پروتکل اینترنت چیست؟ — معرفی ۱۶ پروتکل معروف اینترنت

امروزه اینترنت «Internet» به بخش جدایی‌ناپذیری از زندگی انسان‌ها تبدیل شده است. ارتباطات روزمره، تجارت الکترونیک «E-commerce»، آموزش آنلاین «Online Training»، و بسیاری از خدمات دیگر همگی به اینترنت وابسته هستند. اما آیا تاکنون به این فکر کرده‌اید که این ارتباطات چگونه در اینترنت برقرار می‌شوند؟ پاسخ این سؤال در پروتکل اینترنت نهفته است. در این مقاله از سری مقالات آموزشی مجله پی‌استور به مبحث پروتکل اینترنت «Internet Protocol» خواهیم پرداخت و ۱۶ پروتکل اینترنت معروف و مشهور در این حوزه را به همراه کاربردهایشان تشریح خواهیم کرد.

مقدمه

پروتکل اینترنت (IP) یک استاندارد ارتباطی است که برای ارسال و دریافت داده‌ها «Receive Data» میان دستگاه‌های متصل به شبکه‌های کامپیوتری «Computer Networks» به‌ویژه اینترنت، به کار می‌رود. این پروتکل به هر دستگاه یک آدرس منحصربه‌فرد اختصاص می‌دهد که به‌عنوان شناسه آن در شبکه عمل می‌کند. IP مسئول مسیریابی داده‌ها از مبدأ به مقصد است و تضمین می‌کند که بسته‌های اطلاعاتی به‌درستی از طریق مسیرهای مناسب منتقل شوند.

پروتکل اینترنت در دو نسخه اصلی، IPv4 و IPv6، توسعه یافته است. IPv4 که هنوز به‌طور گسترده استفاده می‌شود، دارای آدرس‌های ۳۲ بیتی است، درحالی‌که IPv6 با آدرس‌های ۱۲۸ بیتی برای پاسخگویی به نیازهای آینده طراحی شده است. پروتکل اینترنت به‌تنهایی قابلیت تضمین صحت و ترتیب رسیدن بسته‌ها را ندارد، بنابراین معمولاً در کنار پروتکل‌هایی مانند TCP برای ایجاد ارتباطی مطمئن‌تر به کار می‌رود.

پروتکل اینترنت چیست؟

پروتکل «Protocol» در معنای عمومی به مجموعه‌ای از قوانین و استانداردها برای برقراری ارتباط گفته می‌شود. در دنیای اینترنت، پروتکل به مجموعه‌ای از قوانین و دستورالعمل‌ها اشاره دارد که به دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلف کمک می‌کند تا به‌صورت یکپارچه و بدون مشکل با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. ارتباط، به‌شکل مختلفی به وسیله دستگاه‌هایی مانند کامپیوترها، گوشی موبایل، ماهواره و روترها صورت می‌گیرد مثل گفتار، نوشتار، حرکات، سیگنال‌ها یا نمادها که می‌توانند داده‌ها را ارسال و دریافت کنند.

پاورپوینت آماده درباره پروتکل‌های اینترنت

کلیک کنید

داشتن اطلاعات کافی در‌خصوص جزئیات تشکیل دهنده آن، شرطی لازم و حیاتی در امنیت فناوری اطلاعات به شمار می‌رود چون در عصرجدید، امروزه اکثر هک و حملات بزرگ اینترنتی با تغییر در فیلدهای آن انجام می‌گیرد. پروتکل‌های اینترنتی تعیین می‌کنند که داده‌ها چگونه باید در شبکه‌ها ارسال و دریافت شوند. این پروتکل‌ها تضمین می‌کنند که اطلاعات به درستی و بدون خطا از مبدأ به مقصد انتقال یابند.

تاریخچه و تکامل پروتکل اینترنت

پروتکل اینترنت در دهه ۱۹۷۰ توسط آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته (ARPA) آمریکا توسعه یافت. این پروتکل برای ایجاد یک شبکه ارتباطی پایدار و انعطاف‌پذیر طراحی شد که بعدها به اینترنت جهانی تبدیل شد.

