آموزش مقدماتی شبکه | فرایندهای TCP/IP

تولید بسته‌های داده

فرآیند تولید بسته‌های داده، که به آن بسته‌بندی یا encapsulation نیز گفته می‌شود، اولین و اساسی‌ترین قدم در ارسال اطلاعات از طریق پروتکل TCP/IP است. این فرآیند را می‌توان به فرستادن یک نامه تشبیه کرد. شما ابتدا متن نامه (داده‌های شما) را می‌نویسید، سپس آن را در یک پاکت می‌گذارید و روی پاکت آدرس مقصد و مبدأ را می‌نویسید (اطلاعات هدر). در نهایت، پاکت را تحویل پست (شبکه) می‌دهید.

در مدل TCP/IP، این فرآیند از لایه بالایی (لایه کاربرد) به سمت لایه پایینی (لایه فیزیکی) حرکت می‌کند. در هر لایه، اطلاعات مربوط به همان لایه به داده اضافه می‌شود. این اطلاعات اضافی معمولاً در ابتدای داده اصلی قرار می‌گیرند و به آن‌ها "هدر" (Header) می‌گویند. گاهی اوقات در انتها نیز اطلاعاتی اضافه می‌شود که "تریلیر" (Trailer) نام دارد.

مراحل تولید یک بسته داده به شرح زیر است:

1. لایه کاربرد (Application Layer): فرآیند با داده‌های تولید شده توسط کاربر در یک برنامه (مانند متن یک ایمیل، یک درخواست وب و غیره) آغاز می‌شود. این داده‌ها به عنوان "داده پیام" یا "Message Data" شناخته می‌شوند.

2. لایه انتقال (Transport Layer): داده دریافتی از لایه کاربرد به این لایه می‌رود. در اینجا، پروتکل انتقال (معمولاً TCP یا UDP) یک هدر به ابتدای داده اضافه می‌کند. این هدر حاوی اطلاعات حیاتی مانند شماره پورت مبدأ و مقصد است. شماره پورت به کامپیوتر مقصد می‌گوید که این داده متعلق به کدام برنامه یا سرویس است (مثلاً شماره پورت ۸۰ برای وب). حالا این واحد داده جدید، که ترکیبی از هدر لایه انتقال و داده اصلی است، سگمنت (Segment) در TCP یا دیتاگرام (Datagram) در UDP نامیده می‌شود.

3. لایه اینترنت (Internet Layer): سگمنت یا دیتاگرام به لایه اینترنت (یا شبکه) فرستاده می‌شود. در این لایه، پروتکل IP یک هدر IP جدید به ابتدای آن اضافه می‌کند. مهم‌ترین اطلاعات موجود در این هدر، آدرس IP مبدأ و آدرس IP مقصد هستند. این آدرس‌ها مسیر کلی بسته را در شبکه تعیین می‌کنند. داده در این مرحله پکت یا بسته (Packet) نام دارد.

4. لایه پیوند داده (Data Link Layer): پکت به لایه پیوند داده می‌رود. در این لایه، یک هدر و یک تریلر جدید اضافه می‌شود. هدر این لایه معمولاً حاوی آدرس MAC مبدأ و مقصد (آدرس سخت‌افزاری کارت شبکه) است که برای ارسال داده درون یک شبکه محلی (مانند بین کامپیوتر شما و روتر) استفاده می‌شود. تریلر نیز معمولاً شامل یک قطعه اطلاعات به نام CRC است که برای تشخیص خطاهای انتقال به کار می‌رود. داده در این مرحله فریم (Frame) نامیده می‌شود.

5. لایه فیزیکی (Physical Layer): در نهایت، فریم به لایه فیزیکی می‌رسد. در این لایه، فریم به صورت یک دنباله از بیت‌ها (صفر و یک) تبدیل شده و به صورت سیگنال‌های الکتریکی، نوری یا رادیویی روی کابل یا هوا ارسال می‌شود.

به طور خلاصه، داده کاربر در هر لایه "بسته‌بندی" می‌شود و اطلاعات کنترل‌کننده لازم برای مسیریابی، تحویل و بازیابی به آن اضافه می‌گردد. این ساختار سلسله‌مراتبی تضمین می‌کند که داده به درستی به مقصد برسد و برنامه مناسب در سیستم مقصد بتواند آن را دریافت و پردازش کند.