مفاهيم پروتکل TCP/IP

TCP/IP ، يکی از مهمترين پروتکل های استفاده شده در شبکه های کامپيوتری است . اينترنت بعنوان بزرگترين شبکه موجود ، از پروتکل فوق بمنظور ارتباط دستگاه های متفاوت  استفاده می نمايد. پروتکل ، مجموعه قوانين لازم بمنظور قانونمند نمودن نحوه ارتباطات در شبکه های کامپيوتری است .در مجموعه مقالاتی که ارائه خواهد شد به بررسی اين پروتکل خواهيم پرداخت . در اين بخش مواردی  همچون : فرآيند انتقال اطلاعات ، معرفی و تشريح لايه های پروتکل TCP/IP و نحوه استفاده از سوکت برای ايجاد تمايز در ارتباطات ، تشريح می گردد.

امروزه اکثر شبکه های کامپيوتری بزرگ و اغلب سيستم های عامل موجود از پروتکل TCP/IP ،  استفاده و حمايت می نمايند. TCP/IP ، امکانات لازم بمنظور ارتباط سيستم های غيرمشابه را فراهم می آورد. از ويژگی های مهم پروتکل فوق ، می توان به مواردی همچون : قابليت اجراء بر روی محيط های متفاوت ، ضريب اطمينان بالا ،قابليت گسترش و توسعه آن ، اشاره کرد . از پروتکل فوق، بمنظور دستيابی به اينترنت و استفاده از سرويس های متنوع آن نظير وب و يا پست الکترونيکی استفاده می گردد. تنوع  پروتکل های  موجود  در پشته TCP/IP و ارتباط منطقی و سيستماتيک آنها با يکديگر، امکان تحقق ارتباط در شبکه های کامپيوتری  را با اهداف متفاوت ، فراهم می نمايد. فرآيند برقراری يک ارتباط  ، شامل فعاليت های متعددی نظير :  تبديل  نام کامپيوتر به آدرس IP  معادل ، مشخص نمودن موقعيت کامپيوتر مقصد ، بسته بندی اطلاعات ، آدرس دهی و روتينگ داده ها  بمنظور ارسال موفقيت آميز به مقصد مورد نظر ، بوده که توسط  مجموعه پروتکل های موجود در پشته TCP/IP  انجام می گيرد.
 

معرفی پروتکل TCP/IP
TCP/IP ، پروتکلی استاندارد برای ارتباط کامپيوترهای موجود در يک شبکه مبتنی بر ويندوز 2000 است. از پروتکل فوق، بمنظور ارتباط در شبکه های بزرگ استفاده می گردد. برقراری ارتباط  از طريق پروتکل های متعددی که در چهارلايه مجزا سازماندهی شده اند  ، ميسر می گردد. هر يک از پروتکل های موجود  در پشته TCP/IP ، دارای وظيفه ای خاص در اين زمينه ( برقراری ارتباط)  می باشند . در زمان ايجاد يک ارتباط ، ممکن است در يک لحظه تعداد زيادی از برنامه ها ، با يکديگر ارتباط برقرار نمايند.  TCP/IP ، دارای قابليت تفکيک و تمايز يک برنامه موجود بر روی يک کامپيوتر با ساير برنامه ها بوده و پس از دريافت داده ها از يک برنامه ، آنها را برای  برنامه متناظر موجود بر روی کامپيوتر ديگر ارسال  می نمايد. نحوه  ارسال داده  توسط پروتکل TCP/IP  از محلی به محل ديگر ،  با فرآيند ارسال يک نامه از شهری به شهر، قابل مقايسه  است .
برقراری ارتباط مبتنی بر TCP/IP ، با فعال شدن يک برنامه بر روی کامپيوتر مبدا آغاز می گردد . برنامه فوق ،داده های مورد نظر جهت ارسال را بگونه ای آماده و فرمت می نمايد که برای کامپيوتر مقصد قابل خواندن و استفاده باشند. ( مشابه نوشتن نامه با زبانی که دريافت کننده ، قادر به مطالعه آن باشد) . در ادامه  آدرس کامپيوتر مقصد ، به داده های مربوطه اضافه می گردد ( مشابه آدرس گيرنده که بر روی يک نامه مشخص می گردد) . پس از انجام عمليات فوق ، داده بهمراه اطلاعات اضافی ( درخواستی  برای تائيد دريافت در مقصد )  ، در طول شبکه بحرکت درآمده  تا به مقصد مورد نظر برسد. عمليات فوق ، ارتباطی به محيط انتقال شبکه بمنظور انتقال اطلاعات نداشته ، و تحقق عمليات فوق با رويکردی مستقل نسبت به محيط انتقال ، انجام خواهد شد .

