دامنه اینترنتی
دامنه اینترنتی (به انگلیسی: Internet domain) پسوندی است که در بخشهای پایانی نشانی اینترنتی وب‌گاه‌ها می‌آید.
پسوندهای ملی
هریک از کشورهای جهان دارای یک یا چند پسوند ملی یا «دامنه سطح‌بالای کد کشوری» هستند که برای سایت‌های منصوب به آن کشور استفاده می‌شوند. دامنه سطح‌بالای کد کشور ایران .ir است و کد بین‌المللی . ایران نیز مراحل آزمایشی را می‌گذراند.
تاریخچه پیدایش و گسترش
در ۱۵ مارس ۱۹۸۵، اولین نام دامنه تجاری (.COM) به نام سیمبولیکس بوسیله یک شرکت سیستمهای رایانه‌ای به نام Symbolics در کمبریج ماساچوست ثبت شد.
در ۱۹۹۲ کمتر از ۱۵۰۰۰ دامنه.COM ثبت شده بود.
در دسامبر ۲۰۰۹ حدود ۱۹۲ میلیون نام دامنه وجود داشت که بخش بزرگی از آنها دامنه پرطرفدار.COM بود. تعداد آنها در ۱۵ مارس ۲۰۱۰ به حدود ۸۴ میلیون رسید که شامل ۱۱٫۹ میلیون وب سایت کسب و کار آنلاین و تجارت الکترونیک , ۴٫۳ میلیون وب سایت تفریحی , ۳٫۱ میلیون وب سایت مرتبط با امور مالی، و ۱٫۸ میلیون وب سایت ورزشی می‌شد.
ماهانه حدود ۶۶۸ هزار دامنه.COM جدید ثبت می‌شود.
پروتکل اینترنت
قرارداد اینترنت یا پروتکل اینترنت مهمترین قراردادی است که برای مبادله اطلاعات در شبکه‌های اینترنتی وجود دارد. این قرارداد بنیادی‌ترین قرارداد شکل‌دهنده اینترنت می‌باشد و وظیفه مسیردهی بسته‌های اطلاعاتی را در گذر از مرزهای شبکه‌ها به عهده دارد. پروتکل اینترنت یک پروتکل لایه‌ای است که در نرم‌افزار داخلی استفاده می‌شود و در لایه ارتباط (Link) قرار می‌گیرد. آی‌پی در شرایط پروتکل لایه‌ای پایین می‌تواند خدمات جهانی دسترسی را بین کامپیوترها ارائه کند.
بسته‌سازی
داده‌های پروتکل لایهٔ فوقانی، داخل برنامه‌ها و بسته‌هایی قرار می‌گیرند که نقش هم‌زمان دارند. هیچ نصب مداری قبل از ارسال بسته‌ها به یک میزبان نیاز نیست. ارتباط در این شرایط از نوع پروتکل بدون ارتباط می‌باشد. شبکه‌های تلفنی کلیدی می‌توانند نصب مدار را عملی سازند قبل از آنکه تلفن زنگ بزند.
خدمات ارائه‌شده توسط آی‌پی
در برگیری داده‌های کاربر داخل بسته IP یک مثال از سر صفحه ارائه شده‌است. اعتبار IP می‌تواند نقش مهم ایفا کند. این بدان معنا است که شبکه‌ها نمی‌توانند بسته‌ها و موارد زیر را تضمین کنند.
1 تخریب نشدن داده ها
2 گم نشدن داده ها
3 تحویل منظم بسته ها
4 ورود انفرادی
اعتبار
عدم اعتبار آی‌پی، اجازهٔ وقوع هر یک از اشتباهات زیر را می‌دهد:
تخریب داده‌ها
بسته‌های دادهٔ گم‌شده
تحویل نامنظم بسته‌ها
ورود دوگانه
مزیت آی‌پی نسخه‌ی ۴ این است که بی‌خطا بودن سرصفحهٔ بسته‌های آی‌پی را از طریق محاسبهٔ چک‌سام در گره‌های مسیریابی تضمین می‌کند. اثر جانبی خروج بسته‌هایی که سرصفحه نامناسب دارند، می‌تواند عدم شناخت هدف باشد. برای بررسی این مسائل، هر نوع پروتکل لایهٔ فوقانی، باید بتواند آن را کنترل کند. در تضمین این نوع فرآیند حمل لایهٔ فوقانی می‌توان داده‌ها را پنهان کرد تا این که نظم برقرار شود.
اگر پروتکل لایهٔ فوقانی نتواند اندازهٔ دقیق را در ۲ واحد انتقال ماکزیمم توصیف کند، ارسال لایه‌ای فراوان خواهد شد و آی‌پی عامل تخریب داده‌های اصلی به داده‌های کوچکتر خواهد بود. آی‌پی می‌تواند نظم را دوباره برقرار کند، در این شرایط اندازه، کوچکتر از MTU تنظیم می‌شود. UDP و ICMP نمونه‌هایی از پروتکلهایی هستند که می‌توانند اندازه MTU را کاهش دهند. دلیل اصلی عدم وجود اعتبارپذیری کاهش پیچیدگی ردیاب است. این می‌تواند دسته‌های خاص از بسته‌ها را تولید کند که بهترین بازده را ارائه می‌نمایند، اگر چه هیچ نوع تضمینی وجود ندارد. تلاش بهتر در ساخت شبکه‌ها عامل دسترسی به تجربه کاربر خواهد بود. این مربوط به کنترل کار، در پایان خط ارتباطات است.
نشانی آی‌پی و مسیریابی
شاید پیچیده‌ترین ویژگی آی‌پی شامل نشانی و مسیریابی باشد. نشانی می‌تواند توصیفی از انتقال آی‌پی و طراحی زیرشبکه‌های میزبان باشد. مسیریابی نیز توسط تمام میزبان‌ها عملی است ولی باید از مسیریاب درون‌شبکه‌ای استفاده شود که IGP و EGP در آن مهم است. داده گرام آی‌پی تصمیمات را به شبکه می‌فرستد.
تاریخچهٔ نسخه‌ها
آی‌پی رایجترین عنصر در اینترنت است. پروتکل لایه‌ای شبکه‌ای که امروزه استفاده می‌شود، IPv۴ (آی‌پی نسخهٔ ۴) می‌باشد. IPv4 در RFC-۷۹۱ (در ۱۹۸۱ میلادی) توصیف شده‌است.
IPv6 جانشین IPv۴ است. برجسته‌ترین اصلاح در نسخهٔ ۶، در سامانهٔ نشانی‌دهی (addressing system) آن است. IPv۴ از نشانی ۳۲ بیتی (حدود ۴ میلیارد یا ۱۰۹ × ۴٫۳ نشانی) استفاده می‌کند. ولی IPv۶ از نشانی ۱۲۸ بیتی (۱۰۳۸ × ۳٫۴ نشانی!) استفاده خواهد کرد. پذیرش IPv6 چندان گسترده نبوده‌است، اما از سال ۲۰۰۸ تمام سیستمهای دولت آمریکا پشتیبان آن بوده‌اند.
نسخه‌های آی‌پی صفر تا ۳ نیز با توجه به نسخه فوق، بین سالهای ۱۹۷۷ تا ۱۹۷۹ طراحی شدند. نسخه ۵ توسط IST استفاده می‌شود که یک پروتکل آزمایشی است. نسخه‌های ۶ تا ۹ نیز برای طراحی جایگزینی در نظر هستند مانند SIPP، TP/SX، PIP و TUBA، که در بین آنها فقط IPv6 هنوز قابلیت استفاده دارد.
نشانی پروتکل اینترنت
نشانی پروتکل اینترنت (به انگلیسی: Internet Protocol Address) یا به اختصار نشانی آی‌پی (به انگلیسی: IP Address) نشانی عددی است که به هریک از دستگاه ها و رایانه‌های متصل به شبکهٔ رایانه ای که بر مبنای نمایه TCP/IP (از جمله اینترنت) کار می‌کند، اختصاص داده می‌شوند. پیام‌هایی که دیگر رایانه‌ها برای این رایانه می‌فرستند با این نشانهٔ عددی همراه است و راه یاب های شبکه آن را مانند «نشانی گیرنده» در نامه‌های پستی تعبیر می‌کنند، تا بالاخره پیام به رابط شبکه رایانه مورد نظر برسد.
انواع آی‌پی
دو نسخه آی‌پی درحال استفاده می باشد : آی‌پی نسخه 4 و آی‌پی نسخه 6 که هر یک نشانی آی‌پی را به روش متفاوتی ارائه می نمایند.
نشانی آی‌پی نسخهٔ ۴
نشانی آی‌پی نسخهٔ چهارم یک عدد ۳۲ بیتی است که برای سادگی آن را به شکل چهار بخش عددی در مبنای ده می‌نویسند که با نقطه از هم جدا می‌شوند (مانند 199.211.45.5). این روش نشانی‌دهی را دهدهی نقطه‌دار می‌نامند هر یک از چهار بخش را یک هشتایی (Octet) می‌گویند زیرا طول آن ۸ بیت (یا ۱ بایت) است و می‌تواند عددی از ۰ تا ۲۵۵ باشد. پس ۲ به توان ۳۲ آدرس مختلف داریم.
اصولاً هر نشانی آی‌پی ۳۲ بیتی به دو بخش تقسیم می‌شود: یک پیشوند و یک پسوند. این دو سطح به منظور ایجاد یک روش مسیریابی کارآمد طراحی شده است. پیشوند آدرس، شبکه‌ای را که رایانه به آن متصل است مشخص می‌کند (Network) در حالیکه پسوند یک رایانهٔ یکتا را روی شبکه مشخص می‌کند(Host). یعنی به هر شبکه در اینترنت یک مقدار یگانه که تحت عنوان شمارهٔ شبکه شناخته شده است، اختصاص دارد. شمارهٔ شبکه به عنوان یک پیشوند در نشانی هر رایانه‌ای که به شبکه وصل است ظاهر می‌شود. بعلاوه به هر رایانهٔ روی یک شبکه، یک پسوند نشانی یکتا تخصیص یافته است.
هر نشانی کامل، شامل یک پیشوند و یک پسوند است و طوری تخصیص داده می‌شوند که یکتا باشند، بنابراین ویژگی اول تضمین می‌گردد. اگر دو رایانه به دو شبکهٔ مختلف وصل شده باشند، نشانی‌هایشان پیشوندهای متفاوت خواهند داشت. اما اگر دو رایانه به یک شبکه وصل باشند، نشانی‌هایشان دارای پسوندهای متفاوت خواهد بود.
کلاس‌های مختلف آی‌پی نسخهٔ ۴
سه کلاسِ پایه‌ایِ مختلفِ نشانی‌دهیِ آی‌پی، برای شبکه‌های بزرگ، متوسط و کوچک وجود دارد. کلاس A برای شبکه‌های بزرگ، کلاس B برای شبکه‌های متوسط و کلاس C برای شبکه‌های کوچک است. علاوه بر این سه کلاس، کلاس D برای پخش چندگانه، ارسال اطلاعات به گروهی از رایانه‌ها، و کلاس E برای کارهای جستجو وجود دارند. برای شرکت در پخش چندگانهٔ آی‌پی، مجموعه‌ای از رایانه‌های میزبان باید بر سر استفاده از آدرس پخش چندگانه، به طور مشترک توافق داشته باشند. پس از تشکیل گروه پخش چندگانه یک کپی از هر بستهٔ اطلاعاتی فرستاده شده به نشانی پخش چندگانه به هر رایانهٔ میزبان در مجموعه تحویل می‌گیرد. بنابراین نخستین 4 بیت (از سمت چپ) آدرس IP کلاس آن را مشخص می‌کند. همچنین اگر نمایش نقطه‌دار را در نظر بگیریم از روی مقدار دهدهی بایت اول کلاس آن تشخیص داده می‌شود
اصولاً در سامانهٔ آی‌پی‌دهی به مشترکان، آی‌پی‌ها به صورت تعدادی که توانی از عدد ۲ باشد (۲، ۴، ۸، ۱۶، ۳۲، ۶۴ و ۱۲۸) دسته‌بندی می‌شوند. لازم به ذکر است که در هر دستهٔ آی‌پی اختصاص داده شده به مشترک آی‌پی‌های اول و آخر بر اساس استاندارد معمولاً غیر قابل استفاده است و از باقیماندهٔ آی‌پی‌ها می‌توان در شبکهٔ محصورشده استفاده کرد. به عنوان مثال در یک کلاس هشت‌تایی، حداکثر شش نشانی آی‌پی قابل استفاده است.
آی‌پی خصوصی
برای جلوگیری از هدردهی آی‌پی در هر کلاس، یک محدودهٔ آی‌پی برای شبکه‌های خصوصی (مانند شبکهٔ داخلی ادارات و شرکتها) در نظر گرفته شده‌استبرای اتصال یک شبکهٔ خصوصی به اینترنت از پروتکل NAT استفاده می‌شود به این ترتیب که نشانی خصوصی به یک یا چند نشانی منحصربه‌فرد عمومی ترجمه می‌شود.
آی‌پی ایستا و پویا
آی‌پی پویا با هر بار وصل‌شدن به شبکهٔ داخلی و یا اینترنت تغییر می‌کند. اما آی‌پی ایستا (Static) اینطور نیست. آی‌پی پویا (Dynamic) در هر شبکه توسط کارساز پروتکل پیکربندی پویای میزبان (DHCP Server) به رایانه‌ها در شبکه اختصاص داده می‌شود. یعنی وقتی شما به اینترنت و یا شبکهٔ داخلی وصل می‌شوید، کارساز پروتکل پیکربندی پویای میزبان به شما یک نشانی آی‌پی اختصاص می‌دهد.
DHCP Server می‌تواند یک سرویس در سیستم‌عامل‌های سرور باشد یا یک قطعهٔ سخت‌افزاری مانند مسیریاب (Router) و یا نقطهٔ دسترسی (Access Point) در شبکه باشد.
برای دیدن نشانی آی‌پی رایانهٔ خود می‌توان از برنامه winipcfg.exe (در ویندوز ۹۵ و ۹۸ و ME) یا ipconfig.exe (در ویندوز ۲۰۰۰ و XP) کرد. در لینوکس یا یونیکس (یا سیستمهای مبتنی بر آنها) نیز می‌توان از دستور ipconfig استفاده کرد.
آی پی نسخهٔ ۶
گسترش روز افزون اینترنت و نیاز به آدرس های بسیار بیشتر تیم Internet Engineering Task Force را برآن داشت تا به فکر تکنولوژی های جدیدی باشند تا امکان تعریف آدرس های آی پی بیشتری فرآهم گردد. بهترین راه ساخت مجدد نشانی پروتکل اینترنت بود . در سال 1995 میلادی نسخه جدید نشانی پروتکل اینترنت با نام آی پی نسخه 6 معرفی گردید . اندازه آدرس از 32 بیت به ۱۲۸ بیت افزایش یافت وامکان آدرس دهی تا 2به توان 128 آدرس افزایش یافت. این کار تنها تعداد آدرس های اینترنتی را گسترش نداد، بلکه باعث خواهد شد جدول مسیریاب های اینترنتی (روترها) کوچکتر شود . کلیه سیستم‌عامل‌های جدید سرور و خانگی از جمله ویندوز ویستا به طور کامل پشیبانی می‌شود ولی متاسفانه هنوز توسط بسیاری از مسیریاب های شبکه های خانگی و تجهیزات شبکه عادی پشتیبانی نشده است.
مجموعه پروتکل اینترنت
مدل TCP/IP یا مدل مرجع اینترنتی که گاهی به مدل DOD (وزارت دفاع)، مدل مرجع ARPANET نامیده می‌شود، یک توصیف خلاصه لایه TCP/IP برای ارتباطات و طراحی پروتکل شبکه کامپیوتری است. TCP/IP در سال ۱۹۷۰ بوسیلهDARPA ساخته شده که برای پروتکلهای اینترنت در حال توسعه مورد استفاده قرار گرفته است، ساختار اینترنت دقیقآبوسیله مدل TCP/IP منعکس شده‌است.
مدل اصلی TCP/IP از ۴ لایه تشکیل شده‌است. سازمان IETF استانداردی که یک مدل ۵ لایه‌ای است را قبول نکرده‌است و پروتکلهای لایه فیزیکی ولایه پیوند داده‌ها بوسیله IETF استاندارد نشده‌اند. سازمان IETF تمام مدل های لایه فیزیکی را تایید نکرده‌است. با پذیرفتن مدل ۵ لایه‌ای در بحث اصلی بامسولیت فنی برای نمایش پروتکل می‌باشد این امکان هست که راجع به پروتکلهای غیر IETF در لایه فیزیکی صحبت کنیم. این مدل قبل از مدل مرجع OSI گسترش یافته و واحد وظایف مهندسی اینترنت (IETF)، برای مدل و پروتکلهای گسترش یافته تحت آن پاسخگو است، هیچ گاه خود را ملزم ندانست که توسط OSI تسلیم شود. درحالیکه مدل بیسیک OSI کاملآ در آموزش استفاده شده‌است و OSI به یک مدل ۷ لایه‌ای معرفی شده‌است، معماری یک پروتکل واقعی (RFC ۱۱۲۲) مورد استفاده در محیط اصلی اینترنت خیلی منعکس نشده‌است. حتی یک مدرک معماری IETF که اخیرا منتشر شده یک مطلب با این عنوان دارد: “ لایه بندی مضر است ”. تاکید روی لایه بندی به عنوان محرک کلیدی معماری یک ویژگی از مدل TCP/IP نیست، اما نسبت به OSI بیشتر است. بیشتر اختلال از تلاشهای واحد OSI می‌آید لایه شبیه داخل یک معماری است که استفاده آنها را به حداقل می‌رساند.
مقدمه ای بر TCP/IP
TCP/IP، یکی از مهمترین پروتکل های بکار گرفته شده در شبکه های رایانه ای است . اینترنت بعنوان بزرگترین شبکه موجود، از پروتکل نامبرده بمنظور برقراری ارتباط دستگاه های گوناگون بهره می گیرد. پروتکل، مجموعه قوانین مورد نیاز جهت قانونمند نمودن چگونگی ارتباطات در شبکه های رایانه ای است. در مجموعه مقاله هایی که ارائه خواهد شد به بررسی این پروتکل خواهیم پرداخت . در این بخش مواردی همچون : فرآیند انتقال اطلاعات، معرفی و تشریح لایه های پروتکل TCP/IP و چگونگی استفاده از سوکت برای ایجاد تمایز در ارتباطات، تشریح می گردد.
مقدمه
امروزه بیشتر شبکه های رایانه ای بزرگ و اغلب سیستم های عامل موجود از پروتکل TCP/IP، استفاده و پشتیبانی می نمایند. TCP/IP، امکانات لازم برای ارتباط دستگاههای های ناهمسان را فراهم می آورد. از ویژگی های مهم این پروتکل، می توان به مواردی همچون : اجراپذیری بر روی محیط های گوناگون، ضریب اطمینان بالا و توسعه پذیری آن اشاره کرد. از این پروتکل، برای دستیابی به اینترنت و بهره مندی از خدمات گوناگون آن همچون وب و یا رایانامه استفاده می گردد. گونه گونی پروتکل های موجود در پشته TCP/IP و ارتباط منطقی و سامان مند آنها با یکدیگر، امکان برقراری ارتباط در شبکه های رایانه ای را با اهداف متفاوت، فراهم می نماید. فرآیند برقراری یک ارتباط، شامل فعالیت های متعددی نظیر : تبدیل نام کامپیوتر به آدرس IP معادل، جانمایی رایانه مقصد، بسته بندی اطلاعات، آدرس دهی و مسیریابی داده ها بمنظور تراگسیل موفقیت آمیز داده ها به مقصد مورد نظر، بوده که توسط مجموعه پروتکل های موجود در پشته TCP/IP انجام می گیرد.
معرفی پروتکل TCP/IP
TCP/IP، پروتکلی استاندارد برای ارتباط کامپیوترهای موجود در یک شبکه مبتنی بر ویندوز ۲۰۰۰ است. از پروتکل فوق، بمنظور ارتباط در شبکه های بزرگ استفاده می گردد. برقراری ارتباط از طریق پروتکل های متعددی که در چهارلایه مجزا سازماندهی شده اند، میسر می گردد. هر یک از پروتکل های موجود در پشته TCP/IP، دارای وظیفه ای خاص در این زمینه ( برقراری ارتباط) می باشند . در زمان ایجاد یک ارتباط، ممکن است در یک لحظه تعداد زیادی از برنامه ها، با یکدیگر ارتباط برقرار نمایند. TCP/IP، دارای قابلیت تفکیک و تمایز یک برنامه موجود بر روی یک کامپیوتر با سایر برنامه ها بوده و پس از دریافت داده ها از یک برنامه، آنها را برای برنامه متناظر موجود بر روی کامپیوتر دیگر ارسال می نماید. نحوه ارسال داده توسط پروتکل TCP/IP از محلی به محل دیگر، با فرآیند ارسال یک نامه از شهری به شهر، قابل مقایسه است . برقراری ارتباط مبتنی بر TCP/IP، با فعال شدن یک برنامه بر روی کامپیوتر مبدا آغاز می گردد . برنامه فوق، داده های مورد نظر جهت ارسال را بگونه ای آماده و فرمت می نماید که برای کامپیوتر مقصد قابل خواندن و استفاده باشند. ( مشابه نوشتن نامه با زبانی که دریافت کننده، قادر به مطالعه آن باشد) . در ادامه آدرس کامپیوتر مقصد، به داده های مربوطه اضافه می گردد ( مشابه آدرس گیرنده که بر روی یک نامه مشخص می گردد) . پس از انجام عملیات فوق، داده بهمراه اطلاعات اضافی ( درخواستی برای تائید دریافت در مقصد )، در طول شبکه بحرکت درآمده تا به مقصد مورد نظر برسد. عملیات فوق، ارتباطی به محیط انتقال شبکه بمنظور انتقال اطلاعات نداشته، و تحقق عملیات فوق با رویکردی مستقل نسبت به محیط انتقال، انجام خواهد شد .
لایه های پروتکل TCP/IP
TCP/IP، فرآیندهای لازم بمنظور برقراری ارتباط را سازماندهی و در این راستا از پروتکل های متعددی در پشته TCP/IP استفاده می گردد. بمنظور افزایش کارآئی در تحقق فرآیند های مورد نظر، پروتکل ها در لایه های متفاوتی، سازماندهی شده اند . اطلاعات مربوط به آدرس دهی در انتها قرار گرفته و بدین ترتیب کامپیوترهای موجود در شبکه قادر به بررسی آن با سرعت مطلوب خواهند بود. در این راستا، صرفا" کامپیوتری که بعنوان کامپیوتر مقصد معرفی شده است، امکان باز نمودن بسته اطلاعاتی و انجام پردازش های لازم بر روی آن را دارا خواهد بود. TCP/IP، از یک مدل ارتباطی چهار لایه بمنظور ارسال اطلاعات از محلی به محل دیگر استفاده می نماید Application ،Transport ،Internet و Network Interface، لایه های موجود در پروتکل TCP/IP می باشند.هر یک از پروتکل های وابسته به پشته TCP/IP، با توجه به رسالت خود، در یکی از لایه های فوق، قرار می گیرند.
لایه Application، بالاترین لایه در پشته TCP/IP است .تمامی برنامه و ابزارهای کاربردی در این لایه، با استفاده از لایه فوق، قادر به دستیابی به شبکه خواهند بود. پروتکل های موجود در این لایه بمنظور فرمت دهی و مبادله اطلاعات کاربران استفاده می گردند . HTTP و FTP دو نمونه از پروتکل ها ی موجود در این لایه می باشند.
پروتکل .(HTTP( Hypertext Transfer Protocol از پروتکل فوق، بمنظور ارسال فایل های صفحات وب مربوط به وب، استفاده می گردد . پروتکل.( FTP(File Transfer Protocol از پروتکل فوق برای ارسال و دریافت فایل، استفاده می گردد . لایه Transport لایه " حمل "، قابلیت ایجاد نظم و ترتیب و تضمین ارتباط بین کامپیوترها و ارسال داده به لایه Application (لایه بالای خود) و یا لایه اینترنت ( لایه پایین خود) را بر عهده دارد. لایه فوق، همچنین مشخصه منحصربفردی از برنامه ای که داده را عرضه نموده است، مشخص می نماید. این لایه دارای دو پروتکل اساسی است که نحوه توزیع داده را کنترل می نمایند.
