن را تشکیل می‌دهد. برخلاف مدل مفهومی OSI، مدل TCP/IP یک مدل پروتکلی است که بر اساس عملکرد واقعی پروتکل‌های مورد استفاده در جهان شبکه‌سازی توسعه یافته است و به طور عمده از چهار لایه تشکیل شده است.

لایه‌های مدل TCP/IP

مدل TCP/IP وظایف مدل OSI را در لایه‌های کمتری ادغام می‌کند تا فرآیند ارتباط ساده‌تر و عملی‌تر شود.

۱. لایه دسترسی به شبکه (Network Access Layer)

• معادل در OSI: لایه‌های فیزیکی (۱) و پیوند داده (۲).
• وظیفه: مدیریت جزئیات فیزیکی و داده‌ای برای یک شبکه محلی (Local Network). این لایه مسئول انتقال بیت‌های خام و تعریف چگونگی ارسال داده‌ها از طریق رسانه‌های فیزیکی (کابل یا بی‌سیم) است. همچنین آدرس‌های فیزیکی (MAC Address) و مدیریت دسترسی به رسانه را بر عهده دارد.
• پروتکل‌های کلیدی: Ethernet، Wi-Fi (۸۰۲.۱۱)، ARP.

۲. لایه اینترنت (Internet Layer)

• معادل در OSI: لایه شبکه (۳).
• وظیفه: مسئولیت اصلی آدرس‌دهی منطقی و مسیریابی بسته‌های داده در سراسر شبکه‌های گسترده (مانند اینترنت). این لایه مشخص می‌کند که بسته‌ها چگونه باید از شبکه مبدأ به شبکه مقصد حرکت کنند.
• پروتکل‌های کلیدی:
  • IP (Internet Protocol): مهم‌ترین پروتکل این لایه که آدرس‌های منحصربه‌فرد (IPv4 و IPv6) را به دستگاه‌ها اختصاص می‌دهد و بسته‌ها را به مقصد می‌رساند.
  • ICMP: برای گزارش خطاها و اطلاعات تشخیصی (مانند ابزار Ping).
  • ARP: برای تبدیل آدرس IP به آدرس MAC.

۳. لایه انتقال (Transport Layer)

• معادل در OSI: لایه انتقال (۴).
• وظیفه: مدیریت ارتباط سرتاسری (End-to-End) و جریان داده بین برنامه‌های کاربردی در دستگاه‌های مبدأ و مقصد. وظیفه اصلی آن تقسیم‌بندی داده‌ها و اطمینان از تحویل صحیح آن‌ها است.
• پروتکل‌های کلیدی:
  • TCP (Transmission Control Protocol): پروتکل قابل اعتماد و اتصال‌گرا که تحویل داده‌ها را تضمین می‌کند و کنترل جریان و خطا را انجام می‌دهد (مناسب برای وب، ایمیل و انتقال فایل).
  • UDP (User Datagram Protocol): پروتکل بدون اتصال و سریع‌تر که هیچ تضمینی برای تحویل ارائه نمی‌دهد (مناسب برای استریم ویدیو، صدا و DNS).

۴. لایه کاربرد (Application Layer)

• معادل در OSI: لایه‌های نشست (۵)، نمایش (۶) و کاربرد (۷).
• وظیفه: نزدیک‌ترین لایه به کاربر نهایی و سرویس‌دهی به برنامه‌های نرم‌افزاری. این لایه نحوه نمایش، کدگذاری و کنترل نشست داده‌ها برای برنامه‌های کاربردی خاص را مدیریت می‌کند.
• پروتکل‌های کلیدی:
  • HTTP/HTTPS: برای وب‌گردی.
  • FTP: برای انتقال فایل.
  • SMTP/POP3/IMAP: برای ایمیل.
  • DNS: برای ترجمه نام دامنه به IP.

دوره جامع آموزش زبان برنامه نویسی سی شارپ #C، آموزش سی شارپ پروژه محور

نحوه عملکرد (Encapsulation)

هنگامی که یک کامپیوتر داده‌ای را ارسال می‌کند، این داده از لایه کاربرد به لایه‌های پایین‌تر می‌رود و در هر لایه، یک سرآیند (Header) حاوی اطلاعات کنترلی پروتکل مربوطه به آن اضافه می‌شود. این فرآیند بسته‌بندی نام دارد:

1. کاربرد: داده اصلی (مثلاً یک صفحه وب) ایجاد می‌شود.
2. انتقال (TCP/UDP): داده‌ها به سگمنت/دیتاگرام تقسیم شده و پورت‌های منبع و مقصد اضافه می‌شوند.
3. اینترنت (IP): سگمنت‌ها به بسته (Packet) تبدیل شده و آدرس‌های IP مبدأ و مقصد اضافه می‌شوند.
4. دسترسی به شبکه (Ethernet): بسته درون یک فریم قرار می‌گیرد و آدرس‌های MAC اضافه می‌شوند.

در نهایت، فریم‌ها به صورت بیت‌های خام در رسانه فیزیکی ارسال شده و در مقصد فرآیند معکوس (باز کردن بسته‌بندی) انجام می‌شود.

