Wyobraź sobie dwa komputery. Są od siebie oddaleni o wiele mil. Mają różne systemy operacyjne. Jeden to komputer z systemem Windows, drugi to serwer Linux. Nigdy się nie spotkali. Jednak komunikują się ze sobą bez zarzutu. Jak? Ponieważ mówią tym samym językiem. Ten język to TCP/IP.
To uniwersalny standard. Umożliwia przesyłanie danych pomiędzy dowolnymi dwoma maszynami w Internecie. Pomyśl o tym jak o zasadach ruchu drogowego. Bez tego sieć stałaby się chaotycznym bałaganem niezgodnych sygnałów.
TCP/IP oznacza protokół kontroli transmisji/protokół internetowy. To nie jest tylko jeden protokół. To jest zbiór zasad. Zestaw umów. Reguluje sposób przesyłania danych od nadawcy do odbiorcy.
Krótka historia sieci
Ten stos protokołów nie wziął się znikąd. Został opracowany na początku lat 70-tych. Kluczowe liczby? Boba Kahna, Louisa Pouzina i Vinta Cerfa. Szukali sposobu na umożliwienie komunikacji różnych komputerów w powstającej sieci.
Cel był prosty, ale ambitny: umożliwić routing danych. Nie miało znaczenia, czy sprzęt był stary, czy nowy. Protokół musiał być wiarygodny.
W roku 1983 poprzednik współczesnego Internetu, ARPANET, przeszedł na protokół TCP/IP. I utknęło. Wygrał. Stał się podstawą globalnej sieci, z której korzystamy dzisiaj.
Podejście hierarchiczne
Aby zrozumieć, jak to działa, musimy przyjrzeć się modelowi OSI. Model wzajemnych połączeń systemów otwartych definiuje siedem poziomów komunikacji. Protokół TCP/IP upraszcza tę strukturę. Zasadniczo wykorzystuje pięć z tych poziomów.
Poziomy działają pionowo. Warstwy wyższe korzystają z usług świadczonych przez warstwy niższe. Każdy poziom wykonuje swoje własne, specyficzne zadanie. Dodaje warstwę abstrakcji.
1. Warstwa fizyczna
To jest sprzęt. Kable. Światłowód. Fale radiowe. Warstwa ta zajmuje się właściwościami fizycznymi przekładni. Co ciekawe, warstwa ta często jest wyłączona ze ścisłego modelu TCP/IP. Jednak w praktyce dane wymagają fizycznego nośnika do przesłania. Typowym przykładem są tutaj kable Ethernet.
2. Warstwa łączy
Poziom ten znajduje się bezpośrednio nad poziomem fizycznym. Określa, w jaki sposób dane są umieszczane w środowisku sieciowym. Zapewnia wykrywanie błędów. Zapewnia to, że bity przesyłane fizycznie są prawidłowo odbierane na poziomie sieci lokalnej. W tej warstwie działają protokoły takie jak Ethernet.
3. Warstwa sieciowa
Tutaj dzieje się magia routingu. Warstwa sieciowa przenosi dane w obrębie jednej sieci lub pomiędzy wieloma sieciami. Właściwie definiuje Internet.
Gwiazdą tej warstwy jest Protokół internetowy (IP). IP przydziela adresy każdemu urządzeniu. Każdy komputer ma unikalny adres IP. To jest cyfrowy kod pocztowy. Obecnym standardem jest IPv6. Starsze systemy nadal korzystają z protokołu IPv4, jednak przejście na protokół IPv6 jest konieczne ze względu na rosnącą liczbę podłączonych urządzeń.
4. Warstwa transportowa
Warstwa ta zarządza komunikacją pomiędzy aplikacjami. Zapewnia, że dane docierają z punktu A do punktu B bez zniekształceń. Jest tu dwóch głównych graczy: UDP i TCP.
UDP jest proste. Jest szybki. Nie sprawdza, czy dane zostały dostarczone. Po prostu je wysyła.