. TCP)Transmission Control Protocol)پروتکل فوق، مسئول تضمین صحت توزیع اطلاعات است . . UDP)User Datagram Protocol) تضمین صحت توزیع اطلاعات را برعهده دارد . لایه اینترنت لایه "اینترنت"، مسئول آدرس دهی، بسته بندی و روتینگ داده ها، است. لایه فوق، شامل چهار پروتکل اساسی است :
. IP)Internet Protocol) پروتکل فوق، مسئول آدرسی داده ها بمنظور ارسال به مقصد مورد نظر است . . ARP)Address Resoulation Protocol )پروتکل فوق، مسئول مشخص نمودن آدرس MAC)Media Access Control ) آداپتور شبکه بر روی کامپیوتر مقصد است. . ICMP)Internet Control Message Protocol )پروتکل فوق، مسئول ارائه توابع عیب یابی و گزارش خطاء در صورت عدم توزیع صحیح اطلاعات است . . IGMP)Internet Group Managemant Protocol )پروتکل فوق، مسئول مدیریت Multicasting در TCP/IP را برعهده دارد. لایه Network Interface لایه " اینترفیس شبکه "، مسئول استقرار داده بر روی محیط انتقال شبکه و دریافت داده از محیط انتقال شبکه است . لایه فوق، شامل دستگاه های فیزیکی نظیر کابل شبکه و آداپتورهای شبکه است . کارت شبکه ( آداپتور) دارای یک عدد دوازده رقمی مبنای شانزده ( نظیر ( B۵-۵۰-۰۴-۲۲-D۴-۶۶ : بوده که آدرس MAC، نامیده می شود. لایه " اینترفیس شبکه "، شامل پروتکل های مبتنی بر نرم افزار مشابه لایه های قبل، نمی باشد. پروتکل های Ethernet و ATM)Asynchronous Transfer Mode )، نمونه هائی از پروتکل های موجود در این لایه می باشند . پروتکل های فوق، نحوه ارسال داده در شبکه را مشخص می نمایند.
مشخص نمودن برنامه ها در شبکه های کامپیوتری، برنامه ها ی متعددی در یک زمان با یکدیگر مرتبط می گردند. زمانیکه چندین برنامه بر روی یک کامپیوتر فعال می گردند ، TCP/IP، می بایست از روشی بمنظور تمایز یک برنامه از برنامه دیگر، استفاده نماید. بدین منظور، از یک سوکت ( Socket) بمنظور مشخص نمودن یک برنامه خاص، استفاده می گردد.
آدرس IP برقراری ارتباط در یک شبکه، مستلزم مشخص شدن آدرس کامپیوترهای مبداء و مقصد است ( شرط اولیه بمنظور برقراری ارتباط بین دو نقطه، مشخص بودن آدرس نقاط درگیر در ارتباط است ) . آدرس هر یک از دستگاه های درگیر در فرآیند ارتباط، توسط یک عدد منحصربفرد که IP نامیده می شود، مشخص می گردند. آدرس فوق به هریک از کامپیوترهای موجود در شبکه نسبت داده می شود . IP : ۱۰. ۱۰.۱.۱، نمونه ای در این زمینه است .
پورت TCP/UDP پورت مشخصه ای برای یک برنامه و در یک کامپیوتر خاص است .پورت با یکی از پروتکل های لایه حمل (TCP )و یا (UDP مرتبط و پورت TCP و یا پورت UDP، نامیده می شود. پورت می تواند عددی بین صفر تا ۶۵۵۳۵ را شامل شود. پورت ها برای برنامه های TCP/IP سمت سرویس دهنده، بعنوان پورت های "شناخته شده " نامیده شده و به اعداد کمتر از ۱۰۲۴ ختم و رزو می شوند تا هیچگونه تعارض و برخوردی با سایر برنامه ها بوجود نیاید. مثلا" برنامه سرویس دهنده FTP از پورت TCP بیست و یا بیست ویک استفاده می نماید.
سوکت (Socket) سوکت، ترکیبی از یک آدرس IP و پورت TCP ویا پورت UDP است . یک برنامه، سوکتی را با مشخص نمودن آدرس IP مربوط به کامپیوتر و نوع سرویس (TCP) برای تضمین توزیع اطلاعات و یا (UDP )و پورتی که نشان دهنده برنامه است، مشخص می نماید. آدرس IP موجود در سوکت، امکان آدرس دهی کامپیوتر مقصد را فراهم و پورت مربوطه، برنامه ای را که داده ها برای آن ارسال می گردد را مشخص می نماید.
اصول کلیدی معماری :
آخرین مدرک معماری (RFC ۱۱۲۲) روی قواعد و اصول معماری لایه بندی تاکید کرده‌است.
۱.اصول END-TO-END: درباره زمان ابداع شده‌است.قانون اولیه آن نگهداری ازحالت واطلاعات کلی رادر حاشیه‌ها بیان می‌کند.و فرض می‌شود که اینترنتی که حاشیه‌ها را بهم وصل می‌کند از نظر کیفیت، سرعت و سادگی همانطور باقی نمی‌ماند. جهان واقعی برای دیوار آتش، مترجم‌های آدرس شبکه، حافظه‌های پنهانی محتوای وب و قدرت تغییرات وچنین چیزها نیاز دارد و همه آنهاروی این قانون تاثیر می‌گذارند.
۲.قانون قدرت Robustness :” درآنچه که توقبول میکنی آزادباش و به آنچه که تومی فرستی محتاط باش. نرم‌افزارهادر دیگرمیزبانها ممکن شامل نقص هایی‌باشد واما ویژگی‌های پروتکل را برای بهربرداری کردن قانونی بی تدبیر می‌سازد.
حتی هنگامیکه لایه بررسی شده‌است، و اسناد معماری رده بندی شده است—مدل معماری جداگانه‌ای مانندISO۷۴۹۸ وجودندارد، لایه‌های تعریف شده کمتر و بی دقت تری را نسبت به مدل OSI رایج است. بنابراین برای پروتکلهای جهان واقعی یک مدل متناسب تر تهیه می‌کند. در حقیقت، یک مدرک مرجع مکرر شامل ذخیره‌ای از لایه‌ها نیست. عدم تاکید روی لایه بندی یک تفاوت مهم بین روشهای OSI و IETF است. این فقط به وجود لایه شبکه وبه طور کلی لایه‌های بالایی اشاره می‌کند. این اسناد مانند یک عکس فوری از معماری در سال ۱۹۹۶را خواسته بودند.اینترنت و معماری آن از شروع کوچک به صورت تکامل درآمدندو بیشتر از یک طرح بزرگ گسترش یافته‌اند. درحالیکه این فرایند ازتحول یکی از دلایل مهم برای موفقیت تکنولوژی است، باوجود این برای ثبت کردن یک snapshot از اصول و قواعد برای معماری اینترنت مفیدبه نظر می‌رسد.
هیچ سندی بطور رسمی به دلیل عدم تاکید روی لایه بندی مدل رامشخص نکرده‌است.نامهای متفاوتی بوسیله نوشته‌های مختلف به لایه‌ها داده شده‌است و تعداد لایه‌های متفاوتی بوسیله نوشته‌های مختلف نشان داده شده‌است.
ورژن‌هایی از این مدل با لایه های۴ تایی و۵ تایی وجود دارد. ، RFC ۱۱۲۲ درخواست هایHOST را برای لایه بندی روی مرجع عمومی ساخته‌است، اما به خیلی از اصول معماری که روی لایه بندی تاکید ندارند براشاره می‌کند.و آن بصورت یک نسخه ۴لایه‌ای است که بطور آزادانه تعریف شده با لایه‌هایی که نه نام دارند نه شماره، لایه پردازش یا لایه کاربردی: ((سطح بالاتر)) جایی است که پروتکلهایی شبیه FTP ،SMTP،SSH،HTTP و غیره هستند. لایه انتقال ـHOST-TO-HOST : جایی است که کنترل جریان و پروتکلهای وجود دارند مانندTCP. این لایه با باز شدن و نگه داشتن ارتباطات سروکاردارد و اطمینان می‌بخشد که Packetها درحقیقت رسیده‌اند.
لایه اینترنت یاشبکه :این لایه آدرس‌های IP را با بسیاری از برنامه‌های مسیریابی برای جهت یابی بسته‌ها از یک آدرس IP به دیگری را مشخص می‌کند. لایه دسترسی شبکه : این لایه هم پروتکلهای (مانند لایه پیوندداده OSI) استفاده شده برای دسترسی میانجی برای وسیله‌های به اشتراک گذاشته را، و هم پروتکلهای فیزیکی وتکنولوژی‌های لازم برای ارتباطات از HOSTهای جداگانه برای یک رسانه توصیف می‌کند. درخواست پروتکل اینترنت(و پشته پروتکل متناظر) واین مدل لایه بندی قبل از نصب شدن مدل OSI استفاده می‌شد، و از آن به بعد، درکلاس هاوکتاب‌ها به دفعات زیادی مدل TCP/IP با مدل OSI مقایسه می‌شدند. که اغلب به سردرگمی منتج می‌شد.برای اینکه ۲مدل فرضهای مختلفی استفاده کرده اند، که مربوط به اهمیت دادن لایه بندی فیزیکی است.
لایه‌ها در مدل TCP/IP:
لایه‌های نزدیک به بالا منطقاً به کاربرد کاربر (نه فرد کاربر) نزدیکتر هستند ولایه‌های نزدیک به پایین منطقاًبه انتقال فیزیکی داده‌ها نزدیک ترهستند. لایه‌های دیده شده به عنوان یک پیشرفت دهنده یا مصرف کننده یک سرویس یک متد تجرید برای جدا کردن پروتکلهای لایه بالاتر از جزییات عناصر مهم بیت‌ها، اترنت، شبکه محلی، و کشف تصادفات و برخوردها است در حالیکه لایه‌ها پایین تر از دانستن جزییات هرکاربردو پروتکل آن اجتناب می‌کنند. این تجرید همچنین به لایه‌های بالاتر اجازه می‌دهد که سرویسهایی را که لایه‌های پایین تر نمی‌توانند انتخاب کنندو یا تهیه کنندرا فراهم می‌کندو دوباره، مدل مرجعی OSI اصلی برای شامل شدن سرویس‌های بدون ارتباط (OSIRM CL)توسعه یافتند. برای مثال، IP برای این طراحی نشده بود که قابل اطمینان باشد و یکی از بهترین پروتکلهای پاسخگویdelivery است. و به این معنی است که به هر حال همه لایه‌های انتقال برای فراهم آوردن قابلیت اطمینان و درجه باید انتخاب شوند. UDP درستی داده را (بوسیله یک Checksum) فراهم می‌کند اماdelivery آن را تخمین نمی‌زند، TCP هم درستی داده و هم تخمینdelivery را فراهم می‌کند (توسط انتقال از مبدا به مقصد تا دریافت کننده PACKET را دریافت کند).
ارتباطات شبکه نظیر به نظیر لایه کاربردی لایه انتقال لایه شبکه لایه پیوند داده
این فرم مدل مرجع OSI و اسناد مربوط به آن را دچار آسیب می‌کند، اما IETF از یک مدل رسمی استفاده نمی‌کند و این محدودیت را ندارد و در توضیحات David D.clark آمده که”ما به حکومت، رئیس جمهور و رای گیری اعتقاد نداریم، ما موافق نظام و قانون اجرایی هستیم.”عدم تصویب این مدل، که با توجه به مدل مرجعیOSI ساخته شده‌است معمولاً بسطهای لایهOSI را برای آن مدل ندارد ۱.برای ارتباط دسترسی چندگانه با سیستمهای آدرس دهی خودشان (مثل اترنت) یک پروتکل نگاشت آدرس نیاز است. این پروتکلها می‌توانند IP پایین اما بالای سیستم ارتباط موجود بررسی می‌شود، درحالیکه از لغات و اصطلاحات فنی استفاده نمی‌کند، ولی یک زیر شبکه است که به آسانی مطابق یک مدل OSI گسترش داده شده‌است، یعنی سازمان داخلی لایه شبکه. ۲.ICMP وIGMP درتمامIP عمل می‌کند اما داده را مانند UDP وTCP انتقال نمی‌دهد. ودوباره این قابلیت استفاده مانند بسطهای مدیریت لایه برای مدلOSI در چهارچوب مدیریت آن وجود دارد. (OSIRM MF) ۳.کتابخانه SSL/TLS روی لایه انتقال (به کاربردن TCP) اما زیر پروتکلهای کاربردی عمل می‌کند. پس در بخش طراحان این پروتکلها برای مطابقت با معماری OSI مفهومی وجود ندارد. ۴. ارتباط مثل یک جعبه سیاه است که در این جا عنوان می‌شود و برای بحث IP خوب است. (از وقتی که تمام نقاط IP هستند، روی هر چیز مجازی اجرا خواهد شد).IETF صریحاً به عنوان بحث سیستمهای مخابره‌ای فهمیده نمی‌شوند. سیستمهایی که کمتر دانشگاهی هستند اما بطور عملی با مدل مرجع OSI مرتبط می‌شود
تفاوت‌های بین لایه‌های TCP/IP and OSI
سه لایه بالایی در مدل OSI - لایه کاربردی، لایه نمایش و لایه اجلاس معمولاً درون یک لایه در مدل TCP/IP یک جا جمع شده‌اند. درحالیکه بعضی از برنامه‌های کاربردی پروتکل OSI مانند X.۴۰۰ نیز با همدیگرجمع شده‌اند، نیاز نیست که یک پشته پروتکل TCP/IP برای هماهنگ کردن آنها بالای لایه انتقال باشد. برای مثال پروتکل کاربردی سیستم نایل شبکه (NFS) روی پروتکل نمایش داده خارجی (XDR) اجرا می‌شود و روی یک پروتکل با لایه اجلاس کار می‌کند و فراخوان رویه راه دور (RPC) را صدا می‌زند. RPCمخابرات را به طور مطمئن ذخیره می‌کند، پس می‌تواند با امنیت روی پروتکل UDP اجرا شود. لایه اجلاس تقریباً به پایانه مجازی Telnet که بخشی از متن براساس پروتکلهایی مانند پروتکلهای کاربردی مدل HTTP و SMTP TCP/IP هستند مرتبط می‌شود.و نیز با شمارش پورت UDP و TCP که بخشی از لایه انتقال در مدل TCP/IP است مطرح می‌شود. لایه نمایش شبکه استاندارد MIME است که در HTTP و SMTP نیز استفاده می‌شود.
از آنجایی که سعی برای پیشرفت پروتکل IETF به لایه بندی محض ربطی ندارد، بعضی از پروتکلهای آن ممکن است برای مدل OSI متناسب باشند. این ناسازگاریها هنگامیکه فقط به مدل اصلی ISO۷۴۹۸، OSI نگاه کنیم بیشتر تکرار می‌شوند، بدون نگاه کردن به ضمایم این مدل (مانند چارچوب مدیریتیISO )یا سازمان درونی ISO ۸۶۴۸ لایه شبکه (IONL) هنگامیکه IONL و اسناد چهارچوب مدیریتی مطرح می‌شوند، ICMP و IGMP، بطور مرتب به عنوان پروتکلهای مدیریت لایه برای لایه شبکه تعریف می‌شوند. در روشی مشابه، IONL یک ساختمان برای “قابلیتهای همگرایی وابسته به زیر شبکه” مانند ARP و RARP را فراهم آورده‌است. پروتکلهایIETF می‌توانند پشت سر هم کاربرد داشته باشند چون توسط تونل زدن پروتکلهایی مانند GRE توضیح داده می‌شوند در حالیکه اسنادبیسیک OSI با تونل زدن ارتباطی ندارند بعضی مفاهیم تونل زدن هنوز هم در توسعه‌های معماری OSI وجود دارند. مخصوصاً دروازه‌های لایه انتقال بدون چهارچوب پروفایل بین‌المللی استاندارد شده‌است. تلاشهای پیشرفت دهنده مرتبط با OSI، به خاطر استفاده پروتکلهای TCP/IP در جهان واقعی رها شده‌اند.. لایه‌ها در ادامه توضیح ازهرلایه در پشته رشته IP آمده‌است.
لایه کاربردی لایه کاربردی بیشتر توسط برنامه‌ها برای ارتباطات شبکه استفاده می‌شود. داده‌ها از برنامه در یک قالب خاص برنامه عبور می‌کنند سپس در یک پروتکل لایه انتقال جاگیری می‌کنند.
از آنجایی که پشتهIP بین لایه‌های کاربردی و انتقال هچ لایه دیگری ندارد، لایه کاربردی باید هر پروتکلی را مانند پروتکل لایه اجلاس و نمایش در OSI عمل می‌کنند در بگیرد. داده‌های ارسال شده روی شبکه درون لایه کاربردی هنگامیکه در پروتکل لایه کاربردی جاگیری شدند عبور می‌کنند. از آنجا داده‌ها به سمت لایه‌های پایین تر پروتکل لایه انتقال می‌روند. دو نوع از رایجترین پروتکلهای لایه پایینی TCP و UDP هستند. سرورهای عمومی پورتهای مخصوصی به اینها دارند (HTTP پورت ۸۰ و FTP پورت ۲۳ را دارند و...) در حالیکه کلاینتها از پورتهای روزانه بی دوام استفاده می‌کنند. روترها و سوئیچ‌ها این لایه را بکار نمی‌گیرند اما برنامه‌های کاربردی بین راه در در پهنای باند این کار را می‌کنند، همانطور که پروتکل RSVP (پروتکل ذخیره منابع) انجام می‌دهد.
۳ لایه بالایی در مدل OSI - لایه کاربردی، لایه نمایش و لایه نشست معمولاً درون یک لایه در مدل TCP/IP مجتمع می‌شوند. درحالیکه برخی از برنامه‌های کاربردی پروتکل OSI مانند X۴۰۰ نیز با یکدیگر جمع شده‌اند، نیاز نیست که یک پشته پروتکل TCP/IP برای یکپارچه کردن آنها بالای لایه انتقال باشد. برای نمونه پروتکل کاربردی سیستم نایل شبکه (NFS) روی پروتکل نمایش داده خارجی (XDR) اجرا می‌شود و روی یک پروتکل با لایه نشست کار می‌کند و فراخوان رویه راه دور (RPC) را صدا می‌زند (Remote Procedure Call).RPCمخابرات را به طور مطمئن ذخیره می‌کند، پس می‌تواند با امنیت روی پروتکل UDP اجرا شود. لایه نشست تقریباً به پایانه مجازی Telnet که بخشی از متن براساس پروتکلهایی مانند پروتکلهای کاربردی مدل HTTP و SMTP TCP/IP هستند مرتبط می‌شود.و نیز با شمارش پورت UDP و TCP که بخشی از لایه انتقال در مدل TCP/IP است مطرح می‌شود. لایه نمایش شبیه استاندارد MIME که در HTTP و SMTP نیز استفاده می‌شود است. از آنجاییکه تلاش برای پیشرفت پروتکل IETF به لایه بندی محض ربطی ندارد، برخی از پروتکلهای آن ممکن است برای مدل OSI متناسب باشند. این ناسازگاریها هنگامیکه فقط به مدل اصلی OSI، ISO ۷۴۹۸ نگاه کنیم بیشتر تکرار می‌شوند، بدون نگاه کردن به ضمایم این مدل (مانند چارچوب مدیریتیISO ۷۴۹۸\۴) یا سازمان درونی ISO ۸۶۴۸ لایه شبکه (IONL) هنگامیکه IONL و مستندات چهارچوب مدیریتی مطرح می‌شوند، ICMP و IGMP، بطور مرتب به عنوان پروتکلهای مدیریت لایه برای لایه شبکه تعریف می‌شوند. در روشی مشابه، IONL یک ساختمان برای «قابلیتهای همگرایی وابسته به زیر شبکه» مانند ARP و RARP را فراهم آورده‌است. پروتکلهایIETF می‌توانند پشت سر هم کاربرد داشته باشند چون توسط تونل زدن پروتکلهایی مانند GRE (Generic Routing Encapsulation) شرح داده می‌شوند در حالیکه مستندات پایه‌ای OSI با تونل زدن ارتباطی ندارند برخی مفاهیم تونل زدن هنوز هم در توسعه‌های معماری OSI وجود دارند. مخصوصاً دروازه‌های لایه انتقال بدون چهارچوب پروفایل استاندارد شده بین‌المللی. تلاشهای پیشرفت دهنده مرتبط با OSI، به خاطر استفاده پروتکلهای TCP/IP در دنیای واقعی رها شده‌اند.
لایه‌ها :
در ادامه توضیحی از هر لایه در پشته رشته IP آمده‌است.
لایه کاربردی
لایه کاربردی بیشتر توسط برنامه‌ها برای ارتباطات شبکه استفاده می‌شود. داده‌ها از برنامه در یک قالب خاص برنامه عبور می‌کنند سپس در یک پروتکل لایه انتقال جاگیری می‌شوند. از آنجاییکه پشتهIP بین لایه‌های Application (کاربردی) و (انتقال) Transport هیچ لایه دیگری ندارد، لایه کاربردی Application می‌بایست هر پروتکلی را مانند پروتکل لایه نشست (session) و نمایش (presentation) در OSI عمل می‌کنند در بگیرد. داده‌های ارسال شده روی شبکه درون لایه کاربردی هنگامیکه در پروتکل لایه کاربردی جاگیری شدند عبور می‌کنند. از آنجا داده‌ها به سمت لایه‌های پایین تر پروتکل لایه انتقال می‌روند. دو نوع از رایجترین پروتکلهای لایه پایینی TCP و UDP هستند. سرورهای عمومی پورتهای مخصوصی به اینها دارند (HTTP پورت ۸۰و FTP پورت ۲۱ را دارند و...) در حالیکه کلاینتها از پورتهای روزانه بی دوام استفاده می‌کنند. روترها و سوئیچ‌ها این لایه را بکار نمی‌گیرند اما برنامه‌های کاربردی بین راه در در پهنای باند این کار را می‌کنند، همانطور که پروتکل RSVP (پروتکل ذخیره منابع) انجام می‌دهد.
لایه انتقال (Transport)
مسئولیتهای لایه انتقال، قابلیت انتقال پیام را END-TO-END و مستقل از شبکه، به اضافه کنترل خطا، قطعه قطعه کردن و کنترل جریان را شامل می‌شود. ارسال پیام END-TO-END یا کاربردهای ارتباطی در لایه انتقال می‌توانند جور دیگری نیز گروه بندی شوند :.۱ اتصال گرا مانند TCP ۲. بدون اتصال مانند UDP لایه انتقال می‌تواند کلمه به کلمه به عنوان یک مکانیزم انتقال مانند یک وسیله نقلیه که مسئول امن کردن محتویات خود (مانند مسافران و اشیاء) است که آنها را صحیح و سالم به مقصد برساند، بدون اینکه یک لایه پایین تر یا بالاتر مسئول بازگشت درست باشند. لایه انتقال این سرویس ارتباط برنامه‌های کاربردی به یکدیگر را در حین استفاده از پورتها فراهم آورده‌است. از آنجاییکه IP فقط یک delivery فراهم می‌آورد، لایه انتقال اولین لایه پشته TCP/IP برای ارائه امنیت و اطمینان است. توجه داشته باشید کهIP می‌تواند روی یک پروتکل ارتباط داده مطمئن امن مانند کنترل ارتباط داده سطح بالا (HDLC) اجرا شود. پروتکلهای بالای انتقال مانندRPC نیز می‌توانند اطمینان را فراهم آورند. بطور مثالTCP یک پروتکل اتصالگر است که موضوع‌های مطمئن بیشماری را برای فراهم آوردن یک رشته بایت مطمئن و ایمن آدرس دهی می‌کند : داده in order می‌رسند. داده‌ها حداقل خطاها را دارند. داده‌های تکراری دور ریخته می‌شوند. بسته‌های گم شده و از بین رفته دوباره ارسال می‌شوند. دارای کنترل تراکم ترافیک است. SCTP جدیدتر نیز یک مکانیزم انتقالی مطمئن و امن و اتصالگراست -رشته پیام گراست نه رشته بایت گرا مانند TCP - و جریانهای چندگانه‌ای را روی یک ارتباط منفرد تسهیم می‌کند. و همچنین پشتیبانی چند فضا را (multi-homing) نیز در مواردی که یک پایانه ارتباطی می‌تواند توسط چندین آدرسIP بیان شود.(اینترفیس‌های فیزیکی چندگانه) را فراهم می‌آورد تا اینکه اگر یکی از آنها دچار مشکل شود ارتباط دچار وقفه نشود. در ابتدا برای کاربردهای تلفنی (برای انتقالSS۷ رویIP) استفاده می‌شود اما می‌تواند برای دیگر کاربردها نیز مورد استفاده قرار بگیرد.