دوره ساخت اپلیکیشن فروشگاهی اندروید با معماری MVVM و کاتلین

پیاده‌سازی پروتکل‌های شبکه

پیاده‌سازی پروتکل‌های شبکه شامل فرایند طراحی، توسعه و استقرار نرم‌افزارها و سخت‌افزارهایی است که قوانین تعریف‌شده توسط آن پروتکل‌ها را دنبال می‌کنند تا ارتباطات داده‌ای امکان‌پذیر شود. این پیاده‌سازی‌ها اغلب درون هسته سیستم‌عامل‌ها، کارت‌های شبکه (NIC) و تجهیزات شبکه‌سازی (مانند روترها و سوئیچ‌ها) انجام می‌گیرند.

مراحل و سطوح پیاده‌ سازی

پیاده‌سازی پروتکل‌ها معمولاً به صورت لایه‌ای انجام می‌شود که از بالاترین سطح نرم‌افزاری تا پایین‌ترین سطح سخت‌افزاری را در بر می‌گیرد:

۱. پیاده‌ سازی در نرم‌افزار (لایه کاربرد تا انتقال)

این سطح بالاتر، جایی است که اکثر برنامه‌های کاربردی و بخش‌های مهم پشته پروتکل (Protocol Stack) مانند TCP/IP پیاده‌سازی می‌شوند.

• لایه کاربرد (Application Layer): توسعه‌دهندگان، پروتکل‌هایی مانند HTTP، FTP، SMTP و… را مستقیماً در برنامه‌های خود پیاده‌سازی می‌کنند. مثلاً، یک مرورگر وب (کلاینت) باید بداند که چگونه بسته‌های HTTP را برای درخواست صفحات بسازد و پاسخ‌های HTTP را تفسیر کند.
• پشته پروتکل در هسته سیستم‌عامل: هسته سیستم‌عامل‌ها (مانند لینوکس، ویندوز و macOS) وظیفه پیاده‌سازی پروتکل‌های حیاتی مانند TCP و UDP (لایه انتقال) و IP (لایه شبکه) را بر عهده دارند. این پشته، واسطی برای برنامه‌های کاربردی فراهم می‌کند تا بتوانند داده‌ها را برای ارسال، به لایه انتقال تحویل دهند (با استفاده از Socket API).
  • مثال: هنگامی که یک برنامه داده‌ای را از طریق یک سوکت TCP می‌فرستد، هسته سیستم‌عامل است که داده‌ها را به سگمنت‌های TCP تقسیم کرده، سرآیند TCP و IP را اضافه می‌کند و سپس بسته‌ها را به لایه پایین‌تر (درایور شبکه) می‌فرستد.

۲. پیاده‌سازی در سخت‌افزار (لایه دسترسی و فیزیکی)

این سطح پایین‌تر، به تعامل مستقیم با رسانه فیزیکی می‌پردازد و اغلب توسط سخت‌افزار و درایورهای مربوطه انجام می‌شود.

• کارت شبکه (NIC) و درایورها: پروتکل‌های لایه پیوند داده (مانند Ethernet یا Wi-Fi) عمدتاً درون کارت‌های شبکه و نرم‌افزار درایور آن‌ها پیاده‌سازی می‌شوند. این سخت‌افزار:
  • آدرس‌دهی فیزیکی (MAC): آدرس MAC دستگاه را مدیریت می‌کند.
  • فریم‌بندی (Framing): بسته‌های IP را درون فریم‌های اترنت قرار می‌دهد.
  • MAC Access: قوانین دسترسی به رسانه (مانند CSMA/CD در اترنت سیمی یا CSMA/CA در وای‌فای) را اعمال می‌کند.
• تجهیزات تخصصی شبکه (روترها و سوئیچ‌ها):
  • روترها: پروتکل‌های مسیریابی (مانند BGP و OSPF) را در لایه شبکه (۳) پیاده‌سازی می‌کنند تا بسته‌های IP را به مقصد نهایی برسانند. سخت‌افزار روتر به طور کارآمدی سرآیند IP بسته‌ها را خوانده و جدول مسیریابی را برای یافتن بهترین مسیر بررسی می‌کند.
  • سوئیچ‌ها: پروتکل‌های لایه پیوند داده (۲) مانند اترنت را پیاده‌سازی می‌کنند تا فریم‌ها را بر اساس آدرس MAC فوروارد کنند.

آموزش معماری mvp با rxjava در اندروید

چالش‌های اصلی در پیاده‌سازی

1. استانداردسازی (Standardization): اطمینان از اینکه پیاده‌سازی پروتکل، دقیقاً با مشخصات تعریف‌شده در RFCها (Requests for Comments) مطابقت دارد تا قابلیت همکاری با سیستم‌های دیگر (Interoperability) حفظ شود.
2. کارایی (Performance): پیاده‌سازی باید تا حد امکان کارآمد باشد تا سربار (Overhead) پروتکل به حداقل برسد. برای مثال، پردازش TCP و IP باید سریع باشد تا تأخیر (Latency) کاهش یابد.
3. امنیت (Security): بسیاری از پروتکل‌ها (مانند HTTPS و IPsec) نیازمند پیاده‌سازی الگوریتم‌های رمزنگاری و احراز هویت هستند که باید قوی و بدون حفره‌های امنیتی باشند.
4. رسیدگی به خطا (Error Handling): پروتکل‌های قابل اعتماد (مثل TCP) باید مکانیسم‌های پیچیده‌ای برای تشخیص بسته‌های گمشده یا خراب و مدیریت ارسال مجدد آن‌ها داشته باشند.

