Vi använder alla internet varje dag för alla slags saker utan att ens tänka på hur det fungerar. Du klickar bara på en knapp och posten skickas. Inom några sekunder, i andra änden, mottas posten. Det är allt så snabbt och enkelt. Vi kan alla komma överens om det snabbt. Men är det verkligen så enkelt? Har du någonsin undrat vad som händer bakom kulisserna som gör nätverk så smidigt och enkelt? Ryggraden i nätverk är den så kallade TCP/IP-modellen, och det kommer att vara vårt huvudämne idag.

I det här inlägget kommer vi att förklara syftet med TCP/IP -modellen och försöka beskriva hur den fungerar.

Vad är TCP/IP -modell?

Nätverk fungerar korrekt eftersom alla enheter och programvara följer en viss uppsättning regler, som kommer i form av standarder och protokoll. Idag är den mest använda nätverksmodellen TCP/IP. Varje enhet som ska ansluta till Internet som görs idag har stöd för TCP/IP.

Varje Windows PC stöder TCP/IP -protokoll (såväl som varje MACOS -dator, varje iOS -enhet, varje Android -enhet, et.)

TCP/IP är en modell som används för att standardisera datornätverk. Den definierar hur datorer kommunicerar i ett nätverk. TCP/IP -modellen består av några få lager. Varje bit av data som skickas från en dator till en annan måste passera genom alla dessa lager innan de skickas och/eller tas emot.

Vad står TCP i TCP/IP för?

TCP är en förkortning för transmissionskontrollprotokoll. Det är en kommunikationsstandard som möjliggör att skicka paket via Internet och säkerställer att paketen framgångsrikt tas emot i andra änden.

TCP definierar hur applikationsdata skickas från en dator via internet till en annan dator eller server. TCP delar upp data i mindre bitar som kallas segment innan du skickar dem. För varje skickat segment skapar TCP -protokollet en rubrik med lite grundläggande information om det segmentet.

Rubriken innehåller information om käll- och destinationsportarna. Applikationen som används för kommunikation mellan enheter bestämmer portnumret. Till exempel, om applikationen är http (om du försöker öppna en webbplats) kommer destinationsporten att vara 80. Om du försöker besöka en HTTPS -webbplats kommer destinationsporten att vara 443. Porten kommer att vara 25. Om du försöker överföra filer från en server (FTP -protokoll) kommer destinationsporten i rubriken 20 och 21.

Förutsatt att du är en klient som kommunicerar med någon form av server, genereras källportarna för din enhet slumpmässigt av TCP. När du besöker en webbplats kommunicerar du en klient med webbservern (http eller https -server). Så när du skriver in webbadressen och träffar Enter tilldelar TCP slumpmässigt en källport till en specifik flik i din webbläsare. Genom den här porten kommer din dator att ta emot informationen från servern.

När din begäran når webbservern skickar servern data till dig. Uppgifterna kommer också att ha TCP -rubriken med käll- och destinationsportar. I det här fallet kommer källporten att vara 80 (HTTP -webbplats) eller 443 (HTTPS -webbplats), och destinationsporten kommer att vara så slumpmässigt genererad portnummer av TCP på din dator. Som ett resultat kommer du att se innehållet på webbplatsen i din webbläsare.

Förutom käll- och destinationsportarna innehåller TCP -rubriken massor av annan information.

Till exempel tilldelar TCP också ett sekvensnummer till varje datasegment, så att mottagaren vet om alla segment har nått destinationen och hur man sätter ihop alla segmenten igen.

Vidare tilldelas bekräftelsesnummer till varje segment så att mottagaren kan berätta för avsändaren vilket paket som förväntas tas emot nästa.

Kontrollsumman är en annan information som finns i TCP -rubriken. Denna information används för feldetektering. För varje datasegment, innan du skickar det, beräknar TCP kontrollsumman för det segmentet. När det segmentet når mottagaren beräknar mottagningsmaskinen också kontrollsumman. Om värdena matchar mottas uppgifterna. Om kontrollsumma inte matchar kommer mottagaren att släppa data.