UDP یک پروتکل داده‌ای بدون اتصال است مانندIP این هم یک پروتکل ناامن و نامطمئن است. اطمینان در حین کشف خطا با استفاده از یک الگوریتم ضعیفchecksum صورت می‌گیرد.UDP بطور نمونه برای کاربردهایی مانند رسانه‌های (audio،video،voice رویIp و...) استفاده می‌شود که رسیدن هم‌زمان مهم‌تر از اطمینان و امنیت است یا برای کاربردهای پرسش و پاسخ ساده مانند جستجوهایDNS در جاهایی که سرریزی بسبب یک ارتباط مطمئن از روی عدم تناسب بزرگ است استفاده می‌شود. هم TCP و هم UDP شان متمایز می‌شوند توسط یک سری قانون خاص پورتهای شناخته و معروف با برنامه‌های کاربردی مخصوصی در ارتباط هستند.(لیست شماره‌های پورتهای TCP و UDP را ببنید) RTP یک پروتکل datagram داده‌ای است که برای داده‌های هم‌زمان مانند audio ،video
لایه شبکه
همانگونه که در آغاز کار توصیف شد، لایه شبکه مشکل گرفتن بسته‌های سرتاسر شبکه منفرد را حل کرده‌است. نمونه‌هایی از چنین پروتکلهایی X.۲۵ و پروتکل HOST/IMPمربوط به ARPANET است. با ورود مفهوم درون شبکه‌ای کارهای اضافی به این لایه اضافه می‌شوند از جمله گرفتن از شبکه منبع به شبکه مقصد و عموماً routing کردن و تعیین مسیر بسته‌های میان یک شبکه از شبکه‌ها را که به‌عنوان شبکه داخلی یا اینترنت شناخته می‌شوند را شامل می‌شود. در همه پروتکلهای شبکه IP وظیفه اساسی گرفتن بسته‌های داده‌ای را از منبع به مقصد انجام می‌دهد. IP می‌تواند داده‌ها را از تعدادی از پروتکلهای مختلف لایه بالاتر حمل کند. این پروتکلها هرکدام توسط یک شماره پروتکل واحد و منحصر به فرد شناسایی می‌شوند:ICMP و IGMP به ترتیب پروتکلهای ۱و۲ هستند. برخی از پروتکلهای حمل شده توسط IP مانند ICMP (مورد استفاده برای اطلاعات تشخیص انتقال راجع به انتقالات IP) ، IGNP (مورد استفاده برای مدیریت داده‌های multicast در IP) در بالای IP لایه بندی شده‌اند اما توابع لایه داخلی شبکه را انجام می‌دهند، که یک ناهمسازی بین اینترنت و پشته IP و مدل OSI را ایجاد کرده‌اند. تمام پروتکلهای مسیریابی مانند OSPT وRPT نیز بخشی از لایه شبکه هستند. آنچه که آنها را بخشی از لایه شبکه کرده‌است این است که هزینه load آنها (play load) در مجموع با مدیریت لایه شبکه در ارتباط است. کپسول بندی و جاگیری خاص آن به اهداف لایه بندی بی ارتباط است.
لایه ارتباط داده‌ها
لایه ارتباط داده از متدی که برای حرکت بسته‌ها از لایه شبکه روی دو میزبان مختلف که در واقع واقعاً بخشی از پروتکلهای شبکه نیستند، استفاده می‌کند، چونIP می‌تواند روی یک گستره ار لایه‌های ارتباطی مختلف اجرا شود. پردازشهای بسته‌های انتقال داده شده روی یک لایه ارتباطی داده شده می‌تواند در راه انداز وسایل نرم‌افزاری برای کارت شبکه به خوبی میان افزارها یا چیپ‌های ویژه کار صورت گیرد. این امر می‌تواند توابع ارتباط داده‌ها را مانند اضافه کردن یکheader بسته به منظور آماده کردن آن برای انتقال انجام دهد سپس واقعاً فرم را روی واسط فیزیکی منتقل کند. برای دسترسی اینترنت روی یک مودم dial-up معمولاً بسته‌های IP با استفاده از PPPمنتقل می‌شوند. برای دسترسی به اینترنت با پهنای باند بالا مانندADSL یا مودم‌های کابلی PPPOE غالباً استفاده می‌شود. در یک شبکه کابلی محلی معمولاً اترنت استفاده می‌شود و دو شبکه‌های بی سیم محلی IEEE۸۰۲٫۱۱ معمولاً استفاده می‌شود. برای شبکه‌های خیلی بزرگ هردو روش PPP یعنی خطوطT-Carrier یا E-Carrier تقویت کننده فرم، ATM یا بسته روی (POS) SONET/SDM اغلب استفاده می‌شوند. لایه ارتباطی همچنین می‌تواند جاییکه بسته‌ها برای ارسال روی یک شبکه خصوصی مجازی گرفته می‌شوند نیز باشند. هنگامیکه این کار انجام می‌شود داده‌های لایه ارتباطی داده‌های کاربردی را مطرح می‌کنند و نتایج به پشته IP برای انتقال واقعی باز می‌گردند. در پایانه دریافتی داده‌ها دوباره به پشته stack می‌آیند (یکبار برای مسیر یابی و بار دوم برای VPN). لایه ارتباط می‌تواند ابتدای لایه فیزیکی که متشکل از اجزای شبکه فیزیکی واقعی هستند نیز مرتبط شود. اجزایی مانند هاب‌ها، تکرار کننده‌ها، کابل فیبر نوری، کابل کواکیسال، کارتهای شبکه، کارتهای وفق دهنده.host و ارتباط دهنده‌های شبکه مرتبط : -۴۵ (R ،BNC،...) و مشخصات سطح پایینی برای سیگنالها (سطوح ولتاژ، فرکانسها و...)
لایه فیزیکی
لایه فیزیکی مسئول کد کردن و ارسال داده‌ها روی واسط ارتباطی شبکه‌است و با داده‌ها در فرم بیتهایی که از لایه فیزیکی وسیله ارسال کننده (منبع) هستند و در لایه فیزیکی و دستگاه مقصد دریافت می‌شوند کار می‌کند. اترنت، Token ring، SCSI، هاب‌ها، تکرار کننده‌ها، کابلها و ارتباط دهنده‌ها وسایل اینترنتی استانداردی هستند که روی لایه فیزیکی تابع بندی شده‌اند. لایه فیزیکی همچنین دامنه بسیاری از شبکه سخت‌افزاری مانند LAN، و توپولوژی WAN و تکنولوژی بی سیم (Wireless) را نیز دربرمی گیرد.
پیاده سازی نرم‌افزاری و سخت‌افزاری
معمولاً برنامه نویسان کاربردی مسئول پروتکلهای ۵ لایه‌ای (لایه کاربردی) هستند در حالیکه پروتکلهای ۳و۴ لایه‌ای سرویسهایی هستند که توسط پشته TCP/IP در سیستم‌عامل مهیا شده‌اند. میان اقرارهای میکرو کنترلی در وفق دهنده شبکه بطور نمونه با لایه ۲ کار می‌کنند، توسط یک نرم‌افزار راه انداز در سیستم‌عامل پشتیبانی شده‌است. الکترونیکهای دیجیتالی و آنالوگ غیرقابل برنامه نویسی معمولاً به جای لایه فیزیکی، استفاده می‌شوند که از یک چیپ مدار مجتمع خاض (ASIC) برای هر واسط رادیویی یا دیگر استانداردهای فیزیکی استفاده می‌کنند. به هر حال، پیاده سازی نرم‌افزارهای و سخت‌افزاری در پروتکلها یا مدل مرجع لایه بندی شده عنوان نمی‌شوند. روش‌هایی با کارایی بالا که از وسایل الکترونیکی دیجیتالی قابل برنامه دهی استفاده می‌کنند، سویچ‌های ۳ لایه انجام می‌دهند. در مودم‌های قدیمی و تجهیزات بی سیم، لایه فیزیکی ممکن است با استفاده از پردازشگرهای DSP یا چیپ‌های قابل برنامه دهی رادیویی نرم‌افزاری پیاده سازی شوند و چیپ‌ها مجازند که درچندین استاندارد مرتبط و اینترفیس رادیویی از مدارات جداگانه برای هر استاندارد استفاده شوند. مفهوم Apple Geoport (پورتی سریالی که بین یک خط تلفن و کامپیوتر است) نمونه‌ای از پیاده سازی نرم‌افزاریcpu از لایه فیزیکی است که آنرا قادر به رقابت با برخی از استانداردهای مودم می‌کند.
قرارداد ارتباطات
قرارداد ارتباطات یا پروتکل ارتباطات (به انگلیسی: Communications Protocol) در شبکه‌های رایانه‌ای به مجموعه قوانینی گفته می شود که چگونگی ارتباطات را قانونمند می کند. نقش پروتکل در کامپیوتر مانند نقش زبان برای انسان است. برای مطالعه یک کتاب نوشته شده به فارسی باید خواننده شناخت مناسبی از زبان فارسی داشته باشد. برای ارتباط موفقیت آمیز دو دستگاه در شبکه ، باید هر دو دستگاه از یک پروتکل یکسان استفاده کنند.
در علوم رایانه و ارتباطات، پروتکل عبارت است از استاندارد یا قراردادی که برای ارتباط میان دو گره برقرار می‌شود. پروتکل اتصال بین دو گره ، انتقال داده بین آن دو و تبادلات میان را ممکن کرده و آن را کنترل می‌کند. پروتکل در ساده‌ترین حالت می‌تواند به عنوان قوانین اداره ی منطق، ترکیب و همزمانی ارتباطات در نظر گرفته شود. پروتکلها ممکن در سخت‌افزار یا نرم‌افزار یا ترکیبی از این دو پیاده سازی شوند. پروتکل در پایین‌ترین سطح رفتار اتصال سخت‌افزاری را تعریف می‌کند. معنی لغوی پروتکل مجموعه قوانین است.
کارکردها
از آن جا که پروتکلها در کارکرد و پیچیدگی بسیار متفاوتند و انواع زیادی دارند، بیان کردن تعریف یا توصیفی عام در مورد آنها دشوار است. بیشتر پروتکلها یک یا چند مورد از ویژگی‌های زیر را دارا هستند:
شناسایی بستر فیزیکی اتصال (سیمی یا بی‌سیم) و یا تشخیص وجود نقطهٔ مقصد یا نود (node) مقصد
توافق مراودهٔ اتصال (هندشیکینگ)
مذاکره در مورد ویژگی‌های مختلف اتصال
شروع کردن و پایان دادن به پیام‌های رد و بدل شده و برآوری نیاز ناشی از آن
پایان دادن به جلسهٔ گفتگو و یا اتصال
قالب بندی پیام‌ها
برآوردن نیاز ناشی از پیام‌های دریافتی ناقص یا بدقالب بندی شده (تصحیح خطا)
دریافتن قطع ناگهانی ارتباط و یا اتصال
برخی انواع پروتکلها
برخی انواع شناخته شدهٔ پروتکلها عبارتند از:
SNMP (اس‌ان‌ام‌پی)
TCP (تی‌سی‌پی)
UDP (یودی پی)
IP (آی‌پی)
FTP (اف‌تی‌پی)
SNMP
TelNet (تل‌نت)
قرارداد ساده نامه‌رسانی
HTTP (اچ‌تی‌تی‌پی)
NNTP (ان‌ان‌تی‌پی)
POP۳ (پاپ‌تری)
تبادل بسته بین‌شبکه‌ای
IPX/SPX
اینترنت
اینترنت (به انگلیسی: Internet) (مخفف interconnected networks شبکه‌های به هم پیوسته) را باید بزرگترین سامانه‌ای دانست که تاکنون به دست انسان طرّاحی، مهندسی و اجرا گردیده‌است. ریشهٔ این شبکهٔ عظیم جهانی به دههٔ ۱۹۶۰باز می‌گردد که سازمان‌های نظامی ایالات متّحدهٔ آمریکا برای انجام پروژه‌های تحقیقاتی برای ساخت شبکه‌ای مستحکم، توزیع شده و باتحمل خطا سرمایه‌گذاری نمودند. این پژوهش به همراه دوره‌ای از سرمایه‌گذاری شخصی بنیاد ملی علوم آمریکا برای ایجاد یک ستون فقرات جدید، سبب شد تا مشارکت‌های جهانی آغاز گردد و از اواسط دههٔ ۱۹۹۰، اینترنت به صورت یک شبکهٔ همگانی و جهان‌شمول در بیاید. وابسته شدن تمامی فعّالیت‌های بشر به اینترنت در مقیاسی بسیار عظیم و در زمانی چنین کوتاه، حکایت از آغاز یک دوران تاریخیِ نوین در عرصه‌های گوناگون علوم، فن‌ّآوری، و به خصوص در نحوه تفکّر انسان دارد. شواهد زیادی در دست است که از آنچه اینترنت برای بشر خواهد ساخت و خواهد کرد، تنها مقدار بسیار اندکی به واقعیت درآمده‌است.
اینترنت سامانه‌ای جهانی از شبکه‌های رایانه‌ای بهم پیوسته‌است که از پروتکلِ «مجموعه پروتکل اینترنت» برای ارتباط با یکدیگر استفاده می‌نمایند. به عبارت دیگر اینترنت، شبکهٔ شبکه هاست که از میلیون‌ها شبکه خصوصی، عمومی، دانشگاهی، تجاری و دولتی در اندازه‌های محلی و کوچک تا جهانی و بسیار بزرگ تشکیل شده‌است که با آرایه وسیعی از فناوریهای الکترونیکی و نوری به هم متصل گشته‌اند. اینترنت در برگیرنده منابع اطلاعاتی و خدمات گسترده ایست که برجسته‌ترین آنها وب جهان‌گستر و رایانامه می‌باشند. سازمان‌ها، مراکز علمی و تحقیقاتی و موسسات متعدد، نیازمند دستیابی به شبکه اینترنت برای ایجاد یک وب‌گاه، دستیابی از راه دور وی‌پی‌ان، انجام تحقیقات و یا استفاده از سیستم رایانامه، می‌باشند. بسیاری از رسانه‌های ارتباطی سنتی مانند تلفن و تلویزیون نیز با استفاده از اینترنت تغییر شکل داده‌اند ویا مجدداً تعریف شده‌اند و خدماتی جدید همچون صدا روی پروتکل اینترنت و تلویزیون پروتکل اینترنت ظهور کردند. انتشار روزنامه نیز به صورت وب‌گاه، خوراک وب و وب‌نوشت تغییر شکل داده‌است. اینترنت اشکال جدیدی از تعامل بین انسانها را از طریق پیام‌رسانی فوری، تالار گفتگو و شبکه‌های اجتماعی بوجود آورده‌است.
در اینترنت هیچ نظارت مرکزی چه بر امور فنّی و چه بر سیاست‌های دسترسی و استفاده وجود ندارد. هر شبکه تشکیل دهنده اینترنت، استانداردهای خود را تدوین می‌کند. تنها استثنا در این مورد دو فضای نام اصلی اینترنت، نشانی پروتکل اینترنت و سامانه نام دامنه است که توسط سازمانی به نام آیکان مدیریت می‌شوند. وظیفه پی بندی و استاندارد سازی پروتکلهای هسته‌ای اینترنت، IPv4 و IPv6 بر عهده گروه ویژه مهندسی اینترنت است که سازمانی بین‌المللی و غیرانتفاعی است و هر فردی می‌تواند در وظایفشان با آن مشارکت نماید.
واژه‌شناسی
در زبان انگلیسی واژهٔ Intrnet هنگامی که به شبکه جهانی مبتنی بر پروتکل IP اطلاق می‌گردد، با حرف بزرگ در اول کلمه، نوشته می‌شود.
در رسانه‌ها فرهنگ عامه، گاه با اینترنت به صورت یک مقوله عمومی و مرسوم برخورد کرده و آن را با حرف تعریف و به صورت حروف کوچک می‌نگارند(the internet)
در برخی منابع بزرگ نوشتن حرف اول را به دلیل اسم بودن آن جایز می‌دانند نه برای صفت بودن این واژه.
واژهٔ لاتین the Internet چنانچه به شبکهٔ جهانی اینترنت اشاره کند، اسم خاص است و حرف اوّلش با حروف بزرگ آغاز می‌شود(I). اگر حرف اوّل آن کوچک باشد می‌تواند به عنوان شکل کوچک شده کلمه Internetwork برداشت شود که به معنی میان شبکه است. واژه "ابر" نیز به صورت استعاری، به ویژه در ادبیات رایانش ابری و نرم‌افزار به عنوان سرویس، برای اشاره به اینترنت به کار می‌رود.
اینترنت در برابر وب
غالباً در گفتگوهای روزمره از دو واژهٔ "وب" و "اینترنت"، به اشتباه، بدون تمایز زیادی استفاده می‌شود، امااین دو واژه معانی متفاوتی دارند. اینترنت یک سامانه ارتباطی جهانی برای داده هاست، زیرساخت‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری است که رایانه‌ها در سراسر جهان به یکدیگر متصل می‌سازد. در مقابل، وب یکی از خدماتی (سرویس) است که بر روی اینترنت ارائه می‌شود و برای ارتباط از شبکه اینترنت بهره می‌جوید. وب مجموعه‌ای از نوشته‌های به هم پیوسته(web page) است که به کمک ابرپیوندها و آدرس جهانی(URL) به یکدیگر پیوند خورده‌اند.
وب شامل سرویس‌های دیگر مانند رایانامه، انتقال فایل(پروتکل اف‌تی‌پی)، گروه خبری و بازی آنلاین است.
خدمات(سرویس)های یاد شده بر روی شبکه‌های مستقل و جدا از اینترنت نیز در دسترس هستند. وب به عنوان لایه‌ای در بالای اینترنت قرار گرفته و سطح بالاتری نسبت به آن قرار دارد.
تاریخچه
مبنای قابلیتهای شبکه، وجود رایانه‌ها و استفاده از پردازشگرهای رمزگذار و رمزگشاست. وجود شبکه‌های مخابراتی که در ابتدا در قرن نوزدهم ایجاد شده بودند بنیانی مهم برای شکل‌گیری هر نوع شبکهٔ الکترونیکی محسوب می‌شدند و این پیشرفت‌ها با ایجاد نظریه اطلاعات در دهه 1940 تکمیل شدند و پیشرفت علم الکترونیک به کندی پیش می‌رفت. افتتاح پروژه اسپوتنیک توسط اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی زنگ خطر را برای ایالات متحده به صدا درآورد تا با تأسیس آرپا یا موسسه پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته در سال ۱۹۵۸ (میلادی) پیشروی در زمینه فناوری را بازیابد. آرپا اداره فناوری پردازش اطلاعات (IPTO) را تاسیس نمود تا پروژه SAGE راکه برای اولین بار سامانه‌های رادار سراسر کشور را با هم شبکه کرده بود پیشتر برد. هدف IPTO دست یافتن به راههایی برای پاسخ به نگرانی ارتش امریکا در باره قابلیت مقاومت شیکه‌های ارتباطیشان را پاسخ دهد، و به عنوان اولین اقدام رایانه هایشان را در پنتاگون، کوه چاین و دفتر مرکزی فرماندهی راهبردی هوایی (SAC) را به یکدیگر متصل سازد. جی.سی.آر لیکلایدر که از ترویج کنندگان شبکه جهانی بود به مدیریت IPTO رسید. لیکلایدر در سال ۱۹۵۰ (میلادی) پس از علاقه‌مند شدن به فناوری اطلاعات از آزمایشگاه روانشناسی صدا در دانشگاه هاروارد به ام آی تی رفت. در ام آی تی او در کمیته‌ای مشغول به خدمت شد که آزمایشگاه لینکلن را تاسیس کرد و بر روی پروژه SAGE کار می‌کرد. در سال ۱۹۵۷ (میلادی) او نایب رئیس شرکت بی بی ان (BBN) شد. در آنجا بود که اولین محصول PDP-۱ را خرید و نخستین نمایش عمومی اشتراک زمانی را هدایت نمود.
در IPTO جانشین لیکلایدر ایوان ساترلند، در سال ۱۹۶۵ (میلادی)، لارنس رابرتس را بر آن گماشت که پروژه‌ای را برای ایجاد یک شبکه آغاز نماید و رابرتس پایه این فناوری را کار پل باران نهاد. پل باران مطالعه جامعی را برای نیروی هوایی ایالات متحده آمریکا منتشر کرده بود که در آن پیشنهاد داده بود که برای دستیابی به استحکام و مقاومت در برابر حوادث از راهگزینی بسته کوچک استفاده شود. رابرتس در آزمایشگاه لینکلن ام آی تی کار کرده بود که هدف اولیه از تاسیس آن، پروژه SAGE بود. لئونارد کلینراک استاد دانشگاه کالیفرنیا تئوریهای زیربنایی شبکه‌های بسته را در سال ۱۹۶۲ (میلادی) و مسیریابی سلسله مراتبی را در سال ۱۹۶۷ (میلادی) ارائه کرده بود، مفاهیمی که زمینه ساز گسترش اینترنت به شکل امروزی آن شدند.
جانشین ساترلند، رابرت تیلور، رابرتس را قانع نمود که موفقیت‌های اولیه‌اش در زمینه راهگزینی بسته کوچک را گسترش دهد و بیاید و دانشمند ارشد IPTO شود. در آنجا رابرتس گزارشی با نام "شبکه‌های رایانه‌ای منابع مشترک" به تیلور داد، که در ژوئیه ۱۹۶۸ (میلادی) مورد تایید او قرار گرفت و زمینه ساز آغاز کار آرپانت در سال بعد شد. پس از کار فراوان، سرانجام در ۲۹ اکتبر ۱۹۶۹ دو گره اول آنچه که بعدها آرپانت شد به هم متصل شدند. این اتصال بین مرکز سنجش شبکه کلینراک در دانشکده مهندسی و علوم کاربردی UCLA و سامانه NLS داگلاس انگلبرت در موسسه تحقیقاتی SRI International در پارک منلو در کالیفرنیا برقرار شد. سومین مکان در آرپانت مرکز ریاضیات تعاملی Culler-Fried در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا بود و چهارمی دپارتمان گرافیک دانشگاه یوتا بود. تا پایان سال ۱۹۷۹ (میلادی) پانزده مکان مختلف به آرپانت جوان پیوسته بودند که پیام آور رشدی سریع بود. آرپانت تنها یکی از اجداد اینترنت امروزی بود. در تلاشی جداگانه، دونالد دیویز نیز، در آزمایشگاه ملی فیزیک انگلیس مفهوم راهگزینی بسته کوچک را کشف کرده بود. اونخستین بار آن را در ۱۹۶۵ (میلادی) مطرح نمود. کلمات بسته و راهگزینی بسته در واقع توسط او ابداع شدند و بعدها توسط استانداردها پذیرفته و به کار گرفته شدند. دیویز همچنین یک شبکه راهگزینی بسته به نام Mark I در سال ۱۹۷۰ (میلادی) درانگلستان ساخته بود. به دنبال نمایش موفق راهگزینی بسته در آرپانت(ARPANET)؛ در سال ۱۹۷۸، اداره پست بریتانیا، Telenet، DATAPACوTRANSPAC با یکدیگر همکاری را برای بوجود آوردن نخستین سرویس شبکه راهگزینی بسته خود آغاز نمودند. در بریتانیا این شبکه به نام سرویس بین‌المللی راهگزینی بسته (به انگلیسی: International Packet Switched Service) خوانده می‌شد. مجموعه شبکه‌های X.۲۵ از اروپا و آمریکا گسترش یافت و تا سال ۱۹۸۱ کانادا، هنگ کنگ و استرالیا ر در بر گرفته بود. استانداردهای راهگزینی بسته X.۲۵ را "کمیته مشاوره بین‌المللی تلگراف و تلفن(CCITT)" - که امروزه به نام ITU-T خوانده می‌شود- حول و حوش سال ۱۹۷۶ تدوین نمود. X.۲۵ از پروتکلهای TCP/IP مستقل بود. این پروتکلها حاصل کار تجربی DARPA در آرپانت، شبکه رادیویی بسته و شبکه ماهواره‌ای بسته بودند.
