روابط سريعة
منذ 40 عامًا—في سبتمبر 1981—داربا تم نشر المواصفات النهائية لمجموعة بروتوكولات TCP/IP، والتي تحدد القواعد الأساسية لكيفية عمل الإنترنت. وفي حين لم يتم اعتماد TCP/IP على نطاق واسع حتى عام 1983، فإن هذا الإنجاز يمكن أن يساعدنا في فهم سبب أهمية TCP/IP.
ما هو TCP/IP؟
TCP/IP هو مجموعة بروتوكولات تتكون من بروتوكولين رئيسيين ابتكرهما فينت سيرف وبوب كاهن، بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP) وبروتوكول الإنترنت (IP). يحدد بروتوكول الإنترنت التوجيه والتوجيه – كيفية تدفق حزم البيانات عبر الشبكة. يتولى بروتوكول التحكم في الإرسال إجراء الاتصالات وضمان وصول حزم البيانات إلى وجهتها الصحيحة. يعمل البروتوكولان معًا لإنشاء أساس الإنترنت الحديث.
لماذا تم إنشاء TCP/IP؟
قبل ظهور الإنترنت، قامت وزارة الدفاع الأمريكية (من خلال وكالة مشاريع البحوث المتقدمة) بإنشاء شبكة كمبيوتر تسمى شبكة أربانت كانت شبكة ARPANET هي الشبكة التي ربطت بين أجهزة الكمبيوتر الحكومية والجامعية الأمريكية في مختلف أنحاء البلاد. وقد ظهرت شبكة ARPANET على الإنترنت في عام 1969. وقبل ظهور بروتوكول التحكم في الإرسال، كانت شبكة ARPANET تستخدم بروتوكولاً يسمى الحزب الوطني التقدمي (برنامج التحكم بالشبكة) لإجراء الاتصالات بين الأجهزة على الشبكة.
وفقًا لخطة انتقال NCP/TCP (RFC801) نُشرت في نوفمبر 1981، نشأت الحاجة إلى بروتوكول التحكم في الإرسال/بروتوكول الإنترنت من جبهات متعددة. فقد بدأت شبكات الكمبيوتر التجريبية على نحو متزايد في استخدام الروابط اللاسلكية والفضائية بدلاً من الأسلاك المادية. كما أجرت المنظمات أبحاثًا متزايدة على الشبكات المحلية ـ مجموعات من الآلات تتواصل معًا داخل نفس المنشأة بدلاً من التواصل عبر مسافات طويلة. وأدرك مهندسو شبكة ARPANET أن البروتوكولات الأساسية المستخدمة آنذاك كانت “غير كافية” لتغطية كل هذه الأنواع المختلفة والجديدة من الشبكات.
في الوقت نفسه، خلال سبعينيات القرن العشرين، أنشأت شركات مثل IBM وDEC وAT&T وXerox شبكات كمبيوتر خاصة بها غير متوافقة، مما أدى إلى تجزئة تبادل المعلومات. لذا فقد اكتسبت حزمة TCP/IP شهرة فورية لأنها تمثل حلاً مفتوح البنية وغير مملوك وخاليًا من حقوق الملكية، مما يسمح لأجهزة الكمبيوتر من أي نوع بالاتصال عبر أي وسيط، طالما تم تنفيذ برنامج TCP/IP على النظام.
بدأ تطوير بروتوكول التحكم في الإرسال وبروتوكول الإنترنت في عام 1973 بواسطة فينت سيرف وبوب كاهن. وبعد التطوير طوال سبعينيات القرن العشرين بواسطة سيرف وكاهن وآخرين، نشرت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة المواصفات الخاصة ببروتوكول التحكم في الإرسال وبروتوكول الإنترنت في طلب التعليق وثائق 791 و 793، بتاريخ سبتمبر 1981، والذي مثل أول تقديم عام للإطار النهائي لبروتوكول TCP/IP.
كيف يعمل بروتوكول TCP/IP؟
TCP و IP هما تقنيتان منفصلتان تعملان معًا، جنبًا إلى جنب، لتحقيق اتصالات موثوقة من خلال شبكة كمبيوتر غير متجانسة (أنواع عديدة ومختلفة من أجهزة الكمبيوتر والروابط).
كما ذكرنا سابقًا، يتعامل IP مع عناوين الأجهزة الموجودة على الشبكة وكيفية توجيه كتل البيانات (تسمى “الحزم“) تصل إلى الوجهة الصحيحة. يضمن TCP وصول الحزم إلى وجهتها دون خطأ، من خلال الاتصال مسبقًا للتأكد من وجود مضيف لاستقبال المعلومات، وإذا فقدت المعلومات في الطريق أو تعرضت للتلف، يتم إعادة إرسال البيانات حتى تصل إلى هناك بأمان.
لقد قام مهندسو بروتوكول TCP/IP عمدًا بفصل تنفيذ بروتوكول TCP عن بروتوكول IP لجعل الشبكة أكثر مرونة وقابلية للتكيف. في الواقع، يمكن استبدال بروتوكول TCP ببروتوكول مختلف يسمى UDP وهو أسرع ولكنه يسمح بفقدان البيانات في المواقف التي لا تكون فيها دقة الإرسال بنسبة 100% ضرورية، مثل مكالمة هاتفية أو بث فيديو.