دوره آموزش Asp.Net Core صفر تا صد، یادگیری ای اس پی دات نت کور، آموزش .net core

مثال‌هایی از کاربرد پروتکل

کاربردهای پروتکل‌های شبکه را می‌توان در تمام فعالیت‌های روزانه ما در دنیای دیجیتال مشاهده کرد. هر عملی که در اینترنت انجام می‌دهید، توسط مجموعه‌ای از پروتکل‌ها مدیریت می‌شود. در زیر، مثال‌هایی از کاربرد پروتکل‌ها بر اساس وظایف اصلی آن‌ها آورده شده است:

۱. وب‌گردی (Web Browsing) 

• HTTP/HTTPS (لایه کاربرد): زمانی که شما آدرس یک وب‌سایت (مثلاً https://www.google.com) را در مرورگر تایپ می‌کنید:
  • HTTPS (HTTP Secure) فعال می‌شود. این پروتکل نحوه درخواست صفحه وب از سرور و دریافت پاسخ آن را تعریف می‌کند. بخش S تضمین می‌کند که تمام داده‌ها (مانند رمز عبور یا اطلاعات بانکی) قبل از انتقال، با استفاده از TLS/SSL (لایه نمایش/انتقال) رمزگذاری می‌شوند.
• DNS (لایه کاربرد): پیش از اتصال به سرور گوگل، سیستم شما از پروتکل DNS (Domain Name System) استفاده می‌کند تا نام دامنه (www.google.com) را به آدرس IP عددی مربوطه تبدیل کند.

۲. ارسال و دریافت ایمیل (Email) 

• SMTP (لایه کاربرد): هنگامی که شما یک ایمیل می‌فرستید، پروتکل SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) پیام شما را از نرم‌افزار ایمیل (کلاینت) به سرور ایمیل شما و سپس از سرور شما به سرور گیرنده منتقل می‌کند.
• POP3 یا IMAP (لایه کاربرد): هنگامی که ایمیلی دریافت می‌کنید، نرم‌افزار ایمیل شما برای دریافت پیام‌ها با استفاده از یکی از این دو پروتکل به سرور ایمیل متصل می‌شود:
  • POP3 (Post Office Protocol) معمولاً ایمیل‌ها را دانلود کرده و از سرور حذف می‌کند.
  • IMAP (Internet Message Access Protocol) به شما اجازه می‌دهد ایمیل‌ها را روی سرور مدیریت کرده و فقط یک نسخه از آن‌ها را روی دستگاه‌های مختلف مشاهده کنید.

۳. انتقال و دانلود فایل (File Transfer) 

• FTP (لایه کاربرد): یک مدیر وب‌سایت که می‌خواهد فایل‌های طراحی وب خود را در یک سرور میزبان (Host) آپلود کند، از پروتکل FTP (File Transfer Protocol) استفاده می‌کند.
• SFTP (لایه کاربرد/امنیتی): اگر انتقال فایل نیازمند امنیت باشد (مثلاً انتقال اطلاعات مشتری یا قراردادها)، از SFTP (Secure File Transfer Protocol) استفاده می‌شود تا داده‌ها در حین انتقال رمزگذاری شوند.

۴. تماس صوتی و تصویری (VoIP/Gaming) 

• UDP (لایه انتقال): برای تماس‌های تصویری، کنفرانس‌های ویدئویی و بازی‌های آنلاین، از پروتکل UDP (User Datagram Protocol) استفاده می‌شود.
  • چون UDP سریع و بدون اتصال است، برای داده‌های بلادرنگ (Real-Time) مناسب است. اگر بسته‌ای در طول یک تماس تلفنی گم شود، بهتر است که ارتباط کمی ضعیف شود تا اینکه کل مکالمه برای درخواست ارسال مجدد بسته متوقف و با تأخیر همراه گردد.

۵. مسیریابی و آدرس‌ دهی

• IP (لایه اینترنت): این پروتکل در روترها و تمام دستگاه‌های شبکه فعال است. بدون IP، داده‌های شما نمی‌دانستند که چگونه از شبکه محلی شما به یک سرور در قاره‌ای دیگر برسند. IP با استفاده از آدرس‌های IP، مسیر نهایی را تعیین می‌کند.
• BGP (لایه کاربرد/مسیریابی): این پروتکل برای مسیریابی بین شبکه‌ها (شبکه‌های بزرگ اینترنت) استفاده می‌شود و تعیین می‌کند که ترافیک چگونه بین سرویس‌دهندگان بزرگ اینترنت (ISPs) تبادل شود.

۶. مدیریت شبکه و عیب‌ یابی 

• ICMP (لایه اینترنت): هنگامی که شما برای بررسی فعال بودن اتصال یک وب‌سایت، از فرمان Ping استفاده می‌کنید، پروتکل ICMP (Internet Control Message Protocol) بسته‌ای را ارسال کرده و منتظر پیام پاسخ خطا یا وضعیت می‌ماند.
• DHCP (لایه کاربرد): به محض اتصال یک دستگاه جدید (مانند تلفن همراه یا لپ‌تاپ) به شبکه Wi-Fi خانگی، پروتکل DHCP به طور خودکار یک آدرس IP منحصربه‌فرد به آن دستگاه اختصاص می‌دهد تا بتواند با سایر دستگاه‌ها ارتباط برقرار کند.

