پروتکل TCP چیست + بررسی TCP/IP، اهمیت، کاربرد و نحوه عملکرد هر کدام

پروتکل TCP یکی از پایه‌های اصلی اینترنت مدرن است که نقش کلیدی در انتقال امن و دقیق داده‌ها ایفا می‌کند. این پروتکل با ساختاری منظم، ارتباطی پایدار بین دستگاه‌ها فراهم می‌سازد و از بروز خطا در ارسال اطلاعات جلوگیری می‌کند.

پروتکل TCP چیست؟

پروتکل کنترل انتقال یا TCP یک استاندارد قدرتمند و بنیادین در دنیای شبکه‌های کامپیوتری است که به برنامه‌های کاربردی و دستگاه‌های مختلف اجازه می‌دهد تا به‌صورت ایمن و مطمئن با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
به بیان ساده تر TCP مثل یک مدیر دقیق و منظم عمل می‌کند که وظیفه‌اش انتقال داده‌ها و پیام‌ها از مبدا به مقصد، آن هم بدون کمترین خطا و گم شدن اطلاعات است.

این پروتکل برای ارسال پکت‌ها در سراسر اینترنت طراحی شده و تضمین می‌کند که اطلاعات به‌طور کامل، بدون نقص و به‌ترتیب صحیح به مقصد برسند. بدون وجود TCP، ارتباطات اینترنتی مثل ارسال ایمیل، مرور وب‌سایت‌ها، دانلود فایل‌ها یا تماشای ویدیوها به شکل فعلی امکان پذیر نبود.

همچنین بهتر است بدانید، این پروتکل نه ‌تنها ستون فقرات ارتباطات در اینترنت است، بلکه در شبکه‌های خصوصی نیز کاربرد دارد.

TCP IPچیست؟

TCP/IPمخفف Transmission Control Protocol / Internet Protocol است و به مجموعه‌ای از پروتکل‌های ارتباطی گفته می‌شود که برای انتقال داده‌ها در شبکه‌های رایانه‌ای، به‌ویژه اینترنت، به کار می‌روند.

این مجموعه پروتکل‌ها وظیفه دارند تا نحوه‌ی تقسیم‌بندی داده‌ها به پکت‌های اطلاعاتی، آدرس‌دهی، ارسال، مسیریابی (Routing) و دریافت صحیح آن‌ها در مقصد را مشخص کنند. پروتکل TCP مسئول ارسال مطمئن داده ها به صورت پکت و ترتیب بندی شده، است، در حالی که پروتکل IP وظیفه مسیریابی و آدرس‌دهی پکت‌ها را بر عهده دارد.

استَک(stack) TCP/IP شامل چهار لایه‌ی اصلی است:

لایه دسترسی به شبکه
لایه اینترنت
لایه انتقال
لایه کاربرد

لایه دسترسی به شبکه، لایه اینترنتIP ، لایه انتقال (TCP/UDP) و لایه کاربرد .(Application Layer) این ساختار لایه‌ای امکان جداسازی وظایف ارتباطی را فراهم می‌کند و موجب توسعه‌پذیری و سازگاری درست و اصولی با انواع سخت‌افزار و سیستم‌عامل‌ها می‌شود. یکی از ویژگی‌های مهمTCP/IP ، پایداری بالا و نیاز کم به مدیریت مرکزی است؛ به‌طوری که در صورت خرابی یک گره یا مسیر در شبکه، امکان بازیابی خودکار مسیرها وجود دارد، که همین امر باعث محبوبیت و گستردگی استفاده از آن در شبکه‌های امروزی شده است.

اهمیت پروتکل TCP در شبکه

TCP یکی از استانداردهای اساسی است که قوانین اینترنت را تعریف می کند و در استانداردهای تعریف شده توسط کارگروه مهندسی اینترنت (IETF) گنجانده شده است. این یکی از رایج‌ترین پروتکل‌های مورد استفاده در ارتباطات شبکه دیجیتال است و تحویل داده‌های سرتاسر را تضمین می‌کند.

نحوه عملکرد پروتکل TCP

در رابطه با نحوه کارکرد پروتکل TCP باید بدانید که این پروتکل داده ها را طوری سازماندهی می کند که بتوان آنها را بین سرور و کلاینت منتقل کرد. این یکپارچگی، تضمین کننده ارسال داده ها به صورت ایمن از طریق شبکه است.

قبل از انتقال داده، TCP یک ارتباط بین منبع و مقصد آن برقرار می‌کند، که مطمئن می‌شود تا زمانی که ارتباط آغاز شود، اطلاعات پایدار می‌مانند، سپس مقادیر زیادی از داده ها را به پکت های کوچکتر تقسیم می کند و پس از این موارد اطلاعات ارسال میشوند.

این پروتکل موجب پایداری اطلاعات از مبدا تا مقصد بدون هیچگونه تغییری میشود. بهتر است بدانید پروتکل های سطح بالا که نیاز به انتقال داده دارند، همگی از پروتکل TCP استفاده می کنند.

