TCP/IP - σύνολο πρωτοκόλλων δικτύου

Το πρωτόκολλο TCP/IP έκανε τα πρώτα του βήματα την δεκαετία του 60, όταν με πρωτοβουλία του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ άρχισε να χρησιμοποιείται σε ένα καθολικό δίκτυο υπολογιστών, το οποίο θα λειτουργεί ακόμη και σε περίπτωση αποτυχίας ορισμένων υλικών του υποδομών. Αυτό το σχέδιο έχει τροποποιηθεί πολλές φορές μέχρι να αποκτήσει την σημερινή του μορφή. Μαζί με την αύξηση της δημοτικότητας του Διαδικτύου, το πρωτόκολλο TCP/IP έγινε το κύριο πρωτόκολλο επικοινωνίας στο δίκτυο.

Το TCP/IP είναι ένα ανοιχτό πρωτόκολλο. Δεν υπάρχει εταιρεία που το περιορίζει με τα δικά της πνευματικά δικαιώματα. Αυτό σημαίνει, ότι καθένας μπορεί να γνωρίσει το τρόπο λειτουργίας του και το σημαντικότερο να το χρησιμοποιεί στον προσωπικό του υπολογιστή. Αυτός σίγουρα ήταν ο καθοριστικός παράγοντας της επιτυχίας αυτού του πρωτοκόλλου, αλλά από την άλλη μεριά φέρει επίσης ορισμένους κινδύνους παραβίασης της ασφάλειας του συστήματος.

Η κατασκευή και αρχή λειτουργίας αυτού το πρωτοκόλλου είναι πολύ περίπλοκη. Με απλά λόγια μπορούμε να πούμε ότι αυτό το πρωτόκολλο χρησιμοποιείται για να κατανέμει τα απεσταλμένα δεδομένα στα κατάλληλου μεγέθους μέρη, που ονομάζονται πακέτα, καθώς και να τα επισημαίνει κατάλληλα έτσι ώστε ο παραλήπτης να μπορεί να ελέγχει αν όλα τα μέρη έχουν αποσταλεί και να τα συγχωνεύσει και πάλι σε ένα σύνολο. Αυτό είναι απαραίτητο, διότι κάθε πακέτο κατευθύνεται ανεξάρτητα, ακολουθώντας την πιο ιδανική διαδρομή που είναι διαθέσιμη την δεδομένη στιγμή. Έτσι, κάθε πακέτο πρέπει να διαθέτει πληροφορίες για τον αποστολέα, τον παραλήπτη, το είδος των δεδομένων που μεταδίδονται, καθώς και την παράμετρο TTL – που περιορίζει την κυκλοφορία του πακέτου στο δίκτυο κατά την αναζήτηση του αποδέκτη.

Έτσι λοιπόν φαίνεται με λίγα λόγια η μετάδοση δεδομένων στα δίκτυα υπολογιστών. Στην πραγματικότητα το πρωτόκολλο TCP/IP είναι τόσο πολύπλοκο, που αποτελείται από τέσσερα στρώματα, υπεύθυνα για διάφορες εργασίες.

Παρακάτω παρουσιάζονται μερικά χαρακτηριστικά καθενός από αυτά.

Φυσικό στρώμα - πρόσβαση στο δίκτυο

Βασικό στρώμα υπεύθυνο για την λήψη δεδομένων από το επόμενο στρώμα διαδικτύου. Ο ρόλος του είναι η μετάδοση δεδομένων υπό την μορφή σειρών δυαδικών ψηφίων. Στην πράξη το φυσικό στρώμα είναι απλά μια κάρτα δικτύου ή ένα μόντεμ μαζί με με τους εγκατεστημένους στο σύστημα οδηγούς.

Στρώμα διαδικτύου

Το στρώμα αυτό είναι υπεύθυνο για την μεταφορά των πακέτων με δεδομένα, από τον διακομιστή στο μηχάνημα προορισμού και το αντίστροφο. Σε αυτό το στρώμα πραγματοποιούνται οι βασικές διαδικασίες που σχετίζονται με την σύνδεση μεταξύ της μιας συσκευής στην άλλη. Ωστόσο δεν παρέχει καμία εγγύηση ως προς την ορθότητα της αποστολής των δεδομένων.

