مدل TCP/IP یا مدل مرجع اینترنتی که گاهی به مدل DOD (وزارت دفاع)، مدل مرجع ARPANET نامیده می‌شود، یک توصیف خلاصه لایه TCP/IP برای ارتباطات و طراحی پروتکل شبکه کامپیوتراست. TCP/IP در سال ۱۹۷۰ بوسیلهDARPA ساخته شده که برای پروتکل‌های اینترنت در حال توسعه مورد استفاده قرار گرفته است، ساختار اینترنت دقیقآبوسیله مدل TCP/IP منعکس شده‌است.

مدل اصلی TCP/IP از ۴ لایه تشکیل شده‌است. هرچند که سازمان IETF استانداردی که یک مدل ۵ لایه‌ای است را قبول نکرده‌است.به هر حال پروتکل‌های لایه فیزیکی ولایه پیوند داده‌ها بوسیله IETF استاندارد نشده‌اند. سازمان IETF تمام مدل های لایه فیزیکی را تایید نکرده‌است. با پذیرفتن مدل ۵ لایه‌ای در بحث اصلی بامسولیت فنی برای نمایش پروتکل می‌باشد این امکان هست که راجع به پروتکل‌های غیر IETF در لایه فیزیکی صحبت کنیم. این مدل قبل از مدل مرجع OSI گسترش یافته و واحد وظایف مهندسی اینترنت (IETF)، برای مدل و پروتکل‌های گسترش یافته تحت آن پاسخگو است، هیچ گاه خود را ملزم ندانست که توسط OSI تسلیم شود. درحالیکه مدل بیسیک OSI کاملآ در آموزش استفاده شده‌است و OSI به یک مدل ۷ لایه‌ای معرفی شده‌است، معماری یک پروتکل واقعی (RFC ۱۱۲۲) مورد استفاده در محیط اصلی اینترنت خیلی منعکس نشده‌است. حتی یک مدرک معماری IETF که اخیرا منتشر شده یک مطلب با این عنوان دارد: “ لایه بندی مضر است ”. تاکید روی لایه بندی به عنوان محرک کلیدی معماری یک ویژگی از مدل TCP/IP نیست، اما نسبت به OSI بیشتر است. بیشتر اختلال از تلاش‌های واحد OSI می‌آید لایه شبیه داخل یک معماری است که استفاده آنها را به حداقل می‌رساند.

مقدمه ای بر TCP/IP

TCP/IP، یکی از مهمترین پروتکل های استفاده شده در شبکه های کامپیوتری است . اینترنت بعنوان بزرگترین شبکه موجود، از پروتکل فوق بمنظور ارتباط دستگاه های متفاوت استفاده می نماید. پروتکل، مجموعه قوانین لازم بمنظور قانونمند نمودن نحوه ارتباطات در شبکه های کامپیوتری است .در مجموعه مقالاتی که ارائه خواهد شد به بررسی این پروتکل خواهیم پرداخت . در این بخش مواردی همچون : فرآیند انتقال اطلاعات، معرفی و تشریح لایه های پروتکل TCP/IP و نحوه استفاده از سوکت برای ایجاد تمایز در ارتباطات، تشریح می گردد.

مقدمه امروزه اکثر شبکه های کامپیوتری بزرگ و اغلب سیستم های عامل موجود از پروتکل TCP/IP، استفاده و حمایت می نمایند. TCP/IP، امکانات لازم بمنظور ارتباط سیستم های غیرمشابه را فراهم می آورد. از ویژگی های مهم پروتکل فوق، می توان به مواردی همچون : قابلیت اجراء بر روی محیط های متفاوت، ضریب اطمینان بالا، قابلیت گسترش و توسعه آن، اشاره کرد . از پروتکل فوق، بمنظور دستیابی به اینترنت و استفاده از سرویس های متنوع آن نظیر وب و یا پست الکترونیکی استفاده می گردد. تنوع پروتکل های موجود در پشته TCP/IP و ارتباط منطقی و سیستماتیک آنها با یکدیگر، امکان تحقق ارتباط در شبکه های کامپیوتری را با اهداف متفاوت، فراهم می نماید. فرآیند برقراری یک ارتباط، شامل فعالیت های متعددی نظیر : تبدیل نام کامپیوتر به آدرس IP معادل، مشخص نمودن موقعیت کامپیوتر مقصد، بسته بندی اطلاعات، آدرس دهی و روتینگ داده ها بمنظور ارسال موفقیت آمیز به مقصد مورد نظر، بوده که توسط مجموعه پروتکل های موجود در پشته TCP/IP انجام می گیرد.

