โมเดลสถาปัตยกรรมโปรโตคอล TCP/IP – มันทำงานอย่างไร?

Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) เป็นชุดของโปรโตคอลการสื่อสารที่ช่วยให้คอมพิวเตอร์สามารถเชื่อมต่อได้

แหล่งข้อมูลออนไลน์นับพันจะช่วยให้คุณชี้แจงและสำรวจ TCP/IP แล้วที่นี่ต่างกันยังไง?

ในที่นี้ ฉันมุ่งเน้นที่การจัดเตรียมข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อเริ่มต้นการดำดิ่งลึกลงไป (หากคุณตั้งใจจะทำในภายหลัง)

โมเดล TCP/IP: ประวัติความเป็นมาคืออะไร?

โมเดล TCP/IP คือสิ่งที่คุณจะได้อ่านเมื่อเรียนรู้เกี่ยวกับระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์ และคุณต้องเคยพบเจอมาแล้วในฐานะวิทยาการคอมพิวเตอร์หรือนักศึกษาไอที

ดังนั้นอย่าเขียนหนังสือวิชาการอีกเล่มที่นี่ แต่ให้ฉันสรุปประวัติของ TCP/IP อย่างรวดเร็วในระยะเวลาอันสั้น เหมาะสำหรับทุกคน แม้ว่าคุณจะคิดว่าคุณไม่ใช่คนที่เชี่ยวชาญก็ตาม

เรื่องสั้นเรื่องยาว:

ในปี 1970 Vint Cerf และ Bob Kahn ได้อธิบายรูปแบบ TCP/IP ที่มุ่งช่วยปรับปรุงการเชื่อมต่อเครือข่ายระหว่างคอมพิวเตอร์

ก่อนหน้านั้น เรามี Network Control Protocol และ 1822 Protocol

ในช่วงเวลาเดียวกัน วิศวกรและองค์กรอื่นๆ ก็พยายามพัฒนาโปรโตคอลการสื่อสารที่จะอำนวยความสะดวกในการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์ทั่วโลก

โมเดลหนึ่งดังกล่าวคือ OSI (Open Systems Interconnection) Model แม้ว่าจะประสบความสำเร็จในการช่วยให้เราเข้าใจวิธีการ/กระบวนการของเครือข่ายได้ดียิ่งขึ้น แต่ก็ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานจริง

โดยรวมแล้ว โมเดล TCP/IP เป็นผู้นำและถูกนำมาใช้เป็นโปรโตคอลการสื่อสารมาตรฐาน และโมเดล OSI ถูกใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับความรู้เกี่ยวกับเครือข่ายเชิงทฤษฎี

ใช่ หากไม่ใช่สำหรับ TCP/IP คุณอาจไม่สามารถเข้าถึงเว็บไซต์ของเราหรือบริการอื่นๆ บนอินเทอร์เน็ตได้อย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้ ฟังดูน่ากลัวใช่มั้ย?

เมื่อคุณทราบเกี่ยวกับเรื่องนี้แล้ว ให้ฉันให้รายละเอียดทางเทคนิคแก่คุณบ้าง

ความแตกต่างระหว่าง Transmission Control Protocol (TCP) และ Internet Protocol (IP)

เพื่อให้เข้าใจโมเดล TCP/IP คุณต้องแยกความแตกต่างระหว่างข้อกำหนดเหล่านี้ ทั้งสองเป็นโปรโตคอลเครือข่ายคอมพิวเตอร์แยกต่างหาก

Internet Protocol (IP) คือชุดของกฎที่ควบคุมวิธีการส่งแพ็กเก็ตข้อมูลไปยังเป้าหมายที่ถูกต้อง อุปกรณ์/คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องที่เชื่อมต่อมีที่อยู่ IP และเมื่อส่งข้อมูล จะช่วยให้คุณส่งข้อมูลไปยังที่ที่คุณต้องการได้

ที่อยู่ IP เหมือนกับหมายเลขโทรศัพท์มือถือในโทรศัพท์ของคุณ คุณสามารถอ่านคู่มือที่อยู่ IP ของเราเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม

