مدل TCP/IP — Transmission Control Protocol / Internet Protocol

🎯 اهداف یادگیری

در پایان این درس، دانشجو می‌تواند:

• چهار لایه مدل TCP/IP را نام ببرد و توضیح دهد
• تفاوت TCP و UDP را بیان کند
• نقش هر پروتکل اصلی TCP/IP را شرح دهد
• تفاوت مدل TCP/IP و OSI را مقایسه کند
• درک کند چرا TCP/IP مدل عملی اینترنت است

پیش‌نیاز: درس ۰۳ — مدل OSI

۱. مقدمه

در درس قبلی با مدل OSI آشنا شدیم. OSI مدلی مفهومی و آموزشی است. اما در دنیای واقعی، اینترنت با مدل دیگری ساخته شده است: مدل TCP/IP.

TCP/IP مدلی عملی است. وقتی شما یک وب‌سایت را باز می‌کنید، دقیقاً پروتکل‌های TCP/IP هستند که کار می‌کنند، نه OSI.

۲. مدل TCP/IP چیست؟

TCP/IP خانواده‌ای از پروتکل‌هاست که پایه و اساس اینترنت را تشکیل می‌دهد. مدل TCP/IP ارتباط شبکه را به ۴ لایه تقسیم می‌کند:

┌─────────────────────────────┐
│     4. Application          │  ← لایه برنامه
├─────────────────────────────┤
│     3. Transport            │  ← لایه انتقال
├─────────────────────────────┤
│     2. Internet             │  ← لایه اینترنت
├─────────────────────────────┤
│     1. Network Access       │  ← لایه دسترسی شبکه
└─────────────────────────────┘

نکته: برخی منابع TCP/IP را ۵ لایه می‌نامند (Network Access را به Data Link و Physical تقسیم می‌کنند). هر دو رویکرد صحیح است.

۳. توضیح هر لایه

لایه ۱ — Network Access (دسترسی شبکه)

این لایه مسئول ارسال و دریافت داده روی رسانه فیزیکی است. در مدل OSI معادل لایه‌های Physical و Data Link است.

دستگاه‌ها: Hub، Switch، NIC (کارت شبکه)

لایه ۲ — Internet (اینترنت)

این لایه مسئول آدرس‌دهی و مسیریابی بسته‌ها بین شبکه‌های مختلف است. معادل لایه Network در مدل OSI.

دو نسخه IP:

• IPv4 — آدرس‌های ۳۲ بیتی (مثلاً 192.168.1.1)
• IPv6 — آدرس‌های ۱۲۸ بیتی (مثلاً 2001:db8::1)

دستگاه: Router

لایه ۳ — Transport (انتقال)

این لایه مسئول انتقال داده بین برنامه‌ها (نه دستگاه‌ها) است. دو پروتکل اصلی این لایه TCP و UDP هستند.

TCP — Transmission Control Protocol

TCP پروتکلی قابل‌اعتماد است. ویژگی‌ها:

• اتصال مستقر (Connection-Oriented) — قبل از ارسال داده، اتصال برقرار می‌شود
• ترتیب‌دهی (Ordering) — بسته‌ها به ترتیب صحیح می‌رسند
• تایید دریافت (Acknowledgment) — فرستنده مطمئن می‌شود داده رسیده
• کنترل جریان (Flow Control) — جلوگیری از سرریز گیرنده
• کنترل ازدحام (Congestion Control) — جلوگیری از ازدحام شبکه

کاربردها: HTTP، FTP، SMTP، SSH

UDP — User Datagram Protocol

UDP پروتکلی سبک و سریع است. ویژگی‌ها:

• بدون اتصال (Connectionless) — هیچ handshaking وجود ندارد
• بدون تضمین (Unreliable) — داده ممکن است گم شود
• بدون ترتیب — بسته‌ها ممکن است خارج از ترتیب برسند
• سرعت بالا — هیچ سربار اضافی ندارد

کاربردها: DNS، VoIP، ویدیوی آنلاین، بازی آنلاین

شماره پورت: هر دو پروتکل از شماره پورت برای شناسایی برنامه مقصد استفاده می‌کنند:

لایه ۴ — Application (برنامه)

این لایه شامل پروتکل‌هایی است که برنامه‌های کاربردی مستقیماً از آن‌ها استفاده می‌کنند. در مدل OSI معادل لایه‌های Session، Presentation و Application است.