آرپانت اولیه بر روی برنامه کنترل شبکه(NCP) (به انگلیسی: Network Control Program) کارمی کرد، استانداردی که در دسامبر ۱۹۷۰ توسط تیمی به نام "گروه کاری شبکه(NWG)" به مدیریت استیو کراکر (به انگلیسی: Steve Crocker) طراحی و پیاده‌سازی شد. برای پاسخگویی به رشد سریع شبکه که مرتباً مکانهای بیشتری بدان متصل می‌شد، وینتون سرف (به انگلیسی: Vinton Cerf) و باب کان (به انگلیسی: Bob Kahn) اولین توصیف پروتکلهای TCP را که امروزه به گستردگی استفاده می‌شوند در خلال سال ۱۹۷۳ ارائه دادند و در مه ۱۹۷۴ مقاله‌ای در این باب منتشر نمودند. به کاربردن واژه اینترنت برای توصیف یک شبکه TCP/IP یکتای جهانی از دسامبر ۱۹۷۴ با انتشار RFC ۶۷۵ آغاز شد. این RFC اولین توصیف کامل مشخصات TCP بود که توسط وینتون سرف، یوگن دالال و کارل سانشاین در آن زمان در دانشکاه استانفورد نوشته شد. در خلال نه سال یعدی کار تا آنجا پیش رفت که پروتکلها تصحیح شدندو بر روی بسیاری از سیستمهای عامل پیاده‌سازی شدند. اولین شبکه برپایه بسته پروتکل اینترنت(TCP/IP) از اول ژانویه ۱۹۸۳ وقتی که همه ایستگاههای متصل به آرپا پروتکلهای قدیمی NCP را با TCP/IP جایگزین کردند، شروع به کار نمود. در سال ۱۹۸۵ بنیاد ملی علوم آمریکا(NFS) ماموریت ساخت NFSNET- یک ستون فقرات (Network Backbone) دانشگاهی با سرعت ۵۶ کیلوبیت بر ثانیه(Kbps) - با استفاده از رایانه‌های "مسیریاب فازبال" (به انگلیسی: Fuzzball router) را به مخترع این رایانه‌ها، دیوید ال. میلز (به انگلیسی: David L. Mills) سپرد. یک سال بعد NFS تبدیل به شبکه پرسرعت تر ۱٫۵ مگابیت بر ثانیه (Mbps) را نیز پشتیبانی می‌کرد. دنیس جنینگ، مسئول برنامه ابرکامپیدتردرNFS تصمیمی کلیدی در مورد استفاده از پروتکلهای TCP/IP ارائه شده توسط DARPA گرفت. گشایش شبکه به دنیای تجاری در سال ۱۹۸۸ آغاز شد. شورای شبکه بندی فدرال ایالات متحده در آن سال با اتصال NFSNET به سامانه تجاری پست MCI موافقت نمودو این اتصال در تابستان ۱۹۸۹ برقرارشد. سایر خدمات پست الکترونیکی تجاری (مانند OnTyme,Compuserve,Telemail) نیز به زودی متصل شدند. در آن سال سه ارائه دهنده سرویس اینترنت(ISP) بوجود آمدند: UUNET, PSINet, CERFNET. شبکه‌های جدای مهمی که دروازه‌هایی به سوی اینترنت (که خود بعداً جزئی از آن شدند) می‌گشودند عبارت بودند از: یوزنت, بیت‌نت بسیاری از شبکه‌های متنوع تجاری و آموزشی دیگر همچون Telenet, Tymnet, Compuserve و JANET نیز به اینترنت در حال رشد پیوستند. Telenet - که بعدها Sprintnet نامیده شد - یک شبکه رایانه‌ای ملی خصوصی بود که از ۱۹۷۰ کار خود را آغاز کرده بود و امکان دسترسی با شماره‌گیری (به انگلیسی: Dial-up Access) را به صورت رایگان در شهرهایی در سراسر امریکا فراهم ساخته بود. این شبکه سرانجام در دهه ۱۹۸۰، با محبوبیت روزافزون TCP/IP به سایرین متصل شد. فابلیت TCP/IP برای کار با هر نوع شبکه ارتباطی از پیش موجود، سبب رشد آسانتر آن می‌گشت؛ اگر چه که رشد سریع اینترنت در وهله اول ناشی از در دسترس بودن مسبریابهای استاندارد تجاری از طرف بسیاری از شرکتها، در دسترس بودن تجهیزات تجاری اترنت(به انگلیسی: Ethernet) برای ساخت شبکه‌های محلی و پیاده‌سازیهای گسترده و استانداردسازی TCP/IP در یونیکس]](به انگلیسی: Unix) و بسیاری سیستم عاملهای دیگر بود.
اگرچه بسیاری از کاربردها و رهنمودهایی که اینترنت را ممکن ساخت به مدت تقریباً دو دهه وجو داشتند، امااین شبکه تا دهه ۱۹۹۰ هنوز چهره‌ای همگانی نداشت. در ششم آگوست ۱۹۹۱، سرن - سازمان اروپایی پژوهش در باره ذرات - پروژه وب جهان گستر(World Wide Web) را به اطلاع عموم رساند. وب توسط دانشمندی انگلیسی به نام تیم برنرز لی(به انگلیسی: Sir Tim Berners-Lee) در سال ۱۹۸۹ اختراع شد. یکی از مرورگرهای وب محبوب اولیه ViolaWWW بود که از روی هایپرکارت الگوبرداری شده بود و از سامانه پنجره ایکس(به انگلیسی: X Window System) استفاده می‌کرد. سرانجام این مرورگر جای خود را در محبوبیت به مرورگرموزاییک (به انگلیسی: Mosaic) داد. در سال ۱۹۹۳ مرکزملی کاربردهای ابررایانش امریکا (به انگلیسی: National Center for Supercomputing Applications) دردانشگاه ایلینوی اولین نسخه از موزاییک را منتشر کرد و تا اواخر سال ۱۹۹۴ علاقه عمومی به اینترنتی که پیش از این آموزشی و تخصصی بود، گسترش فراوانی یافته بود. در سال ۱۹۹۶ استفاده از واژه اینترنت معمول شد و مجازا برای اشاره به وب هم استفاده شد. در همین هنگام، در گذر این دهه، اینترنت بسیاری از شبکه‌های رایانه‌ای عمومی از پیش موجود را در خود جا داد (اگر چه برخی مثل FidoNet همپنان جداماندند). آنچنانکه تخمین زده شده‌است، در دهه ۹۰ در هرسال اینترنت رشدی صددرصدی نسبت به سال قبل خود داشته‌است و در سالهای ۱۹۹۶و۱۹۹۷ نیز دوره‌های کوتاهی از رشد انفجاری داشته‌است. این میزان رشد به خصوصیت عدم کنترل مرکزی اینترنت که امکان رشد اندامی شبکه را فراهم می‌سازد نسبت داده‌اند و همچنین به ماهیت بازوغیراختصاصی پروتکلهای اینترنت که امکان برقراری سازگاری و همکاری میان فروشندگان مختلف و عدم توانایی یک شرکت برای اعمال کنترل بیش از حد بر روی شبکه را سبب می‌شود.. جمعیت تخمینی کاربران اینترنت مطابق آمار سی ام ژوئیه ۲۰۰۹، ۱٫۶۷ میلیارد نفراست.
دامنه اینترنتی (به انگلیسی: Internet domain) پسوندی است که در بخشهای پایانی نشانی اینترنتی وب‌گاه‌ها می‌آید.
پسوندهای ملی
هریک از کشورهای جهان دارای یک یا چند پسوند ملی یا «دامنه سطح‌بالای کد کشوری» هستند که برای سایت‌های منصوب به آن کشور استفاده می‌شوند. دامنه سطح‌بالای کد کشور ایران .ir است و کد بین‌المللی . ایران نیز مراحل آزمایشی را می‌گذراند.
تاریخچه پیدایش و گسترش
در ۱۵ مارس ۱۹۸۵، اولین نام دامنه تجاری (.COM) به نام سیمبولیکس بوسیله یک شرکت سیستمهای رایانه‌ای به نام Symbolics در کمبریج ماساچوست ثبت شد.
در ۱۹۹۲ کمتر از ۱۵۰۰۰ دامنه.COM ثبت شده بود.
در دسامبر ۲۰۰۹ حدود ۱۹۲ میلیون نام دامنه وجود داشت که بخش بزرگی از آنها دامنه پرطرفدار.COM بود. تعداد آنها در ۱۵ مارس ۲۰۱۰ به حدود ۸۴ میلیون رسید که شامل ۱۱٫۹ میلیون وب سایت کسب و کار آنلاین و تجارت الکترونیک , ۴٫۳ میلیون وب سایت تفریحی , ۳٫۱ میلیون وب سایت مرتبط با امور مالی، و ۱٫۸ میلیون وب سایت ورزشی می‌شد.
ماهانه حدود ۶۶۸ هزار دامنه.COM جدید ثبت می‌شود.
پروتکل اینترنت
قرارداد اینترنت یا پروتکل اینترنت مهمترین قراردادی است که برای مبادله اطلاعات در شبکه‌های اینترنتی وجود دارد. این قرارداد بنیادی‌ترین قرارداد شکل‌دهنده اینترنت می‌باشد و وظیفه مسیردهی بسته‌های اطلاعاتی را در گذر از مرزهای شبکه‌ها به عهده دارد. پروتکل اینترنت یک پروتکل لایه‌ای است که در نرم‌افزار داخلی استفاده می‌شود و در لایه ارتباط (Link) قرار می‌گیرد. آی‌پی در شرایط پروتکل لایه‌ای پایین می‌تواند خدمات جهانی دسترسی را بین کامپیوترها ارائه کند.
بسته‌سازی
داده‌های پروتکل لایهٔ فوقانی، داخل برنامه‌ها و بسته‌هایی قرار می‌گیرند که نقش هم‌زمان دارند. هیچ نصب مداری قبل از ارسال بسته‌ها به یک میزبان نیاز نیست. ارتباط در این شرایط از نوع پروتکل بدون ارتباط می‌باشد. شبکه‌های تلفنی کلیدی می‌توانند نصب مدار را عملی سازند قبل از آنکه تلفن زنگ بزند.
خدمات ارائه‌شده توسط آی‌پی
در برگیری داده‌های کاربر داخل بسته IP یک مثال از سر صفحه ارائه شده‌است. اعتبار IP می‌تواند نقش مهم ایفا کند. این بدان معنا است که شبکه‌ها نمی‌توانند بسته‌ها و موارد زیر را تضمین کنند.
1 تخریب نشدن داده ها
2 گم نشدن داده ها
3 تحویل منظم بسته ها
4 ورود انفرادی
اعتبار
عدم اعتبار آی‌پی، اجازهٔ وقوع هر یک از اشتباهات زیر را می‌دهد:
تخریب داده‌ها
بسته‌های دادهٔ گم‌شده
تحویل نامنظم بسته‌ها
ورود دوگانه
مزیت آی‌پی نسخه‌ی ۴ این است که بی‌خطا بودن سرصفحهٔ بسته‌های آی‌پی را از طریق محاسبهٔ چک‌سام در گره‌های مسیریابی تضمین می‌کند. اثر جانبی خروج بسته‌هایی که سرصفحه نامناسب دارند، می‌تواند عدم شناخت هدف باشد. برای بررسی این مسائل، هر نوع پروتکل لایهٔ فوقانی، باید بتواند آن را کنترل کند. در تضمین این نوع فرآیند حمل لایهٔ فوقانی می‌توان داده‌ها را پنهان کرد تا این که نظم برقرار شود.
اگر پروتکل لایهٔ فوقانی نتواند اندازهٔ دقیق را در ۲ واحد انتقال ماکزیمم توصیف کند، ارسال لایه‌ای فراوان خواهد شد و آی‌پی عامل تخریب داده‌های اصلی به داده‌های کوچکتر خواهد بود. آی‌پی می‌تواند نظم را دوباره برقرار کند، در این شرایط اندازه، کوچکتر از MTU تنظیم می‌شود. UDP و ICMP نمونه‌هایی از پروتکلهایی هستند که می‌توانند اندازه MTU را کاهش دهند. دلیل اصلی عدم وجود اعتبارپذیری کاهش پیچیدگی ردیاب است. این می‌تواند دسته‌های خاص از بسته‌ها را تولید کند که بهترین بازده را ارائه می‌نمایند، اگر چه هیچ نوع تضمینی وجود ندارد. تلاش بهتر در ساخت شبکه‌ها عامل دسترسی به تجربه کاربر خواهد بود. این مربوط به کنترل کار، در پایان خط ارتباطات است.
نشانی آی‌پی و مسیریابی
شاید پیچیده‌ترین ویژگی آی‌پی شامل نشانی و مسیریابی باشد. نشانی می‌تواند توصیفی از انتقال آی‌پی و طراحی زیرشبکه‌های میزبان باشد. مسیریابی نیز توسط تمام میزبان‌ها عملی است ولی باید از مسیریاب درون‌شبکه‌ای استفاده شود که IGP و EGP در آن مهم است. داده گرام آی‌پی تصمیمات را به شبکه می‌فرستد.
تاریخچهٔ نسخه‌ها
آی‌پی رایجترین عنصر در اینترنت است. پروتکل لایه‌ای شبکه‌ای که امروزه استفاده می‌شود، IPv۴ (آی‌پی نسخهٔ ۴) می‌باشد. IPv4 در RFC-۷۹۱ (در ۱۹۸۱ میلادی) توصیف شده‌است.
IPv6 جانشین IPv۴ است. برجسته‌ترین اصلاح در نسخهٔ ۶، در سامانهٔ نشانی‌دهی (addressing system) آن است. IPv۴ از نشانی ۳۲ بیتی (حدود ۴ میلیارد یا ۱۰۹ × ۴٫۳ نشانی) استفاده می‌کند. ولی IPv۶ از نشانی ۱۲۸ بیتی (۱۰۳۸ × ۳٫۴ نشانی!) استفاده خواهد کرد. پذیرش IPv6 چندان گسترده نبوده‌است، اما از سال ۲۰۰۸ تمام سیستمهای دولت آمریکا پشتیبان آن بوده‌اند.
نسخه‌های آی‌پی صفر تا ۳ نیز با توجه به نسخه فوق، بین سالهای ۱۹۷۷ تا ۱۹۷۹ طراحی شدند. نسخه ۵ توسط IST استفاده می‌شود که یک پروتکل آزمایشی است. نسخه‌های ۶ تا ۹ نیز برای طراحی جایگزینی در نظر هستند مانند SIPP، TP/SX، PIP و TUBA، که در بین آنها فقط IPv6 هنوز قابلیت استفاده دارد.
نشانی پروتکل اینترنت
نشانی پروتکل اینترنت (به انگلیسی: Internet Protocol Address) یا به اختصار نشانی آی‌پی (به انگلیسی: IP Address) نشانی عددی است که به هریک از دستگاه ها و رایانه‌های متصل به شبکهٔ رایانه ای که بر مبنای نمایه TCP/IP (از جمله اینترنت) کار می‌کند، اختصاص داده می‌شوند. پیام‌هایی که دیگر رایانه‌ها برای این رایانه می‌فرستند با این نشانهٔ عددی همراه است و راه یاب های شبکه آن را مانند «نشانی گیرنده» در نامه‌های پستی تعبیر می‌کنند، تا بالاخره پیام به رابط شبکه رایانه مورد نظر برسد.
انواع آی‌پی
دو نسخه آی‌پی درحال استفاده می باشد : آی‌پی نسخه 4 و آی‌پی نسخه 6 که هر یک نشانی آی‌پی را به روش متفاوتی ارائه می نمایند.
نشانی آی‌پی نسخهٔ ۴
نشانی آی‌پی نسخهٔ چهارم یک عدد ۳۲ بیتی است که برای سادگی آن را به شکل چهار بخش عددی در مبنای ده می‌نویسند که با نقطه از هم جدا می‌شوند (مانند 199.211.45.5). این روش نشانی‌دهی را دهدهی نقطه‌دار می‌نامند هر یک از چهار بخش را یک هشتایی (Octet) می‌گویند زیرا طول آن ۸ بیت (یا ۱ بایت) است و می‌تواند عددی از ۰ تا ۲۵۵ باشد. پس ۲ به توان ۳۲ آدرس مختلف داریم.
اصولاً هر نشانی آی‌پی ۳۲ بیتی به دو بخش تقسیم می‌شود: یک پیشوند و یک پسوند. این دو سطح به منظور ایجاد یک روش مسیریابی کارآمد طراحی شده است. پیشوند آدرس، شبکه‌ای را که رایانه به آن متصل است مشخص می‌کند (Network) در حالیکه پسوند یک رایانهٔ یکتا را روی شبکه مشخص می‌کند(Host). یعنی به هر شبکه در اینترنت یک مقدار یگانه که تحت عنوان شمارهٔ شبکه شناخته شده است، اختصاص دارد. شمارهٔ شبکه به عنوان یک پیشوند در نشانی هر رایانه‌ای که به شبکه وصل است ظاهر می‌شود. بعلاوه به هر رایانهٔ روی یک شبکه، یک پسوند نشانی یکتا تخصیص یافته است.
هر نشانی کامل، شامل یک پیشوند و یک پسوند است و طوری تخصیص داده می‌شوند که یکتا باشند، بنابراین ویژگی اول تضمین می‌گردد. اگر دو رایانه به دو شبکهٔ مختلف وصل شده باشند، نشانی‌هایشان پیشوندهای متفاوت خواهند داشت. اما اگر دو رایانه به یک شبکه وصل باشند، نشانی‌هایشان دارای پسوندهای متفاوت خواهد بود.
کلاس‌های مختلف آی‌پی نسخهٔ ۴
سه کلاسِ پایه‌ایِ مختلفِ نشانی‌دهیِ آی‌پی، برای شبکه‌های بزرگ، متوسط و کوچک وجود دارد. کلاس A برای شبکه‌های بزرگ، کلاس B برای شبکه‌های متوسط و کلاس C برای شبکه‌های کوچک است. علاوه بر این سه کلاس، کلاس D برای پخش چندگانه، ارسال اطلاعات به گروهی از رایانه‌ها، و کلاس E برای کارهای جستجو وجود دارند. برای شرکت در پخش چندگانهٔ آی‌پی، مجموعه‌ای از رایانه‌های میزبان باید بر سر استفاده از آدرس پخش چندگانه، به طور مشترک توافق داشته باشند. پس از تشکیل گروه پخش چندگانه یک کپی از هر بستهٔ اطلاعاتی فرستاده شده به نشانی پخش چندگانه به هر رایانهٔ میزبان در مجموعه تحویل می‌گیرد. بنابراین نخستین 4 بیت (از سمت چپ) آدرس IP کلاس آن را مشخص می‌کند. همچنین اگر نمایش نقطه‌دار را در نظر بگیریم از روی مقدار دهدهی بایت اول کلاس آن تشخیص داده می‌شود
اصولاً در سامانهٔ آی‌پی‌دهی به مشترکان، آی‌پی‌ها به صورت تعدادی که توانی از عدد ۲ باشد (۲، ۴، ۸، ۱۶، ۳۲، ۶۴ و ۱۲۸) دسته‌بندی می‌شوند. لازم به ذکر است که در هر دستهٔ آی‌پی اختصاص داده شده به مشترک آی‌پی‌های اول و آخر بر اساس استاندارد معمولاً غیر قابل استفاده است و از باقیماندهٔ آی‌پی‌ها می‌توان در شبکهٔ محصورشده استفاده کرد. به عنوان مثال در یک کلاس هشت‌تایی، حداکثر شش نشانی آی‌پی قابل استفاده است.
آی‌پی خصوصی
برای جلوگیری از هدردهی آی‌پی در هر کلاس، یک محدودهٔ آی‌پی برای شبکه‌های خصوصی (مانند شبکهٔ داخلی ادارات و شرکتها) در نظر گرفته شده‌استبرای اتصال یک شبکهٔ خصوصی به اینترنت از پروتکل NAT استفاده می‌شود به این ترتیب که نشانی خصوصی به یک یا چند نشانی منحصربه‌فرد عمومی ترجمه می‌شود.
آی‌پی ایستا و پویا
آی‌پی پویا با هر بار وصل‌شدن به شبکهٔ داخلی و یا اینترنت تغییر می‌کند. اما آی‌پی ایستا (Static) اینطور نیست. آی‌پی پویا (Dynamic) در هر شبکه توسط کارساز پروتکل پیکربندی پویای میزبان (DHCP Server) به رایانه‌ها در شبکه اختصاص داده می‌شود. یعنی وقتی شما به اینترنت و یا شبکهٔ داخلی وصل می‌شوید، کارساز پروتکل پیکربندی پویای میزبان به شما یک نشانی آی‌پی اختصاص می‌دهد.
DHCP Server می‌تواند یک سرویس در سیستم‌عامل‌های سرور باشد یا یک قطعهٔ سخت‌افزاری مانند مسیریاب (Router) و یا نقطهٔ دسترسی (Access Point) در شبکه باشد.
برای دیدن نشانی آی‌پی رایانهٔ خود می‌توان از برنامه winipcfg.exe (در ویندوز ۹۵ و ۹۸ و ME) یا ipconfig.exe (در ویندوز ۲۰۰۰ و XP) کرد. در لینوکس یا یونیکس (یا سیستمهای مبتنی بر آنها) نیز می‌توان از دستور ipconfig استفاده کرد.
آی پی نسخهٔ ۶
گسترش روز افزون اینترنت و نیاز به آدرس های بسیار بیشتر تیم Internet Engineering Task Force را برآن داشت تا به فکر تکنولوژی های جدیدی باشند تا امکان تعریف آدرس های آی پی بیشتری فرآهم گردد. بهترین راه ساخت مجدد نشانی پروتکل اینترنت بود . در سال 1995 میلادی نسخه جدید نشانی پروتکل اینترنت با نام آی پی نسخه 6 معرفی گردید . اندازه آدرس از 32 بیت به ۱۲۸ بیت افزایش یافت وامکان آدرس دهی تا 2به توان 128 آدرس افزایش یافت. این کار تنها تعداد آدرس های اینترنتی را گسترش نداد، بلکه باعث خواهد شد جدول مسیریاب های اینترنتی (روترها) کوچکتر شود . کلیه سیستم‌عامل‌های جدید سرور و خانگی از جمله ویندوز ویستا به طور کامل پشیبانی می‌شود ولی متاسفانه هنوز توسط بسیاری از مسیریاب های شبکه های خانگی و تجهیزات شبکه عادی پشتیبانی نشده است.
مجموعه پروتکل اینترنت
مدل TCP/IP یا مدل مرجع اینترنتی که گاهی به مدل DOD (وزارت دفاع)، مدل مرجع ARPANET نامیده می‌شود، یک توصیف خلاصه لایه TCP/IP برای ارتباطات و طراحی پروتکل شبکه کامپیوتری است. TCP/IP در سال ۱۹۷۰ بوسیلهDARPA ساخته شده که برای پروتکلهای اینترنت در حال توسعه مورد استفاده قرار گرفته است، ساختار اینترنت دقیقآبوسیله مدل TCP/IP منعکس شده‌است.
