چند دهه پیش، ارتباط بین رایانه‌ها موضوعی پیچیده و دشوار بود. هر دستگاه و نرم افزار روش خاص خودش را برای ارسال و دریافت اطلاعات داشت و همین کار باعث می‌شد هماهنگی بین آن‌ها سخت باشد. برای حل این مشکل، ایده ای به نام پروتکل شبکه شکل گرفت. پروتکل‌ها در واقع زبان مشترکی هستند که میان دستگاه‌ها ایجاد شده اند تا بتوانند اطلاعات را به درستی تبادل کنند. ساختار شبکه‌های امروزی نیز بر پایه همین زبان مشترک بنا شده است. به کمک این قوانین مشخص می‌شود که اطلاعات چه طور به قسمت‌های کوچک تر تقسیم شوند و چگونه از یک دستگاه به دستگاه دیگر منتقل شوند. نتیجه این کار، ارتباط آسان تر بین رایانه‌ها، گوشی‌ها و دستگاه‌های هوشمند است.
برای اینکه بهتر بفهمیم پروتکل شبکه چیست، باید بدانیم وقتی دو یا چند سیستم می‌خواهند با هم ارتباط برقرار کنند، چه اتفاقی می‌افتد. تصور کنید دو کامپیوتر می‌خواهند متنی را برای یکدیگر ارسال کنند؛ در این فرایند باید مشخص شود که اندازه بسته‌های اطلاعاتی چقدر باشد، آدرس فرستنده و گیرنده کجا قرار گیرد، خطاها چگونه اصلاح شوند و پاسخ‌ها به چه شکلی ارسال شوند. این موارد توسط مجموعه قوانینی به نام «پروتکل» تعیین می‌شوند.
در یک شبکه، دستگاه‌ها ممکن است سخت افزارها و سیستم عامل‌های متفاوتی داشته باشند؛ مثلا یکی از ویندوز استفاده کند، دیگری لینوکس یا اندروید داشته باشد و دستگاهی دیگر یک مودم یا روتر باشد. اگر این دستگاه‌ها زبان مشترکی نداشته باشند، نمی‌توانند اطلاعات را به درستی رد و بدل کنند. پروتکل‌ها این زبان مشترک را ایجاد می‌کنند و مشخص می‌کنند که اطلاعات چگونه به بخش‌های کوچک تر تقسیم شوند، شماره گذاری شوند و ارسال شوند. همچنین دستگاه گیرنده طبق همین قوانین متوجه می‌شود که چه مقدار اطلاعات دریافت کرده و چگونه آن را کنار هم قرار دهد.
در مدل‌های شبکه ای، پروتکل‌ها به صورت لایه ای ساخته شده اند. برخی از این لایه‌ها فقط به انتقال فیزیکی بیت‌ها می‌پردازند، برخی دیگر مسیر ارسال اطلاعات را مشخص می‌کنند و گروهی هم وظیفه رمزگذاری یا حفظ امنیت را بر عهده دارند. بنابراین، وقتی از «پروتکل شبکه» صحبت می‌کنیم، منظور مجموعه ای از استانداردهاست که بخش‌های مختلف ارتباط را مدیریت می‌کنند. همچنین پروتکل‌ها پایه و اساس ارتباطات در شبکه‌های اطلاعات هستند و بدون آن‌ها، هیچ اطلاعاتی نمی‌تواند به درستی منتقل شود.
پروتکل‌ها را می‌توان به شکل‌های مختلف گروه بندی کرد. این دسته بندی‌ها کاملا جدا از هم نیستند و گاهی ممکن است یک پروتکل در بیش از یک گروه قرار بگیرد. با این حال، این تقسیم بندی به ما کمک می‌کند تا بهتر متوجه شویم که هر پروتکل شبکه چه هدفی را دنبال می‌کند:
در این دسته از پروتکل‌ها، هدف این است که دستگاه‌های مختلف بتوانند به خوبی با هم ارتباط برقرار کنند. یعنی مشخص شود که چطور اطلاعات میان آن‌ها فرستاده و دریافت شوند، چه قوانینی برای بررسی مشکلات اطلاعات وجود داشته باشد و بسته‌های اطلاعاتی چطور شماره گذاری شوند. از نمونه‌های معروف این گروه می‌توان به TCP و UDP اشاره کرد. این پروتکل‌ها وظیفه دارند که انتقال اطلاعات را مدیریت کنند؛ از شکستن یک پیام به قطعات کوچک تر گرفته تا کنترل جریان انتقال اطلاعات. همچنین در حرکت اطلاعات به صورت منطقی و فیزیکی، وظایف مهمی را بر عهده دارند.