اولین نسخه، IPv4، در سال ۱۹۸۳ به عنوان استاندارد معرفی شد. در سال ۱۹۹۸، به دلیل محدودیت آدرس‌دهی در IPv4، نسخه جدیدتری به نام IPv6 توسعه یافت.

پاورپوینت درباره تاریخچه اینترنت

کلیک کنید

معرفی ۱۶ پروتکل اینترنت معروف

اینترنت دارای پروتکل های مختلفی برای ارتباط و انتقال می‌باشد که در ادامه به ۱۶ پروتکل اینترنت پرداخته خواهد شد.

۱- پروتکل TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

TCP/IP یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین پروتکل اینترنت است. این پروتکل به عنوان ستون فقرات ارتباطات اینترنتی شناخته می‌شود. TCP مسئولیت تقسیم داده‌ها به بسته‌های کوچک و ارسال آن‌ها را بر عهده دارد، درحالی‌که IP وظیفه آدرس‌دهی و مسیریابی بسته‌ها را برعهده دارد. در TCP/IP، پروتکل IP تضمین می‌کند که هر رایانه‌ای که به اینترنت متصل است دارای یک شماره سریال خاص به‌نام آدرس IP است.

TCP مشخص می‌کند که چگونه داده‌ها از طریق اینترنت رد و بدل می‌شوند و چگونه باید به بسته‌های IP تقسیم شوند. همچنین اطمینان حاصل می‌کند که بسته ها اطلاعاتی درمورد منبع داده پیام، مقصد داده پیام، ترتیبی که در آن داده‌های پیام باید دوباره جمع شوند، دارند و بررسی می‌کند که آیا پیام به درستی به مقصد خاص ارسال شده است یا خیر. TCP همچنین به عنوان یک پروتکل اتصال گرا شناخته می شود.

۲- پروتکل HTTP (Hypertext Transfer Protocol)

HTTP پروتکلی است که برای انتقال صفحات وب استفاده می‌شود. این پروتکل به کاربران اجازه می‌دهد تا اطلاعات را از سرورها دریافت کرده و صفحات وب را مشاهده کنند. هرگاه یک مرورگر وب را باز کنید، HTTP برای بارگذاری صفحات وب به کار می‌رود.

۳- پروتکل HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure)

HTTPS نسخه امن پروتکل HTTP است که از SSL/TLS برای رمزنگاری داده‌ها استفاده می‌کند. این پروتکل به کاربران اطمینان می‌دهد که اطلاعات ارسالی و دریافتی از وب‌سایت‌ها ایمن هستند. پروتکل HTTP برای انتقال ابرمتن ها از طریق اینترنت استفاده می‌شود و توسط www (World Wide Web) برای انتقال اطلاعات تعریف شده است. این پروتکل نحوه قالب بندی و انتقال اطلاعات را مشخص می‌کند.

همچنین اقدامات مختلفی را که مرورگرهای وب باید در پاسخ به تماس‌هایی که برای دسترسی به یک صفحه وب خاص انجام می‌شود انجام دهند، تعریف می‌کند. هرزمان که کاربر مرورگر وب خود را باز می‌کند، کاربر به طور غیرمستقیم از HTTP استفاده می‌کند زیرا این پروتکلی است که برای اشتراک گذاری متن، تصاویر و سایر فایل‌های چند رسانه‌ای در وب جهانی استفاده می‌شود .

۴- پروتکل FTP (File Transfer Protocol)

FTP برای انتقال فایل‌ها بین یک کلاینت و سرور مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پروتکل به کاربران امکان می‌دهد تا فایل‌ها را به سرورها آپلود یا از سرورها دانلود کنند. این بر روی مدل مشتری-سرور کار می کند. هنگامی که یک ماشین برای انتقال فایل از یک ماشین دیگر درخواست می کند، FTP یک ارتباط بین این دو برقرار می کند و یکدیگر را با استفاده از شناسه و رمز عبور آنها احراز هویت می کند. و انتقال فایل مورد نظر بین ماشین ها انجام می شود.