مدل اصلی TCP/IP از ۴ لایه تشکیل شده‌است. سازمان IETF استانداردی که یک مدل ۵ لایه‌ای است را قبول نکرده‌است و پروتکلهای لایه فیزیکی ولایه پیوند داده‌ها بوسیله IETF استاندارد نشده‌اند. سازمان IETF تمام مدل های لایه فیزیکی را تایید نکرده‌است. با پذیرفتن مدل ۵ لایه‌ای در بحث اصلی بامسولیت فنی برای نمایش پروتکل می‌باشد این امکان هست که راجع به پروتکلهای غیر IETF در لایه فیزیکی صحبت کنیم. این مدل قبل از مدل مرجع OSI گسترش یافته و واحد وظایف مهندسی اینترنت (IETF)، برای مدل و پروتکلهای گسترش یافته تحت آن پاسخگو است، هیچ گاه خود را ملزم ندانست که توسط OSI تسلیم شود. درحالیکه مدل بیسیک OSI کاملآ در آموزش استفاده شده‌است و OSI به یک مدل ۷ لایه‌ای معرفی شده‌است، معماری یک پروتکل واقعی (RFC ۱۱۲۲) مورد استفاده در محیط اصلی اینترنت خیلی منعکس نشده‌است. حتی یک مدرک معماری IETF که اخیرا منتشر شده یک مطلب با این عنوان دارد: “ لایه بندی مضر است ”. تاکید روی لایه بندی به عنوان محرک کلیدی معماری یک ویژگی از مدل TCP/IP نیست، اما نسبت به OSI بیشتر است. بیشتر اختلال از تلاشهای واحد OSI می‌آید لایه شبیه داخل یک معماری است که استفاده آنها را به حداقل می‌رساند.
مقدمه ای بر TCP/IP
TCP/IP، یکی از مهمترین پروتکل های بکار گرفته شده در شبکه های رایانه ای است . اینترنت بعنوان بزرگترین شبکه موجود، از پروتکل نامبرده بمنظور برقراری ارتباط دستگاه های گوناگون بهره می گیرد. پروتکل، مجموعه قوانین مورد نیاز جهت قانونمند نمودن چگونگی ارتباطات در شبکه های رایانه ای است. در مجموعه مقاله هایی که ارائه خواهد شد به بررسی این پروتکل خواهیم پرداخت . در این بخش مواردی همچون : فرآیند انتقال اطلاعات، معرفی و تشریح لایه های پروتکل TCP/IP و چگونگی استفاده از سوکت برای ایجاد تمایز در ارتباطات، تشریح می گردد.
مقدمه
امروزه بیشتر شبکه های رایانه ای بزرگ و اغلب سیستم های عامل موجود از پروتکل TCP/IP، استفاده و پشتیبانی می نمایند. TCP/IP، امکانات لازم برای ارتباط دستگاههای های ناهمسان را فراهم می آورد. از ویژگی های مهم این پروتکل، می توان به مواردی همچون : اجراپذیری بر روی محیط های گوناگون، ضریب اطمینان بالا و توسعه پذیری آن اشاره کرد. از این پروتکل، برای دستیابی به اینترنت و بهره مندی از خدمات گوناگون آن همچون وب و یا رایانامه استفاده می گردد. گونه گونی پروتکل های موجود در پشته TCP/IP و ارتباط منطقی و سامان مند آنها با یکدیگر، امکان برقراری ارتباط در شبکه های رایانه ای را با اهداف متفاوت، فراهم می نماید. فرآیند برقراری یک ارتباط، شامل فعالیت های متعددی نظیر : تبدیل نام کامپیوتر به آدرس IP معادل، جانمایی رایانه مقصد، بسته بندی اطلاعات، آدرس دهی و مسیریابی داده ها بمنظور تراگسیل موفقیت آمیز داده ها به مقصد مورد نظر، بوده که توسط مجموعه پروتکل های موجود در پشته TCP/IP انجام می گیرد.
معرفی پروتکل TCP/IP
TCP/IP، پروتکلی استاندارد برای ارتباط کامپیوترهای موجود در یک شبکه مبتنی بر ویندوز ۲۰۰۰ است. از پروتکل فوق، بمنظور ارتباط در شبکه های بزرگ استفاده می گردد. برقراری ارتباط از طریق پروتکل های متعددی که در چهارلایه مجزا سازماندهی شده اند، میسر می گردد. هر یک از پروتکل های موجود در پشته TCP/IP، دارای وظیفه ای خاص در این زمینه ( برقراری ارتباط) می باشند . در زمان ایجاد یک ارتباط، ممکن است در یک لحظه تعداد زیادی از برنامه ها، با یکدیگر ارتباط برقرار نمایند. TCP/IP، دارای قابلیت تفکیک و تمایز یک برنامه موجود بر روی یک کامپیوتر با سایر برنامه ها بوده و پس از دریافت داده ها از یک برنامه، آنها را برای برنامه متناظر موجود بر روی کامپیوتر دیگر ارسال می نماید. نحوه ارسال داده توسط پروتکل TCP/IP از محلی به محل دیگر، با فرآیند ارسال یک نامه از شهری به شهر، قابل مقایسه است . برقراری ارتباط مبتنی بر TCP/IP، با فعال شدن یک برنامه بر روی کامپیوتر مبدا آغاز می گردد . برنامه فوق، داده های مورد نظر جهت ارسال را بگونه ای آماده و فرمت می نماید که برای کامپیوتر مقصد قابل خواندن و استفاده باشند. ( مشابه نوشتن نامه با زبانی که دریافت کننده، قادر به مطالعه آن باشد) . در ادامه آدرس کامپیوتر مقصد، به داده های مربوطه اضافه می گردد ( مشابه آدرس گیرنده که بر روی یک نامه مشخص می گردد) . پس از انجام عملیات فوق، داده بهمراه اطلاعات اضافی ( درخواستی برای تائید دریافت در مقصد )، در طول شبکه بحرکت درآمده تا به مقصد مورد نظر برسد. عملیات فوق، ارتباطی به محیط انتقال شبکه بمنظور انتقال اطلاعات نداشته، و تحقق عملیات فوق با رویکردی مستقل نسبت به محیط انتقال، انجام خواهد شد .
لایه های پروتکل TCP/IP
TCP/IP، فرآیندهای لازم بمنظور برقراری ارتباط را سازماندهی و در این راستا از پروتکل های متعددی در پشته TCP/IP استفاده می گردد. بمنظور افزایش کارآئی در تحقق فرآیند های مورد نظر، پروتکل ها در لایه های متفاوتی، سازماندهی شده اند . اطلاعات مربوط به آدرس دهی در انتها قرار گرفته و بدین ترتیب کامپیوترهای موجود در شبکه قادر به بررسی آن با سرعت مطلوب خواهند بود. در این راستا، صرفا" کامپیوتری که بعنوان کامپیوتر مقصد معرفی شده است، امکان باز نمودن بسته اطلاعاتی و انجام پردازش های لازم بر روی آن را دارا خواهد بود. TCP/IP، از یک مدل ارتباطی چهار لایه بمنظور ارسال اطلاعات از محلی به محل دیگر استفاده می نماید Application ،Transport ،Internet و Network Interface، لایه های موجود در پروتکل TCP/IP می باشند.هر یک از پروتکل های وابسته به پشته TCP/IP، با توجه به رسالت خود، در یکی از لایه های فوق، قرار می گیرند.
لایه Application، بالاترین لایه در پشته TCP/IP است .تمامی برنامه و ابزارهای کاربردی در این لایه، با استفاده از لایه فوق، قادر به دستیابی به شبکه خواهند بود. پروتکل های موجود در این لایه بمنظور فرمت دهی و مبادله اطلاعات کاربران استفاده می گردند . HTTP و FTP دو نمونه از پروتکل ها ی موجود در این لایه می باشند.
پروتکل .(HTTP( Hypertext Transfer Protocol از پروتکل فوق، بمنظور ارسال فایل های صفحات وب مربوط به وب، استفاده می گردد . پروتکل.( FTP(File Transfer Protocol از پروتکل فوق برای ارسال و دریافت فایل، استفاده می گردد . لایه Transport لایه " حمل "، قابلیت ایجاد نظم و ترتیب و تضمین ارتباط بین کامپیوترها و ارسال داده به لایه Application (لایه بالای خود) و یا لایه اینترنت ( لایه پایین خود) را بر عهده دارد. لایه فوق، همچنین مشخصه منحصربفردی از برنامه ای که داده را عرضه نموده است، مشخص می نماید. این لایه دارای دو پروتکل اساسی است که نحوه توزیع داده را کنترل می نمایند.
. TCP)Transmission Control Protocol)پروتکل فوق، مسئول تضمین صحت توزیع اطلاعات است . . UDP)User Datagram Protocol) تضمین صحت توزیع اطلاعات را برعهده دارد . لایه اینترنت لایه "اینترنت"، مسئول آدرس دهی، بسته بندی و روتینگ داده ها، است. لایه فوق، شامل چهار پروتکل اساسی است :
. IP)Internet Protocol) پروتکل فوق، مسئول آدرسی داده ها بمنظور ارسال به مقصد مورد نظر است . . ARP)Address Resoulation Protocol )پروتکل فوق، مسئول مشخص نمودن آدرس MAC)Media Access Control ) آداپتور شبکه بر روی کامپیوتر مقصد است. . ICMP)Internet Control Message Protocol )پروتکل فوق، مسئول ارائه توابع عیب یابی و گزارش خطاء در صورت عدم توزیع صحیح اطلاعات است . . IGMP)Internet Group Managemant Protocol )پروتکل فوق، مسئول مدیریت Multicasting در TCP/IP را برعهده دارد. لایه Network Interface لایه " اینترفیس شبکه "، مسئول استقرار داده بر روی محیط انتقال شبکه و دریافت داده از محیط انتقال شبکه است . لایه فوق، شامل دستگاه های فیزیکی نظیر کابل شبکه و آداپتورهای شبکه است . کارت شبکه ( آداپتور) دارای یک عدد دوازده رقمی مبنای شانزده ( نظیر ( B۵-۵۰-۰۴-۲۲-D۴-۶۶ : بوده که آدرس MAC، نامیده می شود. لایه " اینترفیس شبکه "، شامل پروتکل های مبتنی بر نرم افزار مشابه لایه های قبل، نمی باشد. پروتکل های Ethernet و ATM)Asynchronous Transfer Mode )، نمونه هائی از پروتکل های موجود در این لایه می باشند . پروتکل های فوق، نحوه ارسال داده در شبکه را مشخص می نمایند.
مشخص نمودن برنامه ها در شبکه های کامپیوتری، برنامه ها ی متعددی در یک زمان با یکدیگر مرتبط می گردند. زمانیکه چندین برنامه بر روی یک کامپیوتر فعال می گردند ، TCP/IP، می بایست از روشی بمنظور تمایز یک برنامه از برنامه دیگر، استفاده نماید. بدین منظور، از یک سوکت ( Socket) بمنظور مشخص نمودن یک برنامه خاص، استفاده می گردد.
آدرس IP برقراری ارتباط در یک شبکه، مستلزم مشخص شدن آدرس کامپیوترهای مبداء و مقصد است ( شرط اولیه بمنظور برقراری ارتباط بین دو نقطه، مشخص بودن آدرس نقاط درگیر در ارتباط است ) . آدرس هر یک از دستگاه های درگیر در فرآیند ارتباط، توسط یک عدد منحصربفرد که IP نامیده می شود، مشخص می گردند. آدرس فوق به هریک از کامپیوترهای موجود در شبکه نسبت داده می شود . IP : ۱۰. ۱۰.۱.۱، نمونه ای در این زمینه است .
پورت TCP/UDP پورت مشخصه ای برای یک برنامه و در یک کامپیوتر خاص است .پورت با یکی از پروتکل های لایه حمل (TCP )و یا (UDP مرتبط و پورت TCP و یا پورت UDP، نامیده می شود. پورت می تواند عددی بین صفر تا ۶۵۵۳۵ را شامل شود. پورت ها برای برنامه های TCP/IP سمت سرویس دهنده، بعنوان پورت های "شناخته شده " نامیده شده و به اعداد کمتر از ۱۰۲۴ ختم و رزو می شوند تا هیچگونه تعارض و برخوردی با سایر برنامه ها بوجود نیاید. مثلا" برنامه سرویس دهنده FTP از پورت TCP بیست و یا بیست ویک استفاده می نماید.
سوکت (Socket) سوکت، ترکیبی از یک آدرس IP و پورت TCP ویا پورت UDP است . یک برنامه، سوکتی را با مشخص نمودن آدرس IP مربوط به کامپیوتر و نوع سرویس (TCP) برای تضمین توزیع اطلاعات و یا (UDP )و پورتی که نشان دهنده برنامه است، مشخص می نماید. آدرس IP موجود در سوکت، امکان آدرس دهی کامپیوتر مقصد را فراهم و پورت مربوطه، برنامه ای را که داده ها برای آن ارسال می گردد را مشخص می نماید.
اصول کلیدی معماری :
آخرین مدرک معماری (RFC ۱۱۲۲) روی قواعد و اصول معماری لایه بندی تاکید کرده‌است.
۱.اصول END-TO-END: درباره زمان ابداع شده‌است.قانون اولیه آن نگهداری ازحالت واطلاعات کلی رادر حاشیه‌ها بیان می‌کند.و فرض می‌شود که اینترنتی که حاشیه‌ها را بهم وصل می‌کند از نظر کیفیت، سرعت و سادگی همانطور باقی نمی‌ماند. جهان واقعی برای دیوار آتش، مترجم‌های آدرس شبکه، حافظه‌های پنهانی محتوای وب و قدرت تغییرات وچنین چیزها نیاز دارد و همه آنهاروی این قانون تاثیر می‌گذارند.
۲.قانون قدرت Robustness :” درآنچه که توقبول میکنی آزادباش و به آنچه که تومی فرستی محتاط باش. نرم‌افزارهادر دیگرمیزبانها ممکن شامل نقص هایی‌باشد واما ویژگی‌های پروتکل را برای بهربرداری کردن قانونی بی تدبیر می‌سازد.
حتی هنگامیکه لایه بررسی شده‌است، و اسناد معماری رده بندی شده است—مدل معماری جداگانه‌ای مانندISO۷۴۹۸ وجودندارد، لایه‌های تعریف شده کمتر و بی دقت تری را نسبت به مدل OSI رایج است. بنابراین برای پروتکلهای جهان واقعی یک مدل متناسب تر تهیه می‌کند. در حقیقت، یک مدرک مرجع مکرر شامل ذخیره‌ای از لایه‌ها نیست. عدم تاکید روی لایه بندی یک تفاوت مهم بین روشهای OSI و IETF است. این فقط به وجود لایه شبکه وبه طور کلی لایه‌های بالایی اشاره می‌کند. این اسناد مانند یک عکس فوری از معماری در سال ۱۹۹۶را خواسته بودند.اینترنت و معماری آن از شروع کوچک به صورت تکامل درآمدندو بیشتر از یک طرح بزرگ گسترش یافته‌اند. درحالیکه این فرایند ازتحول یکی از دلایل مهم برای موفقیت تکنولوژی است، باوجود این برای ثبت کردن یک snapshot از اصول و قواعد برای معماری اینترنت مفیدبه نظر می‌رسد.
هیچ سندی بطور رسمی به دلیل عدم تاکید روی لایه بندی مدل رامشخص نکرده‌است.نامهای متفاوتی بوسیله نوشته‌های مختلف به لایه‌ها داده شده‌است و تعداد لایه‌های متفاوتی بوسیله نوشته‌های مختلف نشان داده شده‌است.
ورژن‌هایی از این مدل با لایه های۴ تایی و۵ تایی وجود دارد. ، RFC ۱۱۲۲ درخواست هایHOST را برای لایه بندی روی مرجع عمومی ساخته‌است، اما به خیلی از اصول معماری که روی لایه بندی تاکید ندارند براشاره می‌کند.و آن بصورت یک نسخه ۴لایه‌ای است که بطور آزادانه تعریف شده با لایه‌هایی که نه نام دارند نه شماره، لایه پردازش یا لایه کاربردی: ((سطح بالاتر)) جایی است که پروتکلهایی شبیه FTP ،SMTP،SSH،HTTP و غیره هستند. لایه انتقال ـHOST-TO-HOST : جایی است که کنترل جریان و پروتکلهای وجود دارند مانندTCP. این لایه با باز شدن و نگه داشتن ارتباطات سروکاردارد و اطمینان می‌بخشد که Packetها درحقیقت رسیده‌اند.
لایه اینترنت یاشبکه :این لایه آدرس‌های IP را با بسیاری از برنامه‌های مسیریابی برای جهت یابی بسته‌ها از یک آدرس IP به دیگری را مشخص می‌کند. لایه دسترسی شبکه : این لایه هم پروتکلهای (مانند لایه پیوندداده OSI) استفاده شده برای دسترسی میانجی برای وسیله‌های به اشتراک گذاشته را، و هم پروتکلهای فیزیکی وتکنولوژی‌های لازم برای ارتباطات از HOSTهای جداگانه برای یک رسانه توصیف می‌کند. درخواست پروتکل اینترنت(و پشته پروتکل متناظر) واین مدل لایه بندی قبل از نصب شدن مدل OSI استفاده می‌شد، و از آن به بعد، درکلاس هاوکتاب‌ها به دفعات زیادی مدل TCP/IP با مدل OSI مقایسه می‌شدند. که اغلب به سردرگمی منتج می‌شد.برای اینکه ۲مدل فرضهای مختلفی استفاده کرده اند، که مربوط به اهمیت دادن لایه بندی فیزیکی است.
لایه‌ها در مدل TCP/IP:
لایه‌های نزدیک به بالا منطقاً به کاربرد کاربر (نه فرد کاربر) نزدیکتر هستند ولایه‌های نزدیک به پایین منطقاًبه انتقال فیزیکی داده‌ها نزدیک ترهستند. لایه‌های دیده شده به عنوان یک پیشرفت دهنده یا مصرف کننده یک سرویس یک متد تجرید برای جدا کردن پروتکلهای لایه بالاتر از جزییات عناصر مهم بیت‌ها، اترنت، شبکه محلی، و کشف تصادفات و برخوردها است در حالیکه لایه‌ها پایین تر از دانستن جزییات هرکاربردو پروتکل آن اجتناب می‌کنند. این تجرید همچنین به لایه‌های بالاتر اجازه می‌دهد که سرویسهایی را که لایه‌های پایین تر نمی‌توانند انتخاب کنندو یا تهیه کنندرا فراهم می‌کندو دوباره، مدل مرجعی OSI اصلی برای شامل شدن سرویس‌های بدون ارتباط (OSIRM CL)توسعه یافتند. برای مثال، IP برای این طراحی نشده بود که قابل اطمینان باشد و یکی از بهترین پروتکلهای پاسخگویdelivery است. و به این معنی است که به هر حال همه لایه‌های انتقال برای فراهم آوردن قابلیت اطمینان و درجه باید انتخاب شوند. UDP درستی داده را (بوسیله یک Checksum) فراهم می‌کند اماdelivery آن را تخمین نمی‌زند، TCP هم درستی داده و هم تخمینdelivery را فراهم می‌کند (توسط انتقال از مبدا به مقصد تا دریافت کننده PACKET را دریافت کند).
ارتباطات شبکه نظیر به نظیر لایه کاربردی لایه انتقال لایه شبکه لایه پیوند داده
این فرم مدل مرجع OSI و اسناد مربوط به آن را دچار آسیب می‌کند، اما IETF از یک مدل رسمی استفاده نمی‌کند و این محدودیت را ندارد و در توضیحات David D.clark آمده که”ما به حکومت، رئیس جمهور و رای گیری اعتقاد نداریم، ما موافق نظام و قانون اجرایی هستیم.”عدم تصویب این مدل، که با توجه به مدل مرجعیOSI ساخته شده‌است معمولاً بسطهای لایهOSI را برای آن مدل ندارد ۱.برای ارتباط دسترسی چندگانه با سیستمهای آدرس دهی خودشان (مثل اترنت) یک پروتکل نگاشت آدرس نیاز است. این پروتکلها می‌توانند IP پایین اما بالای سیستم ارتباط موجود بررسی می‌شود، درحالیکه از لغات و اصطلاحات فنی استفاده نمی‌کند، ولی یک زیر شبکه است که به آسانی مطابق یک مدل OSI گسترش داده شده‌است، یعنی سازمان داخلی لایه شبکه. ۲.ICMP وIGMP درتمامIP عمل می‌کند اما داده را مانند UDP وTCP انتقال نمی‌دهد. ودوباره این قابلیت استفاده مانند بسطهای مدیریت لایه برای مدلOSI در چهارچوب مدیریت آن وجود دارد. (OSIRM MF) ۳.کتابخانه SSL/TLS روی لایه انتقال (به کاربردن TCP) اما زیر پروتکلهای کاربردی عمل می‌کند. پس در بخش طراحان این پروتکلها برای مطابقت با معماری OSI مفهومی وجود ندارد. ۴. ارتباط مثل یک جعبه سیاه است که در این جا عنوان می‌شود و برای بحث IP خوب است. (از وقتی که تمام نقاط IP هستند، روی هر چیز مجازی اجرا خواهد شد).IETF صریحاً به عنوان بحث سیستمهای مخابره‌ای فهمیده نمی‌شوند. سیستمهایی که کمتر دانشگاهی هستند اما بطور عملی با مدل مرجع OSI مرتبط می‌شود
تفاوت‌های بین لایه‌های TCP/IP and OSI
سه لایه بالایی در مدل OSI - لایه کاربردی، لایه نمایش و لایه اجلاس معمولاً درون یک لایه در مدل TCP/IP یک جا جمع شده‌اند. درحالیکه بعضی از برنامه‌های کاربردی پروتکل OSI مانند X.۴۰۰ نیز با همدیگرجمع شده‌اند، نیاز نیست که یک پشته پروتکل TCP/IP برای هماهنگ کردن آنها بالای لایه انتقال باشد. برای مثال پروتکل کاربردی سیستم نایل شبکه (NFS) روی پروتکل نمایش داده خارجی (XDR) اجرا می‌شود و روی یک پروتکل با لایه اجلاس کار می‌کند و فراخوان رویه راه دور (RPC) را صدا می‌زند. RPCمخابرات را به طور مطمئن ذخیره می‌کند، پس می‌تواند با امنیت روی پروتکل UDP اجرا شود. لایه اجلاس تقریباً به پایانه مجازی Telnet که بخشی از متن براساس پروتکلهایی مانند پروتکلهای کاربردی مدل HTTP و SMTP TCP/IP هستند مرتبط می‌شود.و نیز با شمارش پورت UDP و TCP که بخشی از لایه انتقال در مدل TCP/IP است مطرح می‌شود. لایه نمایش شبکه استاندارد MIME است که در HTTP و SMTP نیز استفاده می‌شود.
از آنجایی که سعی برای پیشرفت پروتکل IETF به لایه بندی محض ربطی ندارد، بعضی از پروتکلهای آن ممکن است برای مدل OSI متناسب باشند. این ناسازگاریها هنگامیکه فقط به مدل اصلی ISO۷۴۹۸، OSI نگاه کنیم بیشتر تکرار می‌شوند، بدون نگاه کردن به ضمایم این مدل (مانند چارچوب مدیریتیISO )یا سازمان درونی ISO ۸۶۴۸ لایه شبکه (IONL) هنگامیکه IONL و اسناد چهارچوب مدیریتی مطرح می‌شوند، ICMP و IGMP، بطور مرتب به عنوان پروتکلهای مدیریت لایه برای لایه شبکه تعریف می‌شوند. در روشی مشابه، IONL یک ساختمان برای “قابلیتهای همگرایی وابسته به زیر شبکه” مانند ARP و RARP را فراهم آورده‌است. پروتکلهایIETF می‌توانند پشت سر هم کاربرد داشته باشند چون توسط تونل زدن پروتکلهایی مانند GRE توضیح داده می‌شوند در حالیکه اسنادبیسیک OSI با تونل زدن ارتباطی ندارند بعضی مفاهیم تونل زدن هنوز هم در توسعه‌های معماری OSI وجود دارند. مخصوصاً دروازه‌های لایه انتقال بدون چهارچوب پروفایل بین‌المللی استاندارد شده‌است. تلاشهای پیشرفت دهنده مرتبط با OSI، به خاطر استفاده پروتکلهای TCP/IP در جهان واقعی رها شده‌اند.. لایه‌ها در ادامه توضیح ازهرلایه در پشته رشته IP آمده‌است.