معرفی پروتکل TCP/IP

TCP/IP، پروتکلی استاندارد برای ارتباط کامپیوترهای موجود در یک شبکه مبتنی بر ویندوز ۲۰۰۰ است. از پروتکل فوق، بمنظور ارتباط در شبکه های بزرگ استفاده می گردد. برقراری ارتباط از طریق پروتکل های متعددی که در چهارلایه مجزا سازماندهی شده اند، میسر می گردد. هر یک از پروتکل های موجود در پشته TCP/IP، دارای وظیفه ای خاص در این زمینه ( برقراری ارتباط) می باشند . در زمان ایجاد یک ارتباط، ممکن است در یک لحظه تعداد زیادی از برنامه ها، با یکدیگر ارتباط برقرار نمایند. TCP/IP، دارای قابلیت تفکیک و تمایز یک برنامه موجود بر روی یک کامپیوتر با سایر برنامه ها بوده و پس از دریافت داده ها از یک برنامه، آنها را برای برنامه متناظر موجود بر روی کامپیوتر دیگر ارسال می نماید. نحوه ارسال داده توسط پروتکل TCP/IP از محلی به محل دیگر، با فرآیند ارسال یک نامه از شهری به شهر، قابل مقایسه است . برقراری ارتباط مبتنی بر TCP/IP، با فعال شدن یک برنامه بر روی کامپیوتر مبدا آغاز می گردد . برنامه فوق، داده های مورد نظر جهت ارسال را بگونه ای آماده و فرمت می نماید که برای کامپیوتر مقصد قابل خواندن و استفاده باشند. ( مشابه نوشتن نامه با زبانی که دریافت کننده، قادر به مطالعه آن باشد) . در ادامه آدرس کامپیوتر مقصد، به داده های مربوطه اضافه می گردد ( مشابه آدرس گیرنده که بر روی یک نامه مشخص می گردد) . پس از انجام عملیات فوق، داده بهمراه اطلاعات اضافی ( درخواستی برای تائید دریافت در مقصد )، در طول شبکه بحرکت درآمده تا به مقصد مورد نظر برسد. عملیات فوق، ارتباطی به محیط انتقال شبکه بمنظور انتقال اطلاعات نداشته، و تحقق عملیات فوق با رویکردی مستقل نسبت به محیط انتقال، انجام خواهد شد .

لایه های پروتکل TCP/IP

TCP/IP، فرآیندهای لازم بمنظور برقراری ارتباط را سازماندهی و در این راستا از پروتکل های متعددی در پشته TCP/IP استفاده می گردد. بمنظور افزایش کارآئی در تحقق فرآیند های مورد نظر، پروتکل ها در لایه های متفاوتی، سازماندهی شده اند . اطلاعات مربوط به آدرس دهی در انتها قرار گرفته و بدین ترتیب کامپیوترهای موجود در شبکه قادر به بررسی آن با سرعت مطلوب خواهند بود. در این راستا، صرفا” کامپیوتری که بعنوان کامپیوتر مقصد معرفی شده است، امکان باز نمودن بسته اطلاعاتی و انجام پردازش های لازم بر روی آن را دارا خواهد بود. TCP/IP، از یک مدل ارتباطی چهار لایه بمنظور ارسال اطلاعات از محلی به محل دیگر استفاده می نماید Application ،Transport ،Internet و Network Interface، لایه های موجود در پروتکل TCP/IP می باشند.هر یک از پروتکل های وابسته به پشته TCP/IP، با توجه به رسالت خود، در یکی از لایه های فوق، قرار می گیرند.

لایه Application، بالاترین لایه در پشته TCP/IP است .تمامی برنامه و ابزارهای کاربردی در این لایه، با استفاده از لایه فوق، قادر به دستیابی به شبکه خواهند بود. پروتکل های موجود در این لایه بمنظور فرمت دهی و مبادله اطلاعات کاربران استفاده می گردند . HTTP و FTP دو نمونه از پروتکل ها ی موجود در این لایه می باشند.

پروتکل .(HTTP( Hypertext Transfer Protocol از پروتکل فوق، بمنظور ارسال فایل های صفحات وب مربوط به وب، استفاده می گردد . پروتکل.( FTP(File Transfer Protocol از پروتکل فوق برای ارسال و دریافت فایل، استفاده می گردد . لایه Transport لایه ” حمل “، قابلیت ایجاد نظم و ترتیب و تضمین ارتباط بین کامپیوترها و ارسال داده به لایه Application (لایه بالای خود) و یا لایه اینترنت ( لایه پایین خود) را بر عهده دارد. لایه فوق، همچنین مشخصه منحصربفردی از برنامه ای که داده را عرضه نموده است، مشخص می نماید. این لایه دارای دو پروتکل اساسی است که نحوه توزیع داده را کنترل می نمایند.

. TCP)Transmission Control Protocol)پروتکل فوق، مسئول تضمین صحت توزیع اطلاعات است . . UDP)User Datagram Protocol) تضمین صحت توزیع اطلاعات را برعهده دارد . لایه اینترنت لایه “اینترنت”، مسئول آدرس دهی، بسته بندی و روتینگ داده ها، است. لایه فوق، شامل چهار پروتکل اساسی است :

. IP)Internet Protocol) پروتکل فوق، مسئول آدرسی داده ها بمنظور ارسال به مقصد مورد نظر است . . ARP)Address Resoulation Protocol )پروتکل فوق، مسئول مشخص نمودن آدرس MAC)Media Access Control ) آداپتور شبکه بر روی کامپیوتر مقصد است. . ICMP)Internet Control Message Protocol )پروتکل فوق، مسئول ارائه توابع عیب یابی و گزارش خطاء در صورت عدم توزیع صحیح اطلاعات است . . IGMP)Internet Group Managemant Protocol )پروتکل فوق، مسئول مدیریت Multicasting در TCP/IP را برعهده دارد. لایه Network Interface لایه ” اینترفیس شبکه “، مسئول استقرار داده بر روی محیط انتقال شبکه و دریافت داده از محیط انتقال شبکه است . لایه فوق، شامل دستگاه های فیزیکی نظیر کابل شبکه و آداپتورهای شبکه است . کارت شبکه ( آداپتور) دارای یک عدد دوازده رقمی مبنای شانزده ( نظیر ( B۵-۵۰-۰۴-۲۲-D۴-۶۶ : بوده که آدرس MAC، نامیده می شود. لایه ” اینترفیس شبکه “، شامل پروتکل های مبتنی بر نرم افزار مشابه لایه های قبل، نمی باشد. پروتکل های Ethernet و ATM)Asynchronous Transfer Mode )، نمونه هائی از پروتکل های موجود در این لایه می باشند . پروتکل های فوق، نحوه ارسال داده در شبکه را مشخص می نمایند.