لايه های پروتکل TCP/IP
TCP/IP ، فرآيندهای لازم بمنظور برقراری ارتباط را سازماندهی و در اين راستا  از پروتکل های متعددی در پشته TCP/IP استفاده می گردد. بمنظور افزايش کارآئی در تحقق فرآيند های مورد نظر، پروتکل ها در لايه های متفاوتی، سازماندهی شده اند . اطلاعات مربوط به آدرس دهی در انتها قرار گرفته و بدين ترتيب کامپيوترهای موجود در شبکه قادر به بررسی آن با سرعت مطلوب خواهند بود. در اين راستا،  صرفا" کامپيوتری که بعنوان کامپيوتر مقصد معرفی شده است ، امکان  باز نمودن بسته اطلاعاتی و انجام پردازش های لازم بر روی آن را دارا خواهد بود. TCP/IP ، از يک مدل ارتباطی چهار لايه بمنظور ارسال اطلاعات از محلی به محل ديگر استفاده می نمايد: Application ,Transport ,Internet و Network Interface ، لايه های موجود در پروتکل TCP/IP  می باشند.هر يک از  پروتکل های وابسته به  پشته TCP/IP ، با توجه به رسالت خود ، در يکی از لايه های فوق،  قرار می گيرند.

لايه Application
لايه Application ، بالاترين لايه در پشته TCP/IP است .تمامی برنامه و ابزارهای کاربردی در اين لايه ،  با استفاده از لايه فوق،  قادر به دستتيابی به شبکه خواهند بود. پروتکل های موجود در اين لايه بمنظور فرمت دهی و مبادله اطلاعات کاربران استفاده می گردند . HTTP و FTP  دو نمونه از پروتکل ها ی موجود در اين لايه  می باشند .

• پروتکل HTTP)Hypertext Transfer Protocol) . از پروتکل فوق ، بمنظور ارسال فايل های صفحات وب مربوط به وب ، استفاده می گردد .

• پروتکل FTP)File Transfer Protocol) . از پروتکل فوق برای ارسال و دريافت فايل،  استفاده می گردد .

لايه Transport
لايه " حمل " ، قابليت ايجاد نظم و ترتيب و تضمين ارتباط بين کامپيوترها و ارسال داده به لايه Application  ( لايه بالای خود) و يا لايه اينترنت ( لايه پايين خود) را بر عهده دارد. لايه فوق ، همچنين مشخصه منحصربفردی از برنامه ای که داده را عرضه نموده است ،  مشخص می نمايد. اين لايه دارای دو پروتکل اساسی است که نحوه توزيع داده را کنترل می نمايند.

•  TCP)Transmission Control Protocol) . پروتکل فوق ، مسئول تضمين صحت توزيع  اطلاعات است .

•  UDP)User Datagram Protocol) . پروتکل فوق ، امکان عرضه سريع اطلاعات بدون پذيرفتن مسئوليتی در رابطه با تضمين صحت توزيع اطلاعات را برعهده دارد .

لايه اينترنت
لايه "اينترنت"، مسئول آدرس دهی ، بسته بندی و روتينگ داده ها  ، است. لايه 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 کامپيوتر مقصد است. 

•  ICMP)Internet Control Message Protocol) . پروتکل فوق ، مسئول ارائه توابع عيب يابی و گزارش خطاء در صورت عدم توزيع  صحيح  اطلاعات است .

•  IGMP)Internet Group Managemant Protocol) . پروتکل فوق ، مسئول مديريت Multicasting   در TCP/IP  را برعهده دارد.

لايه Network Interface
لايه " اينترفيس شبکه " ، مسئول استقرار داده بر روی محيط انتقال شبکه و دريافت داده از محيط انتقال شبکه است . لايه فوق ، شامل دستگاه های فيزيکی نظير کابل شبکه و آداپتورهای شبکه است . کارت شبکه ( آداپتور) دارای يک عدد دوازده رقمی مبنای شانزده  ( نظير : B5-50-04-22-D4-66 ) بوده که  آدرس MAC ، ناميده می شود. لايه " اينترفيس شبکه " ، شامل پروتکل های مبتنی بر نرم افزار مشابه  لايه های قبل ، نمی باشد. پروتکل های  Ethernet و ATM)Asynchronous Transfer Mode)  ، نمونه هائی از پروتکل های موجود در اين لايه می باشند . پروتکل های فوق ، نحوه ارسال داده در شبکه را مشخص می نمايند.

مشخص نمودن برنامه ها
در شبکه های کامپيوتری ، برنامه ها ی متعددی در يک زمان با يکديگر مرتبط می گردند. زمانيکه چندين برنامه بر روی يک کامپيوتر فعال می گردند ، TCP/IP ، می بايست از  روشی بمنظور تمايز يک برنامه از برنامه ديگر، استفاده نمايد. بدين منظور ، از يک سوکت ( Socket)  بمنظور مشخص نمودن يک برنامه خاص ، استفاده می گردد.

آدرس IP
برقراری ارتباط در يک شبکه ، مستلزم مشخص شدن آدرس کامپيوترهای مبداء و مقصد است ( شرط اوليه بمنظور برقراری ارتباط بين دو نقطه ، مشخص بودن آدرس نقاط درگير در ارتباط است ) . آدرس هر يک از دستگاه های درگير در فرآيند ارتباط ، توسط يک عدد منحصربفرد که  IP  ناميده می شود ، مشخص می گردند. آدرس فوق به هريک از کامپيوترهای موجود در شبکه نسبت داده می شود . IP :  10. 10.1.1 ، نمونه ای در اين زمينه است .

