Förståelse av TCP/IP-protokollet: En omfattande översikt
Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) utgör grunden för all modern datornätverkskommunikation. Det är ett protokollpaket som möjliggör för datorer att sammankopplas och kommunicera effektivt.
Även om det finns många resurser online som förklarar TCP/IP, skiljer sig den här genom att fokusera på att ge dig den nödvändiga grundläggande kunskapen för att du snabbt ska kunna fördjupa dig i ämnet.
Målet är att ge en översikt som gör att du kan förstå de viktigaste aspekterna av TCP/IP.
TCP/IP-modellens historiska bakgrund
Om du studerar datavetenskap eller IT har du förmodligen redan stött på TCP/IP-modellen. Den är central i studiet av datornätverk.
Istället för att ge en djupgående akademisk redogörelse, kommer här en kort sammanfattning av TCP/IP:s historia, som är avsedd att vara tillgänglig för alla.
Under 1970-talet definierade Vint Cerf och Bob Kahn TCP/IP-modellen för att förbättra nätverksanslutningen mellan datorer. Innan dess fanns protokoll som Network Control Protocol och 1822 Protocol.
Under samma tid arbetade andra ingenjörer och organisationer med att utveckla kommunikationsprotokoll för att koppla samman datorer globalt. Ett av dessa protokoll var OSI-modellen (Open Systems Interconnection). OSI-modellen gav en teoretisk ram för nätverksarbete men var inte idealisk för praktisk implementering.
Om du är intresserad, finns en användbar resurs om OSI-modellens lager.
Slutligen blev TCP/IP-modellen standard, medan OSI-modellen mest används som en referens för teoretisk kunskap inom nätverk. TCP/IP är grundläggande för vår möjlighet att få tillgång till internet och olika onlinetjänster.
Nu när du har en grundläggande förståelse av TCP/IP:s historia, låt oss utforska några tekniska detaljer.
Skillnaden mellan TCP och IP
För att förstå TCP/IP-modellen är det viktigt att förstå skillnaden mellan TCP och IP, som är två distinkta nätverksprotokoll.
Internet Protocol (IP) är en samling regler för hur datapaket skickas till rätt destination. Varje ansluten enhet har en unik IP-adress, som fungerar som en leveransadress för information. Du kan läsa mer i vår guide om IP-adresser.
IP ansvarar inte för att se till att datapaketen når destinationen i rätt ordning. Det är här TCP kommer in i bilden. TCP ser till att paketen levereras i rätt ordning och kontrollerar att de når sitt mål korrekt.
Sammanfattningsvis hanterar TCP pålitlig dataöverföring, medan IP ansvarar för att dirigera paketen.
Funktioner som gör TCP/IP viktigt
TCP/IP-modellen har blivit det dominerande protokollet tack vare dess många fördelar, vilket gör att olika system och nätverk enkelt kan ta till sig det.
Här är några av dess främsta egenskaper:
- Kompatibilitet med olika datortyper.
- Möjlighet att omorganisera datapaket för att säkerställa korrekt leverans, även vid överbelastning.
- Felfunktioner för tillförlitlig dataöverföring.
- Flexibel arkitektur som är anpassningsbar till alla nätverksstorlekar.
- Skalbarhet genom klient-server-arkitekturen.
- Stöd för olika protokoll för olika användningsområden.
- Underlättar kommunikation oberoende av plattform.
- Drift oberoende av andra system.
TCP/IP: De fyra lagren
I motsats till OSI-modellen har TCP/IP-modellen fyra lager:
- Nätverksåtkomst
- Internet
- Transport
- Applikation
Observera att dataflödet mellan dessa lager kan vara antingen uppifrån och ned eller tvärtom, beroende på om data skickas eller tas emot. För att förstå hur allt fungerar är det viktigt att känna till funktionen för varje lager.
#1. Nätverksåtkomst (Lager 1)
Nätverksåtkomstlagret utgör det lägsta skiktet och hanterar den fysiska kopplingen och dataöverföringen mellan datorer. Det rör hur data transporteras fysiskt.
Detta omfattar det medium som används för dataöverföring (t.ex. fiberoptik, trådlöst), paketens struktur och mappningen av IP-adresser till fysiska nätverksadresser.