کاربردهای پروتکل TCP در شبکه

از آنجایی که پروتکل TCP پایه‌ و اساس بسیاری از سرویس‌های پرکاربرد اینترنت را تشکیل می‌دهد و به دلیل قابلیت‌هایی مانند اطمینان از تحویل صحیح داده، کنترل جریان و تشخیص خطا در بسیاری از ارتباطات حیاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به این ترتیب از مهم‌ترین کاربردهای TCP در شبکه میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

انتقال فایل (FTP)

پروتکل FTP (File Transfer Protocol) یکی از رایج‌ترین روش‌ها برای ارسال و دریافت فایل بین دو دستگاه در شبکه است که پروتکل TCP در اینجا نقش حیاتی بر عهده دارد، به این صورت که تضمین می‌کند فایل‌ها به‌صورت کامل و بدون خطا به مقصد منتقل شوند.

دسترسی امن به سرورها (SSH)

در دسترسی‌های امن و رمزنگاری‌شده به سرور‌ها از طریق پروتکل SSH (Secure Shell)، TCP نقش کلیدی در برقراری یک ارتباط پایدار و بدون قطع و وصلی بین کاربر و سرور ایفا می‌کند.

مدیریت از راه دور سیستم‌ها (Telnet)

پروتکل Telnet نیز در کنترل و مدیریت از راه دور سیستم‌ها کاربرد دارد و به TCP متکی است تا اتصال پیوسته و دقیق را فراهم کند.

ارسال و دریافت ایمیل

در دنیای ایمیل نیز TCP پایه‌ی انتقال داده‌ها را تشکیل می‌دهد. پروتکل‌های معروفی مانند، SMTP برای ارسال ایمیل، پروتکل POP3، IMAP برای دریافت و مدیریت ایمیل، همگی برای برقراری ارتباط بین کلاینت و سرور از TCP استفاده می‌کنند.

مرور وب HTTP و ‌HTTPS

در زمان دسترسی به صفحات وب، مرورگر شما از طریق پروتکل‌های HTTP و HTTPS با سرور وب ارتباط برقرار می‌کند. این ارتباط از طریق TCP ایجاد می‌شود تا بارگذاری صفحات وب به‌صورت ایمن و قابل اعتماد صورت بگیرد.

انتقال پایدار اطلاعات در اپلیکیشن‌ها

بسیاری از نرم‌افزارها و اپلیکیشن‌هایی که به ارتباط لحظه‌ای و پایدار نیاز دارند، مانند پیام‌رسان‌ها، سیستم‌های مدیریت محتوا و پلتفرم‌های آموزشی آنلاین، از TCP برای پایداری ارتباط استفاده میکنند.

پروتکل‌های شبکه‌های نظیر به نظیر (P2P)

در ساختار شبکه‌های نظیر به نظیر (Peer-to-Peer) نیز پروتکلTCP‌ به‌عنوان ستون فقرات انتقال داده بین دستگاه‌ها عمل می‌کند و اتصال دو سویه قابل اعتماد را تضمین می‌کند.

این موارد تنها چند مورد از کاربردهای پروتکل TPC در شبکه به شمار میروند. به طور کل در رابطه با این پروتکل باید بدانید که نقش حیاتی را در شبکه ایفا میکند و بدون این پروتکل اطلاعات به درستی در شبکه منتقل نمیشوند.

تفاوت بین TCP و IP چیست؟

TCP و IP دو جزء اصلی از مجموعه پروتکل‌های TCP/IP هستند که هرکدام نقش مجزایی در فرآیند انتقال داده در شبکه ایفا می‌کنند. این دو پروتکل اگرچه مکمل یکدیگر هستند، اما وظایف و عملکرد آن‌ها تفاوت‌های اساسی با یکدیگر دارد:

وظیفه پروتکل TCP

وظیفه‌ی اصلی TCP تضمین تحویل صحیح، کامل و به‌ترتیب داده‌ها به مقصد است.
TCP یک پروتکل سطح بالاتر در لایه‌ی انتقال (Transport Layer – لایه ۴ مدل OSI) است که روی IP عمل می‌کند.
پیش از شروع انتقال داده، TCP یک اتصال مطمئن (Connection-Oriented) بین مبدا و مقصد ایجاد می‌کند، مشابه یک مکالمه‌ی تلفنی دوطرفه.
داده‌ها را به پکت‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کند، ترتیب آن‌ها را مشخص می‌کند و پس از رسیدن به مقصد، مجدداً آن‌ها را به شکل اولیه بازسازی می‌نماید.
قابلیت‌هایی مانند کنترل خطا، تأیید دریافت (ACK)، کنترل جریان (Flow Control) و مدیریت تراکم (Congestion Control) را دارد.

وظیفه IP (Internet Protocol)

IP در لایه‌ی شبکه (Network Layer – لایه ۳ مدل OSI) عمل می‌کند و وظیفه‌ی مسیریابی (Routing) پکت‌های داده از مبدا تا مقصد را بر عهده دارد.
برخلاف TCP، IP یک پروتکل بدون اتصال (Connectionless) است؛ یعنی داده‌ها را بدون برقراری یک ارتباط پایدار ارسال می‌کند.
IP مشخص می‌کند که هر پکت داده باید از چه مسیری در شبکه عبور کند تا به مقصد برسد.
IP مسئول آدرس‌دهی منحصر به‌فرد به هر دستگاه در شبکه از طریق آدرس IP است، اما تضمینی برای رسیدن پکت یا حفظ ترتیب آن‌ها ندارد.