مشخص نمودن برنامه ها در شبکه های کامپیوتری، برنامه ها ی متعددی در یک زمان با یکدیگر مرتبط می گردند. زمانیکه چندین برنامه بر روی یک کامپیوتر فعال می گردند ، TCP/IP، می بایست از روشی بمنظور تمایز یک برنامه از برنامه دیگر، استفاده نماید. بدین منظور، از یک سوکت ( Socket) بمنظور مشخص نمودن یک برنامه خاص، استفاده می گردد.

آدرس IP برقراری ارتباط در یک شبکه، مستلزم مشخص شدن آدرس کامپیوترهای مبداء و مقصد است ( شرط اولیه بمنظور برقراری ارتباط بین دو نقطه، مشخص بودن آدرس نقاط درگیر در ارتباط است ) . آدرس هر یک از دستگاه های درگیر در فرآیند ارتباط، توسط یک عدد منحصربفرد که IP نامیده می شود، مشخص می گردند. آدرس فوق به هریک از کامپیوترهای موجود در شبکه نسبت داده می شود . IP : ۱۰. ۱۰.۱.۱، نمونه ای در این زمینه است .

پورت TCP/UDP پورت مشخصه ای برای یک برنامه و در یک کامپیوتر خاص است .پورت با یکی از پروتکل های لایه حمل (TCP )و یا (UDP مرتبط و پورت TCP و یا پورت UDP، نامیده می شود. پورت می تواند عددی بین صفر تا ۶۵۵۳۵ را شامل شود. پورت ها برای برنامه های TCP/IP سمت سرویس دهنده، بعنوان پورت های “شناخته شده ” نامیده شده و به اعداد کمتر از ۱۰۲۴ ختم و رزو می شوند تا هیچگونه تعارض و برخوردی با سایر برنامه ها بوجود نیاید. مثلا” برنامه سرویس دهنده FTP از پورت TCP بیست و یا بیست ویک استفاده می نماید.

سوکت (Socket) سوکت، ترکیبی از یک آدرس IP و پورت TCP ویا پورت UDP است . یک برنامه، سوکتی را با مشخص نمودن آدرس IP مربوط به کامپیوتر و نوع سرویس (TCP) برای تضمین توزیع اطلاعات و یا (UDP )و پورتی که نشان دهنده برنامه است، مشخص می نماید. آدرس IP موجود در سوکت، امکان آدرس دهی کامپیوتر مقصد را فراهم و پورت مربوطه، برنامه ای را که داده ها برای آن ارسال می گردد را مشخص می نماید.

اصول کلیدی معماری :

آخرین مدرک معماری (RFC ۱۱۲۲) روی قواعد و اصول معماری لایه بندی تاکید کرده‌است.

۱.اصول END-TO-END: درباره زمان ابداع شده‌است.قانون اولیه آن نگهداری ازحالت واطلاعات کلی رادر حاشیه‌ها بیان می‌کند.و فرض می‌شود که اینترنتی که حاشیه‌ها را بهم وصل می‌کند از نظر کیفیت، سرعت و سادگی همانطور باقی نمی‌ماند. جهان واقعی برای دیوار آتش، مترجم‌های آدرس شبکه، حافظه‌های پنهانی محتوای وب و قدرت تغییرات وچنین چیزها نیاز دارد و همه آنهاروی این قانون تاثیر می‌گذارند.

۲.قانون قدرت Robustness :” درآنچه که توقبول میکنی آزادباش و به آنچه که تومی فرستی محتاط باش. نرم‌افزارهادر دیگرمیزبانها ممکن شامل نقص هایی‌باشد واما ویژگی‌های پروتکل را برای بهربرداری کردن قانونی بی تدبیر می‌سازد.

حتی هنگامیکه لایه بررسی شده‌است، و اسناد معماری رده بندی شده است—مدل معماری جداگانه‌ای مانندISO۷۴۹۸ وجودندارد، لایه‌های تعریف شده کمتر و بی دقت تری را نسبت به مدل OSI رایج است. بنابراین برای پروتکل‌های جهان واقعی یک مدل متناسب تر تهیه می‌کند. در حقیقت، یک مدرک مرجع مکرر شامل ذخیره‌ای از لایه‌ها نیست. عدم تاکید روی لایه بندی یک تفاوت مهم بین روشهای OSI و IETF است. این فقط به وجود لایه شبکه وبه طور کلی لایه‌های بالایی اشاره می‌کند. این اسناد مانند یک عکس فوری از معماری در سال ۱۹۹۶را خواسته بودند.اینترنت و معماری آن از شروع کوچک به صورت تکامل درآمدندو بیشتر از یک طرح بزرگ گسترش یافته‌اند. درحالیکه این فرایند ازتحول یکی از دلایل مهم برای موفقیت تکنولوژی است، باوجود این برای ثبت کردن یک snapshot از اصول و قواعد برای معماری اینترنت مفیدبه نظر می‌رسد.