لایه کاربردی لایه کاربردی بیشتر توسط برنامه‌ها برای ارتباطات شبکه استفاده می‌شود. داده‌ها از برنامه در یک قالب خاص برنامه عبور می‌کنند سپس در یک پروتکل لایه انتقال جاگیری می‌کنند.
از آنجایی که پشتهIP بین لایه‌های کاربردی و انتقال هچ لایه دیگری ندارد، لایه کاربردی باید هر پروتکلی را مانند پروتکل لایه اجلاس و نمایش در OSI عمل می‌کنند در بگیرد. داده‌های ارسال شده روی شبکه درون لایه کاربردی هنگامیکه در پروتکل لایه کاربردی جاگیری شدند عبور می‌کنند. از آنجا داده‌ها به سمت لایه‌های پایین تر پروتکل لایه انتقال می‌روند. دو نوع از رایجترین پروتکلهای لایه پایینی TCP و UDP هستند. سرورهای عمومی پورتهای مخصوصی به اینها دارند (HTTP پورت ۸۰ و FTP پورت ۲۳ را دارند و...) در حالیکه کلاینتها از پورتهای روزانه بی دوام استفاده می‌کنند. روترها و سوئیچ‌ها این لایه را بکار نمی‌گیرند اما برنامه‌های کاربردی بین راه در در پهنای باند این کار را می‌کنند، همانطور که پروتکل RSVP (پروتکل ذخیره منابع) انجام می‌دهد.
۳ لایه بالایی در مدل OSI - لایه کاربردی، لایه نمایش و لایه نشست معمولاً درون یک لایه در مدل TCP/IP مجتمع می‌شوند. درحالیکه برخی از برنامه‌های کاربردی پروتکل OSI مانند X۴۰۰ نیز با یکدیگر جمع شده‌اند، نیاز نیست که یک پشته پروتکل TCP/IP برای یکپارچه کردن آنها بالای لایه انتقال باشد. برای نمونه پروتکل کاربردی سیستم نایل شبکه (NFS) روی پروتکل نمایش داده خارجی (XDR) اجرا می‌شود و روی یک پروتکل با لایه نشست کار می‌کند و فراخوان رویه راه دور (RPC) را صدا می‌زند (Remote Procedure Call).RPCمخابرات را به طور مطمئن ذخیره می‌کند، پس می‌تواند با امنیت روی پروتکل UDP اجرا شود. لایه نشست تقریباً به پایانه مجازی Telnet که بخشی از متن براساس پروتکلهایی مانند پروتکلهای کاربردی مدل HTTP و SMTP TCP/IP هستند مرتبط می‌شود.و نیز با شمارش پورت UDP و TCP که بخشی از لایه انتقال در مدل TCP/IP است مطرح می‌شود. لایه نمایش شبیه استاندارد MIME که در HTTP و SMTP نیز استفاده می‌شود است. از آنجاییکه تلاش برای پیشرفت پروتکل IETF به لایه بندی محض ربطی ندارد، برخی از پروتکلهای آن ممکن است برای مدل OSI متناسب باشند. این ناسازگاریها هنگامیکه فقط به مدل اصلی OSI، ISO ۷۴۹۸ نگاه کنیم بیشتر تکرار می‌شوند، بدون نگاه کردن به ضمایم این مدل (مانند چارچوب مدیریتیISO ۷۴۹۸\۴) یا سازمان درونی ISO ۸۶۴۸ لایه شبکه (IONL) هنگامیکه IONL و مستندات چهارچوب مدیریتی مطرح می‌شوند، ICMP و IGMP، بطور مرتب به عنوان پروتکلهای مدیریت لایه برای لایه شبکه تعریف می‌شوند. در روشی مشابه، IONL یک ساختمان برای «قابلیتهای همگرایی وابسته به زیر شبکه» مانند ARP و RARP را فراهم آورده‌است. پروتکلهایIETF می‌توانند پشت سر هم کاربرد داشته باشند چون توسط تونل زدن پروتکلهایی مانند GRE (Generic Routing Encapsulation) شرح داده می‌شوند در حالیکه مستندات پایه‌ای OSI با تونل زدن ارتباطی ندارند برخی مفاهیم تونل زدن هنوز هم در توسعه‌های معماری OSI وجود دارند. مخصوصاً دروازه‌های لایه انتقال بدون چهارچوب پروفایل استاندارد شده بین‌المللی. تلاشهای پیشرفت دهنده مرتبط با OSI، به خاطر استفاده پروتکلهای TCP/IP در دنیای واقعی رها شده‌اند.
لایه‌ها :
در ادامه توضیحی از هر لایه در پشته رشته IP آمده‌است.
لایه کاربردی
لایه کاربردی بیشتر توسط برنامه‌ها برای ارتباطات شبکه استفاده می‌شود. داده‌ها از برنامه در یک قالب خاص برنامه عبور می‌کنند سپس در یک پروتکل لایه انتقال جاگیری می‌شوند. از آنجاییکه پشتهIP بین لایه‌های Application (کاربردی) و (انتقال) Transport هیچ لایه دیگری ندارد، لایه کاربردی Application می‌بایست هر پروتکلی را مانند پروتکل لایه نشست (session) و نمایش (presentation) در OSI عمل می‌کنند در بگیرد. داده‌های ارسال شده روی شبکه درون لایه کاربردی هنگامیکه در پروتکل لایه کاربردی جاگیری شدند عبور می‌کنند. از آنجا داده‌ها به سمت لایه‌های پایین تر پروتکل لایه انتقال می‌روند. دو نوع از رایجترین پروتکلهای لایه پایینی TCP و UDP هستند. سرورهای عمومی پورتهای مخصوصی به اینها دارند (HTTP پورت ۸۰و FTP پورت ۲۱ را دارند و...) در حالیکه کلاینتها از پورتهای روزانه بی دوام استفاده می‌کنند. روترها و سوئیچ‌ها این لایه را بکار نمی‌گیرند اما برنامه‌های کاربردی بین راه در در پهنای باند این کار را می‌کنند، همانطور که پروتکل RSVP (پروتکل ذخیره منابع) انجام می‌دهد.
لایه انتقال (Transport)
مسئولیتهای لایه انتقال، قابلیت انتقال پیام را END-TO-END و مستقل از شبکه، به اضافه کنترل خطا، قطعه قطعه کردن و کنترل جریان را شامل می‌شود. ارسال پیام END-TO-END یا کاربردهای ارتباطی در لایه انتقال می‌توانند جور دیگری نیز گروه بندی شوند :.۱ اتصال گرا مانند TCP ۲. بدون اتصال مانند UDP لایه انتقال می‌تواند کلمه به کلمه به عنوان یک مکانیزم انتقال مانند یک وسیله نقلیه که مسئول امن کردن محتویات خود (مانند مسافران و اشیاء) است که آنها را صحیح و سالم به مقصد برساند، بدون اینکه یک لایه پایین تر یا بالاتر مسئول بازگشت درست باشند. لایه انتقال این سرویس ارتباط برنامه‌های کاربردی به یکدیگر را در حین استفاده از پورتها فراهم آورده‌است. از آنجاییکه IP فقط یک delivery فراهم می‌آورد، لایه انتقال اولین لایه پشته TCP/IP برای ارائه امنیت و اطمینان است. توجه داشته باشید کهIP می‌تواند روی یک پروتکل ارتباط داده مطمئن امن مانند کنترل ارتباط داده سطح بالا (HDLC) اجرا شود. پروتکلهای بالای انتقال مانندRPC نیز می‌توانند اطمینان را فراهم آورند. بطور مثالTCP یک پروتکل اتصالگر است که موضوع‌های مطمئن بیشماری را برای فراهم آوردن یک رشته بایت مطمئن و ایمن آدرس دهی می‌کند : داده in order می‌رسند. داده‌ها حداقل خطاها را دارند. داده‌های تکراری دور ریخته می‌شوند. بسته‌های گم شده و از بین رفته دوباره ارسال می‌شوند. دارای کنترل تراکم ترافیک است. SCTP جدیدتر نیز یک مکانیزم انتقالی مطمئن و امن و اتصالگراست -رشته پیام گراست نه رشته بایت گرا مانند TCP - و جریانهای چندگانه‌ای را روی یک ارتباط منفرد تسهیم می‌کند. و همچنین پشتیبانی چند فضا را (multi-homing) نیز در مواردی که یک پایانه ارتباطی می‌تواند توسط چندین آدرسIP بیان شود.(اینترفیس‌های فیزیکی چندگانه) را فراهم می‌آورد تا اینکه اگر یکی از آنها دچار مشکل شود ارتباط دچار وقفه نشود. در ابتدا برای کاربردهای تلفنی (برای انتقالSS۷ رویIP) استفاده می‌شود اما می‌تواند برای دیگر کاربردها نیز مورد استفاده قرار بگیرد.
UDP یک پروتکل داده‌ای بدون اتصال است مانندIP این هم یک پروتکل ناامن و نامطمئن است. اطمینان در حین کشف خطا با استفاده از یک الگوریتم ضعیفchecksum صورت می‌گیرد.UDP بطور نمونه برای کاربردهایی مانند رسانه‌های (audio،video،voice رویIp و...) استفاده می‌شود که رسیدن هم‌زمان مهم‌تر از اطمینان و امنیت است یا برای کاربردهای پرسش و پاسخ ساده مانند جستجوهایDNS در جاهایی که سرریزی بسبب یک ارتباط مطمئن از روی عدم تناسب بزرگ است استفاده می‌شود. هم TCP و هم UDP شان متمایز می‌شوند توسط یک سری قانون خاص پورتهای شناخته و معروف با برنامه‌های کاربردی مخصوصی در ارتباط هستند.(لیست شماره‌های پورتهای TCP و UDP را ببنید) RTP یک پروتکل datagram داده‌ای است که برای داده‌های هم‌زمان مانند audio ،video
لایه شبکه
همانگونه که در آغاز کار توصیف شد، لایه شبکه مشکل گرفتن بسته‌های سرتاسر شبکه منفرد را حل کرده‌است. نمونه‌هایی از چنین پروتکلهایی X.۲۵ و پروتکل HOST/IMPمربوط به ARPANET است. با ورود مفهوم درون شبکه‌ای کارهای اضافی به این لایه اضافه می‌شوند از جمله گرفتن از شبکه منبع به شبکه مقصد و عموماً routing کردن و تعیین مسیر بسته‌های میان یک شبکه از شبکه‌ها را که به‌عنوان شبکه داخلی یا اینترنت شناخته می‌شوند را شامل می‌شود. در همه پروتکلهای شبکه IP وظیفه اساسی گرفتن بسته‌های داده‌ای را از منبع به مقصد انجام می‌دهد. IP می‌تواند داده‌ها را از تعدادی از پروتکلهای مختلف لایه بالاتر حمل کند. این پروتکلها هرکدام توسط یک شماره پروتکل واحد و منحصر به فرد شناسایی می‌شوند:ICMP و IGMP به ترتیب پروتکلهای ۱و۲ هستند. برخی از پروتکلهای حمل شده توسط IP مانند ICMP (مورد استفاده برای اطلاعات تشخیص انتقال راجع به انتقالات IP) ، IGNP (مورد استفاده برای مدیریت داده‌های multicast در IP) در بالای IP لایه بندی شده‌اند اما توابع لایه داخلی شبکه را انجام می‌دهند، که یک ناهمسازی بین اینترنت و پشته IP و مدل OSI را ایجاد کرده‌اند. تمام پروتکلهای مسیریابی مانند OSPT وRPT نیز بخشی از لایه شبکه هستند. آنچه که آنها را بخشی از لایه شبکه کرده‌است این است که هزینه load آنها (play load) در مجموع با مدیریت لایه شبکه در ارتباط است. کپسول بندی و جاگیری خاص آن به اهداف لایه بندی بی ارتباط است.
لایه ارتباط داده‌ها
لایه ارتباط داده از متدی که برای حرکت بسته‌ها از لایه شبکه روی دو میزبان مختلف که در واقع واقعاً بخشی از پروتکلهای شبکه نیستند، استفاده می‌کند، چونIP می‌تواند روی یک گستره ار لایه‌های ارتباطی مختلف اجرا شود. پردازشهای بسته‌های انتقال داده شده روی یک لایه ارتباطی داده شده می‌تواند در راه انداز وسایل نرم‌افزاری برای کارت شبکه به خوبی میان افزارها یا چیپ‌های ویژه کار صورت گیرد. این امر می‌تواند توابع ارتباط داده‌ها را مانند اضافه کردن یکheader بسته به منظور آماده کردن آن برای انتقال انجام دهد سپس واقعاً فرم را روی واسط فیزیکی منتقل کند. برای دسترسی اینترنت روی یک مودم dial-up معمولاً بسته‌های IP با استفاده از PPPمنتقل می‌شوند. برای دسترسی به اینترنت با پهنای باند بالا مانندADSL یا مودم‌های کابلی PPPOE غالباً استفاده می‌شود. در یک شبکه کابلی محلی معمولاً اترنت استفاده می‌شود و دو شبکه‌های بی سیم محلی IEEE۸۰۲٫۱۱ معمولاً استفاده می‌شود. برای شبکه‌های خیلی بزرگ هردو روش PPP یعنی خطوطT-Carrier یا E-Carrier تقویت کننده فرم، ATM یا بسته روی (POS) SONET/SDM اغلب استفاده می‌شوند. لایه ارتباطی همچنین می‌تواند جاییکه بسته‌ها برای ارسال روی یک شبکه خصوصی مجازی گرفته می‌شوند نیز باشند. هنگامیکه این کار انجام می‌شود داده‌های لایه ارتباطی داده‌های کاربردی را مطرح می‌کنند و نتایج به پشته IP برای انتقال واقعی باز می‌گردند. در پایانه دریافتی داده‌ها دوباره به پشته stack می‌آیند (یکبار برای مسیر یابی و بار دوم برای VPN). لایه ارتباط می‌تواند ابتدای لایه فیزیکی که متشکل از اجزای شبکه فیزیکی واقعی هستند نیز مرتبط شود. اجزایی مانند هاب‌ها، تکرار کننده‌ها، کابل فیبر نوری، کابل کواکیسال، کارتهای شبکه، کارتهای وفق دهنده.host و ارتباط دهنده‌های شبکه مرتبط : -۴۵ (R ،BNC،...) و مشخصات سطح پایینی برای سیگنالها (سطوح ولتاژ، فرکانسها و...)
لایه فیزیکی
لایه فیزیکی مسئول کد کردن و ارسال داده‌ها روی واسط ارتباطی شبکه‌است و با داده‌ها در فرم بیتهایی که از لایه فیزیکی وسیله ارسال کننده (منبع) هستند و در لایه فیزیکی و دستگاه مقصد دریافت می‌شوند کار می‌کند. اترنت، Token ring، SCSI، هاب‌ها، تکرار کننده‌ها، کابلها و ارتباط دهنده‌ها وسایل اینترنتی استانداردی هستند که روی لایه فیزیکی تابع بندی شده‌اند. لایه فیزیکی همچنین دامنه بسیاری از شبکه سخت‌افزاری مانند LAN، و توپولوژی WAN و تکنولوژی بی سیم (Wireless) را نیز دربرمی گیرد.
پیاده سازی نرم‌افزاری و سخت‌افزاری
معمولاً برنامه نویسان کاربردی مسئول پروتکلهای ۵ لایه‌ای (لایه کاربردی) هستند در حالیکه پروتکلهای ۳و۴ لایه‌ای سرویسهایی هستند که توسط پشته TCP/IP در سیستم‌عامل مهیا شده‌اند. میان اقرارهای میکرو کنترلی در وفق دهنده شبکه بطور نمونه با لایه ۲ کار می‌کنند، توسط یک نرم‌افزار راه انداز در سیستم‌عامل پشتیبانی شده‌است. الکترونیکهای دیجیتالی و آنالوگ غیرقابل برنامه نویسی معمولاً به جای لایه فیزیکی، استفاده می‌شوند که از یک چیپ مدار مجتمع خاض (ASIC) برای هر واسط رادیویی یا دیگر استانداردهای فیزیکی استفاده می‌کنند. به هر حال، پیاده سازی نرم‌افزارهای و سخت‌افزاری در پروتکلها یا مدل مرجع لایه بندی شده عنوان نمی‌شوند. روش‌هایی با کارایی بالا که از وسایل الکترونیکی دیجیتالی قابل برنامه دهی استفاده می‌کنند، سویچ‌های ۳ لایه انجام می‌دهند. در مودم‌های قدیمی و تجهیزات بی سیم، لایه فیزیکی ممکن است با استفاده از پردازشگرهای DSP یا چیپ‌های قابل برنامه دهی رادیویی نرم‌افزاری پیاده سازی شوند و چیپ‌ها مجازند که درچندین استاندارد مرتبط و اینترفیس رادیویی از مدارات جداگانه برای هر استاندارد استفاده شوند. مفهوم Apple Geoport (پورتی سریالی که بین یک خط تلفن و کامپیوتر است) نمونه‌ای از پیاده سازی نرم‌افزاریcpu از لایه فیزیکی است که آنرا قادر به رقابت با برخی از استانداردهای مودم می‌کند.
قرارداد ارتباطات
قرارداد ارتباطات یا پروتکل ارتباطات (به انگلیسی: Communications Protocol) در شبکه‌های رایانه‌ای به مجموعه قوانینی گفته می شود که چگونگی ارتباطات را قانونمند می کند. نقش پروتکل در کامپیوتر مانند نقش زبان برای انسان است. برای مطالعه یک کتاب نوشته شده به فارسی باید خواننده شناخت مناسبی از زبان فارسی داشته باشد. برای ارتباط موفقیت آمیز دو دستگاه در شبکه ، باید هر دو دستگاه از یک پروتکل یکسان استفاده کنند.
در علوم رایانه و ارتباطات، پروتکل عبارت است از استاندارد یا قراردادی که برای ارتباط میان دو گره برقرار می‌شود. پروتکل اتصال بین دو گره ، انتقال داده بین آن دو و تبادلات میان را ممکن کرده و آن را کنترل می‌کند. پروتکل در ساده‌ترین حالت می‌تواند به عنوان قوانین اداره ی منطق، ترکیب و همزمانی ارتباطات در نظر گرفته شود. پروتکلها ممکن در سخت‌افزار یا نرم‌افزار یا ترکیبی از این دو پیاده سازی شوند. پروتکل در پایین‌ترین سطح رفتار اتصال سخت‌افزاری را تعریف می‌کند. معنی لغوی پروتکل مجموعه قوانین است.
کارکردها
از آن جا که پروتکلها در کارکرد و پیچیدگی بسیار متفاوتند و انواع زیادی دارند، بیان کردن تعریف یا توصیفی عام در مورد آنها دشوار است. بیشتر پروتکلها یک یا چند مورد از ویژگی‌های زیر را دارا هستند:
شناسایی بستر فیزیکی اتصال (سیمی یا بی‌سیم) و یا تشخیص وجود نقطهٔ مقصد یا نود (node) مقصد
توافق مراودهٔ اتصال (هندشیکینگ)
مذاکره در مورد ویژگی‌های مختلف اتصال
شروع کردن و پایان دادن به پیام‌های رد و بدل شده و برآوری نیاز ناشی از آن
پایان دادن به جلسهٔ گفتگو و یا اتصال
قالب بندی پیام‌ها
برآوردن نیاز ناشی از پیام‌های دریافتی ناقص یا بدقالب بندی شده (تصحیح خطا)
دریافتن قطع ناگهانی ارتباط و یا اتصال
برخی انواع پروتکلها
برخی انواع شناخته شدهٔ پروتکلها عبارتند از:
SNMP (اس‌ان‌ام‌پی)
TCP (تی‌سی‌پی)
UDP (یودی پی)
IP (آی‌پی)
FTP (اف‌تی‌پی)
SNMP
TelNet (تل‌نت)
قرارداد ساده نامه‌رسانی
HTTP (اچ‌تی‌تی‌پی)
NNTP (ان‌ان‌تی‌پی)
POP۳ (پاپ‌تری)
تبادل بسته بین‌شبکه‌ای
IPX/SPX
اینترنت
اینترنت (به انگلیسی: Internet) (مخفف interconnected networks شبکه‌های به هم پیوسته) را باید بزرگترین سامانه‌ای دانست که تاکنون به دست انسان طرّاحی، مهندسی و اجرا گردیده‌است. ریشهٔ این شبکهٔ عظیم جهانی به دههٔ ۱۹۶۰باز می‌گردد که سازمان‌های نظامی ایالات متّحدهٔ آمریکا برای انجام پروژه‌های تحقیقاتی برای ساخت شبکه‌ای مستحکم، توزیع شده و باتحمل خطا سرمایه‌گذاری نمودند. این پژوهش به همراه دوره‌ای از سرمایه‌گذاری شخصی بنیاد ملی علوم آمریکا برای ایجاد یک ستون فقرات جدید، سبب شد تا مشارکت‌های جهانی آغاز گردد و از اواسط دههٔ ۱۹۹۰، اینترنت به صورت یک شبکهٔ همگانی و جهان‌شمول در بیاید. وابسته شدن تمامی فعّالیت‌های بشر به اینترنت در مقیاسی بسیار عظیم و در زمانی چنین کوتاه، حکایت از آغاز یک دوران تاریخیِ نوین در عرصه‌های گوناگون علوم، فن‌ّآوری، و به خصوص در نحوه تفکّر انسان دارد. شواهد زیادی در دست است که از آنچه اینترنت برای بشر خواهد ساخت و خواهد کرد، تنها مقدار بسیار اندکی به واقعیت درآمده‌است.
اینترنت سامانه‌ای جهانی از شبکه‌های رایانه‌ای بهم پیوسته‌است که از پروتکلِ «مجموعه پروتکل اینترنت» برای ارتباط با یکدیگر استفاده می‌نمایند. به عبارت دیگر اینترنت، شبکهٔ شبکه هاست که از میلیون‌ها شبکه خصوصی، عمومی، دانشگاهی، تجاری و دولتی در اندازه‌های محلی و کوچک تا جهانی و بسیار بزرگ تشکیل شده‌است که با آرایه وسیعی از فناوریهای الکترونیکی و نوری به هم متصل گشته‌اند. اینترنت در برگیرنده منابع اطلاعاتی و خدمات گسترده ایست که برجسته‌ترین آنها وب جهان‌گستر و رایانامه می‌باشند. سازمان‌ها، مراکز علمی و تحقیقاتی و موسسات متعدد، نیازمند دستیابی به شبکه اینترنت برای ایجاد یک وب‌گاه، دستیابی از راه دور وی‌پی‌ان، انجام تحقیقات و یا استفاده از سیستم رایانامه، می‌باشند. بسیاری از رسانه‌های ارتباطی سنتی مانند تلفن و تلویزیون نیز با استفاده از اینترنت تغییر شکل داده‌اند ویا مجدداً تعریف شده‌اند و خدماتی جدید همچون صدا روی پروتکل اینترنت و تلویزیون پروتکل اینترنت ظهور کردند. انتشار روزنامه نیز به صورت وب‌گاه، خوراک وب و وب‌نوشت تغییر شکل داده‌است. اینترنت اشکال جدیدی از تعامل بین انسانها را از طریق پیام‌رسانی فوری، تالار گفتگو و شبکه‌های اجتماعی بوجود آورده‌است.