۵- پروتکل SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

SMTP پروتکلی است که برای ارسال ایمیل‌ها در اینترنت استفاده می‌شود. این پروتکل مسئولیت انتقال ایمیل از کلاینت به سرور ایمیل را برعهده دارد. این پروتکل از هدر نامه برای دریافت شناسه ایمیل گیرنده استفاده می‌کند و نامه را در صف ایمیل ارسالی وارد می‌کند. و به محض اینکه نامه را به شناسه ایمیل دریافت کننده تحویل می‌دهد، ایمیل را از لیست ارسالی حذف می‌کند. پیام یا نامه الکترونیکی ممکن است متن، ویدئو، تصویر وغیره را در نظر بگیرد. این به تنظیم برخی از قوانین سرور ارتباطی کمک می‌کند.

۶- پروتکل IMAP (Internet Message Access Protocol)

IMAP (پروتکل دسترسی به پیام های اینترنتی) پروتکلی است که برای بازیابی ایمیل‌ها از سرور ایمیل استفاده می‌شود. این به کاربران اجازه می‌دهد به جای دانلود آن‌ها در یک دستگاه محلی، به ایمیل‌های خود در سرور دسترسی داشته باشند و آن‌ها را مدیریت کنند. این بدان معنی است که کاربر می‌تواند از چندین دستگاه به ایمیل‌های خود دسترسی داشته باشد و ایمیل‌ها در همه دستگاه‌ها همگام سازی می‌شوند.

IMAP نسبت‌به POP3 انعطاف‌پذیرتر است زیرا به کاربران اجازه می‌دهد به ایمیل‌های خود بر روی سرور دسترسی داشته باشند و آن‌ها را سازماندهی کنند و همچنین به چندین کاربر اجازه می‌دهد به یک صندوق پستی یکسان دسترسی داشته باشند.

۷- پروتکل POP3 (Post Office Protocol Version 3)

POP3 برای دریافت ایمیل از سرور به کلاینت مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخلاف IMAP، در POP3 ایمیل‌ها به دستگاه کاربر دانلود می‌شوند و پس از آن از سرور حذف می‌شوند. POP یک پروتکل ارتباطی است که برای ایجاد ارتباط مستقیم بین دو دستگاه ارتباطی استفاده می‌شود. این پروتکل قوانینی را تعریف می‌کند که با استفاده از آن دو دستگاه با یکدیگر احراز هویت می‌کنند و اطلاعات را با یکدیگر تبادل می‌کنند.

به عنوان مثال، یک کاربر رایانه شخصی خود را به سرور یک ارائه دهنده خدمات اینترنتی متصل می‌کند و همچنین از POP استفاده می‌کند. به طور مشابه، برای اتصال دو روتر برای ارتباط مستقیم از POP استفاده می‌کند.

۸- پروتکل DNS (Domain Name System)

DNS وظیفه تبدیل نام دامنه‌ها به آدرس‌های IP را برعهده دارد. بدون DNS، کاربران مجبور بودند آدرس‌های IP عددی را به خاطر بسپارند.

۹- پروتکل DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

DHCP به صورت خودکار آدرس‌های IP را به دستگاه‌های متصل به شبکه اختصاص می‌دهد و فرآیند پیکربندی شبکه را ساده‌تر می‌کند.

۱۰- پروتکل SNMP (Simple Network Management Protocol)

SNMP برای مدیریت و نظارت بر دستگاه‌های شبکه به کار می‌رود. این پروتکل به مدیران شبکه امکان می‌دهد وضعیت دستگاه‌ها را بررسی و مشکلات را رفع کنند.

۱۱- پروتکل SSH (Secure Shell)

پروتکلی است که برای ورود امن از راه دور و سایر خدمات شبکه ایمن استفاده می‌شود. این یک راه امن و رمزگذاری شده برای دسترسی از راه دور و مدیریت سرورها، دستگاه‌های شبکه و سایر سیستم‌های کامپیوتری را فراهم می‌کند. SSH از رمزنگاری کلید عمومی برای احراز هویت کاربر و رمزگذاری داده‌های در حال انتقال استفاده می‌کند و این امر آن را بسیار ایمن‌تر از پروتکل‌های ورود از راه دور سنتی مانند Telnet می‌کند.