هیچ سندی بطور رسمی به دلیل عدم تاکید روی لایه بندی مدل رامشخص نکرده‌است.نامهای متفاوتی بوسیله نوشته‌های مختلف به لایه‌ها داده شده‌است و تعداد لایه‌های متفاوتی بوسیله نوشته‌های مختلف نشان داده شده‌است.

ورژن‌هایی از این مدل با لایه های۴ تایی و۵ تایی وجود دارد. ، RFC ۱۱۲۲ درخواست هایHOST را برای لایه بندی روی مرجع عمومی ساخته‌است، اما به خیلی از اصول معماری که روی لایه بندی تاکید ندارند براشاره می‌کند.و آن بصورت یک نسخه ۴لایه‌ای است که بطور آزادانه تعریف شده با لایه‌هایی که نه نام دارند نه شماره، لایه پردازش یا لایه کاربردی: ((سطح بالاتر)) جایی است که پروتکل‌هایی شبیه FTP ،SMTP،SSH،HTTP و غیره هستند. لایه انتقال ـHOST-TO-HOST : جایی است که کنترل جریان و پروتکل‌های وجود دارند مانندTCP. این لایه با باز شدن و نگه داشتن ارتباطات سروکاردارد و اطمینان می‌بخشد که Packet‌ها درحقیقت رسیده‌اند.

لایه اینترنت یاشبکه :این لایه آدرس‌های IP را با بسیاری از برنامه‌های مسیریابی برای جهت یابی بسته‌ها از یک آدرس IP به دیگری را مشخص می‌کند. لایه دسترسی شبکه : این لایه هم پروتکل‌های (مانند لایه پیوندداده OSI) استفاده شده برای دسترسی میانجی برای وسیله‌های به اشتراک گذاشته را، و هم پروتکل‌های فیزیکی وتکنولوژی‌های لازم برای ارتباطات از HOSTهای جداگانه برای یک رسانه توصیف می‌کند. درخواست پروتکل اینترنت(و پشته پروتکل متناظر) واین مدل لایه بندی قبل از نصب شدن مدل OSI استفاده می‌شد، و از آن به بعد، درکلاس هاوکتاب‌ها به دفعات زیادی مدل TCP/IP با مدل OSI مقایسه می‌شدند. که اغلب به سردرگمی منتج می‌شد.برای اینکه ۲مدل فرضهای مختلفی استفاده کرده اند، که مربوط به اهمیت دادن لایه بندی فیزیکی است.

لایه‌ها در مدل TCP/IP:

لایه‌های نزدیک به بالا منطقاً به کاربرد کاربر (نه فرد کاربر) نزدیکتر هستند ولایه‌های نزدیک به پایین منطقاًبه انتقال فیزیکی داده‌ها نزدیک ترهستند. لایه‌های دیده شده به عنوان یک پیشرفت دهنده یا مصرف کننده یک سرویس یک متد تجرید برای جدا کردن پروتکل‌های لایه بالاتر از جزییات عناصر مهم بیت‌ها، اترنت، شبکه محلی، و کشف تصادفات و برخوردها است در حالیکه لایه‌ها پایین تر از دانستن جزییات هرکاربردو پروتکل آن اجتناب می‌کنند. این تجرید همچنین به لایه‌های بالاتر اجازه می‌دهد که سرویس‌هایی را که لایه‌های پایین تر نمی‌توانند انتخاب کنندو یا تهیه کنندرا فراهم می‌کندو دوباره، مدل مرجعی OSI اصلی برای شامل شدن سرویس‌های بدون ارتباط (OSIRM CL)توسعه یافتند. برای مثال، IP برای این طراحی نشده بود که قابل اطمینان باشد و یکی از بهترین پروتکل‌های پاسخگویdelivery است. و به این معنی است که به هر حال همه لایه‌های انتقال برای فراهم آوردن قابلیت اطمینان و درجه باید انتخاب شوند. UDP درستی داده را (بوسیله یک Checksum) فراهم می‌کند اماdelivery آن را تخمین نمی‌زند، TCP هم درستی داده و هم تخمینdelivery را فراهم می‌کند (توسط انتقال از مبدا به مقصد تا دریافت کننده PACKET را دریافت کند).

ارتباطات شبکه نظیر به نظیر لایه کاربردی لایه انتقال لایه شبکه لایه پیوند داده

این فرم مدل مرجع OSI و اسناد مربوط به آن را دچار آسیب می‌کند، اما IETF از یک مدل رسمی استفاده نمی‌کند و این محدودیت را ندارد و در توضیحات David D.clark آمده که”ما به حکومت، رئیس جمهور و رای گیری اعتقاد نداریم، ما موافق نظام و قانون اجرایی هستیم.”عدم تصویب این مدل، که با توجه به مدل مرجعیOSI ساخته شده‌است معمولاً بسط‌های لایهOSI را برای آن مدل ندارد ۱.برای ارتباط دسترسی چندگانه با سیستمهای آدرس دهی خودشان (مثل اترنت) یک پروتکل نگاشت آدرس نیاز است. این پروتکل‌ها می‌توانند IP پایین اما بالای سیستم ارتباط موجود بررسی می‌شود، درحالیکه از لغات و اصطلاحات فنی استفاده نمی‌کند، ولی یک زیر شبکه است که به آسانی مطابق یک مدل OSI گسترش داده شده‌است، یعنی سازمان داخلی لایه شبکه. ۲.ICMP وIGMP درتمامIP عمل می‌کند اما داده را مانند UDP وTCP انتقال نمی‌دهد. ودوباره این قابلیت استفاده مانند بسطهای مدیریت لایه برای مدلOSI در چهارچوب مدیریت آن وجود دارد. (OSIRM MF) ۳.کتابخانه SSL/TLS روی لایه انتقال (به کاربردن TCP) اما زیر پروتکل‌های کاربردی عمل می‌کند. پس در بخش طراحان این پروتکل‌ها برای مطابقت با معماری OSI مفهومی وجود ندارد. ۴. ارتباط مثل یک جعبه سیاه است که در این جا عنوان می‌شود و برای بحث IP خوب است. (از وقتی که تمام نقاط IP هستند، روی هر چیز مجازی اجرا خواهد شد).IETF صریحاً به عنوان بحث سیستمهای مخابره‌ای فهمیده نمی‌شوند. سیستمهایی که کمتر دانشگاهی هستند اما بطور عملی با مدل مرجع OSI مرتبط می‌شود