Det här lagret är grunden för nätverket och är abstrakt för användaren.
Ett av protokollen i detta lager är RFC 826 (Address Resolution Protocol), som översätter IP-adresser till Ethernet-adresser.
#2. Internet (Lager 2)
Internetlagret hanterar datatrafiken för att säkerställa snabb och korrekt kommunikation.
Data är paketerat i IP-datagram, som innehåller käll- och destinationsadress. Internetlagret ansvarar för vidarebefordran, ruttbestämning och logisk adressering.
Detta lager måste hantera adresser oavsett om de skickas eller tas emot och se till att datapaketen når sitt mål i rätt ordning.
#3. Transport (Lager 3)
Transportlagret fungerar på ett sätt som kan liknas med leveransföretag. En brandvägg fungerar också inom detta lager.
Det ansvarar för att leverera data från ände till ände och tillhandahålla tvåvägskommunikation. Det delar också upp datapaketen i segment och garanterar att applikationslagret tar emot hela meddelandet genom bekräftelse.
När meddelanden skickas till applikationslagret, är fokus på mängden data, ordningen och vart den skickas. När meddelanden tas emot, bidrar transportlagret till avsegmentering och felkontroll.
Protokoll som TCP och UDP fungerar inom detta lager, vilket resulterar i en pålitlig anslutning.
#4. Applikation (Lager 4)
Applikationslagret är det översta lagret och det som användaren (du) interagerar med. Det omfattar de program som används för att utbyta information, som webbläsare och e-postklienter.
Användargränssnitt och applikationstjänster ingår här, liksom kryptering, dekryptering, komprimering och dekomprimering. Applikationslagret formaterar meddelanden för att de ska kunna levereras korrekt av transportlagret och tolkas korrekt av den mottagande applikationen.
Protokoll som DNS, HTTP, FTP och SMTP fungerar med detta lager för att du ska kunna skicka och ta emot data.
Vad gör TCP/IP?
TCP/IP möjliggör tillförlitlig dataöverföring mellan datorer.
Det fungerar genom att dela upp data i paket, som sedan omorganiseras till ett sammanhängande meddelande i den mottagande änden.
Dessa datapaket kan ses som pusselbitar. När alla bitar är på plats kan vi förstå meddelandet som helhet.
Genom att dela upp meddelandet i paket säkerställs tillförlitligheten. Varje paket kan ta en annan väg för att säkerställa att det når destinationen.
Om ett meddelande skickades som en enda enhet, skulle det gå förlorat om något gick fel. Då skulle det behövas skickas om.
Fyralagersmodellen förklarar detta ytterligare.
När data skickas från en dator går den igenom alla fyra lagren i en bestämd ordning där den delas upp i paket och skickas (Lager 1 → Lager 4).
På den mottagande datorn sätts data ihop igen genom samma fyra lager, men i omvänd ordning (Lager 4 → Lager 1).
Andra viktiga internetprotokoll
TCP/IP innefattar de viktigaste protokollen som gör internet möjligt.
Några av de mest använda internetprotokollen är HTTP, HTTPS, FTP, POP3 och SMTP:
- HTTP (Hypertext Transfer Protocol) kopplar användare till webbservrar (genom webbläsare) för att komma åt information.
- HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) krypterar anslutningen till webbservern och skyddar datatrafiken.
- FTP (File Transfer Protocol) används för att överföra filer mellan servrar eller från en server till en dator.
- POP3 (Post Office Protocol version 3) låter en e-postklient hämta e-post från en server och läsa den offline.
- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) används för att skicka och ta emot e-post.
TCP/IP är standard, men inte alltid optimalt
Trots sina många fördelar är TCP/IP inte utan nackdelar. Det är komplext att konfigurera, mindre lämpligt för små nätverk och protokollet är svårt att ersätta.
Modellen beskriver inte alltid de olika lagren på bästa sätt. OSI-modellen kan i vissa fall vara bättre för att ge en djupare förståelse.
Men sammantaget är TCP/IP avgörande för en snabb och tillförlitlig dataöverföring, och är därmed grunden för hela internet.