این گروه از پروتکل شبکه برای مدیریت بهتر بخش‌های مختلف شبکه ایجاد شده اند. به عنوان مثال،SNMP به شما امکان می‌دهد وضعیت دستگاه‌هایی مثل روتر یا سوییچ را از راه دور بررسی کنید، یا DHCP که فرایند اختصاص آدرس‌های آی پی را ساده تر می‌کند. این پروتکل‌ها بیشتر روی نحوه عملکرد دستگاه‌هایی مثل روترها، نقاط اتصال بی‌سیم و سرورها تمرکز دارند. آن‌ها به مدیر شبکه کمک می‌کنند تا مسیرهای پرترافیک را تحلیل کند یا تنظیمات دستگاه‌ها را از راه دور تغییر دهد.
در شرایطی که احتمال شنود یا دست کاری بسته‌ها وجود دارد، این پروتکل‌ها ساختار رمزنگاری یا احراز هویت را پیاده سازی می‌کنند. SSL/TLS یا SSH نیز در همین گروه اند. آن‌ها می‌کوشند اطلاعات در برابر افراد غیرمجاز حفاظت شوند.
این روش امنیتی باعث می‌شود اطلاعات ارسال شده خوانا نباشند یا رمزگشایی شان توسط فرد بیگانه ساده نباشد. برای نمونه وقتی کاربر با HTTPS به وبسایت وارد می‌شود، میان مرورگر و سرور رد و بدل اطلاعات به صورت رمزگذاری انجام می‌گیرد تا حریم خصوصی بیشتری شکل گیرد.
در ادامه، چند پروتکل شبکه پرکاربرد ذکر خواهد شد تا فضای کلی آن‌ها مشخص گردد:
این ترکیب دوگانه به عنوان یکی از استانداردهای اصلی اینترنت شناخته می‌شود. TCP در بخش انتقال اطلاعات فعالیت می‌کند و تلاش می‌کند اطلاعات به درستی و بدون نقص منتقل شوند. اگر بسته ای در مسیر گم شود یا مشکلی برای آن پیش بیاید،TCP آن را دوباره ارسال می‌کند. از طرف دیگر، IP وظیفه دارد مسیر حرکت اطلاعات را از میان تجهیزات شبکه مشخص کند. این پروتکل‌ها به عنوان یکی از پایه‌های اصلی اینترنت عمل می‌کنند و حجم زیادی از ترافیک اطلاعات از طریق آن‌ها جابه‌جا می‌شود.
UDP
برای توضیح تفاوت بین TCP و UDP می‌توان گفت، TCP مانند یک روش دقیق عمل می‌کند که تمرکز آن بر درست رسیدن تمام اطلاعات است. در مقابل، UDP به سرعت اهمیت بیشتری می‌دهد. در روش UDP، اطلاعات مستقیما به مقصد ارسال می‌شوند و اگر بخشی از آن‌ها از بین برود یا به گیرنده نرسد، دوباره ارسال نمی‌شود. این روش به نوعی بدون اتصال خاصی عمل می‌کند و معمولا در مواردی مثل بازی‌های آنلاین یا پخش زنده ویدیو استفاده می‌شود. دلیل این انتخاب این است که در چنین شرایطی، سرعت اولویت بیشتری نسبت به بررسی کامل اطلاعات دارد.
IPsec
IPsec یک نسخه پیشرفته تر از پروتکل IP معمولی است که برای افزایش امنیت تولید شده است. این فناوری مجموعه ای از قوانین را به کار می‌گیرد تا اطلاعات را رمزنگاری کند و هویت فرستنده و گیرنده را بررسی نماید. از این روش بیشتر در شبکه‌های خصوصی مجازی (VPN) استفاده می‌شود تا مطمئن شوند اطلاعات در حین انتقال دستکاری نمی‌شوند یا به دست افراد غیرمجاز نمی‌افتند. IPsec سه بخش اصلی دارد: یکی برای رمزنگاری محتوا (ESP)، دیگری برای تایید هویت اطلاعات (AH) و بخشی که به تنظیمات امنیتی ارتباط بین دو طرف مربوط است (SA).