IP ไม่สามารถจัดระเบียบแพ็กเก็ตเพื่อให้แน่ใจว่าไปถึงปลายทางตามที่ตั้งใจจะส่ง ดังนั้น TCP จึงมีประโยชน์ ซึ่งช่วยให้แพ็คเก็ตอยู่ในลำดับที่ถูกต้องและตรวจสอบว่าไปถึงปลายทางตามที่ตั้งใจไว้หรือไม่

โดยรวมแล้ว TCP มีหน้าที่ในการส่ง/รับข้อมูลอย่างน่าเชื่อถือ

คุณสมบัติของ TCP/IP Model

โมเดล TCP/IP ชนะการต่อสู้ระหว่างโปรโตคอลต่างๆ เนื่องจากคุณลักษณะต่างๆ และทำให้ระบบ/เครือข่ายสามารถนำไปใช้ได้อย่างรวดเร็ว

คุณลักษณะที่ดีที่สุดบางประการ ได้แก่ :

• คุณสามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ประเภทต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย
• อนุญาตให้จัดลำดับแพ็กเก็ตข้อมูลใหม่เพื่อให้แน่ใจว่าข้อความที่ถูกต้องไปถึงปลายทาง แม้ว่าจะมีความคับคั่งในเส้นทางเครือข่าย
• TCP/IP รองรับการตรวจสอบข้อผิดพลาด ซึ่งทำให้เป็นโมเดลที่เชื่อถือได้
• รองรับการใช้งานสถาปัตยกรรมที่ยืดหยุ่น ทำให้เหมาะสำหรับเครือข่ายทุกขนาด
• ด้วยสถาปัตยกรรมไคลเอนต์-เซิร์ฟเวอร์ ช่วยให้คุณปรับขนาดได้อย่างเพียงพอ
• รองรับโปรโตคอลที่หลากหลายทำให้สะดวกสำหรับกรณีการใช้งานทุกประเภท
• ช่วยให้สามารถสื่อสารข้ามแพลตฟอร์มได้อย่างง่ายดาย
• สามารถดำเนินการได้อย่างอิสระ

TCP/IP: ทั้งหมดเกี่ยวกับสี่เลเยอร์

ต่างจากโมเดล OSI TCP/IP มีสี่ชั้น:

• การเข้าถึงเครือข่าย
• อินเทอร์เน็ต
• ขนส่ง
• แอปพลิเคชัน

หมายเหตุ : การไหลของข้อมูลผ่านเลเยอร์เหล่านี้สามารถเป็นจากบนลงล่างหรือย้อนกลับได้ (ขึ้นอยู่กับว่ากำลังส่งหรือรับ) คุณจำเป็นต้องรู้หน้าที่ของแต่ละเลเยอร์เพื่อค้นหาว่าเกิดอะไรขึ้น

#1. การเข้าถึงเครือข่าย (ชั้น 1)

เลเยอร์ระดับต่ำสุดนี้เกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อทางกายภาพและการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ กล่าวอีกนัยหนึ่งว่าข้อมูลถูกส่งผ่านทางกายภาพอย่างไร

ตัวอย่างบางส่วน ได้แก่ สื่อที่ใช้สำหรับการถ่ายโอนข้อมูล (ไฟเบอร์ ไร้สาย ฯลฯ) โครงสร้างแพ็กเก็ต และการจับคู่ที่อยู่ IP กับที่อยู่จริงที่เครือข่ายใช้

โดยรวมแล้ว มันเกี่ยวข้องกับทุกสิ่งที่ประกอบเป็นโครงสร้างพื้นฐานทางเทคนิคของเครือข่าย รวมถึงไดรเวอร์อุปกรณ์และสายเคเบิล

RFC 826 (Address Resolution Protocol) เป็นหนึ่งในโปรโตคอลที่เกี่ยวข้องกับเลเยอร์นี้ ซึ่งจับคู่ที่อยู่ IP กับที่อยู่อีเธอร์เน็ต