پورت TCP/UDP 
پورت مشخصه ای برای يک برنامه و در يک کامپيوتر خاص است .پورت با يکی از پروتکل های لايه "حمل" ( TCP و يا UDP ) مرتبط  و پورت TCP و يا پورت UDP ، ناميده  می شود. پورت می تواند عددی بين صفر تا 65535 را شامل شود. پورت ها برای برنامه های TCP/IP سمت سرويس دهنده ، بعنوان پورت های "شناخته شده  " ناميده شده و به اعداد کمتر از 1024 ختم و رزو می شوند تا هيچگونه تعارض و برخوردی  با ساير برنامه ها بوجود نيايد. مثلا" برنامه سرويس دهنده FTP از پورت TCP  بيست و يا بيست ويک استفاده می نمايد.

سوکت (Socket) 
 سوکت ، ترکيبی از يک آدرس IP و پورت TCP ويا پورت UDP است . يک برنامه ، سوکتی را با مشخص نمودن آدرس IP مربوط به کامپيوتر و نوع سرويس ( TCP برای تضمين توزيع اطلاعات و يا UDP) و پورتی که نشاندهنده  برنامه است، مشخص می نمايد. آدرس IP موجود در سوکت ، امکان آدرس دهی  کامپيوتر مقصد را فراهم و پورت مربوطه ، برنامه ای را که داده ها برای آن ارسال می گردد را مشخص می نمايد.

 TCP/IP ،شامل شش پروتکل اساسی( TCP,UDP,IP,ICMP,IGMP ،ARP ) و مجموعه ای از برنامه های کاربردی است. پروتکل های فوق، مجموعه ای از استادنداردها ی لازم بمنظور ارتباط بين کامپيوترها و دستگاهها  را در شبکه ، فراهم می نمايد. تمامی برنامه ها و ساير پروتکل ها ی موجود در پروتکل TCP/IP ، به پروتکل های شش گانه فوق مرتبط و از خدمات ارائه شده توسط آنان استفاده می نمايند .  در ادامه به تشريح عملکرد و جايگاه هر يک از پروتکل های  اشاره شده  ، خواهيم پرداخت .

پروتکل TCP  : لايه Transport

 TCP) Transmission Control Protocol) ، يکی از پروتکل های استاندارد TCP/IP است که امکان توزيع و عرضه اطلاعات ( سرويس ها) بين صرفا" دو کامپيوتر ، با ضريب اعتماد بالا را  فراهم می نمايد. چنين ارتباطی ( صرفا" بين دو نقطه ) ، Unicast ناميده می شود . در ارتباطات با رويکرد اتصال گرا ، می بايست قبل از ارسال داده ، ارتباط بين دو کامپيوتر برقرار گردد . پس از برقراری ارتباط ، امکان ارسال اطلاعات برای صرفا" اتصال ايجاد شده ، فراهم می گردد . ارتباطات از اين نوع  ، بسيار مطمئن می باشند ، علت اين امر به تضمين توزيع اطلاعات برای مقصد مورد نظر برمی گردد . بر روی کامپيوتر مبداء ، TCP داده هائی که می بايست ارسال گردند را در بسته های اطلاعاتی (Packet) سازماندهی می نمايد. در کامپيوتر مقصد ، TCP ، بسته های اطلاعاتی را تشخيص و داده های اوليه را مجددا" ايجاد خواهد کرد .

ارسال اطلاعات با استفاده  از TCP
TCP ، بمنظور افزايش کارائی ، بسته های اطلاعاتی را بصورت گروهی ارسال می نمايد . TCP ، يک عدد سريال ( موقعيت يک بسته اطلاعاتی نسبت به تمام بسته اطلاعاتی ارسالی )  را به هريک از بسته ها نسبت داده و از Acknowledgment بمنظور اطمينان از دريافت گروهی از بسته های اطلاعاتی ارسال شده ، استفاده می نمايد. در صورتيکه کامپيوتر مقصد ، در مدت زمان مشخصی نسبت به اعلام وصول بسته های اطلاعاتی ، اقدام ننمايد ، کامپيوتر مبداء ، مجددا" اقدام به ارسال اطلاعات می نمايد. علاوه برافزودن يک دنباله عددی و Acknowledgment به يک بسته اطلاعاتی ، TCP اطلاعات مربوط به پورت مرتبط با برنامه ها ی مبداء و مقصد را نيز به بسته اطلاعاتی اضافه می نمايد. کامپيوتر مبداء ، از پورت کامپيوتر مقصد بمنظور هدايت صحيح بسته های اطلاعاتی به برنامه مناسب بر روی کامپيوتر مقصد ، استفاده می نمايد.  کامپيوتر مقصد از پورت کامپيوتر مبداء بمنظور برگرداندن اطلاعات به برنامه ارسال کننده در کامپيوتر مبداء ، استفاده  خواهد کرد .
هر يک از کامپيوترهائی که تمايل به استفاده از پروتکل TCP بمنظور ارسال اطلاعات دارند ، می بايست قبل از مبادله اطلاعات ، يک اتصال بين خود ايجاد نمايند . اتصال فوق ، از نوع مجازی بوده و Session ناميده می شود .دو کامپيوتر درگير در ارتباط ، با استفاده از TCP  و بکمک فرآيندی با نام : Three-Way handshake  ، با يکديگر مرتبط و هر يک پايبند به رعايت اصول مشخص شده در الگوريتم مربوطه خواهند بود .  فرآيند فوق ، در سه مرحله صورت می پذيرد :

• مرحله اول : کامپيوتر مبداء ، اتصال مربوطه را از طريق ارسال اطلاعات مربوط به Session ، مقداردهی اوليه می نمايد ( عدد مربوط به موقعيت يک بسته اطلاعاتی بين تمام بسته های اطلاعاتی و اندازه مربوط به بسته اطلاعاتی )

• مرحله دوم : کامپيوتر مقصد ، به اطلاعات Session  ارسال شده ، پاسخ مناسب را خواهد داد .