آسیب‌ پذیری‌های پروتکل‌ ها

آسیب‌پذیری‌های پروتکل‌ها به نقص‌ها یا نقاط ضعفی در طراحی یا پیاده‌سازی قوانین ارتباطی (پروتکل) اطلاق می‌شود که مهاجمان می‌توانند از آن‌ها سوء استفاده کنند. از آنجا که پروتکل‌ها زیربنای شبکه‌ها هستند، آسیب‌پذیری در آن‌ها می‌تواند منجر به حملات گسترده، از کار افتادگی سرویس‌ها و نقض حریم خصوصی داده‌ها شود.

در زیر به برخی از رایج‌ترین انواع آسیب‌پذیری‌های پروتکل‌ها اشاره شده است:

۱. آسیب‌ پذیری‌های طراحی و منطق پروتکل

این نوع آسیب‌پذیری‌ها ریشه در خود ساختار یا منطق کارکرد پروتکل دارند و اغلب برطرف کردن آن‌ها دشوار است، چرا که ممکن است نیاز به به‌روزرسانی گسترده استاندارد داشته باشند.

• حملات تزریق قطعات (Fragmentation Attacks): برخی پروتکل‌ها، مانند IP، داده‌ها را به قطعات کوچک‌تر (فرگمنت) تقسیم می‌کنند. مهاجم می‌تواند این قطعات را به گونه‌ای دستکاری کند که وقتی در مقصد دوباره سرهم می‌شوند، یا باعث سرریز بافر شوند یا فیلترهای امنیتی شبکه را دور بزنند.
• آسیب‌پذیری‌های پروتکل ARP: پروتکل ARP (Address Resolution Protocol)، که آدرس‌های IP را به آدرس‌های MAC تبدیل می‌کند، هیچ مکانیسم احراز هویت یا تأییدی ندارد. این نقص ذاتی منجر به حملات ARP Spoofing می‌شود، که در آن مهاجم خود را به جای یک دستگاه مجاز جا می‌زند تا ترافیک شبکه را شنود کند.
• نقص‌های امنیتی DNS: پروتکل DNS (Domain Name System) در ابتدا بدون در نظر گرفتن امنیت طراحی شد. نقص‌هایی مانند DNS Cache Poisoning به مهاجم اجازه می‌دهند که اطلاعات آدرس‌دهی جعلی را وارد حافظه نهان سرورهای DNS کنند و کاربران را به وب‌سایت‌های مخرب هدایت نمایند.

۲. آسیب‌ پذیری‌های پیاده‌سازی و کدنویسی

این ضعف‌ها نه در خود استاندارد، بلکه در کدنویسی و پیاده‌سازی پروتکل در سیستم‌عامل‌ها یا نرم‌افزارهای خاص وجود دارند.

• سرریز بافر (Buffer Overflow): یکی از رایج‌ترین آسیب‌پذیری‌ها است. اگر پیاده‌سازی یک پروتکل (مثلاً بخشی از سرور وب که بسته‌های HTTP را می‌خواند) به درستی اندازه ورودی را بررسی نکند، مهاجم می‌تواند داده‌های اضافی ارسال کند تا حافظه را سرریز کرده و کد دلخواه خود را اجرا کند.
• اشکالات اعتبارسنجی ورودی: عدم اعتبارسنجی کامل داده‌های دریافتی از شبکه می‌تواند مهاجم را قادر سازد تا فیلدهای سرآیند پروتکل (Header Fields) را دستکاری کند. به عنوان مثال، در پروتکل‌های ایمیل یا مدیریت شبکه، ممکن است این اشکال منجر به اجرای فرمان‌های غیرمجاز شود.
• استفاده از نسخه‌های منسوخ و آسیب‌پذیر: بسیاری از حملات، ناشی از استفاده از نسخه‌های قدیمی و وصله‌نشده پروتکل‌های امنیتی هستند. به عنوان مثال، آسیب‌پذیری‌هایی مانند Heartbleed که در پیاده‌سازی پروتکل TLS/SSL وجود داشتند، به مهاجم اجازه می‌دادند که کلیدهای رمزنگاری و اطلاعات حساس را از حافظه سرور استخراج کنند.

۳. حملات لایه انتقال (TCP و UDP)

پروتکل‌های لایه انتقال نیز اهداف اصلی حملات هستند، چرا که جریان داده را کنترل می‌کنند.

• حمله SYN Flood (علیه TCP): این حمله از فرآیند دست‌دهی سه‌گانه (Three-Way Handshake) پروتکل TCP سوء استفاده می‌کند. مهاجم با ارسال مکرر بسته‌های SYN (درخواست اتصال) و عدم پاسخ به پاسخ سرور، باعث می‌شود سرور منابع خود را برای برقراری اتصالات نیمه‌باز پر کند، در نتیجه سیستم را از کار می‌اندازد (DoS).
• حملات مبتنی بر UDP: از آنجا که پروتکل UDP اتصال‌گرا نیست، مهاجم می‌تواند با جعل آدرس مبدأ، بسته‌های UDP را به سرورهای مختلف ارسال کند و درخواست‌های حجیمی را به سمت قربانی منعکس (Reflect) کند (DDoS Amplification).