TCP to inna sprawa. Protokół kontroli transmisji jest niezawodny. Sprawdza błędy. Retransmituje utracone pakiety. Porządkuje dane poprawnie. To trwa dłużej. Ale jest o wiele bardziej niezawodny. W przypadku większości codziennych zadań niezawodność jest warta małego opóźnienia.
5. Warstwa aplikacji
Warstwa ta łączy warstwy sesji, prezentacji i aplikacji modelu OSI. To tutaj tworzone są dane użytkownika. W tym miejscu wchodzisz w interakcję ze stronami internetowymi.
Działają tu protokoły takie jak HTTP, HTTPS i SMTP. Otwierając przeglądarkę, korzystasz z warstwy aplikacji. Twoja przeglądarka korzysta z określonych portów TCP lub UDP, aby określić, która aplikacja powinna odbierać dane.
Dlaczego potrzebujemy zarówno protokołu TCP, jak i IP?
Możesz się zastanawiać, dlaczego istnieją dwa główne protokoły. Wykonują różne zadania.
IP obsługuje adresowanie. Przesyła dane z jednego komputera do drugiego. Wykorzystuje adresy IP do identyfikacji komputera odbiorcy. To jak koperta z zapisanym adresem.
TCP dotyczy precyzji. Wykorzystuje numerowane porty. Wysyła dane z jednej aplikacji do drugiej aplikacji. Zapewnia, że dane docierają we właściwej kolejności. To tak, jakby mieć pewność, że list w kopercie dotrze do właściwej osoby w domu.
Bez adresu IP nie wiedziałbyś, dokąd wysłać dane. Bez protokołu TCP dane mogą być zniekształcone lub niekompletne.
Inne protokoły na stosie
TCP i IP to podstawa. Ale nie tylko oni. W zestawie znajduje się wiele innych protokołów. Każdy z nich spełnia swoją specyficzną rolę.
- HTTP/HTTPS : Przetwarzają strony internetowe. Wysyłają i odbierają dane HTML i multimedialne.
- FTP : Protokół przesyłania plików. Przenosi pliki pomiędzy komputerami.
- SMTP i POP3 : zarządzają pocztą e-mail. SMTP wysyła go; POP3 pobiera.
- DNS : System nazw domen. Przeglądarki korzystają z systemu DNS w celu sprawdzenia adresu IP komputera po wpisaniu nazwy witryny internetowej. Tłumaczy nazwy czytelne dla człowieka na numeryczne adresy IP.
Dlaczego jest to dla Ciebie ważne
Aby korzystać z Internetu, nie musisz rozumieć każdego bajtu. Jednak wiedza o tym, jak działa protokół TCP/IP, zmienia sposób myślenia o łączności.
Podczas gdy przesyłanie strumieniowe wideo przebiega płynnie, protokół TCP ciężko pracuje w tle. Gdy natychmiast wysyłasz wiadomość e-mail, warstwa aplikacji wykonuje swoje zadanie. Kiedy przełączasz się z Wi-Fi na komórkową, warstwa IP kieruje Twój ruch do nowej sieci.
To złożony system. Ale ona jest niewidzialna. O to właśnie chodzi. Działa tak dobrze, że zapominamy o jego istnieniu. Dopóki nie przestanie.
Następnym razem, gdy Twoja strona będzie się powoli ładować, pomyśl o poziomach. Pomyśl o uściskach dłoni. Pomyśl o pakietach przesyłanych przez światłowód i powietrze. To cud inżynierii. Język uniwersalny. I nadal się rozwija.
IPv6 rozszerza przestrzeń adresową. Pojawiają się nowe protokoły dla urządzeń Internetu rzeczy (IoT). Zasady ciągle się zmieniają. Ale cel pozostaje ten sam. Połącz maszyny. Wymieniaj dane. Utrzymaj działanie Internetu.
To nie jest idealne. To się łamie. Jest opóźnione. Gubi pakiety. Ale to działa. Głównie. I to wystarczy.