TCP -rubrik innehåller några fler bitar av information, men låter inte komplicera saker för mycket. Detta kommer att vara mer än tillräckligt för att förklara hur TCP/IP -modellen fungerar. Om du vill lära dig mer om TCP -rubriken, titta på videon nedan.

TCP -rubrik förklarade

Poängen med all denna information i TCP -rubriken är att säkerställa ett säkert och tillförlitligt dataflöde från avsändaren till mottagaren.

TCP är inte det enda protokollet som används för dataöverföring. Det andra gemensamma protokollet kallas UDP eller användardatagramprotokoll. Det liknar TCP men mycket enklare. Varje datasegment som skickas med UDP har också en rubrik, men rubriken är mycket mindre. Den innehåller bara käll- och destinationsportar, längd och kontrollsumma. UDP är inte lika pålitlig och beroende på anslutningskvalitet kan du tappa massor av datapaket. TCP, å andra sidan, kommer att förhindra sådana händelser och kommer att återge alla förlorade datapaket. Så varför använder vi UDP om det är så opålitligt?

Sanningen är - vissa applikationer sätter hastighet och kommunikation med låg latens över tillförlitligheten. Sådana applikationer är röst- och videosamtal samt onlinespel . För sådana applikationer kommer din dator alltid att använda UDP -protokoll istället för TCP. Applikationer som inte kräver låg latens kommer alltid att använda TCP. Så, till exempel, när du försöker ladda upp eller ladda ner en fil från en server, kommer din dator att använda TCP -protokollet eftersom det är mer pålitligt och kommer att skydda integriteten i dina data.

TCP vs. UDP

Vad står IP i TCP/IP för?

IP står för internetprotokoll. Det är en uppsättning regler som möjliggör kommunikation av enheter i ett nätverk genom att tilldela unika adresser (IP -adresser) till varje enhet. Therere två IP -protokoll - IPv4 och IPv6. IPv4 används för närvarande, medan IPv6 inte är helt implementerad ännu.

IPv4 definierar en IP -adress som en unik sekvens på 32 bitar. Varje enhet i ett nätverk måste ha en unik adress. Annars kommer det inte att kunna kommunicera med andra .

Alla IPv4 -adresser är indelade i 5 klasser (A till E), baserat på storleken på de nätverk de används på. Dessutom är de indelade i två grupper - privata och offentliga. Offentliga adresser används för kommunikation på internet, medan privata adresser används för kommunikation med andra enheter anslutna till ett LAN -nätverk.

Alla enheter i ditt hem har privata IP -adresser. Hela ditt hemnätverk (alla enheter i ditt hem) har bara en offentlig adress tilldelad av din ISP. Alla enheter i ditt hem använder den ena offentliga IP -adressen för att gå online, men de använder privata adresser när du kommunicerar med andra enheter i ditt hemnätverk.

Slutligen kan alla IPv4 -adresser vara antingen statiska eller dynamiska. Statiska adresser stannar med en enhet (server, dator, skrivare, spel) och ändras inte över tid - en enhet kommer alltid att ha samma adress. Dynamiska adresser förändras över tid.

Syftet med IP -adresser i TCP/IP -modellen är ganska uppenbart. Utan dem kunde våra enheter inte ta emot eller skicka några data eftersom data inte skulle veta vart de ska gå.

TCP/IP -lager

Som nämnts är TCP/IP -modellen en uppsättning regler och protokoll som definierar hur data reser från en dator till en annan. TCP och IP är ryggraden i denna modell, men det finns lite mer för den.

TCP/IP -modellen som används idag består av 5 lager - applikation, transport, nätverk, datalänk och fysiskt lager.

Varje bit av information måste passera alla dessa lager innan de skickas. Det måste också passera alla lager på den mottagande änden innan den tas emot.

Den ursprungliga modellen bestod av fyra lager applikation, transport, internet och länk. Den nya, uppdaterade TCP/IP -modellen bytt namn till Internet -lagret till nätverkslager, medan länkskiktet är uppdelat i två datalänk och fysiskt lager. Så istället för fyra originallager har vi nu 5 lager.