• کامپيوتر مبداء ، از شرح واقعه بکمک Acknowledgment  ارسال شده توسط کامپيوتر مقصد ، آگاهی پيدا خواهد کرد .

پروتکل UDP : لايه Transport

UDP) User Datagram Protocol )  ،  پروتکلی  در سطح لايه "حمل" بوده که برنامه مقصد در شبکه را مشخص نموده و از نوع بدون اتصال است . پروتکل  فوق، امکان توزيع اطلاعات با سرعت مناسب  را ارائه ولی در رابطه با تضمين صحت ارسال اطلاعات ، سطح مطلوبی از اطمينان را بوجود نمی آورد . UDP  در رابطه با داده های دريافتی توسط مقصد ، به Acknowledgment نيازی نداشته و در صورت بروز اشکال و يا خرابی در داده های ارسال شده ، تلاش مضاعفی بمنظور ارسال مجدد داده ها ، انجام نخواهد شد . اين بدان معنی است که داده هائی کمتر ارسال می گردد ولی هيچيک از داده های دريافتی و صحت تسلسل  بسته های اطلاعاتی ، تضمين نمی گردد .از پروتکل فوق ،  بمنظور انتقال اطلاعات به چندين کامپيوتر با استفاده از Broadcast و يا Multicast ، استفاده بعمل می آيد . پروتکل UDP ،  در موارديکه حجم اندکی از اطلاعات ارسال و يا اطلاعات دارای اهميت بالائی نمی بانشد ، نيز استفاده می گردد. استفاده از پروتکل UDP در مواردی همچون  Multicasting Streaming media ، (نظير يک ويدئو کنفرانس زنده)  و يا انتشار ليستی از اسامی کامپيوترها  که بمنظور ارتباطات محلی استفاده می گردند ، متداول است . بمنظور استفاده از UDP ، برنامه مبداء می بايست پورت UDP خود را مشخص نمايد دقيقا" مشابه عملياتی که می بايست کامپيوتر مقصد انجام دهد . لازم به يادآوری است که پورت های UDP از پورت های TCP مجزا و متمايز می باشند (حتی اگر دارای شماره پورت يکسان باشند ).

پروتکل IP  : لايه Internet

IP)  Internet Protocol ) ، امکان مشخص نمودن محل کامپيوتر مقصد در يک شبکه ارتباطی را فراهم می نمايد. IP ، يک پروتکل بدون اتصال و غيرمطمئن بوده که اولين مسئوليت آن آدرس دهی بسته های اطلاعاتی و روتينگ بين کامپيوترهای موجود در شبکه است . با اينکه IP همواره سعی در توزيع يک بسته اطلاعاتی می نمايد ، ممکن است يک بسته اطلاعاتی در زمان ارسال گرفتار مسائل متعددی نظير : گم شدن  ، خرابی  ، عدم توزيع با اولويت مناسب ، تکرار در ارسال و يا  تاخير، گردند.در چنين مواردی ، پروتکل IP تلاشی بمنظور حل مشکلات فوق را انجام نخواهد داد ( ارسال مجدد اطلاعات درخواستی ) .آگاهی  از وصول بسته اطلاعاتی  در مقصد  و بازيافت بسته های اطلاعاتی گم شده ، مسئوليتی است که بر عهده يک لايه بالاتر نظير TCP و يا برنامه  ارسال کننده اطلاعات ، واگذار می گردد . 

عمليات انجام شده توسط IP
می توان IP را بعنوان مکانی در نظر گرفت که عمليات مرتب سازی و توزيع بسته های اطلاعاتی در آن محل ، صورت می پذيرد .بسته ها ی اطلاعاتی  توسط يکی از پروتکل های لايه حمل ( TCP و يا UDP)  و يا از طريق لايه " ايترفيس شبکه " ،  برای IP  ارسال می گردند . اولين وظيفه IP ، روتينگ بسته های اطلاعاتی بمنظور ارسال  به مقصد نهائی است . هر بسته اطلاعاتی ، شامل آدرس IP مبداء ( فرستنده ) و آدرس IP مقصد ( گيرنده ) می باشد. در صورتيکه IP ، آدرس مقصدی  را مشخص نمايد که در همان سگمنت موجود باشد ، بسته اطلاعاتی مستقيما"  برای کامپيوتر مورد نظر ارسال می گردد . در صورتيکه آدرس مقصد در همان سگمنت نباشد ، IP ، می بايست از يک روتر استفاده و اطلاعات را برای آن ارسال نمايد.يکی ديگر از وظايف IP ، ايجاد اطمينان از عدم وجود يک بسته اطلاعاتی ( بلاتکليف ! ) در شبکه است . بدين منظور محدوديت زمانی خاصی در رابطه با مدت زمان حرکت بسته اطلاعاتی در طول شبکه ، در نظر گرفته می شود .عمليات فوق،  توسط نسبت دادن يک مقدار TTL)Time To Live) به  هر يک از بسته های اطلاعاتی صورت می پذيرد. TTL ، حداکثر مدت زمانی را  که بسته اطلاعاتی قادر به حرکت در طول شبکه است را مشخص می نمايد( قبل از اينکه بسته اطلاعاتی  کنار گذاشته شود) .