تفاوت‌های بین لایه‌های TCP/IP and OSI

سه لایه بالایی در مدل OSI – لایه کاربردی، لایه نمایش و لایه اجلاس معمولاً درون یک لایه در مدل TCP/IP یک جا جمع شده‌اند. درحالیکه بعضی از برنامه‌های کاربردی پروتکل OSI مانند X.۴۰۰ نیز با همدیگرجمع شده‌اند، نیاز نیست که یک پشته پروتکل TCP/IP برای هماهنگ کردن آنها بالای لایه انتقال باشد. برای مثال پروتکل کاربردی سیستم نایل شبکه (NFS) روی پروتکل نمایش داده خارجی (XDR) اجرا می‌شود و روی یک پروتکل با لایه اجلاس کار می‌کند و فراخوان رویه راه دور (RPC) را صدا می‌زند. RPCمخابرات را به طور مطمئن ذخیره می‌کند، پس می‌تواند با امنیت روی پروتکل UDP اجرا شود. لایه اجلاس تقریباً به پایانه مجازی Telnet که بخشی از متن براساس پروتکل‌هایی مانند پروتکل‌های کاربردی مدل HTTP و SMTP TCP/IP هستند مرتبط می‌شود.و نیز با شمارش پورت UDP و TCP که بخشی از لایه انتقال در مدل TCP/IP است مطرح می‌شود. لایه نمایش شبکه استاندارد MIME است که در HTTP و SMTP نیز استفاده می‌شود.

از آنجایی که سعی برای پیشرفت پروتکل IETF به لایه بندی محض ربطی ندارد، بعضی از پروتکل‌های آن ممکن است برای مدل OSI متناسب باشند. این ناسازگاری‌ها هنگامیکه فقط به مدل اصلی ISO۷۴۹۸، OSI نگاه کنیم بیشتر تکرار می‌شوند، بدون نگاه کردن به ضمایم این مدل (مانند چارچوب مدیریتیISO )یا سازمان درونی ISO ۸۶۴۸ لایه شبکه (IONL) هنگامیکه IONL و اسناد چهارچوب مدیریتی مطرح می‌شوند، ICMP و IGMP، بطور مرتب به عنوان پروتکل‌های مدیریت لایه برای لایه شبکه تعریف می‌شوند. در روشی مشابه، IONL یک ساختمان برای “قابلیتهای همگرایی وابسته به زیر شبکه” مانند ARP و RARP را فراهم آورده‌است. پروتکلهایIETF می‌توانند پشت سر هم کاربرد داشته باشند چون توسط تونل زدن پروتکل‌هایی مانند GRE توضیح داده می‌شوند در حالیکه اسنادبیسیک OSI با تونل زدن ارتباطی ندارند بعضی مفاهیم تونل زدن هنوز هم در توسعه‌های معماری OSI وجود دارند. مخصوصاً دروازه‌های لایه انتقال بدون چهارچوب پروفایل بین‌المللی استاندارد شده‌است. تلاشهای پیشرفت دهنده مرتبط با OSI، به خاطر استفاده پروتکل‌های TCP/IP در جهان واقعی رها شده‌اند.. لایه‌ها در ادامه توضیح ازهرلایه در پشته رشته IP آمده‌است.

لایه کاربردی لایه کاربردی بیشتر توسط برنامه‌ها برای ارتباطات شبکه استفاده می‌شود. داده‌ها از برنامه در یک قالب خاص برنامه عبور می‌کنند سپس در یک پروتکل لایه انتقال جاگیری می‌کنند.

از آنجایی که پشتهIP بین لایه‌های کاربردی و انتقال هچ لایه دیگری ندارد، لایه کاربردی باید هر پروتکلی را مانند پروتکل لایه اجلاس و نمایش در OSI عمل می‌کنند در بگیرد. داده‌های ارسال شده روی شبکه درون لایه کاربردی هنگامیکه در پروتکل لایه کاربردی جاگیری شدند عبور می‌کنند. از آنجا داده‌ها به سمت لایه‌های پایین تر پروتکل لایه انتقال می‌روند. دو نوع از رایجترین پروتکل‌های لایه پایینی TCP و UDP هستند. سرورهای عمومی پورتهای مخصوصی به اینها دارند (HTTP پورت ۸۰ و FTP پورت ۲۳ را دارند و…) در حالیکه کلاینت‌ها از پورتهای روزانه بی دوام استفاده می‌کنند. روترها و سوئیچ‌ها این لایه را بکار نمی‌گیرند اما برنامه‌های کاربردی بین راه در در پهنای باند این کار را می‌کنند، همانطور که پروتکل RSVP (پروتکل ذخیره منابع) انجام می‌دهد.