SSH همچنین امکان انتقال امن فایل را با استفاده از پروتکل‌های SCP (کپی امن) و SFTP (پروتکل انتقال امن فایل) فراهم می‌کند . این به طور گسترده در سیستم‌عامل‌های مبتنی‌بر یونیکس استفاده می‌شود و برای ویندوز نیز موجود است. معمولاً توسط مدیران سیستم، توسعه دهندگان و سایر کاربران فنی برای دسترسی و مدیریت از راه دور سرورها و سایر دستگاه‌های شبکه استفاده می‌شود.

۱۲- پروتکل Telnet

Telnet یک پروتکل قدیمی برای دسترسی به سیستم‌های راه دور است. این پروتکل ارتباطات را به‌صورت متن ساده ارسال می‌کند و به همین دلیل امنیت کمتری نسبت به SSH دارد. یک پروتکل استاندارد TCP/IP است که برای سرویس ترمینال مجازی ارائه شده توسط ISO استفاده می‌شود.

این یک ماشین محلی را قادر می‌سازد تا به دیگری متصل شود. عملیات TELNET به ما امکان می‌دهد هر چیزی را که روی رایانه راه دور انجام می‌شود در رایانه محلی نمایش دهیم. این بر اساس اصل مشتری/سرور عمل می‌کند. کامپیوتر محلی از برنامه مشتری شبکه راه دور استفاده می‌کند درحالی که کامپیوتر راه دور از برنامه سرور شبکه راه دور استفاده می‌کند.

۱۳- پروتکل SSL/TLS (Secure Sockets Layer / Transport Layer Security)

SSL/TLS برای رمزنگاری ارتباطات بین کاربران و سرورها استفاده می‌شود. این پروتکل‌ها به تأمین امنیت در ارتباطات اینترنتی کمک می‌کنند.

۱۴- پروتکل NTP (Network Time Protocol)

NTP برای همگام‌سازی ساعت دستگاه‌ها در شبکه استفاده می‌شود. این پروتکل به دستگاه‌ها کمک می‌کند تا زمان دقیق را تنظیم کنند.

۱۵- پروتکل ICMP (Internet Control Message Protocol)

یک پروتکل شبکه است که برای ارسال پیام‌های خطا و اطلاعات عملیاتی درمورد شرایط شبکه استفاده می‌شود. این بخشی جدایی ناپذیر از مجموعه پروتکل اینترنت (IP) است و برای کمک به تشخیص و عیب‌یابی مشکلات اتصال به شبکه استفاده می‌شود. پیام‌های ICMP معمولاً توسط دستگاه‌های شبکه، مانند روترها، در پاسخ به خطاها یا شرایط استثنایی که در ارسال دیتاگرام با آن مواجه می‌شوند، تولید می‌شوند. چند نمونه از پیام‌های ICMP عبارتند از:

• درخواست اکو و پاسخ اکو (پینگ)
• مقصد غیرقابل دسترس
• زمان تجاوز کرد
• تغییر مسیر

ICMP همچنین می‌تواند توسط ابزارهای مدیریت شبکه برای آزمایش دسترسی میزبان و اندازه‌گیری زمان رفت و برگشت بسته‌ها از مبدا به مقصد و برگشت استفاده شود. لازم به ذکر است که ICMP یک پروتکل امن نیست، می‌توان از آن در برخی از انواع حملات شبکه مانند تقویت DDoS استفاده کرد .

۱۶- پروتکل ARP (Address Resolution Protocol)

ARP برای تبدیل آدرس‌های IP به آدرس‌های MAC در شبکه‌های محلی استفاده می‌شود.

نسخه‌های پروتکل اینترنت

الف) IPv4

• از آدرس‌های ۳۲ بیتی استفاده می‌کند.
• تعداد کل آدرس‌های ممکن حدود ۴.۳ میلیارد است.
• ساختار آدرس‌ها به صورت چهار بخش عددی (هر بخش بین ۰ تا ۲۵۵) است؛ مانند: ۱۹۲.۱۶۸.۱.۱.
• به دلیل افزایش تعداد دستگاه‌های متصل به اینترنت، محدودیت‌های آدرس‌دهی آن به سرعت آشکار شد.