پروتکل ICMP   : لايه Internet

 ICMP) Internet Control Message Protocol)  ، امکانات لازم در خصوص اشکال زدائی  و گزارش خطاء در رابطه با  بسته های اطلاعاتی غيرقابل توزيع  را  فراهم می نمايد. با استفاده از ICMP ، کامپيوترها و روترها که از IP بمنظور ارتباطات  استفاده می نمايند ، قادر به گزارش خطاء و مبادله اطلاعاتی محدود در رابطه  وضعيت  بوجود آمده  می باشند. مثلا" در صورتيکه IP ، قادر به توزيع يک بسته اطلاعاتی به مقصد مورد نظر نباشد ، ICMP يک پيام مبتنی بر غيرقابل دسترس بودن  را برای کامپيوتر مبداء ارسال می دارد .  با اينکه پروتکل IP بمنظور انتقال داده بين روترهای متعدد استفاده می گردد ، ولی  ICMP  به نمايندگی از TCP/IP ، مسئول ارائه  گزارش خطاء و يا  پيام های کنترلی است . تلاش ICMP  ، در اين جهت نيست که  پروتکل IP  را بعنوان يک پروتکل مطمئن مطرح نمايد ، چون پيام های ICMP  دارای هيچگونه محتوياتی  مبنی بر اعلام وصول پيام (Acknowledgment )  بسته اطلاعاتی نمی باشند . ICMP ، صرفا" سعی در گزارش خطاء  و ارائه فيدبک های  لازم در رابطه با  تحقق يک وضعيت خاص را می نمايد .

پروتکل  IGMP   : لايه Internet

IGMP) Internet Group Managment Protocol) ، پروتکلی است که مديريت ليست اعضاء برای  IP Multicasting  ، در يک شبکه  TCP/IP را بر عهده دارد . IP Multicasting، فرآيندی است که بر اساس آن يک پيام برای  گروهی انتخاب شده از گيرندگان که گروه multicat  ناميده می شوند ؛ ارسال می گردد . IGMP ليست اعضاء را  نگهداری می نمايد .
 

مديريت IP Multicasting
تمامی اعضاء يک گروه multicast  ، به ترافيک IP هدايت شده به يک آدرس Multicast IP ، گوش داده و بسته های اطلاعاتی ارسال شده به آن آدرس را دريافت می نمايند. زمانيکه چندين کامپيوتر نيازمند دستيابی به اطلاعاتی نظير Streaming media باشند، يک آدرس IP رزوشده برای multicasting  استفاده می گردد. روترها که بمنظور پردازش multicast پيکربندی می گردند، اطلاعات را انتخاب و آنها را برای تمامی مشترکين گروه multicast ارسال ( Forward ) می نمايند .  بمنظور رسيدن اطلاعات Multicast به گيرندگان مربوطه ، هر يک از روترهای موجود در مسير ارتباطی می بايست ، قادر به حمايت از Multicasting باشند . کامپيوترهای مبتنی بر سيستم عامل وينوز 2000 ، قادر به ارسال و دريافت  IP Multicast  ، می باشند .

پروتکل ARP : لايه Internet

 ARP) Address Resolution Protocol) ، پروتکلی است که  مسئوليت مسئله " نام به آدرس" را در رابطه با  بسته های اطلاعاتی خروجی (Outgoing) ، برعهده دارد . ماحصل فرآيند فوق ،  Mapping  آدرس IP به آدرسMAC )Media Access Control) ، مربوطه  است . کارت شبکه از آدرس MAC ،  بمنظور تشخيص تعلق يک بسته اطلاعاتی به کامپيوتر مربوطه ، استفاده می نمايند . بدون آدرس های MAC ، کارت های شبکه ، دانش لازم در خصوص ارسال بسته های اطلاعاتی به لايه بالاتر  بمنظور پردازش های مربوطه را  دارا نخواهند بود . همزمان با رسيدن بسته های اطلاعاتی به لايه IP  بمنظور ارسال در شبکه ، آدرس های MAC مبداء و مقصد به آن اضافه می گردد .
ARP ، از جدولی خاص بمنظور ذخيره سازی آدرس های IP و MAC مربوطه ، استفاده می نمايد. محلی از حافظه که جدول فوق در آنجا ذخيره می گردد ، ARP Cache ناميده می شود. ARP Cache هر کامپيوتر شامل  mapping  لازم  برای کامپيوترها و روترهائی است که  صرفا"  بر  روی يک سگمنت مشابه قرار دارند.
 