HTTP یک روش معمول برای باز کردن صفحات وب است که اطلاعات را بدون رمزگذاری منتقل می‌کند. این یعنی اگر کسی به اطلاعات در حال انتقال دسترسی پیدا کند، می‌تواند محتوای آن‌ها را ببیند. در مقابل،HTTPS نسخه ای امن تر ازHTTP است که اطلاعات را رمزگذاری می‌کند. این روش بیشتر برای انتقال اطلاعات حساس مثل رمزهای عبور استفاده می‌شود. رمزگذاری در HTTPS از طریق پروتکل‌های SSL یا TLS انجام می‌شود. استفاده نکردن از HTTPS می‌تواند خطر دسترسی افراد غیرمجاز به اطلاعات را افزایش دهد. به همین دلیل، HTTPS به طور گسترده در اینترنت استفاده می‌شود و حجم زیادی از ترافیک وب را شامل می‌شود.
FTP یکی از روش‌های قدیمی برای انتقال فایل بین دو سیستم است. در این روش، ابتدا دو کانال ایجاد می‌شود: یکی برای ارسال دستورات و دیگری برای جا به جایی اطلاعات. سپس فایل‌ها از طریق این کانال‌ها منتقل می‌شوند. این روش ساده است اما امنیت خاصی ندارد. بعدها روش‌های پیشرفته تری مثل FTPS و SFTP معرفی شدند که انتقال فایل‌ها را به شکل امن تری انجام می‌دهند.
هر دو ابزار SSH و Telnet برای دسترسی به خط فرمان یک سیستم از راه دور طراحی شده اند. تفاوت اصلی این است کهSSH از رمزنگاری بسیار قوی استفاده می‌کند، در حالی که Telnet هیچگونه رمزگذاری ندارد و اطلاعات به صورت عادی ارسال می‌شوند. به همین دلیل، SSH محبوب تر است. مدیران شبکه از این ابزارها برای مدیریت سرورها، بررسی بخش‌های مختلف شبکه و تغییر تنظیمات سرورها استفاده می‌کنند. SSH باعث می‌شود هیچ شخصی در بین راه نتواند رمز عبور مدیر یا دستورات وارد شده را مشاهده کند.
در فضای ایمیل، سه پروتکل شبکه اصلی وجود دارد که هرکدام وظیفه خاصی دارند. SMTP برای ارسال و توزیع پیام‌ها در اینترنت استفاده می‌شود. از طرف دیگر،POP و IMAP برای دریافت و مدیریت ایمیل‌ها است. همچنین POP پیام‌ها را به سیستم کاربر منتقل کرده و معمولا آن‌ها را از سرور حذف می‌کند. اما IMAP این امکان را می‌دهد که ایمیل‌ها روی سرور باقی بمانند، پوشه بندی شوند و از چند دستگاه به صورت همزمان مدیریت شوند.
پروتکل DNS برای تبدیل نام‌های دامنه، مثل example.com، به آدرس‌های عددی (IP) ساخته شده است. بدون وجود این سیستم، کاربران مجبور بودند آدرس‌های طولانی و سخت عددی، مانند 192.168.x.x را به خاطر بسپارند که کار دشواری بود. در واقع DNS مانند یک دفترچه راهنما عمل می‌کند که درخواست مرورگر را به سرور مرتبط هدایت می‌کند و ارتباط را آسان تر می‌سازد.
در شبکه‌های بزرگ، اختصاص دستی آدرس IP به تمام دستگاه‌ها کار سختی است. به همین دلیل، از سیستمی به نام DHCP استفاده می‌شود. این سیستم روی یک سرور فعال شده و وظیفه آن این است که وقتی دستگاهی به شبکه وصل می‌شود، به طور خودکار یک آدرس IP موقت به آن اختصاص دهد. اگر دستگاه از شبکه جدا شود، این آدرس دوباره برای دستگاه دیگری استفاده خواهد شد. این روش باعث می‌شود مدیریت آدرس‌ها در شبکه راحت تر شود.
پروتکل SNMP ابزاری است که کار مدیریت و نظارت بر شبکه را آسان تر می‌کند. این پروتکل شبکه به مدیران شبکه اجازه می‌دهد اطلاعات مربوط به تجهیزات مختلف را مشاهده کنند یا تنظیمات آن‌ها را تغییر دهند. SNMP شامل چند دستور اصلی است، مانند دستور GET که برای دریافت اطلاعات از دستگاه‌هایی مثل روتر استفاده می‌شود و دستور SET که برای تغییر تنظیمات یک دستگاه به کار می‌رود.