در اینترنت هیچ نظارت مرکزی چه بر امور فنّی و چه بر سیاست‌های دسترسی و استفاده وجود ندارد. هر شبکه تشکیل دهنده اینترنت، استانداردهای خود را تدوین می‌کند. تنها استثنا در این مورد دو فضای نام اصلی اینترنت، نشانی پروتکل اینترنت و سامانه نام دامنه است که توسط سازمانی به نام آیکان مدیریت می‌شوند. وظیفه پی بندی و استاندارد سازی پروتکلهای هسته‌ای اینترنت، IPv4 و IPv6 بر عهده گروه ویژه مهندسی اینترنت است که سازمانی بین‌المللی و غیرانتفاعی است و هر فردی می‌تواند در وظایفشان با آن مشارکت نماید.
واژه‌شناسی
در زبان انگلیسی واژهٔ Intrnet هنگامی که به شبکه جهانی مبتنی بر پروتکل IP اطلاق می‌گردد، با حرف بزرگ در اول کلمه، نوشته می‌شود.
در رسانه‌ها فرهنگ عامه، گاه با اینترنت به صورت یک مقوله عمومی و مرسوم برخورد کرده و آن را با حرف تعریف و به صورت حروف کوچک می‌نگارند(the internet)
در برخی منابع بزرگ نوشتن حرف اول را به دلیل اسم بودن آن جایز می‌دانند نه برای صفت بودن این واژه.
واژهٔ لاتین the Internet چنانچه به شبکهٔ جهانی اینترنت اشاره کند، اسم خاص است و حرف اوّلش با حروف بزرگ آغاز می‌شود(I). اگر حرف اوّل آن کوچک باشد می‌تواند به عنوان شکل کوچک شده کلمه Internetwork برداشت شود که به معنی میان شبکه است. واژه "ابر" نیز به صورت استعاری، به ویژه در ادبیات رایانش ابری و نرم‌افزار به عنوان سرویس، برای اشاره به اینترنت به کار می‌رود.
اینترنت در برابر وب
غالباً در گفتگوهای روزمره از دو واژهٔ "وب" و "اینترنت"، به اشتباه، بدون تمایز زیادی استفاده می‌شود، امااین دو واژه معانی متفاوتی دارند. اینترنت یک سامانه ارتباطی جهانی برای داده هاست، زیرساخت‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری است که رایانه‌ها در سراسر جهان به یکدیگر متصل می‌سازد. در مقابل، وب یکی از خدماتی (سرویس) است که بر روی اینترنت ارائه می‌شود و برای ارتباط از شبکه اینترنت بهره می‌جوید. وب مجموعه‌ای از نوشته‌های به هم پیوسته(web page) است که به کمک ابرپیوندها و آدرس جهانی(URL) به یکدیگر پیوند خورده‌اند.
وب شامل سرویس‌های دیگر مانند رایانامه، انتقال فایل(پروتکل اف‌تی‌پی)، گروه خبری و بازی آنلاین است.
خدمات(سرویس)های یاد شده بر روی شبکه‌های مستقل و جدا از اینترنت نیز در دسترس هستند. وب به عنوان لایه‌ای در بالای اینترنت قرار گرفته و سطح بالاتری نسبت به آن قرار دارد.
تاریخچه
مبنای قابلیتهای شبکه، وجود رایانه‌ها و استفاده از پردازشگرهای رمزگذار و رمزگشاست. وجود شبکه‌های مخابراتی که در ابتدا در قرن نوزدهم ایجاد شده بودند بنیانی مهم برای شکل‌گیری هر نوع شبکهٔ الکترونیکی محسوب می‌شدند و این پیشرفت‌ها با ایجاد نظریه اطلاعات در دهه 1940 تکمیل شدند و پیشرفت علم الکترونیک به کندی پیش می‌رفت. افتتاح پروژه اسپوتنیک توسط اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی زنگ خطر را برای ایالات متحده به صدا درآورد تا با تأسیس آرپا یا موسسه پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته در سال ۱۹۵۸ (میلادی) پیشروی در زمینه فناوری را بازیابد. آرپا اداره فناوری پردازش اطلاعات (IPTO) را تاسیس نمود تا پروژه SAGE راکه برای اولین بار سامانه‌های رادار سراسر کشور را با هم شبکه کرده بود پیشتر برد. هدف IPTO دست یافتن به راههایی برای پاسخ به نگرانی ارتش امریکا در باره قابلیت مقاومت شیکه‌های ارتباطیشان را پاسخ دهد، و به عنوان اولین اقدام رایانه هایشان را در پنتاگون، کوه چاین و دفتر مرکزی فرماندهی راهبردی هوایی (SAC) را به یکدیگر متصل سازد. جی.سی.آر لیکلایدر که از ترویج کنندگان شبکه جهانی بود به مدیریت IPTO رسید. لیکلایدر در سال ۱۹۵۰ (میلادی) پس از علاقه‌مند شدن به فناوری اطلاعات از آزمایشگاه روانشناسی صدا در دانشگاه هاروارد به ام آی تی رفت. در ام آی تی او در کمیته‌ای مشغول به خدمت شد که آزمایشگاه لینکلن را تاسیس کرد و بر روی پروژه SAGE کار می‌کرد. در سال ۱۹۵۷ (میلادی) او نایب رئیس شرکت بی بی ان (BBN) شد. در آنجا بود که اولین محصول PDP-۱ را خرید و نخستین نمایش عمومی اشتراک زمانی را هدایت نمود.
در IPTO جانشین لیکلایدر ایوان ساترلند، در سال ۱۹۶۵ (میلادی)، لارنس رابرتس را بر آن گماشت که پروژه‌ای را برای ایجاد یک شبکه آغاز نماید و رابرتس پایه این فناوری را کار پل باران نهاد. پل باران مطالعه جامعی را برای نیروی هوایی ایالات متحده آمریکا منتشر کرده بود که در آن پیشنهاد داده بود که برای دستیابی به استحکام و مقاومت در برابر حوادث از راهگزینی بسته کوچک استفاده شود. رابرتس در آزمایشگاه لینکلن ام آی تی کار کرده بود که هدف اولیه از تاسیس آن، پروژه SAGE بود. لئونارد کلینراک استاد دانشگاه کالیفرنیا تئوریهای زیربنایی شبکه‌های بسته را در سال ۱۹۶۲ (میلادی) و مسیریابی سلسله مراتبی را در سال ۱۹۶۷ (میلادی) ارائه کرده بود، مفاهیمی که زمینه ساز گسترش اینترنت به شکل امروزی آن شدند.
جانشین ساترلند، رابرت تیلور، رابرتس را قانع نمود که موفقیت‌های اولیه‌اش در زمینه راهگزینی بسته کوچک را گسترش دهد و بیاید و دانشمند ارشد IPTO شود. در آنجا رابرتس گزارشی با نام "شبکه‌های رایانه‌ای منابع مشترک" به تیلور داد، که در ژوئیه ۱۹۶۸ (میلادی) مورد تایید او قرار گرفت و زمینه ساز آغاز کار آرپانت در سال بعد شد. پس از کار فراوان، سرانجام در ۲۹ اکتبر ۱۹۶۹ دو گره اول آنچه که بعدها آرپانت شد به هم متصل شدند. این اتصال بین مرکز سنجش شبکه کلینراک در دانشکده مهندسی و علوم کاربردی UCLA و سامانه NLS داگلاس انگلبرت در موسسه تحقیقاتی SRI International در پارک منلو در کالیفرنیا برقرار شد. سومین مکان در آرپانت مرکز ریاضیات تعاملی Culler-Fried در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا بود و چهارمی دپارتمان گرافیک دانشگاه یوتا بود. تا پایان سال ۱۹۷۹ (میلادی) پانزده مکان مختلف به آرپانت جوان پیوسته بودند که پیام آور رشدی سریع بود. آرپانت تنها یکی از اجداد اینترنت امروزی بود. در تلاشی جداگانه، دونالد دیویز نیز، در آزمایشگاه ملی فیزیک انگلیس مفهوم راهگزینی بسته کوچک را کشف کرده بود. اونخستین بار آن را در ۱۹۶۵ (میلادی) مطرح نمود. کلمات بسته و راهگزینی بسته در واقع توسط او ابداع شدند و بعدها توسط استانداردها پذیرفته و به کار گرفته شدند. دیویز همچنین یک شبکه راهگزینی بسته به نام Mark I در سال ۱۹۷۰ (میلادی) درانگلستان ساخته بود. به دنبال نمایش موفق راهگزینی بسته در آرپانت(ARPANET)؛ در سال ۱۹۷۸، اداره پست بریتانیا، Telenet، DATAPACوTRANSPAC با یکدیگر همکاری را برای بوجود آوردن نخستین سرویس شبکه راهگزینی بسته خود آغاز نمودند. در بریتانیا این شبکه به نام سرویس بین‌المللی راهگزینی بسته (به انگلیسی: International Packet Switched Service) خوانده می‌شد. مجموعه شبکه‌های X.۲۵ از اروپا و آمریکا گسترش یافت و تا سال ۱۹۸۱ کانادا، هنگ کنگ و استرالیا ر در بر گرفته بود. استانداردهای راهگزینی بسته X.۲۵ را "کمیته مشاوره بین‌المللی تلگراف و تلفن(CCITT)" - که امروزه به نام ITU-T خوانده می‌شود- حول و حوش سال ۱۹۷۶ تدوین نمود. X.۲۵ از پروتکلهای TCP/IP مستقل بود. این پروتکلها حاصل کار تجربی DARPA در آرپانت، شبکه رادیویی بسته و شبکه ماهواره‌ای بسته بودند.
آرپانت اولیه بر روی برنامه کنترل شبکه(NCP) (به انگلیسی: Network Control Program) کارمی کرد، استانداردی که در دسامبر ۱۹۷۰ توسط تیمی به نام "گروه کاری شبکه(NWG)" به مدیریت استیو کراکر (به انگلیسی: Steve Crocker) طراحی و پیاده‌سازی شد. برای پاسخگویی به رشد سریع شبکه که مرتباً مکانهای بیشتری بدان متصل می‌شد، وینتون سرف (به انگلیسی: Vinton Cerf) و باب کان (به انگلیسی: Bob Kahn) اولین توصیف پروتکلهای TCP را که امروزه به گستردگی استفاده می‌شوند در خلال سال ۱۹۷۳ ارائه دادند و در مه ۱۹۷۴ مقاله‌ای در این باب منتشر نمودند. به کاربردن واژه اینترنت برای توصیف یک شبکه TCP/IP یکتای جهانی از دسامبر ۱۹۷۴ با انتشار RFC ۶۷۵ آغاز شد. این RFC اولین توصیف کامل مشخصات TCP بود که توسط وینتون سرف، یوگن دالال و کارل سانشاین در آن زمان در دانشکاه استانفورد نوشته شد. در خلال نه سال یعدی کار تا آنجا پیش رفت که پروتکلها تصحیح شدندو بر روی بسیاری از سیستمهای عامل پیاده‌سازی شدند. اولین شبکه برپایه بسته پروتکل اینترنت(TCP/IP) از اول ژانویه ۱۹۸۳ وقتی که همه ایستگاههای متصل به آرپا پروتکلهای قدیمی NCP را با TCP/IP جایگزین کردند، شروع به کار نمود. در سال ۱۹۸۵ بنیاد ملی علوم آمریکا(NFS) ماموریت ساخت NFSNET- یک ستون فقرات (Network Backbone) دانشگاهی با سرعت ۵۶ کیلوبیت بر ثانیه(Kbps) - با استفاده از رایانه‌های "مسیریاب فازبال" (به انگلیسی: Fuzzball router) را به مخترع این رایانه‌ها، دیوید ال. میلز (به انگلیسی: David L. Mills) سپرد. یک سال بعد NFS تبدیل به شبکه پرسرعت تر ۱٫۵ مگابیت بر ثانیه (Mbps) را نیز پشتیبانی می‌کرد. دنیس جنینگ، مسئول برنامه ابرکامپیدتردرNFS تصمیمی کلیدی در مورد استفاده از پروتکلهای TCP/IP ارائه شده توسط DARPA گرفت. گشایش شبکه به دنیای تجاری در سال ۱۹۸۸ آغاز شد. شورای شبکه بندی فدرال ایالات متحده در آن سال با اتصال NFSNET به سامانه تجاری پست MCI موافقت نمودو این اتصال در تابستان ۱۹۸۹ برقرارشد. سایر خدمات پست الکترونیکی تجاری (مانند OnTyme,Compuserve,Telemail) نیز به زودی متصل شدند. در آن سال سه ارائه دهنده سرویس اینترنت(ISP) بوجود آمدند: UUNET, PSINet, CERFNET. شبکه‌های جدای مهمی که دروازه‌هایی به سوی اینترنت (که خود بعداً جزئی از آن شدند) می‌گشودند عبارت بودند از: یوزنت, بیت‌نت بسیاری از شبکه‌های متنوع تجاری و آموزشی دیگر همچون Telenet, Tymnet, Compuserve و JANET نیز به اینترنت در حال رشد پیوستند. Telenet - که بعدها Sprintnet نامیده شد - یک شبکه رایانه‌ای ملی خصوصی بود که از ۱۹۷۰ کار خود را آغاز کرده بود و امکان دسترسی با شماره‌گیری (به انگلیسی: Dial-up Access) را به صورت رایگان در شهرهایی در سراسر امریکا فراهم ساخته بود. این شبکه سرانجام در دهه ۱۹۸۰، با محبوبیت روزافزون TCP/IP به سایرین متصل شد. فابلیت TCP/IP برای کار با هر نوع شبکه ارتباطی از پیش موجود، سبب رشد آسانتر آن می‌گشت؛ اگر چه که رشد سریع اینترنت در وهله اول ناشی از در دسترس بودن مسبریابهای استاندارد تجاری از طرف بسیاری از شرکتها، در دسترس بودن تجهیزات تجاری اترنت(به انگلیسی: Ethernet) برای ساخت شبکه‌های محلی و پیاده‌سازیهای گسترده و استانداردسازی TCP/IP در یونیکس]](به انگلیسی: Unix) و بسیاری سیستم عاملهای دیگر بود.
اگرچه بسیاری از کاربردها و رهنمودهایی که اینترنت را ممکن ساخت به مدت تقریباً دو دهه وجو داشتند، امااین شبکه تا دهه ۱۹۹۰ هنوز چهره‌ای همگانی نداشت. در ششم آگوست ۱۹۹۱، سرن - سازمان اروپایی پژوهش در باره ذرات - پروژه وب جهان گستر(World Wide Web) را به اطلاع عموم رساند. وب توسط دانشمندی انگلیسی به نام تیم برنرز لی(به انگلیسی: Sir Tim Berners-Lee) در سال ۱۹۸۹ اختراع شد. یکی از مرورگرهای وب محبوب اولیه ViolaWWW بود که از روی هایپرکارت الگوبرداری شده بود و از سامانه پنجره ایکس(به انگلیسی: X Window System) استفاده می‌کرد. سرانجام این مرورگر جای خود را در محبوبیت به مرورگرموزاییک (به انگلیسی: Mosaic) داد. در سال ۱۹۹۳ مرکزملی کاربردهای ابررایانش امریکا (به انگلیسی: National Center for Supercomputing Applications) دردانشگاه ایلینوی اولین نسخه از موزاییک را منتشر کرد و تا اواخر سال ۱۹۹۴ علاقه عمومی به اینترنتی که پیش از این آموزشی و تخصصی بود، گسترش فراوانی یافته بود. در سال ۱۹۹۶ استفاده از واژه اینترنت معمول شد و مجازا برای اشاره به وب هم استفاده شد. در همین هنگام، در گذر این دهه، اینترنت بسیاری از شبکه‌های رایانه‌ای عمومی از پیش موجود را در خود جا داد (اگر چه برخی مثل FidoNet همپنان جداماندند). آنچنانکه تخمین زده شده‌است، در دهه ۹۰ در هرسال اینترنت رشدی صددرصدی نسبت به سال قبل خود داشته‌است و در سالهای ۱۹۹۶و۱۹۹۷ نیز دوره‌های کوتاهی از رشد انفجاری داشته‌است. این میزان رشد به خصوصیت عدم کنترل مرکزی اینترنت که امکان رشد اندامی شبکه را فراهم می‌سازد نسبت داده‌اند و همچنین به ماهیت بازوغیراختصاصی پروتکلهای اینترنت که امکان برقراری سازگاری و همکاری میان فروشندگان مختلف و عدم توانایی یک شرکت برای اعمال کنترل بیش از حد بر روی شبکه را سبب می‌شود.. جمعیت تخمینی کاربران اینترنت مطابق آمار سی ام ژوئیه ۲۰۰۹، ۱٫۶۷ میلیارد نفراست.
4:11 am
کاربرد
زبان برنامه نویسی یک مکانیزم ساخت یافته برای تعریف داده‌ها، و عملیات یا تبدیل‌هایی که ممکن است بطور اتوماتیک روی آن داده انجام شوند، فراهم می‌کند. یک برنامه نویس از انتزاعات آماده در زبان استفاده می‌کند تا مفاهیم به کار رفته در محاسبات را بیان کند. این مفاهیم به عنوان یک مجموعه از ساده‌ترین عناصر موجود بیان می‌شوند(مفاهیم ابتدایی نامیده می‌شوند).
زبان‌های برنامه نویسی با غالب زبان‌های انسانی تفاوتی دارد و آن این است که نیاز به بیان دقیق تر و کامل تری دارد. هنگام استفاده از زبان‌های طبیعی برای ارتباط با دیگر انسانها، نویسندگان و گویندگان می‌توانند مبهم باشند و اشتباهات کوچک داشته باشند، و همچنان انتظار داشته باشند که مخاطب آنها متوجه شده باشد. اگرچه، مجازا، رایانه‌ها "دقیقاً آنچه که به آنها گفته شده را انجام می‌دهند." و نمی‌توانند "بفهمند" که نویسنده دقیقاً چه کدی مد نظر نویسنده بوده‌است] البته امروزه برنامه‌هایی برای انجام این کار تولید شده‌اند و تلاشهای بسیاری در این زمینه انجام شده ولی هنوز به نتیجهٔ رضایت بخشی نرسیده است[. ترکیب تعریف زبان، یک برنامه، و ورودی برنامه بطور کامل رفتار خروجی را به هنگام اجرای برنامه (در محدوده کنترل آن برنامه) مشخص می‌کند. برنامه‌های یک رایانه ممکن است در یک فرایند ناپیوسته بدون دخالت انسان اجرا شوند، یا یک کاربر ممکن است دستورات را در یک مرحله فعل و انفعال مفسر تایپ کند.در این حالت "دستور"ها همان برنامه‌ها هستند، که اجرای آنها زنجیروار به هم مرتبطند.به زبانی که برای دستور دادن به برنامه‌ای استفاده می‌شود، زبان اسکریپت می‌گویند. بسیاری از زبان‌ها کنار گذاشته شده‌اند، برای رفع نیازهای جدید جایگزین شده‌اند، با برنامه‌های دیگر ترکیب شده‌اند و در نهایت استعمال آنها متوقف شده‌است. با وجود اینکه تلاش‌هایی برای طراحی یک زبان رایانه" کامل" شده‌است که تمام اهداف را تحت پوشش قرار دهد، هیچ یک نتوانستند بطور کلی این جایگاه را پر کنند. نیاز به زبان‌های رایانه‌ای گسترده از گستردگی زمینه‌هایی که زبان‌ها استفاده می‌شوند، ناشی می‌شود:
محدوده برنامه‌ها از متون بسیار کوچک نوشته شده توسط افراد عادی تا سیستمهای بسیار بزرگ نوشته شده توسط صدها برنامه نویس است
توانایی برنامه نویس‌ها: از تازه کارهایی که بیش از هر چیز به سادگی نیاز دارند تا حرفه‌ای‌هایی که با پیچیدگی قابل توجهی کنار می‌آیند.
برنامه‌ها باید سرعت، اندازه و سادگی را بسته به سیستم‌ها از ریزپردازندها تا ابر رایانه‌ها متناسب نگه دارند.
برنامه‌ها ممکن است یک بار نوشته شوند و تا نسل‌ها تغییر نکنند، و یا ممکن است پیوسته اصلاح شوند.
در نهایت، برنامه نویس‌ها ممکن است در علایق متفاوت باشند: آنها ممکن است به بیان مسائل با زبانی خاص خو گرفته باشند.
یک سیر رایج در گسترش زبان‌های برنامه نویسی این است که قابلیت حل مسائلی با درجات انتزاعی بالاتری را اضافه کنند. زبان‌های برنامه نویسی اولیه به سخت‌افزار رایانه گره خورده بودند. همانطور که زبان‌های برنامه نویسی جدید گسترش پیدا کرده‌اند، ویژگی‌هایی به برنامه‌ها افزوده شده که به برنامه نویس اجازه دهد که ایده‌هایی که از ترجمه ساده به دستورات سخت‌افزار دورتر هستند نیز استفاده کند. چون برنامه نویس‌ها کمتر به پیچیدگی رایانه محدود شده‌اند، برنامه‌های آنها می‌تواند محاسبات بیشتری با تلاش کمتر از سوی برنامه نویس انجام دهند. این به آنها این امکان را می‌دهد که کارایی بیشتردر واحد زمان داشته باشند. "پردازنده‌های زبان طبیعی" به عنوان راهی برای ازبین بردن نیاز به زبان‌های اختصاصی برنامه نویسی پیشنهاد شده‌اند. هرچند، این هدف دور است و فواید آن قابل بحث است. "ادسگر دیجسترا" موافق بود که استفاده از یک زبان رسمی برای جلوگیری از مقدمه سازی ساختارهای بی معنی واجب است، و زبان برنامه نویسی طبیعی را با عنوان "احمقانه" رد کرد، "آلن پرلیس" نیز مشابها این ایده را رد کرد. مطابق با متدولوژی نامتجانس استفاده شده توسط langpop.com در سال ۲۰۰۸، ۱۲ زبان پرکاربرد عبارتند از: C, C++, C#, Java, JavaScript, Perl, PHP, Python, Ruby, Shell, SQL, and Visual Basic.
المان‌ها
تمام زبان‌های بزنامه نویسی تعدادی بلوک‌های ابتدایی برای توضیح داده و پردازش یا تبدیل آنها(مانند جمع کردن دو عدد با انتخاب یک عضو از یک مجموعه)دارند. این " عناصرابتدایی" بوسیله قوانین معناشناسی و دستوری تعریف می‌شوند که ساختار و معنای مربوطه را توضیح می‌دهند.
دستور(
syntax)
فرم سطحی یک زبان برنامه نویسی دستور آن نامیده می‌شود. غالب زبان‌های برنامه نویسی کاملاً متنی اند؛ و از دنبالهٔ متون شامل کلمات، اعداد، نشانگذاری، بسیار شبیه زبان نوشتاری طبیعی استفاده می‌کنند. از طرف دیگر، برنامه‌هایی نیز وجود دارند که بیشتر گرافیکی اند، و از روابط بصری بین سمبل‌ها برای مشخص کردن برنامه استفاده می‌کنند. دستور یک زبان ترکیبات ممکن سمبل‌ها برای ایجاد یک برنامهٔ درست را از نظر دستوری مشخص می‌کند. معنایی که به یک ترکیب سمبل‌ها داده می‌شود با معناشناسی اداره می‌شود(قراردادی یا نوشته شده در پیاده سازی منبع). از آنجا که اغلب زبان‌ها متنی هستند، این مقاله دستور متنی را مورد بحث قرار می‌دهد.
دستور زبان برنامه نویسی معمولاً بوسیله ترکیب عبارات معین(برای ساختار لغوی) و فرم توضیح اعمال(برای ساختار گرامری) تعریف می‌شوند. متن زیر یک گرامر ساده، به زبان lisp است: expression ::= atom | list atom ::= number | symbol number ::= [+-]?['۰'-'۹']+ symbol ::= ['A'-'Za'-'z'].* list ::= '(' expression* ')' این گرامر موارد ذیل را مشخص می‌کند:
یک عبارت یا atom است و یا یک لیست
یک atom یا یک عدد است و یا یک سمبل
یک عدد دنباله ناشکسته‌ای از یک یا تعداد بیشتری اعداد دهدهی است، که یک علامت مثبت و یا منفی می‌تواند پیش از آن بیاید.
یک سمبل حرفی است که بعد از هیچ یا تعدادی کاراکتر (جز فاصله) می‌آید.