Physical Address Resolution 
پروتکل ARP ، آدرس IP مقصد هر يک از بسته های اطلاعاتی خروجی را با ARP Cache مقايسه تا آدرس MAC  مقصد مورد نظر را بدست آورد . در صورتيکه موردی  پيدا گردد  ، آدرس MAC از Cache بازيابی می گردد . در غير اينصورت ؛ ARP درخواستی را برای کامپيوتری که مالکيت IP را برعهده دارد ، Broadcast  نموده و از وی می خواهد که آدرس MAC خود را اعلام نمايد . کامپيوتر مورد نظر ( با IP مربوطه ) ، در ابتدا آدرس MAC کامپيوتر ارسال کننده درخواست را به Cache خود اضافه نموده و در ادامه پاسخ لازم را از طريق ارسال آدرس MAC خود ، به متقاضی خواهد داد . زمانيکه پاسخ ARP توسط درخواست کننده ، دريافت گرديد ، در ابتدا با استناد به اطلاعات جديد دريافتی، Cache مربوطه  بهنگام و در ادامه بسته اطلاعاتی به مقصد کامپيوتر مورد نظر ارسال می گردد .
در صورتيکه مقصد يک بسته اطلاعاتی ، سگمنتی ديگر باشد ، ARP ، آدرس MAC را به روتر مسئول در سگمنت مربوطه ، تعميم  خواهد داد ( در مقابل آدرس مربوط به کامپيوتر مقصد ) . روتر ، در ادامه مسئول يافتن آدرس MAC مقصد و يا Forwarding بسته اطلاعاتی برای روتر ديگر است .

نسخه TCP/IP پياد ه سازی شده در ويندوز، بهمراه خود مجموعه ای از برنامه های کاربردی را ارائه نموده است . با استفاده از برنامه های فوق ، امکان اجرای ويندوز 2000 بر روی يک کامپيوتر بمنظور دستيابی به مجموعه ای گسترده از اطلاعات موجود در يک شبکه ، وجود خواهد داشت . ويندوز 2000 ، سه گروه عمده از ابزارهای مبتنی بر TCP/IP را ارائه می نمايد : برنامه های عيب يابی ، برنامه های ارتباطی و نرم افزارهای سمت سرويس دهنده .
 در ادامه به تشريح امکانات موجود در هر گروه خواهيم پرداخت .

برنامه های عيب يابی
برنامه های عيب يابی ، امکان  تشخيص و برطرف نمودن مسائل مرتبط با شبکه را برای کاربران فراهم می نمايند. برخی از اين ابزارها  عبارتند از :

• ARP . برنامه فوق ، Cache مربوط به ARP) Addreee Resolution Protocol)   را نمايش و امکان اصلاح آن را فراهم می نمايد . بمنظور استفاده از برنامه فوق ، کافی است  ARP -a را در خط دستور تايپ و در ادامه جدول  مربوط به ARP Cache ، نمايش داده می شود. با استفاده از برنامه فوق می توان يک Entry  ايستا را به جدول مربوطه اضافه ( arp  -s  157.55.85.212  00-aa-00-62-c6-09 ) ، و يا اقدام به حذف يک host از جدول نمود (  arp -d  ) .

• Hostname . برنامه فوق ، نام کامپيوتر ميزبان را نمايش می دهد . برای استفاده از برنامه فوق ، کافی است Hostname را در خط دستور ، تايپ و نام کامپيوتر خود را مشاهده نمود.

• IPConfig . برنامه فوق ، پيکربندی جاری پروتکل TCP/IP را نمايش ( آدرس IP  ، آدرس فيزيکی ، نام کامپيوتر و ...  ) و امکان بهنگام سازی آن را فراهم می نمايد. بمنظور آشنائی با پتانسيل های برنامه فوق ، ipcongig/help را در خط دستور تايپ تا با  عملکرد اين برنامه و سوئيچ های مربوطه آشنا گرديد .

• Nbtstat . برنامه فوق ، جدول محلی اسامی NetBIOS  را نمايش می دهد .جدول فوق ، شامل ليستی از اسامی کامپيوتر ها  بهمراه  IP مربوطه است (  mapping )

• Netstat . برنامه فوق ، اطلاعات مربوط به جلسه کاری (Session)  پروتکل TCP/IP  را نمايش می دهد .

• Ping . برنامه فوق ، پيکربندی و ارتباط مبتنی بر IP بين دو کامپيوتر را بررسی و تست می نمايد. Ping يک درخواست ICMP را از کامپيوتر مبداء ارسال و کامپيوتر مقصد از طريق يک پاسخ ICMP به آن جواب خواهد داد .بمنظور تست ارتباط با استفاده از يک آدرس IP  و يا نام يک کامپيوتر ، فرمان [ PING [IP_Address or Computer_Name  را تايپ نمائيد. بمنظور تست پيکربندی TCP/IP بر روی کامپيوتر خود ، از Local  Loopback  استفاده نمائيد . Local  loopback  ، شامل آدرس  127.0.0.1 است. ( Ping 127.0.0.1 )

• Tracert . برنامه فوق ، رديابی يک بسته اطلاعاتی تا رسيدن به مقصد مورد نظر را انجام می دهد . 