عملکرد پروتکل TCP/IP چگونه است؟

پروتکل TCP/IP پیام‌ها را به بسته‌های کوچکی به نام Packet تقسیم می‌کند. این کار باعث می‌شود اگر هنگام ارسال مشکلی به وجود آمد، نیازی به ارسال مجدد کل پیام نباشد؛ فقط پکت‌های مشکل‌دار دوباره ارسال می‌شوند. بهتر است بدانید هر پکت اطلاعاتی می‌تواند از مسیر متفاوتی به مقصد برسد، به‌خصوص اگر مسیر اصلی دچار اختلال یا ازدحام باشد. در نهایت، این پکت‌ها در مقصد دوباره سرهم‌بندی شده و پیام کامل به شکل اولیه بازسازی می‌شود.

چرا پروتکل TCP/IP اهمیت زیادی در شبکه دارد؟

استاندارد بودن برای همه‌ی شبکه‌ها و سیستم‌ها
قابلیت اطمینان بالا در ارسال اطلاعات
پشتیبانی از مسیرهای متنوع و جایگزین برای ارسال بسته‌ها
امکان انتقال داده در محیط‌های ناامن یا شلوغ

۴ لایه اصلی پروتکلTCP/IP

مدل TCP/IP نحوه‌ی تبادل داده‌ها میان دستگاه‌ها را تعریف کرده و امکان برقراری ارتباط در شبکه‌ها و فواصل طولانی را فراهم می‌سازد. این مدل، استانداردی برای ارسال و دریافت اطلاعات در بستر شبکه است و مشخص می‌کند که داده‌ها چگونه سازمان‌دهی، تقسیم و بازسازی می‌شوند. مدل TCP/IP از چهار لایه تشکیل شده است که هرکدام مسئولیت خاصی در فرآیند انتقال داده دارند.

لایه لینک داده ‌(Data Link Layer)

لایه لینک داده، نحوه‌ی ارسال فیزیکی داده‌ها بین دستگاه‌ها را تعریف می‌کند و مسئول ایجاد و مدیریت اتصال بین سخت‌افزارها در یک شبکه محلی است. این لایه شامل اجزایی مانند درایور کارت شبکه NIC، کابل اترنت، آداپتور بی‌سیم و سیگنال‌های الکتریکی یا بی‌سیم می‌شود.

به این لایه، گاهی لایه شبکه محلی (Network Access Layer) نیز گفته می‌شود که وظیفه اصلی آن، اطمینان از انتقال صحیح داده در سطح سخت‌افزار و شبکه فیزیکی است.

لایه اینترنت ‌(Internet Layer)

این لایه مسئول تعیین مسیر مناسب برای ارسال پکت‌های داده از مبدا به مقصد در یک شبکه یا اینترنت است. باید بدانید که پروتکل IP (Internet Protocol) در این لایه قرار دارد و آدرس‌دهی آی‌پی (IP Addressing) را انجام می‌دهد. پکت‌ها ممکن است از مسیرهای مختلفی عبور کنند تا به مقصد برسند و این لایه تضمین می‌کند که هر پکت مسیر مناسب را پیدا کند.

لایه انتقال ‌(Layer)

در این لایه، پروتکل‌هایی مانند TCP و UDP وظیفه انتقال قابل‌اطمینان داده بین دستگاه‌ها را بر عهده دارند .به طور کل وظیفه TCP این است که داده‌ها را به پکت‌های کوچکتر تقسیم کرده و در مقصد دوباره آن‌ها را مرتب‌سازی می‌کند. همچنین در صورت بروز خطا، درخواست ارسال مجدد می‌دهد تا انتقال بدون نقص صورت گیرد.

لایه کاربرد ‌(Application Layer)

این لایه بالاترین لایه در مدل TCP/IP است و مستقیماً با نرم‌افزارها و کاربران در ارتباط است. در این لایه، پروتکل‌هایی مانند HTTP، FTP، SMTP، DNS و … عمل می‌کنند. هدف اصلی این لایه فراهم کردن رابطی است که برنامه‌های مختلف بتوانند داده‌ها را ارسال یا دریافت کنند.

جمع بندی

و در آخر باید بدانید که پروتکل TCP/IP ستون فقرات ارتباطات اینترنتی است که با تقسیم داده‌ها به پکت‌های کوچک، انتقال آن‌ها را ایمن، سریع و قابل اعتماد می‌سازد. با وجود چهار لایه‌ی استاندارد، این پروتکل امکان برقراری ارتباط بین انواع دستگاه‌ها و سیستم‌عامل‌ها را فراهم می‌کند. شناخت عملکرد TCP/IP برای هر کاربر، مدیر شبکه یا علاقه‌مند به فناوری اطلاعات ضروری است، چرا که پایه‌گذار ارتباط مؤثر در شبکه‌های امروزی به شمار می‌رود.