ب) IPv6

• از آدرس‌های ۱۲۸ بیتی استفاده می‌کند.
• تعداد آدرس‌های ممکن در IPv6 تقریباً ۳۴۰ هزار میلیارد میلیارد میلیارد است.
• ساختار آدرس به صورت هشت بخش هگزادسیمال است؛ مانند: ۲۰۰۱:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334.
• IPv6 دارای قابلیت‌های بهبود یافته‌ای از جمله امنیت بیشتر و کارایی بالاتر است.

اهمیت پروتکل‌های اینترنتی

پروتکل‌های اینترنتی بخش اساسی زیرساخت اینترنت هستند و بدون آن‌ها امکان انتقال داده‌ها بین دستگاه‌ها وجود نخواهد داشت. پروتکل‌ها جهت برقراری ارتباط دیجیتال و برنامه‌های مختلف اهمیت بسیار بالایی دارد. این پروتکل‌ها به دلایل زیر اهمیت دارند:

• تضمین امنیت: برخی پروتکل‌ها مانند HTTPS و SSL/TLS، امنیت ارتباطات را با رمزنگاری اطلاعات فراهم می‌کنند.
• پایداری ارتباطات: پروتکل‌هایی مانند TCP، از ارسال و دریافت صحیح داده‌ها اطمینان حاصل می‌کنند.
• مدیریت شبکه: پروتکل‌های مدیریت شبکه مانند SNMP و DHCP به مدیران شبکه کمک می‌کنند تا شبکه‌ها را به طور کارآمد مدیریت کنند.

آدرس‌دهی IP

هر دستگاه متصل به اینترنت یا یک شبکه محلی، نیاز به یک آدرس IP برای شناسایی دارد. آدرس IP به دو بخش تقسیم می‌شود:

• Network ID: بخشی که نشان‌دهنده شبکه است.
• Host ID: بخشی که دستگاه خاص در آن شبکه را مشخص می‌کند.

انواع آدرس‌ها در IPv4

• آدرس‌های عمومی (Public IP): برای دستگاه‌هایی که به طور مستقیم به اینترنت متصل می‌شوند.
• آدرس‌های خصوصی (Private IP): برای دستگاه‌هایی که در شبکه‌های محلی (LAN) استفاده می‌شوند.
• آدرس‌های پخش (Broadcast Address): برای ارسال اطلاعات به همه دستگاه‌ها در یک شبکه.

انواع آدرس‌ها در IPv6

• Unicast: برای یک دستگاه خاص.
• Multicast: برای ارسال داده به گروهی از دستگاه‌ها.
• Anycast: برای ارسال داده به نزدیک‌ترین دستگاه در یک گروه خاص.

پروتکل‌های مرتبط با IP

پروتکل اینترنت با مجموعه‌ای از پروتکل‌های دیگر برای عملکرد بهینه شبکه همکاری می‌کند:

• TCP (Transmission Control Protocol): پروتکل انتقال داده‌ای که بر روی IP اجرا می‌شود و به اطمینان از تحویل صحیح داده‌ها کمک می‌کند.
• UDP (User Datagram Protocol): مشابه TCP است، اما به دلیل عدم اطمینان در تحویل، سریع‌تر است و بیشتر برای برنامه‌هایی مانند پخش ویدیو و بازی‌های آنلاین استفاده می‌شود.
• ICMP (Internet Control Message Protocol): برای ارسال پیام‌های کنترل و خطا مانند پینگ (ping) استفاده می‌شود.

مسیریابی و روترها در پروتکل اینترنت

روتر (Router) دستگاهی است که بسته‌های داده را از یک شبکه به شبکه دیگر منتقل می‌کند و نقش حیاتی در مسیریابی دارد. روترها از پروتکل‌های مسیریابی مانند OSPF، BGP و RIP برای یافتن بهترین مسیر استفاده می‌کنند.