۴. نقص‌های احراز هویت و امنیت

این آسیب‌پذیری‌ها به طور خاص، به نقاط ضعف در مکانیسم‌های رمزنگاری و احراز هویت پروتکل‌ها مربوط می‌شوند.

• ضعف در رمزنگاری پروتکل‌های قدیمی: پروتکل‌هایی مانند Telnet و نسخه‌های قدیمی FTP داده‌ها را به صورت متن ساده (Plaintext) ارسال می‌کنند، از جمله نام‌های کاربری و رمزهای عبور. این امر به مهاجمان اجازه می‌دهد با استفاده از ابزارهای شنود (Sniffing)، به سادگی داده‌ها را بخوانند.
• حملات کاهش نسخه (Downgrade Attacks): در پروتکل‌هایی مانند TLS/SSL، اگر مهاجم بتواند فرآیند مذاکره بین کلاینت و سرور را دستکاری کند، ممکن است بتواند آن‌ها را وادار به استفاده از یک نسخه قدیمی و ضعیف‌تر پروتکل یا الگوریتم رمزنگاری کند که راحت‌تر قابل شکسته شدن است.
• حمله مرد میانی (Man-in-the-Middle – MITM): بسیاری از پروتکل‌های اولیه برای جلوگیری از MITM طراحی نشده بودند. مهاجم می‌تواند خود را بین دو طرف ارتباط قرار دهد تا تمامی ترافیک آن‌ها را شنود و دستکاری کند (مانند حمله ARP Spoofing).

آینده پروتکل‌ ها چگونه خواهد بود؟ 

آینده پروتکل‌های شبکه با سرعت بالایی در حال تکامل است و تحت تأثیر مستقیم چهار عامل اصلی قرار دارد: رشد فزاینده داده‌ها، نیاز به امنیت بالاتر، گسترش دستگاه‌های اینترنت اشیاء (IoT) و ظهور نسل‌های جدید ارتباطات (مانند 5G و 6G). 🚀 این تحولات منجر به بازنگری اساسی در پروتکل‌های موجود و ظهور پروتکل‌های کاملاً جدید خواهد شد.

۱. امنیت و رمزنگاری پیشرفته (Quantum-Resistant Security)

امنیت به مهم‌ترین اولویت تبدیل می‌شود و پروتکل‌های جدید باید ذاتی و نه افزونه، امن باشند.

• انتقال به TLS 1.3 و فراتر: پروتکل‌های امنیتی لایه انتقال (TLS) به طور مداوم برای حذف الگوریتم‌های رمزنگاری ضعیف و کاهش فرصت‌های حمله (مانند حملات کاهش نسخه) به‌روزرسانی می‌شوند. انتظار می‌رود نسخه‌های آینده TLS ویژگی‌های امنیتی سخت‌گیرانه‌تری داشته باشند.
• رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم (PQC): با پیشرفت رایانه‌های کوانتومی که قادر به شکستن رمزنگاری‌های سنتی (مانند RSA و ECC) هستند، توسعه و استانداردسازی پروتکل‌هایی با الگوریتم‌های رمزنگاری پساکوانتومی اجباری خواهد شد. این موضوع پروتکل‌های پایه‌ای مانند IPsec و TLS را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
• احراز هویت مبتنی بر صفر دانش (Zero-Trust): در آینده، پروتکل‌ها بر اساس مدل Zero-Trust پیاده‌سازی خواهند شد؛ یعنی هیچ کاربری (چه داخل و چه خارج شبکه) به طور خودکار قابل اعتماد نیست و باید هویت او به طور پیوسته احراز شود.

۲. بهبود عملکرد و کاهش تأخیر (Low Latency)

نیاز به سرعت بالا و تأخیر پایین (به ویژه برای واقعیت مجازی، جراحی از راه دور و وسایل نقلیه خودران) منجر به ظهور پروتکل‌های کارآمدتر می‌شود.

• گسترش QUIC: پروتکل QUIC (Quick UDP Internet Connections) که توسط گوگل توسعه یافته و بر بستر UDP اجرا می‌شود، در حال جایگزینی با TCP برای بسیاری از ارتباطات وب است. QUIC با هدف کاهش زمان تأخیر با حذف دست‌دهی‌های تأخیرزا و مدیریت بهتر اتصالات چندگانه (Multiplexing) طراحی شده است و آینده پروتکل‌های لایه انتقال را تغییر خواهد داد.
• شبکه‌های حساس به زمان (TSN): در شبکه‌های صنعتی و IoT، پروتکل‌های جدیدی (مانند TSN بر روی اترنت) برای تضمین زمان‌بندی دقیق و قابل پیش‌بینی انتقال بسته‌ها توسعه می‌یابند تا نیازهای حیاتی (Mission-Critical) برآورده شوند.

۳. شبکه‌سازی محتوا محور و اینترنت اشیاء (IoT/CCN)

پروتکل‌ها از تمرکز بر “مکان” (آدرس IP) به تمرکز بر “محتوا” و همچنین مدیریت میلیون‌ها دستگاه کوچک و کم‌مصرف تغییر خواهند کرد.