۴. مقایسه TCP و UDP

قواعد ساده:

• اگر قابلیت اعتماد مهم است ← TCP
• اگر سرعت مهم است ← UDP

۵. مقایسه TCP/IP و OSI

گراف تطابق:

   OSI              TCP/IP
┌────────────┐  ┌──────────────────┐
│Application │  │                  │
├────────────┤  │   Application    │
│Presentation│  │                  │
├────────────┤  └──────────────────┘
│  Session   │
├────────────┤  ┌──────────────────┐
│ Transport  │  │    Transport     │
├────────────┤  └──────────────────┘
│  Network   │  ┌──────────────────┐
├────────────┤  │    Internet      │
│ Data Link  │  └──────────────────┘
├────────────┤  ┌──────────────────┐
│ Physical   │  │  Network Access  │
└────────────┘  └──────────────────┘

۶. مثال واقعی

وقتی شما وارد سایت wikipedia.org می‌شوید:

مرحله ۱ — Application:
  Browser درخواست HTTP ایجاد می‌کند

مرحله ۲ — Transport:
  TCP اتصال برقرار می‌کند (Three-Way Handshake)
  درخواست به Segment تقسیم می‌شود

مرحله ۳ — Internet:
  IP آدرس مقصد (IP سرور Wikipedia) را اضافه می‌کند

مرحله ۴ — Network Access:
  Ethernet Frame ساخته می‌شود و به صورت سیگنال الکتریکی
  روی کابل ارسال می‌شود

و سرور Wikipedia دقیقاً عکس این مراحل را انجام می‌دهد تا صفحه به شما برسد.

۷. خلاصه

• TCP/IP مدل عملی و واقعی اینترنت است (۴ لایه).
• OSI مدل مفهومی و آموزشی است (۷ لایه).
• TCP انتقال قابل‌اعتماد با اتصال مستقر انجام می‌دهد.
• UDP انتقال سریع بدون تضمین انجام می‌دهد.
• پورت‌ها شماره‌هایی هستند که برنامه‌ها را شناسایی می‌کنند.
• پروتکل‌های اصلی اینترنت روی مدل TCP/IP سوار شده‌اند.

⚠️ خطاهای رایج

1. فکر کردن OSI = TCP/IP: این دو مدل متفاوت هستند. OSI آموزشی، TCP/IP عملی.

2. ادغام لایه Internet و Transport: لایه Internet مسیریابی بین شبکه‌ها انجام می‌دهد. لایه Transport انتقال بین برنامه‌ها را مدیریت می‌کند.

3. فکر کردن TCP همیشه بهتر است: برای برنامه‌های Real-time مانند تماس تصویری، UDP بهتر است چون سریع‌تر است.

❓ سوالات مرور

1. مدل TCP/IP چند لایه دارد؟ نام آن‌ها را بگویید.
2. تفاوت اصلی TCP و UDP چیست؟
3. چرا در بازی آنلاین از UDP استفاده می‌شود نه TCP؟
4. HTTP از کدام پروتکل لایه Transport استفاده می‌کند؟
5. DNS از کدام پروتکل لایه Transport استفاده می‌کند؟ (پاسخ: هر دو TCP و UDP)
6. شماره پورت HTTP چقدر است؟

📚 اصطلاحات مهم

🔗 منابع

• RFC 793 — Transmission Control Protocol (TCP)
• RFC 768 — User Datagram Protocol (UDP)
• RFC 1122 — Requirements for Internet Hosts
• RFC 3439 — Some Internet Design Philosophy

درس بعدی: آدرس‌دهی IPv4 — چگونه به دستگاه‌ها آدرس می‌دهیم