۳ لایه بالایی در مدل OSI – لایه کاربردی، لایه نمایش و لایه نشست معمولاً درون یک لایه در مدل TCP/IP مجتمع می‌شوند. درحالیکه برخی از برنامه‌های کاربردی پروتکل OSI مانند X۴۰۰ نیز با یکدیگر جمع شده‌اند، نیاز نیست که یک پشته پروتکل TCP/IP برای یکپارچه کردن آنها بالای لایه انتقال باشد. برای نمونه پروتکل کاربردی سیستم نایل شبکه (NFS) روی پروتکل نمایش داده خارجی (XDR) اجرا می‌شود و روی یک پروتکل با لایه نشست کار می‌کند و فراخوان رویه راه دور (RPC) را صدا می‌زند (Remote Procedure Call).RPCمخابرات را به طور مطمئن ذخیره می‌کند، پس می‌تواند با امنیت روی پروتکل UDP اجرا شود. لایه نشست تقریباً به پایانه مجازی Telnet که بخشی از متن براساس پروتکلهایی مانند پروتکلهای کاربردی مدل HTTP و SMTP TCP/IP هستند مرتبط می‌شود.و نیز با شمارش پورت UDP و TCP که بخشی از لایه انتقال در مدل TCP/IP است مطرح می‌شود. لایه نمایش شبیه استاندارد MIME که در HTTP و SMTP نیز استفاده می‌شود است. از آنجاییکه تلاش برای پیشرفت پروتکل IETF به لایه بندی محض ربطی ندارد، برخی از پروتکلهای آن ممکن است برای مدل OSI متناسب باشند. این ناسازگاریها هنگامیکه فقط به مدل اصلی OSI، ISO ۷۴۹۸ نگاه کنیم بیشتر تکرار می‌شوند، بدون نگاه کردن به ضمایم این مدل (مانند چارچوب مدیریتیISO ۷۴۹۸۴) یا سازمان درونی ISO ۸۶۴۸ لایه شبکه (IONL) هنگامیکه IONL و مستندات چهارچوب مدیریتی مطرح می‌شوند، ICMP و IGMP، بطور مرتب به عنوان پروتکلهای مدیریت لایه برای لایه شبکه تعریف می‌شوند. در روشی مشابه، IONL یک ساختمان برای «قابلیتهای همگرایی وابسته به زیر شبکه» مانند ARP و RARP را فراهم آورده‌است. پروتکلهایIETF می‌توانند پشت سر هم کاربرد داشته باشند چون توسط تونل زدن پروتکلهایی مانند GRE (Generic Routing Encapsulation) شرح داده می‌شوند در حالیکه مستندات پایه‌ای OSI با تونل زدن ارتباطی ندارند برخی مفاهیم تونل زدن هنوز هم در توسعه‌های معماری OSI وجود دارند. مخصوصاً دروازه‌های لایه انتقال بدون چهارچوب پروفایل استاندارد شده بین‌المللی. تلاشهای پیشرفت دهنده مرتبط با OSI، به خاطر استفاده پروتکلهای TCP/IP در دنیای واقعی رها شده‌اند.

لایه‌ها :

در ادامه توضیحی از هر لایه در پشته رشته IP آمده‌است.

لایه کاربردی

لایه کاربردی بیشتر توسط برنامه‌ها برای ارتباطات شبکه استفاده می‌شود. داده‌ها از برنامه در یک قالب خاص برنامه عبور می‌کنند سپس در یک پروتکل لایه انتقال جاگیری می‌شوند. از آنجاییکه پشتهIP بین لایه‌های Application (کاربردی) و (انتقال) Transport هیچ لایه دیگری ندارد، لایه کاربردی Application می‌بایست هر پروتکلی را مانند پروتکل لایه نشست (session) و نمایش (presentation) در OSI عمل می‌کنند در بگیرد. داده‌های ارسال شده روی شبکه درون لایه کاربردی هنگامیکه در پروتکل لایه کاربردی جاگیری شدند عبور می‌کنند. از آنجا داده‌ها به سمت لایه‌های پایین تر پروتکل لایه انتقال می‌روند. دو نوع از رایجترین پروتکل‌های لایه پایینی TCP و UDP هستند. سرورهای عمومی پورتهای مخصوصی به اینها دارند (HTTP پورت ۸۰و FTP پورت ۲۱ را دارند و…) در حالیکه کلاینتها از پورتهای روزانه بی دوام استفاده می‌کنند. روترها و سوئیچ‌ها این لایه را بکار نمی‌گیرند اما برنامه‌های کاربردی بین راه در در پهنای باند این کار را می‌کنند، همانطور که پروتکل RSVP (پروتکل ذخیره منابع) انجام می‌دهد.