• Content-Centric Networking (CCN) یا Named Data Networking (NDN): پروتکل‌های آینده ممکن است به جای پرسش “بسته‌ای که به این آدرس IP می‌رود چیست؟”، بر پایه پرسش “داده با این نام چیست؟” عمل کنند. این امر بازیابی محتوا را سریع‌تر و کارآمدتر می‌سازد و با شبکه‌های توزیع محتوا (CDN) همخوانی بیشتری دارد.
• پروتکل‌های سبک IoT: برای میلیون‌ها حسگر و دستگاه IoT، پروتکل‌هایی با سربار بسیار پایین (Low Overhead) مانند MQTT و CoAP اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند. این پروتکل‌ها به طور خاص برای مصرف بهینه توان و مدیریت پهنای باند محدود طراحی شده‌اند.
• IPv6: به دلیل محدودیت آدرس‌های IPv4، مهاجرت کامل به IPv6 که فضای آدرس‌دهی عظیمی را فراهم می‌کند، به امری اجتناب‌ناپذیر تبدیل خواهد شد تا هر دستگاه IoT بتواند آدرس منحصر به فرد خود را داشته باشد.

۴. شبکه‌سازی نرم‌افزاری و هوشمند (SDN/AI)

آینده شامل شبکه‌هایی است که توسط نرم‌افزار تعریف می‌شوند و پروتکل‌ها به طور پویا و با کمک هوش مصنوعی تنظیم می‌گردند.

• SDN (Software-Defined Networking): پروتکل‌های جدید در حال شکل‌گیری هستند که مدیریت و پیکربندی شبکه را از سخت‌افزار جدا می‌کنند. این امر به شبکه‌سازان اجازه می‌دهد که رفتار شبکه را به صورت مرکزی با نرم‌افزار کنترل کنند، نه اینکه هر دستگاه (روتر یا سوئیچ) را به صورت دستی پیکربندی نمایند.
• نقش هوش مصنوعی در پروتکل‌ها: هوش مصنوعی (AI) به پروتکل‌های مسیریابی (مانند OSPF و BGP) کمک می‌کند تا تصمیمات بهتری بگیرند. AI می‌تواند ترافیک را تحلیل کرده و به طور خودکار بهترین مسیرها و ظرفیت‌ها را انتخاب کند، یا حتی قوانین فایروال را به صورت پویا (Dynamic) تنظیم نماید.

پروتکل‌ها را کدام گروه یا سازمانی تعریف و منتشر می‌کند؟

پروتکل‌های شبکه و اینترنت توسط گروه‌ها و سازمان‌های مختلفی تعریف، توسعه، استانداردسازی و منتشر می‌شوند. این فرآیند اغلب یک تلاش همکاری جهانی و باز است تا اطمینان حاصل شود که فناوری‌های مختلف می‌توانند با هم کار کنند.

گروه‌های اصلی مسئول پروتکل‌ها

وظیفه اصلی تعریف و انتشار پروتکل‌های حیاتی اینترنت بر عهده کارگروه‌ها و نهادهای زیر است:

۱. کارگروه مهندسی اینترنت (IETF)

• وظیفه: IETF (Internet Engineering Task Force) اصلی‌ترین سازمان مسئول توسعه و انتشار پروتکل‌های فعلی اینترنت، مانند TCP/IP، HTTP، SMTP، IP و DNS است.
• روش انتشار: اسناد استانداردسازی پروتکل‌ها توسط این سازمان در قالب درخواست برای نظرات (RFC – Request for Comments) منتشر می‌شوند. RFCها مجموعه‌ای از یادداشت‌های فنی هستند که مشخصات دقیق پروتکل‌ها را تعریف می‌کنند و هر کسی می‌تواند در توسعه و بحث آن‌ها مشارکت کند.
• ویژگی: IETF یک سازمان رسمی با عضویت ثابت نیست، بلکه یک جامعه باز از مهندسان، محققان و فروشندگان است که به صورت داوطلبانه کار می‌کنند.

۲. کنسرسیوم وب جهانی (W3C)

• وظیفه: این سازمان بین‌المللی بر توسعه استانداردها و پروتکل‌های مرتبط با وب جهانی (World Wide Web) تمرکز دارد.
• پروتکل‌های کلیدی: HTML، CSS و پروتکل‌های مرتبط با داده‌های وب. W3C به طور غیرمستقیم بر پروتکل‌هایی مانند HTTP تأثیر می‌گذارد و اطمینان می‌دهد که فناوری‌های وب به درستی کار می‌کنند.

۳. سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO)

• وظیفه: ISO (International Organization for Standardization) استانداردهای زیادی را در صنایع مختلف منتشر می‌کند و نقش مهمی در زمینه شبکه‌سازی نیز دارد.
• پروتکل‌های کلیدی: مشهورترین مشارکت ISO در شبکه‌سازی، تعریف مدل مرجع OSI (Open Systems Interconnection) است. اگرچه این مدل بیشتر مفهومی است تا عملیاتی، اما به عنوان چارچوب اولیه برای درک لایه‌های شبکه عمل می‌کند.