เลเยอร์การเข้าถึงเครือข่ายถูกซ่อนจากผู้ใช้และเป็นแกนหลักของโมเดลทั้งหมด

#2. อินเทอร์เน็ต (ชั้น 2)

เลเยอร์อินเทอร์เน็ตจัดการการรับส่งข้อมูลเพื่อความรวดเร็วและการสื่อสารที่แม่นยำ

ข้อมูลถูกรวมไว้ใน IP datagrams ซึ่งรวมถึงที่อยู่ต้นทางและปลายทาง เลเยอร์อินเทอร์เน็ตสามารถส่งต่อ กำหนดเส้นทาง และจัดการการกำหนดแอดเดรสเชิงตรรกะ

จะต้องจัดการกับที่อยู่ไม่ว่าจะอยู่ในจุดสิ้นสุดการส่ง/รับ

พิจารณารวมถึงที่อยู่ของต้นทางและปลายทาง จึงต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าแพ็กเก็ตข้อมูลไปถึงปลายทางอย่างถูกต้องและอยู่ในลำดับที่เหมาะสม

#3. ขนส่ง (ชั้น 3)

เลเยอร์การขนส่งทำงานเพื่อวัตถุประสงค์ที่คล้ายคลึงกันกับตัวแทนจัดส่งสำหรับ Amazon ไฟร์วอลล์ยังมาพร้อมกับเลเยอร์นี้

มักถูกเรียกว่าชั้น host-to-host ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ข้อมูลครบถ้วนสมบูรณ์ ซึ่งช่วยให้สามารถสื่อสารแบบสองทางได้

ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแพ็กเก็ตข้อมูลได้ไปถึงปลายทางแล้วโดยแบ่งออกเป็นส่วนๆ นอกจากนี้ยังช่วยให้แน่ใจว่าชั้นของแอปพลิเคชันได้รับข้อความทั้งหมดโดยการตอบรับ

เมื่อส่งข้อความไปยังชั้นแอปพลิเคชัน จะเน้นที่ปริมาณข้อมูลที่ส่ง ลำดับของข้อมูล และตำแหน่งที่ส่ง และเมื่อได้รับข้อความจากชั้นแอปพลิเคชัน จะช่วยในการแบ่งส่วนและการตรวจสอบข้อผิดพลาด

โปรโตคอลเช่น TCP และ UDP มีผลบังคับใช้ในเลเยอร์นี้ เพื่อให้คุณมีการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้

#4. การสมัคร (ชั้น 4)

เลเยอร์ระดับสูงสุดเป็นเรื่องเกี่ยวกับแอปที่โต้ตอบกับผู้ใช้ (คุณ) เราใช้แอพหรือโปรแกรมเพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูล เช่น การส่งข้อความ เบราว์เซอร์ โปรแกรมรับส่งเมล ฯลฯ

อินเทอร์เฟซผู้ใช้และบริการแอปพลิเคชันรวมอยู่ที่นี่ มีกระบวนการต่างๆ เช่น การเข้ารหัส ถอดรหัส บีบอัด และคลายการบีบอัดในเลเยอร์นี้ นอกจากนี้ยังช่วยจัดรูปแบบข้อความสำหรับชั้นการขนส่งให้ส่งได้อย่างถูกต้อง (และรับ/ตีความโดยแอปพลิเคชันที่ได้รับ)

โปรโตคอลเช่น DNS, HTTP, FTP และ SMTP ทำงานกับเลเยอร์นี้เพื่อให้แน่ใจว่าคุณเริ่มส่ง/รับข้อมูลในเครือข่ายได้สำเร็จ

TCP/IP ทำอะไร?