يُطلق مهندسو الشبكات على هذا التصميم المعياري اسم “مجموعة بروتوكولات“، ويسمح ذلك بمعالجة بعض الطبقات السفلية في المكدس بشكل مستقل بالطريقة الأكثر ملاءمة لهندسة الآلة المحلية. بعد ذلك، يمكن للطبقات العليا العمل فوق تلك الطبقات للتواصل مع بعضها البعض. وفي حالة الإنترنت، تتكون هذه المكدس عادةً من أربع طبقات:
- طبقة الارتباط – بروتوكولات منخفضة المستوى تعمل مع وسيط مادي (مثل Ethernet)
- طبقة الانترنت – حزم التوجيه (IP، على سبيل المثال)
- طبقة النقل – إنشاء وقطع الاتصالات (TCP، على سبيل المثال)
- طبقة التطبيق – كيف يستخدم الأشخاص الشبكة (الويب، وبروتوكول نقل الملفات، وغيرها)
توجد البروتوكولات التي تتعامل مع الويب (مثل بروتوكول نقل النص التشعبي أو HTTP) على طبقة التطبيق، وهي تعمل فوق بروتوكولي TCP وIP. وبفضل هذا النموذج، لا يحتاج بروتوكول HTTP إلى معرفة كيفية إنشاء أو قطع الاتصالات على مستوى منخفض ــ فكل ذلك يتم بواسطة البروتوكولات الأدنى في المجموعة. وهذا يوفر نظامًا مرنًا للغاية وهو السبب وراء نجاح بروتوكولات TCP/IP وما زالت تشكل العمود الفقري للإنترنت اليوم.
متى بدأ استخدام TCP/IP؟
أثناء التطوير، دخل بروتوكول TCP/IP حيز الاستخدام التجريبي في وقت مبكر من عام 1973. ومع استمرار مبتكريه في تحسين البروتوكولات، انتقل بروتوكول الإنترنت (IP) من الإصدار 1 إلى الإصدار 4 بحلول عام 1981، وهو الإصدار الذي لا يزال يستخدم على نطاق واسع حتى اليوم.
على الرغم من أن وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة قدمت أول نسخة نهائية من بروتوكولي TCP وIP (النسخة 4) في سبتمبر 1981، إلا أن بعض أجهزة الكمبيوتر التابعة لشبكة ARPANET استمرت في استخدام بروتوكولات ARPANET السابقة (مثل NCP) لفترة من الوقت. وكما هو الحال مع أي تقنية راسخة، فإن التغيير قد يستغرق وقتًا، وقد صمم مهندسو الخطة خطة بديلة. فترة انتقالية بين NCP وTCP والتي من المقرر أن تنتهي في الأول من يناير 1983.
1 يناير 1983 “يوم العلم” (يوم حدث فيه تغيير كبير في الحوسبة)، كان بمثابة بداية الاستخدام الواسع النطاق لبروتوكول TCP/IP وولادة الإنترنت الحديث. وحتى ذلك الحين، ظلت بروتوكولات الشبكة الأخرى مستخدمة على نطاق واسع، ولم يصبح بروتوكول TCP/IP هو “الفائز” الواضح إلا في منتصف تسعينيات القرن العشرين فيما يسميه البعض “اليوم الذهبي”. حروب البروتوكول.
مستقبل TCP/IP
في الوقت الحالي، يعمل معظم الإنترنت على بروتوكول الإنترنت الإصدار الرابع، والذي يُطلق عليه عادةً “IPv4”. ولكن هناك إصدار أحدث يُسمى “IPv6″، والذي تم تقديمه في عام 1998، وهو ينتشر ببطء مع مرور الوقت (ببطء شديد). ومن بين أهم ميزات IPv6 دعم عناوين 128 بت، مما يسمح بوجود 340 تريليون تريليون تريليون جهاز بعناوين IP فريدة على الشبكة.
على النقيض من ذلك، يدعم IPv4 عناوين 32 بت، مما يسمح بأكثر من 4.2 مليار عنوان IP. وبينما يبدو 4.2 مليار رقمًا كبيرًا، فقد قمنا بالفعل بقياسه. تم الوصول إلى الحد الأقصى لعناوين IPv4 المخصصة في وقت ما خلال العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، اعتمادًا على كيفية قياسه.
لحسن الحظ، فإن بروتوكولي IPv4 وIPv6 متوافقان، لذا فإن بائعي أجهزة الكمبيوتر ومضيفي الإنترنت والسلطات المسؤولة عن التعيين لديهم بعض الوقت للتحرك أثناء الانتقال إلى IPv6 بمرور الوقت. وحتى مع كل التحسينات التي أدخلت على بروتوكول IPv6، فإن بنيته تعود إلى نفس البحث الذي بدأه سيرف وإيفانز في عام 1973 وانتهى في عام 1981. وهذا إرث عظيم. عيد ميلاد سعيد لبروتوكول TCP/IP!