یک لیست تعدادی پرانتز است که می‌تواند صفر یا چند عبارت در خود داشته باشد.
"۱۲۳۴۵"، "()"، "(a b c۲۳۲ (۱))" مثال‌هایی هستند از دنباله‌های خوش فرم در این گرامر.
همه برنامه‌هایی که از لحاظ دستوری درست هستند، از نظر معنا درست نیستند. بسیاری از برنامه‌های درست دستوری، بد فرم اند، با توجه به قوانین زبان؛ و ممکن است (بسته به خصوصیات زبان و درست بودن پیاده سازی) به خطای ترجمه و یا استثنا(exception) منتج شود. در برخی موارد، چنین برنامه‌هایی ممکن است رفتار نامشخصی از خود نشان دهند. حتی اگر یک برنامه در یک زبان به خوبی بیان شده باشد، ممکن است دقیقاً مطلوب نویسنده آن نبوده باشد.
به عنوان مثال در زبان طبیعی، ممکن نیست به برخی از جملات درست از لحاظ گرامری، معنای خاصی اطلاق کرد و یا ممکن است جمله نادرست باشد:
"ایده‌های بی رنگ سبز با خشم می‌خوابند."از نظر دستوری خوش فرم است ولی معنای مورد قبولی ندارد.
"جان یک مجرد متاهل است." از نظر دستوری درست است، ولی معنایی را بیان می‌کند که نمی‌تواند درست باشد.
این قسمت از زبان C از نظر دستوری درست است، اما دستوری را انجام می‌دهد که از نظرمعنایی تعریف نشده است(چون p یک اشاره گر خالی است، عمل p->real,p->im معنای خاصی ندارد.) complex *p = NULL; complex abs_p = sqrt (p->real * p->real + p->im * p->im);
گرامر مورد نیاز برای مشخص کردن یک زبان برنامه نویسی می‌تواند با جایگاهش در "سلسله مراتب چامسکی" طبقه بندی شود. دستور اغلب زبان‌های برنامه نویسی می‌تواند بوسیله یک گرامر نوع ۲ مشخص گردد، برای مثال، گرامرهای مستقل از متن.
معناشناسی ایستا
معناشناسی ایستا محدودیت‌هایی بر روی ساختار مجاز متن‌ها تعیین می‌کند که بیان آنها در فرمول دستوری استاندارد مشکل و یا غیر ممکن است. مهمترین این محدودیت‌ها به وسیله سیستم نوع گذاری انجام می‌شود.
سیستم نوع گذاری
یک سیستم نوع گذاری مشخص می‌کند که یک زبان برنامه نویسی چگونه مقادیر و عبارات را در نوع(type) دسته بندی می‌کند، چگونه می‌تواند آن نوع‌ها را تغییر دهد و رفتار متقابل آنها چگونه‌است. این کارعموما توضیح داده ساختارهایی که می‌توانند در آن زبان ایجاد شوند را شامل می‌شود. طراحی و مطالعه سیستمهای نوع گذاری بوسیله ریاضیات قراردادی را تئوری نوع گذاری گویند.
زبان‌های نوع گذاری شده و بدون نوع گذاری
یک زبان نوع گذاری شده‌است اگر مشخصات هر عملیات، نوع داده‌های قابل اجرا توسط آن را با نشان دادن نوع‌هایی که برای آنها قابل اجرا نیست، تعیین کند. برای مثال، "این متن درون گیومه قرار دارد" یک رشته‌است. در غالب زبان‌های برنامه نویسی، تقسیم یک رشته با یک عدد معنایی ندارد. در نتیجه غالب زبان‌های برنامه نویسی مدرن ممکن است اجرای این عملیات را توسط برنامه‌ها رد کنند. در برخی زبان‌ها، عبارات بی معنی ممکن است هنگام ترجمه(compile) پیدا شود(چک کننده نوع ایستا)، و توسط کامپایلر رد شود، در حالی که در سایر برنامه‌ها، هنگام اجرا پیدا شود.(چک کننده نوع دینامیک) که به استثنای در حال اجرا منتج شود(runtime exception). حالت خاص زبان‌های نوع دار زبان‌های تک نوعند. این زبان‌ها غالباً اسکریپتی و یا مارک آپ هستند، مانند rexx وSGML و فقط یک داده گونه دارند—غالباً رشته‌های کاراکتری که هم برای داده‌های عددی و هم برای داده‌های سمبلی کاربرد دارند. در مقابل، یک زبان بدون نوع گذاری، مثل اکثر زبان‌های اسمبلی، این امکان را می‌دهد که هر عملیاتی روی هر داده‌ای انجام شود، که معمولاً دنباله‌ای از بیت‌ها با طول‌های متفاوت در نظر گرفته می‌شوند. زبان‌های سطح بالا که بی نوع هستند شامل زبان‌های ساده رایانه‌ای و برخی از انواع زبان‌های نسل چهارم.
در عمل، در حالیکه تعداد بسیار کمی از دیدگاه نظریه نوع، نوع گذاری شده تلقی می‌شوند(چک کردن یا رد کردن تمام عملیات‌ها)، غالب زبان‌های امروزی درجه‌ای از نوع گذاری را فراهم می‌کنند. بسیاری از زبان‌های تولیدکننده راهی را برای گذشتن یا موقوف کردن سیستم نوع فراهم می‌کنند.
نوع گذاری ایستا و متحرک
در نوع گذاری ایستا تمام عبارات نوع‌های خود را قبل از اجرای برنامه تعیین می‌کنند(معمولاً در زمان کامپایل). برای مثال، ۱ و (۲+۲) عبارات عددی هستند؛ آنها نمی‌توانند به تابعی که نیاز به یک رشته دارد داده شوند، یا در متغیری که تعریف شده تا تاریخ را نگه دارد، ذخیره شوند.
زبان‌های نوع گذاری شده ایستا می‌توانند با مانیفست نوع گذاری شوند یا با استفاده از نوع استنباط شوند. در حالت اول، برنامه نویس بیشتر صریحاً نوع‌ها را در جایگاه‌های منتنی مشخص می‌نویسد(برای مثال، در تعریف متغیرها). در حالت دوم، کامپایلر نوع عبارات و تعریف‌ها را بر اساس متن استنباط می‌کند. غالب زبان‌های مسیر اصلی(mainstream) ایستا نوع گذاری شده، مانند C#,C++ و Java، با مانیفست نوع گذاری می‌شوند
نوع گذاری قوی و ضعیف
نوع گذاری ضعیف این امکان را ایجاد می‌کند که با متغیری به جای متغیری دیگر برخورد شود، برای مثال رفتار با یک رشته به عنوان یک عدد. این ویژگی بعضی اوقات ممکن است مفید باشد، اما ممکن است باعث ایجاد برخی مشکلات برنامه شود که موقع کامپایل و حتی اجرا پنهان بمانند.
نوع گذاری قوی مانع رخ دادن مشکل فوق می‌شود. تلاش برای انجام عملیات روی نوع نادرست متغیر منجر به رخ دادن خطا می‌شود. زبان‌هایی که نوع گذاری قوی دارند غالباً با نام "نوع-امن" و یا امن شناخته می‌شوند. تمام تعاریف جایگزین برای "ضعیف نوع گذاری شده" به زبان‌ها اشاره می‌کند، مثل perl, JavaScript, C++، که اجازه تعداد زیادی تبدیل نوع داخلی را می‌دهند. در جاوااسکریپت، برای مثال، عبارت ۲*x به صورت ضمنی x را به عدد تبدیل می‌کند، و این تبدیل موفقیت آمیز خواهد بود حتی اگر x خالی، تعریف نشده، یک آرایه، و یا رشته‌ای از حروف باشد. چنین تبدیلات ضمنی غالباً مفیدند، اما خطاهای برنامه نویسی را پنهان می‌کنند.
قوی و ایستا در حال حاضر عموماً دو مفهوم متعامد فرض می‌شوند، اما استفاده در ادبیات تفاوت دارد، برخی عبارت "قوی نوع گذاری شده" را به کار می‌برند و منظورشان قوی، ایستایی نوع گذاری شده‌است، و یا، حتی گیچ کننده تر، منظورشان همان ایستایی نوع گذاری شده‌است. بنابراین C هم قوی نوع گذاری شده و هم ضعیف و ایستایی نوع گذاری شده نامیده می‌شود.
زبان برنامه نویسی یک مکانیزم ساخت یافته برای تعریف داده‌ها، و عملیات یا تبدیل‌هایی که ممکن است بطور اتوماتیک روی آن داده انجام شوند، فراهم می‌کند. یک برنامه نویس از انتزاعات آماده در زبان استفاده می‌کند تا مفاهیم به کار رفته در محاسبات را بیان کند. این مفاهیم به عنوان یک مجموعه از ساده‌ترین عناصر موجود بیان می‌شوند(مفاهیم ابتدایی نامیده می‌شوند).
زبان‌های برنامه نویسی با غالب زبان‌های انسانی تفاوتی دارد و آن این است که نیاز به بیان دقیق تر و کامل تری دارد. هنگام استفاده از زبان‌های طبیعی برای ارتباط با دیگر انسانها، نویسندگان و گویندگان می‌توانند مبهم باشند و اشتباهات کوچک داشته باشند، و همچنان انتظار داشته باشند که مخاطب آنها متوجه شده باشد. اگرچه، مجازا، رایانه‌ها "دقیقاً آنچه که به آنها گفته شده را انجام می‌دهند." و نمی‌توانند "بفهمند" که نویسنده دقیقاً چه کدی مد نظر نویسنده بوده‌است] البته امروزه برنامه‌هایی برای انجام این کار تولید شده‌اند و تلاشهای بسیاری در این زمینه انجام شده ولی هنوز به نتیجهٔ رضایت بخشی نرسیده است[. ترکیب تعریف زبان، یک برنامه، و ورودی برنامه بطور کامل رفتار خروجی را به هنگام اجرای برنامه (در محدوده کنترل آن برنامه) مشخص می‌کند. برنامه‌های یک رایانه ممکن است در یک فرایند ناپیوسته بدون دخالت انسان اجرا شوند، یا یک کاربر ممکن است دستورات را در یک مرحله فعل و انفعال مفسر تایپ کند.در این حالت "دستور"ها همان برنامه‌ها هستند، که اجرای آنها زنجیروار به هم مرتبطند.به زبانی که برای دستور دادن به برنامه‌ای استفاده می‌شود، زبان اسکریپت می‌گویند. بسیاری از زبان‌ها کنار گذاشته شده‌اند، برای رفع نیازهای جدید جایگزین شده‌اند، با برنامه‌های دیگر ترکیب شده‌اند و در نهایت استعمال آنها متوقف شده‌است. با وجود اینکه تلاش‌هایی برای طراحی یک زبان رایانه" کامل" شده‌است که تمام اهداف را تحت پوشش قرار دهد، هیچ یک نتوانستند بطور کلی این جایگاه را پر کنند. نیاز به زبان‌های رایانه‌ای گسترده از گستردگی زمینه‌هایی که زبان‌ها استفاده می‌شوند، ناشی می‌شود:
محدوده برنامه‌ها از متون بسیار کوچک نوشته شده توسط افراد عادی تا سیستمهای بسیار بزرگ نوشته شده توسط صدها برنامه نویس است
توانایی برنامه نویس‌ها: از تازه کارهایی که بیش از هر چیز به سادگی نیاز دارند تا حرفه‌ای‌هایی که با پیچیدگی قابل توجهی کنار می‌آیند.
برنامه‌ها باید سرعت، اندازه و سادگی را بسته به سیستم‌ها از ریزپردازندها تا ابر رایانه‌ها متناسب نگه دارند.
برنامه‌ها ممکن است یک بار نوشته شوند و تا نسل‌ها تغییر نکنند، و یا ممکن است پیوسته اصلاح شوند.
در نهایت، برنامه نویس‌ها ممکن است در علایق متفاوت باشند: آنها ممکن است به بیان مسائل با زبانی خاص خو گرفته باشند.
یک سیر رایج در گسترش زبان‌های برنامه نویسی این است که قابلیت حل مسائلی با درجات انتزاعی بالاتری را اضافه کنند. زبان‌های برنامه نویسی اولیه به سخت‌افزار رایانه گره خورده بودند. همانطور که زبان‌های برنامه نویسی جدید گسترش پیدا کرده‌اند، ویژگی‌هایی به برنامه‌ها افزوده شده که به برنامه نویس اجازه دهد که ایده‌هایی که از ترجمه ساده به دستورات سخت‌افزار دورتر هستند نیز استفاده کند. چون برنامه نویس‌ها کمتر به پیچیدگی رایانه محدود شده‌اند، برنامه‌های آنها می‌تواند محاسبات بیشتری با تلاش کمتر از سوی برنامه نویس انجام دهند. این به آنها این امکان را می‌دهد که کارایی بیشتردر واحد زمان داشته باشند. "پردازنده‌های زبان طبیعی" به عنوان راهی برای ازبین بردن نیاز به زبان‌های اختصاصی برنامه نویسی پیشنهاد شده‌اند. هرچند، این هدف دور است و فواید آن قابل بحث است. "ادسگر دیجسترا" موافق بود که استفاده از یک زبان رسمی برای جلوگیری از مقدمه سازی ساختارهای بی معنی واجب است، و زبان برنامه نویسی طبیعی را با عنوان "احمقانه" رد کرد، "آلن پرلیس" نیز مشابها این ایده را رد کرد. مطابق با متدولوژی نامتجانس استفاده شده توسط langpop.com در سال ۲۰۰۸، ۱۲ زبان پرکاربرد عبارتند از: C, C++, C#, Java, JavaScript, Perl, PHP, Python, Ruby, Shell, SQL, and Visual Basic.
المان‌ها
تمام زبان‌های بزنامه نویسی تعدادی بلوک‌های ابتدایی برای توضیح داده و پردازش یا تبدیل آنها(مانند جمع کردن دو عدد با انتخاب یک عضو از یک مجموعه)دارند. این " عناصرابتدایی" بوسیله قوانین معناشناسی و دستوری تعریف می‌شوند که ساختار و معنای مربوطه را توضیح می‌دهند.
دستور(
syntax)
فرم سطحی یک زبان برنامه نویسی دستور آن نامیده می‌شود. غالب زبان‌های برنامه نویسی کاملاً متنی اند؛ و از دنبالهٔ متون شامل کلمات، اعداد، نشانگذاری، بسیار شبیه زبان نوشتاری طبیعی استفاده می‌کنند. از طرف دیگر، برنامه‌هایی نیز وجود دارند که بیشتر گرافیکی اند، و از روابط بصری بین سمبل‌ها برای مشخص کردن برنامه استفاده می‌کنند. دستور یک زبان ترکیبات ممکن سمبل‌ها برای ایجاد یک برنامهٔ درست را از نظر دستوری مشخص می‌کند. معنایی که به یک ترکیب سمبل‌ها داده می‌شود با معناشناسی اداره می‌شود(قراردادی یا نوشته شده در پیاده سازی منبع). از آنجا که اغلب زبان‌ها متنی هستند، این مقاله دستور متنی را مورد بحث قرار می‌دهد.
دستور زبان برنامه نویسی معمولاً بوسیله ترکیب عبارات معین(برای ساختار لغوی) و فرم توضیح اعمال(برای ساختار گرامری) تعریف می‌شوند. متن زیر یک گرامر ساده، به زبان lisp است: expression ::= atom | list atom ::= number | symbol number ::= [+-]?['۰'-'۹']+ symbol ::= ['A'-'Za'-'z'].* list ::= '(' expression* ')' این گرامر موارد ذیل را مشخص می‌کند:
یک عبارت یا atom است و یا یک لیست
یک atom یا یک عدد است و یا یک سمبل
یک عدد دنباله ناشکسته‌ای از یک یا تعداد بیشتری اعداد دهدهی است، که یک علامت مثبت و یا منفی می‌تواند پیش از آن بیاید.
یک سمبل حرفی است که بعد از هیچ یا تعدادی کاراکتر (جز فاصله) می‌آید.
یک لیست تعدادی پرانتز است که می‌تواند صفر یا چند عبارت در خود داشته باشد.
"۱۲۳۴۵"، "()"، "(a b c۲۳۲ (۱))" مثال‌هایی هستند از دنباله‌های خوش فرم در این گرامر.
همه برنامه‌هایی که از لحاظ دستوری درست هستند، از نظر معنا درست نیستند. بسیاری از برنامه‌های درست دستوری، بد فرم اند، با توجه به قوانین زبان؛ و ممکن است (بسته به خصوصیات زبان و درست بودن پیاده سازی) به خطای ترجمه و یا استثنا(exception) منتج شود. در برخی موارد، چنین برنامه‌هایی ممکن است رفتار نامشخصی از خود نشان دهند. حتی اگر یک برنامه در یک زبان به خوبی بیان شده باشد، ممکن است دقیقاً مطلوب نویسنده آن نبوده باشد.
به عنوان مثال در زبان طبیعی، ممکن نیست به برخی از جملات درست از لحاظ گرامری، معنای خاصی اطلاق کرد و یا ممکن است جمله نادرست باشد:
"ایده‌های بی رنگ سبز با خشم می‌خوابند."از نظر دستوری خوش فرم است ولی معنای مورد قبولی ندارد.
"جان یک مجرد متاهل است." از نظر دستوری درست است، ولی معنایی را بیان می‌کند که نمی‌تواند درست باشد.
این قسمت از زبان C از نظر دستوری درست است، اما دستوری را انجام می‌دهد که از نظرمعنایی تعریف نشده است(چون p یک اشاره گر خالی است، عمل p->real,p->im معنای خاصی ندارد.) complex *p = NULL; complex abs_p = sqrt (p->real * p->real + p->im * p->im);
گرامر مورد نیاز برای مشخص کردن یک زبان برنامه نویسی می‌تواند با جایگاهش در "سلسله مراتب چامسکی" طبقه بندی شود. دستور اغلب زبان‌های برنامه نویسی می‌تواند بوسیله یک گرامر نوع ۲ مشخص گردد، برای مثال، گرامرهای مستقل از متن.
معناشناسی ایستا
معناشناسی ایستا محدودیت‌هایی بر روی ساختار مجاز متن‌ها تعیین می‌کند که بیان آنها در فرمول دستوری استاندارد مشکل و یا غیر ممکن است. مهمترین این محدودیت‌ها به وسیله سیستم نوع گذاری انجام می‌شود.
سیستم نوع گذاری
یک سیستم نوع گذاری مشخص می‌کند که یک زبان برنامه نویسی چگونه مقادیر و عبارات را در نوع(type) دسته بندی می‌کند، چگونه می‌تواند آن نوع‌ها را تغییر دهد و رفتار متقابل آنها چگونه‌است. این کارعموما توضیح داده ساختارهایی که می‌توانند در آن زبان ایجاد شوند را شامل می‌شود. طراحی و مطالعه سیستمهای نوع گذاری بوسیله ریاضیات قراردادی را تئوری نوع گذاری گویند.
زبان‌های نوع گذاری شده و بدون نوع گذاری
یک زبان نوع گذاری شده‌است اگر مشخصات هر عملیات، نوع داده‌های قابل اجرا توسط آن را با نشان دادن نوع‌هایی که برای آنها قابل اجرا نیست، تعیین کند. برای مثال، "این متن درون گیومه قرار دارد" یک رشته‌است. در غالب زبان‌های برنامه نویسی، تقسیم یک رشته با یک عدد معنایی ندارد. در نتیجه غالب زبان‌های برنامه نویسی مدرن ممکن است اجرای این عملیات را توسط برنامه‌ها رد کنند. در برخی زبان‌ها، عبارات بی معنی ممکن است هنگام ترجمه(compile) پیدا شود(چک کننده نوع ایستا)، و توسط کامپایلر رد شود، در حالی که در سایر برنامه‌ها، هنگام اجرا پیدا شود.(چک کننده نوع دینامیک) که به استثنای در حال اجرا منتج شود(runtime exception). حالت خاص زبان‌های نوع دار زبان‌های تک نوعند. این زبان‌ها غالباً اسکریپتی و یا مارک آپ هستند، مانند rexx وSGML و فقط یک داده گونه دارند—غالباً رشته‌های کاراکتری که هم برای داده‌های عددی و هم برای داده‌های سمبلی کاربرد دارند. در مقابل، یک زبان بدون نوع گذاری، مثل اکثر زبان‌های اسمبلی، این امکان را می‌دهد که هر عملیاتی روی هر داده‌ای انجام شود، که معمولاً دنباله‌ای از بیت‌ها با طول‌های متفاوت در نظر گرفته می‌شوند. زبان‌های سطح بالا که بی نوع هستند شامل زبان‌های ساده رایانه‌ای و برخی از انواع زبان‌های نسل چهارم.
در عمل، در حالیکه تعداد بسیار کمی از دیدگاه نظریه نوع، نوع گذاری شده تلقی می‌شوند(چک کردن یا رد کردن تمام عملیات‌ها)، غالب زبان‌های امروزی درجه‌ای از نوع گذاری را فراهم می‌کنند. بسیاری از زبان‌های تولیدکننده راهی را برای گذشتن یا موقوف کردن سیستم نوع فراهم می‌کنند.
نوع گذاری ایستا و متحرک
در نوع گذاری ایستا تمام عبارات نوع‌های خود را قبل از اجرای برنامه تعیین می‌کنند(معمولاً در زمان کامپایل). برای مثال، ۱ و (۲+۲) عبارات عددی هستند؛ آنها نمی‌توانند به تابعی که نیاز به یک رشته دارد داده شوند، یا در متغیری که تعریف شده تا تاریخ را نگه دارد، ذخیره شوند.
زبان‌های نوع گذاری شده ایستا می‌توانند با مانیفست نوع گذاری شوند یا با استفاده از نوع استنباط شوند. در حالت اول، برنامه نویس بیشتر صریحاً نوع‌ها را در جایگاه‌های منتنی مشخص می‌نویسد(برای مثال، در تعریف متغیرها). در حالت دوم، کامپایلر نوع عبارات و تعریف‌ها را بر اساس متن استنباط می‌کند. غالب زبان‌های مسیر اصلی(mainstream) ایستا نوع گذاری شده، مانند C#,C++ و Java، با مانیفست نوع گذاری می‌شوند
نوع گذاری قوی و ضعیف
نوع گذاری ضعیف این امکان را ایجاد می‌کند که با متغیری به جای متغیری دیگر برخورد شود، برای مثال رفتار با یک رشته به عنوان یک عدد. این ویژگی بعضی اوقات ممکن است مفید باشد، اما ممکن است باعث ایجاد برخی مشکلات برنامه شود که موقع کامپایل و حتی اجرا پنهان بمانند.
نوع گذاری قوی مانع رخ دادن مشکل فوق می‌شود. تلاش برای انجام عملیات روی نوع نادرست متغیر منجر به رخ دادن خطا می‌شود. زبان‌هایی که نوع گذاری قوی دارند غالباً با نام "نوع-امن" و یا امن شناخته می‌شوند. تمام تعاریف جایگزین برای "ضعیف نوع گذاری شده" به زبان‌ها اشاره می‌کند، مثل perl, JavaScript, C++، که اجازه تعداد زیادی تبدیل نوع داخلی را می‌دهند. در جاوااسکریپت، برای مثال، عبارت ۲*x به صورت ضمنی x را به عدد تبدیل می‌کند، و این تبدیل موفقیت آمیز خواهد بود حتی اگر x خالی، تعریف نشده، یک آرایه، و یا رشته‌ای از حروف باشد. چنین تبدیلات ضمنی غالباً مفیدند، اما خطاهای برنامه نویسی را پنهان می‌کنند.
قوی و ایستا در حال حاضر عموماً دو مفهوم متعامد فرض می‌شوند، اما استفاده در ادبیات تفاوت دارد، برخی عبارت "قوی نوع گذاری شده" را به کار می‌برند و منظورشان قوی، ایستایی نوع گذاری شده‌است، و یا، حتی گیچ کننده تر، منظورشان همان ایستایی نوع گذاری شده‌است. بنابراین C هم قوی نوع گذاری شده و هم ضعیف و ایستایی نوع گذاری شده نامیده می‌شود.