لایه انتقال (Transport)

مسئولیتهای لایه انتقال، قابلیت انتقال پیام را END-TO-END و مستقل از شبکه، به اضافه کنترل خطا، قطعه قطعه کردن و کنترل جریان را شامل می‌شود. ارسال پیام END-TO-END یا کاربردهای ارتباطی در لایه انتقال می‌توانند جور دیگری نیز گروه بندی شوند :.۱ اتصال گرا مانند TCP ۲. بدون اتصال مانند UDP لایه انتقال می‌تواند کلمه به کلمه به عنوان یک مکانیزم انتقال مانند یک وسیله نقلیه که مسئول امن کردن محتویات خود (مانند مسافران و اشیاء) است که آنها را صحیح و سالم به مقصد برساند، بدون اینکه یک لایه پایین تر یا بالاتر مسئول بازگشت درست باشند. لایه انتقال این سرویس ارتباط برنامه‌های کاربردی به یکدیگر را در حین استفاده از پورتها فراهم آورده‌است. از آنجاییکه IP فقط یک delivery فراهم می‌آورد، لایه انتقال اولین لایه پشته TCP/IP برای ارائه امنیت و اطمینان است. توجه داشته باشید کهIP می‌تواند روی یک پروتکل ارتباط داده مطمئن امن مانند کنترل ارتباط داده سطح بالا (HDLC) اجرا شود. پروتکل‌های بالای انتقال مانندRPC نیز می‌توانند اطمینان را فراهم آورند. بطور مثالTCP یک پروتکل اتصالگر است که موضوع‌های مطمئن بیشماری را برای فراهم آوردن یک رشته بایت مطمئن و ایمن آدرس دهی می‌کند : داده in order می‌رسند. داده‌ها حداقل خطاها را دارند. داده‌های تکراری دور ریخته می‌شوند. بسته‌های گم شده و از بین رفته دوباره ارسال می‌شوند. دارای کنترل تراکم ترافیک است. SCTP جدیدتر نیز یک مکانیزم انتقالی مطمئن و امن و اتصالگراست -رشته پیام گراست نه رشته بایت گرا مانند TCP – و جریانهای چندگانه‌ای را روی یک ارتباط منفرد تسهیم می‌کند. و همچنین پشتیبانی چند فضا را (multi-homing) نیز در مواردی که یک پایانه ارتباطی می‌تواند توسط چندین آدرسIP بیان شود.(اینترفیس‌های فیزیکی چندگانه) را فراهم می‌آورد تا اینکه اگر یکی از آنها دچار مشکل شود ارتباط دچار وقفه نشود. در ابتدا برای کاربردهای تلفنی (برای انتقالSS۷ رویIP) استفاده می‌شود اما می‌تواند برای دیگر کاربردها نیز مورد استفاده قرار بگیرد.

UDP یک پروتکل داده‌ای بدون اتصال است مانندIP این هم یک پروتکل ناامن و نامطمئن است. اطمینان در حین کشف خطا با استفاده از یک الگوریتم ضعیفchecksum صورت می‌گیرد.UDP بطور نمونه برای کاربردهایی مانند رسانه‌های (audio،video،voice رویIp و…) استفاده می‌شود که رسیدن هم‌زمان مهم‌تر از اطمینان و امنیت است یا برای کاربردهای پرسش و پاسخ ساده مانند جستجوهایDNS در جاهایی که سرریزی بسبب یک ارتباط مطمئن از روی عدم تناسب بزرگ است استفاده می‌شود. هم TCP و هم UDP شان متمایز می‌شوند توسط یک سری قانون خاص پورتهای شناخته و معروف با برنامه‌های کاربردی مخصوصی در ارتباط هستند.(لیست شماره‌های پورتهای TCP و UDP را ببنید) RTP یک پروتکل datagram داده‌ای است که برای داده‌های هم‌زمان مانندaudio ،video

لایه شبکه

همانگونه که در آغاز کار توصیف شد، لایه شبکه مشکل گرفتن بسته‌های سرتاسر شبکه منفرد را حل کرده‌است. نمونه‌هایی از چنین پروتکل‌هایی X.۲۵ و پروتکل HOST/IMPمربوط به ARPANET است. با ورود مفهوم درون شبکه‌ای کارهای اضافی به این لایه اضافه می‌شوند از جمله گرفتن از شبکه منبع به شبکه مقصد و عموماً routing کردن و تعیین مسیر بسته‌های میان یک شبکه از شبکه‌ها را که به‌عنوان شبکه داخلی یا اینترنت شناخته می‌شوند را شامل می‌شود. در همه پروتکل‌های شبکه IP وظیفه اساسی گرفتن بسته‌های داده‌ای را از منبع به مقصد انجام می‌دهد. IP می‌تواند داده‌ها را از تعدادی از پروتکل‌های مختلف لایه بالاتر حمل کند. این پروتکل‌ها هرکدام توسط یک شماره پروتکل واحد و منحصر به فرد شناسایی می‌شوند:ICMP و IGMP به ترتیب پروتکل‌های ۱و۲ هستند. برخی از پروتکل‌های حمل شده توسط IP مانند ICMP (مورد استفاده برای اطلاعات تشخیص انتقال راجع به انتقالات IP) ، IGNP (مورد استفاده برای مدیریت داده‌های multicast در IP) در بالای IP لایه بندی شده‌اند اما توابع لایه داخلی شبکه را انجام می‌دهند، که یک ناهمسازی بین اینترنت و پشته IP و مدل OSI را ایجاد کرده‌اند. تمام پروتکل‌های مسیریابی مانند OSPT وRPT نیز بخشی از لایه شبکه هستند. آنچه که آنها را بخشی از لایه شبکه کرده‌است این است که هزینه load آنها (play load) در مجموع با مدیریت لایه شبکه در ارتباط است. کپسول بندی و جاگیری خاص آن به اهداف لایه بندی بی ارتباط است.