۴. مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE)

• وظیفه: IEEE در توسعه و انتشار استانداردهای لایه‌های فیزیکی و پیوند داده (لایه ۱ و ۲ مدل OSI) شبکه نقش اصلی را ایفا می‌کند.
• پروتکل‌های کلیدی: مهم‌ترین استانداردهای منتشر شده توسط IEEE شامل سری IEEE 802 است که پروتکل‌های مربوط به شبکه‌های محلی (LAN) و شبکه‌های شهری (MAN) را تعریف می‌کنند، مانند:
  • ۸۰۲.۳: استاندارد اترنت (Ethernet) (شبکه‌های کابلی).
  • ۸۰۲.۱۱: استاندارد وای-فای (Wi-Fi) (شبکه‌های بی‌سیم).

به طور خلاصه، برای پروتکل‌های پایه‌ای اینترنت (مثل TCP/IP)، IETF و برای استانداردهای سخت‌افزاری و دسترسی (مثل وای‌فای و اترنت) IEEE نهادهای اصلی و انتشار دهنده هستند.

اصطلاح مجموعه پروتکل (Protocol Suite) به چه معناست؟

اصطلاح مجموعه پروتکل (Protocol Suite) یا پشته پروتکل (Protocol Stack) به مجموعه‌ای جامع از پروتکل‌های شبکه اشاره دارد که با همکاری یکدیگر و در قالب ساختاری لایه‌ای کار می‌کنند تا یک معماری ارتباطی کامل را برای شبکه ایجاد کنند. به عبارت ساده، مجموعه پروتکل‌ها یک کتابخانه کامل از قوانین است که تضمین می‌کند داده‌ها می‌توانند به طور مؤثر و کارآمد از یک سیستم به سیستم دیگر منتقل شوند، صرف نظر از اینکه این سیستم‌ها از چه سخت‌افزار یا نرم‌افزاری استفاده می‌کنند.

مفهوم و عملکرد 

یک مجموعه پروتکل، وظایف پیچیده ارتباطی را به مراحل کوچک‌تر و قابل مدیریت تقسیم می‌کند. هر لایه یا گروهی از پروتکل‌ها در مجموعه، مسئول انجام یک کار تخصصی است و برای اجرای وظیفه خود، از خدمات لایه زیرین استفاده کرده و به لایه بالایی خدمات ارائه می‌دهد.

مثال برجسته: مجموعه پروتکل TCP/IP چیست؟

مشهورترین و پرکاربردترین مجموعه پروتکل در جهان، مجموعه پروتکل TCP/IP است که اینترنت بر پایه آن بنا شده است. این مجموعه، پروتکل‌های مختلف را در چهار لایه اصلی سازماندهی می‌کند:

• لایه کاربرد (Application Layer): شامل پروتکل‌هایی برای تعامل با برنامه‌های کاربردی نهایی، مانند HTTP (وب)، SMTP (ایمیل)، و DNS (نام‌گذاری).
• لایه انتقال (Transport Layer): شامل پروتکل‌هایی برای مدیریت تحویل داده‌ها بین برنامه‌ها، مانند TCP (تحویل قابل اعتماد) و UDP (تحویل سریع و بدون اتصال).
• لایه اینترنت (Internet Layer): شامل پروتکل‌هایی برای مسیریابی داده‌ها در شبکه‌های گسترده، مانند IP (آدرس‌دهی و مسیریابی).
• لایه دسترسی به شبکه (Network Access Layer): شامل پروتکل‌هایی برای مدیریت انتقال فیزیکی داده‌ها در یک شبکه محلی، مانند Ethernet و Wi-Fi.

اهمیت استفاده از مجموعه پروتکل چیست؟

• قابلیت همکاری (Interoperability): مهم‌ترین مزیت این است که پروتکل‌ها به عنوان یک واحد استاندارد عمل می‌کنند و تضمین می‌کنند که دستگاه‌ها و شبکه‌های مختلف می‌توانند بدون درگیری با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
• پیمانه‌ای بودن (Modularity): هر پروتکل در مجموعه می‌تواند بدون تأثیر بر پروتکل‌های دیگر در لایه‌های مختلف، به‌روزرسانی یا جایگزین شود.
• پیاده‌سازی کارآمد: سازماندهی لایه‌ای، فرآیند بسته‌بندی داده‌ها برای ارسال و باز کردن بسته‌بندی در زمان دریافت را برای سیستم‌های عامل بسیار کارآمد می‌سازد.

مدل OSI با مدل TCP/IP چه شباهت‌ها و تفاوت‌هایی دارد؟

مدل‌های OSI (Open Systems Interconnection) و TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) هر دو چارچوب‌هایی برای توصیف نحوه عملکرد ارتباطات شبکه هستند، اما از جهات مهمی با یکدیگر تفاوت دارند.