TCP/IP ช่วยให้ถ่ายโอนข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ได้อย่างน่าเชื่อถือ

ในการทำให้สิ่งนี้เกิดขึ้น TCP/IP จะส่งข้อมูลในขณะที่แตกออกเป็นแพ็กเก็ตและจัดระเบียบใหม่เพื่อให้เข้าใจถึงปลายทางที่ได้รับ

แนวคิดของแพ็กเก็ตข้อมูลสามารถเปรียบเทียบได้กับชิ้นส่วนของปริศนา ซึ่งความพร้อมของชิ้นส่วนทั้งหมดจะช่วยให้คุณเข้าใจถึงสิ่งทั้งหมดได้

และเหตุผลที่ข้อความถูกแบ่งออกเป็นแพ็กเก็ตข้อมูลก็เพื่อรับรองความน่าเชื่อถือและความถูกต้อง ทุกแพ็กเก็ตสามารถใช้เส้นทางที่แตกต่างกันเพื่อให้แน่ใจว่าจะไปถึงปลายทาง

ตรงกันข้าม หากข้อความถูกส่งไปทั้งหมด ข้อความนั้นจะหายไปทั้งหมดและจำเป็นต้องส่งอีกครั้งเมื่อล้มเหลว

โมเดลสี่ชั้นช่วยอธิบายเรื่องนี้เพิ่มเติม

เมื่อข้อมูลถูกส่งจากคอมพิวเตอร์ ข้อมูลจะผ่านทั้งสี่ชั้นตามลำดับเฉพาะ โดยที่ข้อมูลจะถูกตัดเป็นชิ้น/แพ็คเก็ตแล้วส่ง ( Layer 1 → Layer 4 )

และที่คอมพิวเตอร์ที่รับข้อมูล ข้อมูลจะถูกประกอบใหม่ผ่านสี่เลเยอร์เดียวกันในอีกด้านหนึ่งในลำดับที่กลับกัน ( Layer 4 → Layer 1 )

โปรโตคอลอินเทอร์เน็ตทั่วไปอื่น ๆ

TCP/IP มีโปรโตคอลที่สำคัญที่สุดที่ทำให้ประสบการณ์อินเทอร์เน็ตเป็นไปได้

โปรโตคอลอินเทอร์เน็ตมาตรฐานบางตัว ได้แก่ HTTP, HTTPS, FTP, POP3 และ SMTP

• HTTP (Hypertext Transfer Protocol) เชื่อมต่อผู้ใช้กับเว็บเซิร์ฟเวอร์ (ผ่านเว็บเบราว์เซอร์) เพื่อโต้ตอบ/ดึงข้อมูล
• HTTP Secure ให้การเชื่อมต่อที่เข้ารหัสไปยังเว็บเซิร์ฟเวอร์ เพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์จะไม่ถูกบุกรุก/ถูกรบกวนในระหว่างนั้น
• FTP ( File Transfer Protocol) เป็นตัวอธิบาย ช่วยให้คุณสามารถถ่ายโอนไฟล์ระหว่างเซิร์ฟเวอร์หรือจากเซิร์ฟเวอร์ไปยังคอมพิวเตอร์ของคุณ
• POP3 (Post Office Protocol 3) ช่วยให้ไคลเอนต์อีเมลสามารถดาวน์โหลดอีเมลจากเซิร์ฟเวอร์ ซึ่งสามารถดูแบบออฟไลน์ได้ในภายหลัง
• SMPT (Simple Mail Transfer Protocol) คล้ายกับ POP แต่ช่วยให้คุณสามารถส่งและรับอีเมลได้

TCP/IP เป็นมาตรฐาน แต่ก็ไม่ได้ดีที่สุดเสมอไป

ประโยชน์ของโมเดลมีมากกว่าข้อเสีย แต่สำหรับการอ้างอิง คุณควรรู้ว่า TCP/IP นั้นซับซ้อนในการตั้งค่า ไม่พอดีกับเครือข่ายขนาดเล็ก และโปรโตคอลนั้นไม่สามารถแทนที่ได้ง่าย

อาจไม่เหมาะที่จะอธิบายเลเยอร์ในลักษณะที่ดีที่สุด OSI Model ยังคงเป็นที่ต้องการเพื่อช่วยให้คุณเข้าใจว่าทุกอย่างทำงานอย่างไร

แม้จะมีทั้งหมดนั้น แต่ก็ยังสามารถติดตามบิตที่สำคัญส่วนใหญ่ทำให้เราส่ง/รับข้อมูลได้โดยเร็วที่สุด