نحوه مسیریابی بسته‌ها

• مسیر پیش‌فرض: استفاده از یک مسیر عمومی در صورت عدم وجود مسیر مشخص برای مقصد.
• مسیریابی پویا: روترها به طور خودکار مسیرهای جدید را یاد می‌گیرند.
• مسیریابی استاتیک: تنظیم دستی مسیرها توسط مدیر شبکه.

امنیت در پروتکل اینترنت

پروتکل اینترنت ذاتاً امن نیست، اما روش‌های مختلفی برای افزایش امنیت در ارتباطات شبکه وجود دارد:

• IPsec (Internet Protocol Security): مجموعه‌ای از پروتکل‌ها برای رمزنگاری و تأیید هویت داده‌ها.
• فایروال‌ها: برای کنترل و فیلتر کردن ترافیک ورودی و خروجی.
• VPN (Virtual Private Network): ایجاد یک تونل امن برای انتقال داده‌ها در اینترنت.

چالش‌ها و آینده پروتکل اینترنت

• تداخل در شبکه‌ها: افزایش تعداد دستگاه‌های متصل ممکن است به ازدحام شبکه منجر شود.
• حملات سایبری: از جمله حملات DDoS که می‌تواند شبکه‌ها را فلج کند.
• انتقال به IPv6: هنوز بسیاری از شبکه‌ها به طور کامل به IPv6 مهاجرت نکرده‌اند.

با گسترش اینترنت اشیا (IoT) و هوش مصنوعی (AI)، انتظار می‌رود که پروتکل‌های جدید و بهبودیافته‌ای توسعه یابند تا بتوانند پاسخگوی نیازهای رو به رشد باشند. این نیازها شامل افزایش سرعت و عملکرد، بهبود امنیت و حفظ حریم خصوصی، سازگاری با فناوری‌های جدید، پشتیبانی از دستگاه‌های هوشمند و اینترنت اشیاء، افزایش پهنای باند و مقیاس‌پذیری و سایر نیازهای مربوط به شبکه‌های آینده می‌شود. و روند استانداردسازی و توسعه پروتکل‌های جدید همچنان ادامه خواهد یافت.

نتیجه‌گیری

تمامی پروتکل‌ها پروسه پیچیده‌ای مثل ارسال ایمیل را طلب می‌کنند و آن را به دنباله‌ای از مسئولیت مجزا تقسیم می‌کنند. همچنین آن‌ها می‌توانند عملکردهای ضروری مانند اطمینان خاطر از اتصال ایمن دستگاه‌ها به شبکه و شناسایی خطاهای شبکه را برعهده بگیرند تا کاربران بتوانند مشکلات را عیب‌یابی و حل کنند. صدها پروتکل خاص وجود دارد که هرکدام کارایی خاص و منحصر به فردی را انجام می‌دهند همچنین از مجموعه مختلف پروتکل‌ها، شبکه‌ها می‌توانند برای انجام وظایف خاص خود استفاده کنند.

پروتکل‌های اینترنتی نقش حیاتی در عملکرد صحیح و ایمن شبکه‌ها ایفا می‌کنند. از ارسال ایمیل تا مشاهده صفحات وب و حتی مدیریت شبکه‌های پیچیده، همه به این پروتکل‌ها وابسته هستند. آشنایی با این پروتکل‌ها برای متخصصان IT و علاقه‌مندان به دنیای فناوری اطلاعات ضروری است. پروتکل اینترنت (IP) یکی از پایه‌های اصلی اینترنت مدرن است و نقشی حیاتی در ارتباطات دیجیتال ایفا می‌کند. با رشد فناوری و افزایش تعداد دستگاه‌های متصل، نیاز به ارتقاء و بهینه‌سازی این پروتکل بیش از پیش احساس می‌شود.با رشد و توسعه فناوری، پروتکل‌های جدیدی معرفی می‌شوند که قابلیت‌های بیشتری را به اینترنت اضافه می‌کنند. آینده اینترنت بدون شک به بهبود این پروتکل‌ها و افزایش امنیت و کارایی آن‌ها وابسته است.