NetFlow ابزاری است که برای بررسی و تحلیل جریان اطلاعات IP در شبکه ایجاد شده است. این ابزار به مدیران شبکه کمک می‌کند تا متوجه شوند کدام برنامه‌ها یا سرویس‌ها بیشترین استفاده از پهنای باند را دارند و در چه زمان‌هایی ترافیک شبکه بیشتر است. همچنین، از طریق این ابزار می‌توان الگوهای استفاده را بررسی کرد و فعالیت‌های غیرعادی یا مشکوک را شناسایی کرد.
پروتکل ARP وظیفه دارد آدرس‌های IP را به آدرس‌های فیزیکی (MAC) مرتبط کند. زمانی که یک کامپیوتر قصد ارسال اطلاعات به دستگاهی مشخص را دارد اما فقط آدرس IP آن دستگاه را می‌داند، یک درخواست عمومی ارسال می‌کند تا آدرس فیزیکی دستگاه مقصد را بیابد. دستگاهی که آدرس IP آن با درخواست مطابقت دارد، پاسخی ارسال می‌کند و آدرس فیزیکی خود را اعلام می‌کند. به این صورت، ارتباط بین دو لایه شبکه IP و MAC برقرار می‌شود و انتقال اطلاعات ممکن می‌گردد.
پروتکل‌ها در شبکه وظیفه هماهنگی و مدیریت ارتباطات بین دستگاه‌های مختلف را بر عهده دارند. به عنوان مثال، اگر بخواهید رایانه ای را از طریق کابل شبکه به روتر متصل کنید، ابتدا پروتکل لایه فیزیکی مشخص می‌کند که سیگنال‌ها چگونه از طریق کابل منتقل شوند. سپس در لایه پیوند اطلاعات، قاب‌هایی (فریم‌هایی) ایجاد می‌شود که شامل آدرس‌های سخت افزاری (MAC) فرستنده و گیرنده هستند. در نهایت، در لایه شبکه مسیر حرکت بسته‌ها تعیین می‌شود و پروتکل انتقال به طور صحیح انتخاب می‌گردد.
این فرایند باعث می‌شود رایانه بتواند آدرس اینترنتی دریافت کند و به شبکه‌های خارجی متصل شود. به طور کلی، هر نوع ارتباطی در شبکه، چه از طریق کابل و چه به صورت بی سیم، نیازمند ساختاری است که مشخص کند اطلاعات چگونه ارسال و دریافت شوند و ترتیب و نوع بسته‌ها چگونه مدیریت شود.
در حوزه امنیت سایبری، گاهی اوقات پروتکل‌های شبکه دارای ضعف‌هایی هستند که ممکن است توسط هکرها مورد سوء استفاده قرار گیرند. به عنوان مثال، در حمله ای به نام سیل، مهاجم از روش تبادل اطلاعات در پروتکل TCP استفاده می‌کند. در این روند، وقتی یک ارتباط TCP شروع می‌شود، سیگنال SYN (درخواست اتصال اولیه) به سرور فرستاده می‌شود و سرور منتظر پاسخ از طرف دیگر می‌ماند. اما هکر با ارسال مداوم درخواست‌های جعلی SYN، سرور را مجبور می‌کند منابع خود را برای این ارتباطات بی پایان اشغال کند. این کار باعث می‌شود سرور نتواند به درخواست‌های واقعی پاسخ دهد و عملا از کار بیفتد.
حمله دیگری که ممکن است رخ دهد، مربوط به استفاده از پروتکل ICMP است. در برخی از شبکه‌ها، امکان استفاده از ICMP محدود شده تا امنیت بیشتری ایجاد شود. دلیل این کار این است که اگر دسترسی به ICMP آزاد باشد، مهاجم می‌تواند اطلاعات بیشتری درباره ساختار داخلی شبکه به دست آورد یا حملاتی مانند ارسال بسته‌های بزرگ پینگ را اجرا کند که ممکن است باعث مختل شدن شبکه شود. از طرفی، در پروتکل‌های امنیتی مانند TLS، اگر در کد نویسی ضعف وجود داشته باشد، ممکن است مهاجم بتواند به اطلاعات رمزنگاری شده دسترسی پیدا کند یا آن‌ها را افشا کند. برای جلوگیری از چنین مشکلاتی، بهتر است همیشه از نسخه‌های به روز پروتکل‌ها استفاده کنیم و اصلاحیه‌های امنیتی مربوطه را نصب کنیم.