برنامه های ارتباطی
برنامه های  فوق ، امکان ارتباط  با مجموعه وسيعی از سيستم های مبتنی بر ويندوز و يا غيرويندوز نظير سيستم های يوينيکس ، را در اختيار کاربران قرار می دهند . با اينکه اين نوع از برنامه ها امکان ارسال سريع اطلاعات را فراهم می نمايند ولی با توجه به ماهيت ارسال اطلاعات توسط آنان ( تمامی اطلاعات شامل اطلاعات مربوط به تائيد اعتبار و هويت کاربران بصورت متن شفاف ارسال می گردد ) ، می بايست دقت لازم صورت پذيرد .موارد زير نمونه هائی از برنامه های ارتباطی می باشند : 

• FTP . برنامه فوق،  با استفاده از پروتکل TCP ، اقدام به ارسال فايل بين ويندوز 2000 و کامپيوترهائی که بر روی  آنان نرم افزار سرويس دهنده FTP نصب شده است ، می نمايد .

• Telnet . برنامه فوق ، امکان ارتباط از راه دور به منابع شبکه موجود در کامپيوترهائی که سرويس دهنده Telnet  بر روی آنان نصب شده است  را فراهم می نمايد .

• Tftp . برنامه فوق از پروتکل UDP ، برای ارسال فايل های کوچک بين ويندوز 2000 و کامپيوترهائی که بر روی آنان سرويس دهنده TFTP)Trivial File Transfer Protocol )  نصب شده است را فراهم می نمايد.

نرم افزارهای سمت سرويس دهنده
اين نوع نرم افزارها امکان چاپ و انتشار سرويس ها را برای سرويس گيرندگان مبتنی بر TCP/IP در ويندوز 2000 ، فراهم می نمايد.

• سرويس چاپ TCP/IP . برنامه فوق ، سرويس استاندارد چاپ TCP/IP را ارائه می نمايد. سرويس فوق ، امکان ارسال چاپ را برای  کامپيوترهائی که بر روی آنان سيستم های عاملی بجز ويندوز 2000 نصب شده باشد ، به  چاپگر های متصل شده به يک کامپيوتر مبتنی بر ويندوز 2000 ، فراهم می نمايد .

• سرويس های اطلاعاتی اينترنت (IIS) .  برنامه IIS ، نرم افزارهای سرويس دهنده  متعددی نظير وب ، اخبار ، پست الکترونيکی  و ارسال فايل مبتنی بر TCP/IP  را در اختيار قرار می دهد. IIS  ، در سيستم هائی که از نسخه های Server ويندوز 2000 استفاده می نمايند ، بصورت پيش فرض نصب می گردد . پيشنهاد می گردد در صورتيکه به عملکرد اين برنامه نيازی وجود ندارد ، اقدام به حذف (Uninstall )  آن از روی سيستم نمود .

مثال
مثال 1 - هدف : استفاده از برنامه  Ping بمنظور اطمينان از صحت عملکرد پروتکل TCP/IP

• مرحله يک : بعنوان يک کاربر مجاز ، به شبکه وارد شويد .

• مرحله دو  : گزينه Command Prompt را از مسير  Start | Programs | Accessories  انتخاب نمائيد. 

• مرحله سه :  دستور Ping 127.0.0.1 را در پنجره مربوطه تايپ نمائيد .

نتايج : پس از انجام مراحل فوق ، نتايج زير می بايست نشان داده شود :

• نتيجه يک : می بايست چهار بسته اطلاعاتی ارسال و چهار بسته اطلاعاتی دريافت و هيچگونه بسته اطلاعاتی  گم نگردد . در غير اينصورت در رابطه با نصب TCP/IP مشکلاتی وجود دارد .

• نتيجه دو  : در صورتيکه چهار بسته اطلاعاتی ارسال و دريافت گردد ، نشاندهنده صحت عملکرد و نصب پروتکل TCP/IP است .

مثال 2 -  هدف : استفاده از برنامه های  Ping  و Hostname بمنظور صحت عملکرد TCP/IP

• مرحله يک : بعنوان يک کاربر مجاز ، به شبکه وارد شويد .

• مرحله دو  : گزينه Command Prompt را از مسير  Start | Programs | Accessories  انتخاب نمائيد.

• مرحله سه : در پنجره مربوطه ، دستور hostname را تايپ نمائيد.

• مرحله چهارم :  در پنجره مربوطه ، دستور Ping  Computer_Name  را تايپ نمائيد . نام کامپيوتر ، مقدار برگردانده شده در اثر اجرای فرمان hostname است .

نتايج : پس از انجام مراحل فوق ، نتايج زير می بايست نشان داده شود :

• نتيجه يک : نام کامپيوتر (  در اين رابطه هر کامپيوتر دارای نام اختصاصی مربوط به خود خواهد بود )  

• نتيجه دو  : آدرس IP کامپيوتر ( در اين رابطه هر کامپيوتر دارای آدرس IP مربوط به خود خواهد بود )

در بخش چهارم اين مقاله به بررسی ، Name Resoulation  ، خواهيم پرداخت .

در اين بخش به  بررسی Name Resoulation  ، خواهيم پرداخت . ماحصل فرآيند فوق، يافتن آدرس IP  مپ (map)  شده به يک  نام است ( در صورتيکه عمليات با موفقيت انجام گردد ) . تمامی اسامی User-friendly ، می بايست به آدرس معادل IP مربوطه مپ تا زمينه ارتباط بين دستگاههای متقاضی در يک شبکه مبتنی بر TCP/IP ،  فراهم گردد .