لایه ارتباط داده‌ها

لایه ارتباط داده از متدی که برای حرکت بسته‌ها از لایه شبکه روی دو میزبان مختلف که در واقع واقعاً بخشی از پروتکلهای شبکه نیستند، استفاده می‌کند، چونIP می‌تواند روی یک گستره ار لایه‌های ارتباطی مختلف اجرا شود. پردازشهای بسته‌های انتقال داده شده روی یک لایه ارتباطی داده شده می‌تواند در راه انداز وسایل نرم‌افزاری برای کارت شبکه به خوبی میان افزارها یا چیپ‌های ویژه کار صورت گیرد. این امر می‌تواند توابع ارتباط داده‌ها را مانند اضافه کردن یکheader بسته به منظور آماده کردن آن برای انتقال انجام دهد سپس واقعاً فرم را روی واسط فیزیکی منتقل کند. برای دسترسی اینترنت روی یک مودم dial-up معمولاً بسته‌های IP با استفاده از PPPمنتقل می‌شوند. برای دسترسی به اینترنت با پهنای باند بالا مانندADSL یا مودم‌های کابلی PPPOE غالباً استفاده می‌شود. در یک شبکه کابلی محلی معمولاً اترنت استفاده می‌شود و دو شبکه‌های بی سیم محلی IEEE۸۰۲٫۱۱ معمولاً استفاده می‌شود. برای شبکه‌های خیلی بزرگ هردو روش PPP یعنی خطوطT-Carrier یا E-Carrier تقویت کننده فرم، ATM یا بسته روی (POS) SONET/SDM اغلب استفاده می‌شوند. لایه ارتباطی همچنین می‌تواند جاییکه بسته‌ها برای ارسال روی یک شبکه خصوصی مجازی گرفته می‌شوند نیز باشند. هنگامیکه این کار انجام می‌شود داده‌های لایه ارتباطی داده‌های کاربردی را مطرح می‌کنند و نتایج به پشته IP برای انتقال واقعی باز می‌گردند. در پایانه دریافتی داده‌ها دوباره به پشته stack می‌آیند (یکبار برای مسیر یابی و بار دوم برای VPN). لایه ارتباط می‌تواند ابتدای لایه فیزیکی که متشکل از اجزای شبکه فیزیکی واقعی هستند نیز مرتبط شود. اجزایی مانند هاب‌ها، تکرار کننده‌ها، کابل فیبر نوری، کابل کواکیسال، کارتهای شبکه، کارتهای وفق دهنده.host و ارتباط دهنده‌های شبکه مرتبط : -۴۵ (R ،BNC،…) و مشخصات سطح پایینی برای سیگنالها (سطوح ولتاژ، فرکانسها و…)

لایه فیزیکی

لایه فیزیکی مسئول کد کردن و ارسال داده‌ها روی واسط ارتباطی شبکه‌است و با داده‌ها در فرم بیتهایی که از لایه فیزیکی وسیله ارسال کننده (منبع) هستند و در لایه فیزیکی و دستگاه مقصد دریافت می‌شوند کار می‌کند. اترنت، Token ring، SCSI، هاب‌ها، تکرار کننده‌ها، کابلها و ارتباط دهنده‌ها وسایل اینترنتی استانداردی هستند که روی لایه فیزیکی تابع بندی شده‌اند. لایه فیزیکی همچنین دامنه بسیاری از شبکه سخت‌افزاری مانند LAN، و توپولوژی WAN و تکنولوژی بی سیم (Wireless) را نیز دربرمی گیرد.

پیاده سازی نرم‌افزاری و سخت‌افزاری

معمولاً برنامه نویسان کاربردی مسئول پروتکلهای ۵ لایه‌ای (لایه کاربردی) هستند در حالیکه پروتکلهای ۳و۴ لایه‌ای سرویسهایی هستند که توسط پشته TCP/IP در سیستم‌عامل مهیا شده‌اند. میان اقرارهای میکرو کنترلی در وفق دهنده شبکه بطور نمونه با لایه ۲ کار می‌کنند، توسط یک نرم‌افزار راه انداز در سیستم‌عامل پشتیبانی شده‌است. الکترونیکهای دیجیتالی و آنالوگ غیرقابل برنامه نویسی معمولاً به جای لایه فیزیکی، استفاده می‌شوند که از یک چیپ مدار مجتمع خاض (ASIC) برای هر واسط رادیویی یا دیگر استانداردهای فیزیکی استفاده می‌کنند. به هر حال، پیاده سازی نرم‌افزارهای و سخت‌افزاری در پروتکلها یا مدل مرجع لایه بندی شده عنوان نمی‌شوند. روش‌هایی با کارایی بالا که از وسایل الکترونیکی دیجیتالی قابل برنامه دهی استفاده می‌کنند، سویچ‌های ۳ لایه انجام می‌دهند. در مودم‌های قدیمی و تجهیزات بی سیم، لایه فیزیکی ممکن است با استفاده از پردازشگرهای DSP یا چیپ‌های قابل برنامه دهی رادیویی نرم‌افزاری پیاده سازی شوند و چیپ‌ها مجازند که درچندین استاندارد مرتبط و اینترفیس رادیویی از مدارات جداگانه برای هر استاندارد استفاده شوند. مفهوم Apple Geoport (پورتی سریالی که بین یک خط تلفن و کامپیوتر است) نمونه‌ای از پیاده سازی نرم‌افزاریcpu از لایه فیزیکی است که آنرا قادر به رقابت با برخی از استانداردهای مودم می‌کند.