سازمان‌هایی که به دنبال ارتقای زیرساخت‌های خود هستند، معمولا بین گزینه‌های مختلف، سرورهای قدرتمند و تجهیزات ارتباطی پیشرفته را انتخاب می‌کنند. وبسایت دکتر اچ پی در زمینه تجهیزات تخصصی سرور و قطعات مرتبط، گزینه‌هایی را معرفی می‌کند که می‌توانند در برنامه ریزی‌های آینده مورد بررسی قرار گیرند. کارشناسان فنی اغلب به سراغ سرورهای HP می‌روند، چرا که این سرورها در مدل‌ها و سری‌های متنوعی عرضه می‌شوند و می‌توانند بر اساس حجم کاری و نیاز شبکه تنظیم شوند.
علاوه بر این، پشتیبانی از قطعات جانبی و دستگاه‌های ذخیره سازی نیز اهمیت زیادی دارد و دکتر اچ پی در این زمینه گزینه‌های متعددی را پیشنهاد می‌دهد. یکی از نیازهای اصلی سازمان‌ها، حفظ پایداری عملکرد شبکه است. در چنین شرایطی، استفاده از ماژول‌های استاندارد، کارت‌های شبکه پرسرعت (ده یا حتی صد گیگابیت) و تجهیزات امنیتی ضروری است. برای انتخاب درست این تجهیزات، شناخت دقیق از ماژول‌ها و سرورهای سازگار اهمیت دارد. دکتر اچ پی در این بخش اطلاعات فنی و مشاوره‌های مناسب عرضه می‌کند تا کاربران بتوانند تصمیمات بهتری بگیرند.
پروتکل‌های شبکه مانند یک زبان مشترک عمل می‌کنند که به دستگاه‌های مختلف اجازه می‌دهند در یک زیرساخت دیجیتال به درستی ارتباط برقرار کنند. پروتکل‌هایی مانند TCP/IP،HTTP و DNS پایه‌های اصلی ارتباطات آنلاین هستند و وظیفه انتقال اطلاعات را بر عهده دارند. این سیستم‌ها برای حفظ امنیت و جلوگیری از نفوذ خرابکاران، نیازمند به روزرسانی مداوم و شناسایی ضعف‌های احتمالی هستند.
TCP برای انتقال دقیق و کامل اطلاعات طراحی شده است. اگر بسته ای در مسیر از بین برود یا اشتباه ارسال شود، این پروتکل آن را دوباره ارسال می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که انتقال اطلاعات مطمئن تر باشد، اما سرعت انتقال کمی کاهش پیدا می‌کند. در مقابل،UDP ساختار ساده تری دارد و خطاها را بررسی نمی‌کند، اما اطلاعات را با سرعت بیشتری منتقل می‌کند. این دو پروتکل شبکه با توجه به نیاز، در شرایط مختلف استفاده می‌شوند.
در شبکه‌های کامپیوتری، هر لایه وظیفه ای مشخص و جداگانه دارد. به عنوان نمونه، لایه انتقال وظیفه تقسیم اطلاعات به بخش‌های کوچک تر و بررسی خطاها را بر عهده دارد، در حالی که لایه شبکه مسیر حرکت اطلاعات را مشخص می‌کند. برای هر لایه، چندین پروتکل شبکه وجود دارد که هرکدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. این تنوع باعث می‌شود که نسبت به شرایط و نیاز، پروتکل مناسب انتخاب شود تا ارتباطات به بهترین شکل انجام شود.
در شبکه‌های گسترده، بسیاری از دستگاه‌ها برای دریافت آدرس IP از پروتکل DHCP استفاده می‌کنند. اگر این سرویس دچار مشکل شود، دستگاه‌ها نمی‌توانند آدرس مورد نیاز خود را دریافت کنند. در نتیجه، ارتباطات و انتقال اطلاعات در این دستگاه‌ها مختل شده و عملکرد شبکه دچار اختلال می‌شود.
ابزارهایی مانند Wireshark و tcpdump به شما این امکان را می‌دهند که اطلاعات در حال انتقال در شبکه را بررسی کنید. این ابزارها اطلاعات دقیقی از بسته‌های ارسالی و دریافتی نشان می‌دهند. با مشاهده جزئیات بسته‌ها، می‌توان فهمید که آیا پروتکل‌هایی مانند TCP یا UDP به درستی کار می‌کنند یا مشکلی در ارسال و دریافت اطلاعات وجود دارد، مثلا گم شدن بسته‌ها یا اختلال در ارتباط.