I varje lager har vi olika protokoll och enheter. Varje lager kommer att lägga till sin egen information. Hela processen heter kapsling. När data når det fysiska lagret överförs data till den mottagande enheten (vare sig det är på internet eller inom ett mycket mindre LAN -nätverk). Den mottagande enheten börjar sedan avkapulera varje paket med data och ordna om dem.

Hur fungerar TCP/IP?

Som nämnts måste uppgifterna gå igenom varje skikt innan de skickas (inkapsling) och måste sedan gå igenom varje lager i den mottagande änden innan de tas emot (avkroppar). Låt oss diskutera dessa två processer.

Inkapsling

Det översta lagret kallas applikationslagret. Program (som din webbläsare, Skype eller dina onlinespel) interagerar direkt med detta lager. Allt börjar med applikationsdata som skapats i detta lager. Uppgifterna kan vara vilken fil som helst från din dator till någon annan dator. Det kan också vara din begäran att öppna en webbplats eller ett kommando i ett videospel. Detta lager består av applikationsprotokoll som HTTP (osäkra webbplatser), HTTPS (säkra webbplatser), SMTP (e -postprotokoll), FTP (filöverföringsprotokoll), Telnet, SSH, etc.

Skiktet nedan är transportlagret - det är där TCP bor, tillsammans med UDP. Det är här uppgifterna hackas i små bitar med data som kallas segment. Genom att segmentera uppgifterna möjliggör TCP mycket snabbare växellåda och gör att varje paket kan ta den snabbaste vägen. De kanske inte kommer till destinationen i samma ordning, men det är därför vi har TCP -rubriker. Varje segment får en TCP -rubrik, som diskuterats ovan. Baserat på applikationen i det föregående lagret definierar TCP käll- och destinationsportar. För att säkerställa att varje data når sin destination och att all data tas emot korrekt kommer TCP också att lägga till all annan information som vi har talat om.

Rekommenderad läsning:

Efter transportlagret flyttar data ner till nätverkslagret, där adresseringen sker. Det är där internetprotokollet bor. I nätverkslagret får varje paket den så kallade IP-rubriken, som innehåller information om källan och destinationens IP-adress. På så sätt vet paketet vart det går såväl som var det kom ifrån. När segmentet från transportlagret når nätverkslagret och tar emot sin IP -rubrik blir det ett paket. Routrar arbetar också vid nätverkslagret eftersom de ansvarar för IP -adressering i LAN -nätverk

Slutligen når data datalänkskiktet. Här får varje paket inte bara en rubrik utan också en trailer. Rubriken innehåller käll- och destinationens MAC -adresser, medan trailern innehåller felkontrollinformation som hjälper den mottagande enheten att kontrollera om uppgifterna har tagits emot korrekt. Datalänkskiktet innehåller Ethernet. Ethernet -switchar fungerar också vid detta lager. Efter att ha passerat datalänkskiktet blir paketet ram.

Slutligen finns det ett fysiskt lager som innehåller allt du faktiskt kan röra (exklusive routrar och switchar). Kablar och nätverkskort tillhör detta lager. När data når det fysiska lagret överförs det fysiskt till den mottagande änden.

Datainsamling

Uppgifterna överförs fysiskt till destinationen, och det är där dekapleringsprocessen startar. Vid datalänkskiktet kontrollerar destinationsmaskinen varje ram. Den kontrollerar källan och destinationens MAC -adress. Om Destination MAC -adressen matchar destinationsmaskinen kommer datalänkskiktet att trycka ramen längre upp till nätverkslagret.

Här kontrollerar mottagningsmaskinen destinationens IP -adress. Om paketet är avsett för den specifika datorn kommer det att gå längre upp till transportlagret. TCP -rubriken kontrolleras, och om allt är korrekt skickas data till applikationslagret, där de äntligen mottas.

Slutgiltiga tankar

Där har du det. Förhoppningsvis förstår du nu vad en TCP/IP -modell är, vad den används för och hur den fungerar. Håll ögonen öppna för mer intressanta artiklar om nätverk!