Στρώμα μεταφοράς

Το στρώμα αυτό έχει ως αποστολή να εξασφαλίζει την επικοινωνία μεταξύ των προγραμμάτων του χρήστη. Αυτό ρυθμίζει την ροή πληροφοριών και διασφαλίζει την ομαλή μεταφορά του πακέτου καθώς και την μεταβίβασή του με τη σωστή σειρά. Σε αυτό το στρώμα τα δεδομένα είναι χωρισμένα σε πακέτα και περιγράφονται στα δεδομένα του αποστολέα, του παραλήπτη και αφορούν τον τύπο μετάδοσης δεδομένων. Επιπλέον, ο υπολογιστής του αποδέκτη στέλνει μια επιβεβαίωση στον διακομιστή σχετικά με την παραλαβή του συνόλου των πακέτων. Διαφορετικά ο διακομιστής αποστέλλει το πακέτο και πάλι. Αυτό το στρώμα χρησιμοποιούν οι εφαρμογές στο διαδίκτυο, π.χ. τα προγράμματα πλοήγησης τα οποία δεν επικοινωνούν από μόνα τους με το δίκτυο.

Στρώμα εφαρμογής

Το υψηλότερο στρώμα στο οποίο λειτουργούν οι εφαρμογές των χρηστών. Το στρώμα αυτό περιέχει ένα σύνολο έτοιμων πρωτοκόλλων χρησιμοποιούμενων από εφαρμογές για την επικοινωνία στο δίκτυο, όπως HTTP, TELNET, POP3 και SMTP.

Όπως φαίνεται, το πρωτόκολλο TCP/IP είναι στην πραγματικότητα ένα σύνολο διαφορετικών πρωτοκόλλων που ταξινομούνται για να εργάζονται στα αντίστοιχα στρώματα.

Αξίζει επίσης να σημειωθεί, ότι για την ομαλή λειτουργία του συνόλου, είναι απαραίτητη η σωστή διεύθυνση IP. Κάθε συσκευή που λειτουργεί στο διαδίκτυο πρέπει να έχει μια μοναδική σε διαδικτυακό επίπεδο διεύθυνση IP. Ταυτόχρονα θα πρέπει να σημειωθεί, ότι αυτό ισχύει για τις συσκευές που έχουν άμεση πρόσβαση στο διαδίκτυο, π.χ. τα μόντεμ η οι κάρτες δικτύου. Οι διευθύνσεις IP χωρίζονται σε 5 κλάσεις και κατανέμονται ανάλογα με τον τύπο και την εφαρμογή. Οι αριθμοί των διευθύνσεων IP εκχωρούνται από ειδικούς οργανισμούς στους παρόχους υπηρεσιών Διαδικτύου, και αυτοί με την σειρά τους τους εκχωρούν στους πελάτες τους. Οι οργανισμοί αυτοί διατηρούν την τάξη και την ιεραρχία της διευθυνσιοδότησης, έτσι ώστε καμία διεύθυνση να μην επαναλαμβάνεται. Στην Πολωνία ένας τέτοιος οργανισμός είναι η NASK (Επιστημονικά και Ακαδημαϊκά Δίκτυα Υπολογιστών). Ορισμένες διευθύνσεις IP έχουν ήδη κρατηθεί, κάτι που σημαίνει ότι ποτέ δεν θα συναντήσουμε μια τέτοια διεύθυνση στο Διαδίκτυο. Ένα παράδειγμα μιας τέτοιας διεύθυνσης είναι με αριθμό 192.168.x.x. (όπου το x είναι ένας οποιοσδήποτε μονό-, δι- ή τριψήφιος αριθμός), διότι αυτές οι διευθύνσεις χρησιμοποιούνται σε τοπικά δίκτυα.

Επιπλέον θα πρέπει να αναφέρουμε και τους διακομιστές DNS (Domain Name System), οι οποίοι παίζουν τον ρόλο του διερμηνέα. Χάρη σε αυτούς στο παράθυρο του πλοηγητή δεν χρειάζεται να εισάγουμε μια δύσκολη 32-bit διεύθυνση IP, αλλά απλά μόνο μια ηλεκτρονική διεύθυνση, π.χ. www.delta.poznan.pl, την οποία μπορούμε να την θυμόμαστε πολύ ευκολότερα απ' ότι μια ακολουθία ψηφίων. Τα υπόλοιπα αναλαμβάνονται από τον κοντινότερο διακομιστή DNS, ο οποίος περιέχει έναν πίνακα με ηλεκτρονικές διευθύνσεις μαζί με τις διευθύνσεις IP. Επειδή η δομή τους είναι αποκεντρωμένη, είναι απαραίτητη η τρέχουσα επικοινωνία και η ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ των διακομιστών DNS για τους νέους εμφανιζόμενος τομείς.