شباهت‌های کلیدی

شباهت‌های اصلی این دو مدل ناشی از هدف مشترک آن‌ها در تسهیل ارتباطات لایه‌ای است:

• ساختار لایه‌ای: هر دو مدل از مفهوم لایه‌بندی استفاده می‌کنند. این ساختار پیچیدگی شبکه را می‌شکند و به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد بر وظایف خاصی تمرکز کنند.
• وظایف حمل و نقل (Transport): هر دو مدل دارای یک لایه انتقال هستند که مسئولیت تحویل داده‌ها را از یک برنامه به برنامه دیگر (End-to-End) بر عهده دارد و شامل پروتکل‌های قابل اعتماد (مانند TCP) و غیرقابل اعتماد (مانند UDP) است.
• مسیریابی (Routing): هر دو مدل دارای لایه‌ای هستند که وظیفه آدرس‌دهی منطقی و مسیریابی بسته‌های داده در شبکه‌های گسترده را انجام می‌دهد (پروتکل IP).
• ماهیت عمومی: هر دو مدل، استانداردهایی هستند که به صورت عمومی و باز برای همه قابل دسترسی بوده و توسط نهادهای استاندارد جهانی توسعه داده شده‌اند.

تفاوت‌ های اساسی مدل OSI با مدل TCP/IP

تفاوت‌ها در تعداد لایه‌ها، فلسفه و کاربرد آن‌هاست:

تعداد و ادغام لایه‌ ها

مدل OSI دارای هفت لایه مجزا است، در حالی که مدل TCP/IP دارای چهار یا گاهی پنج لایه است.

• ادغام لایه‌های بالایی: OSI لایه‌های نشست (Session)، نمایش (Presentation) و کاربرد (Application) را مجزا می‌کند. در مقابل، TCP/IP این سه وظیفه را در یک لایه کاربرد ادغام می‌کند. این ادغام، مدل TCP/IP را برای پیاده‌سازی عملی ساده‌تر می‌سازد.
• ادغام لایه‌های پایینی: OSI لایه‌های فیزیکی (Physical) و پیوند داده (Data Link) را جداگانه تعریف می‌کند. TCP/IP این دو را در یک لایه واحد به نام لایه دسترسی به شبکه یا لایه پیوند ترکیب می‌کند.

فلسفه و کاربرد

• OSI (مدل نظری): OSI یک مدل مرجع و مفهومی است. این مدل به عنوان یک راهنمای جامع برای درک نحوه کارکرد شبکه‌ها طراحی شد و سعی داشت قبل از ظهور پروتکل‌ها، یک ساختار جهانی ایجاد کند.
• TCP/IP (مدل عملیاتی): TCP/IP یک مدل عملیاتی و پیاده‌سازی‌شده است. این مدل مستقیماً بر اساس پروتکل‌هایی توسعه یافته است که در واقعیت برای ایجاد و مدیریت اینترنت به کار گرفته شده‌اند.

وابستگی به پروتکل

• OSI به طور ذاتی مستقل از پروتکل‌های خاص طراحی شد، اگرچه پروتکل‌هایی مانند X.25 سعی کردند از آن پیروی کنند.
• TCP/IP از ابتدا بر پایه پروتکل‌های IP و TCP ساخته شد و به طور جدایی‌ناپذیری به این مجموعه پروتکل‌ها وابسته است.

به طور خلاصه، مدل OSI ابزاری عالی برای تجزیه و تحلیل و آموزش است، در حالی که مدل TCP/IP ستون فقرات واقعی ارتباطات شبکه در جهان امروز است.

سؤالات متداول پیرامون پروتکل های اینترنت

• پروتکل چیه و چه تفاوتی با نرم‌افزار دارد؟

پروتکل چیه؟ پروتکل یک استاندارد ارتباطی است، در حالی که نرم‌افزار ابزاری است که از این استانداردها استفاده می‌کند. به بیان دیگر، پروتکل قوانین بازی است و نرم‌افزار بازیکنی است که باید طبق این قوانین عمل کند تا داده‌ها به‌درستی ردوبدل شوند.

• پروتکل به فارسی چه معنایی دارد؟

واژه پروتکل در فارسی به معنی “قرارداد” یا “آیین‌نامه” است. در حوزه فناوری اطلاعات هم دقیقاً همین مفهوم حفظ شده و پروتکل به مجموعه قوانین ارتباطی بین دستگاه‌ها اشاره دارد. یعنی پروتکل به فارسی همان قرارداد فنی برای ارتباط است.

جمع بندی

پروتکل‌های اینترنت اساس و ستون اصلی ارتباطات در دنیای دیجیتال هستند. همان‌طور که انسان‌ها برای تعامل به زبان مشترک نیاز دارند، دستگاه‌ها و شبکه‌ها هم برای تبادل اطلاعات نیازمند پروتکل‌اند. وقتی پرسش‌هایی مثل پروتکل چیست به زبان ساده، پروتکل یعنی چه یا protocol چیست مطرح می‌شود، پاسخ همه آن‌ها به یک اصل برمی‌گردد: پروتکل مجموعه‌ای از قوانین و قراردادهاست که تضمین می‌کند داده‌ها به شکل درست، سریع و ایمن منتقل شوند. از پروتکل‌های پایه‌ای مثل TCP/IP گرفته تا پروتکل‌های کاربردی مانند HTTP، FTP، DNS و SMTP، هرکدام نقشی حیاتی در عملکرد اینترنت دارند. به بیان ساده، بدون پروتکل‌های شبکه، چیزی به نام اینترنت به شکل امروزی وجود نداشت. بنابراین شناخت آن‌ها برای هر کسی که با فناوری و ارتباطات سروکار دارد، ضروری است.