پروتکل TCP/IP کامپيوترهای مبداء و مقصد را از طريق آدرس IP آنان ، شناسائی می نمايد . کاربران ، تمايل بيشتری  برای بخاطرسپردن و استفاده از اسامی ، نسبت به اعداد ( آدرس های IP )  را دارند . برای آدرس دهی يک کامپيوتر از انواع متفاوتی نام ( user friendly names )  ، استفاده می گردد. ويندوز 2000 ، بمنظور ذخيره سازی اسامی و آدرس IP  معادل آنان  ، از رويکردهای متفاوتی استفاده می گردد .با توجه به نوع نام استفاده شده ، از يک فايل ايستا و يا پويا بمنظور ذخيره نمودن اسامی و آدرس های IP مپ شده به آنان استفاده می گردد . برخی از برنامه ها نظير IE و FTP  ، قادر به استفاده از آدرس IP و يا   نام  برای برقراری ارتباط  با مقصد مورد نظر می باشند .زمانيکه از نام استفاده می گردد ، قبل از آغاز يک ارتباط از طريق پروتکل TCP/IP ، از فرآيندی با نام  Name Resolution استفاده تا آدرس IP  کامپيوتر مورد نظر ، مشخص گردد  . در صورتيکه آدرس IP ، مشخص شده باشد ( در مقابل مشخص شدن  نام ) ،ارتباط بلافاصله برقرارخواهد شد .  

انواع نام
دو نوع نام  user friendly  وجود دارد : اسامی ميزبان (Host) و اسامی NetBIOS . نام ميزبان ، نامی است که به يک آدرس IP کامپيوترنسبت داده شده  تا آن را بعنوان يک ميزبان TCP/IP مشخص نمايد. نام ميزبان ، می تواند دارای حداکثر 255 کاراکتر ( حروف الفبائی ، کاراکترهای عددی ، نقطه و  hyphens ) باشد . اسامی ميزبان دارای اشکال متفاوتی می باشند . نام مستعار (Alias) و  Domain names  ، دو نمونه متداول در اين زمينه می باشند. نام مستعار، نامی خاص و مرتبط شده به يک آدرس IP است . (نظير : Tehran ) .  يک  Domain name ، بمنظور استفاده بر روی اينترنت سازماندهی و از نقطه بعنوان يک جداکننده استفاده می نمايد ( مثلا" Tehran.Citys.com  ) .
 نام NetBIOS ، يک نام شانزده کاراکتری است که از آن  بمنظور مشخص نمودن يک منبع NetBIOS بر روی شبکه استفاده می گردد . از يک نام NetBIOS ، بمنظور مشخص نمودن يک و يا مجموعه ای از کامپيوترها ، استفاده ميگردد .در اين راستا ، صرفا"  از پانزده حرف اول آن برای نام و از کاراکتر نهائی بمنظور مشخص نمودن منبع و يا سرويسی که به يک کامپيوتر اشاره می نمايد، استفاده می گردد.  نمونه ای از يک منبع NetBIOS ، عنصر File and Print Sharing for Microsoft Networks   در شبکه های مبتنی بر ويندوز 2000 است . زمانيکه کامپيوتر فعاليت خود را آغاز می نمايد ، عنصر فوق ، يک نام منحصر بفرد NetBIOS را ريجستر(ثبت) می نمايد . نام ثبت شده شامل نام کامپيوتر و کاراکتری است که بيانگر عنصر ثبت کننده است ( برای در نظر گرفتن نام کامپيوتر از حداکثر پانزده حرف و برای مشخص نمودن عنصر ثبت کننده نام ، از يک حرف ديگر استفاده می گردد ) . درويندوز 2000 ، نام NetBIOS ، می تواند حداکثر پانزده کاراکتر باشد . ويندوز 2000 ، خود نيازی به اين نوع اسامی نداشته و نسخه های قبلی ويندوز نيازمند استفاده از اسامی NetBIOS بمنظور حمايت از قابليت های شبکه ای، دارند.

Static IP mapping
زمانيکه کاربران يک نام را بمنظور برقراری ارتباط با يک کامپيوتر مقصد ، مشخص می نمايند ، پروتکل TCP/IP  همچنان نيازمند يک آدرس IP برای تحقق انتقال اطلاعات است . در اين راستا لازم است که  نام کامپيوتر به يک آدرس IP  ، مپ گردد. ماحصل عمليات فوق ( mapping ) ، در يک جدول ايستا و يا پويا ذخيره می گردد . در صورتيکه از يک جدول ايستا  استفاده گردد ، نتايج مورد نظر در يکی از فايل های  Hosts و يا Lmhosts ذخيره می گردند( فايل ها ی فوق، متنی می باشند ) . مهمترين مزيت استفاده از يک جدول ايستا ، امکان سفارشی نمودن آن با توجه به ماهيت فايل ( متنی ) و محل ذخيره سازی (  ذخيره  بر روی هر کامپيوتر) آن است. در اين راستا هر يک از کاربران می توانند  برای دستيابی به منابعی با فرکانس بالای دستيابی ، به هر ميزان که ضرورت دارد ، entry در جدول فوق ثبت نمايند . بهنگام سازی جداول ايستا ، يکی از چالش های اصلی در اين زمينه بوده و در موارديکه تعداد آدرس های IP  مپ شده ، زياد و آدرس های فوق متناوبا" تغيير يابند ، بهنگام سازی جداول ايستا مسائل خاص خود را خواهد داشت