پروتکل اینترنت یا IP چیست، چه وظایفی دارد و چگونه کار می‌کند؟

پروتکل اینترنت (IP) چیست و چگونه کار می‌کند؟

 پروتکل اینترنت (IP: Internet Protocol) شیوه‌ای استاندارد برای ارسال و مسیریابی بسته‌های داده در شبکه‌های کامپیوتری است و این کار را با استفاده از آدرس‌های آی‌پی (IP address) انجام می‌دهد. آدرس آی‌پی، شناسه منحصربه‌فردی است که هویت هر یک از کامپیوترها یا دیگر تجهیزات (گره‌های) متصل به شبکه را مشخص می‌کند.  در شبکه‌های مبتنی بر پروتکل اینترنت (آی‌پی)، هر کامپیوتر یا دستگاه متصل به شبکه، یک آدرس آی‌پی (IP address) دارد که آن را از دیگر کامپیوترهای تحت شبکه متمایز می‌کند. وقتی داده‌ای روی اینترنت ارسال می‌شود، آن داده به قطعات کوچکی به نام بسته (packet) تبدیل می‌شود. بسته، حاوی آدرس آی‌پی فرستنده و نیز آدرس آی‌پی گیرنده است. وقتی بسته‌ها به مقصد می‌رسند، با کمک پروتکل دیگری موسوم به TCP، با ترتیب صحیح‌شان به هم می‌پیوندند و به‌شکل یک‌پارچه اولیه درمی‌آیند.

وظیفه پروتکل اینترنت (IP)

پروتکل اینترنت (IP)، بسته‌های داده را آدرس‌دهی و مسیریابی می‌کند. منظور از آدرس‌دهی، تعیین آدرس مقصد بسته‌ها و منظور از مسیریابی، ارسال بسته‌های داده براساس آدرس آی‌پی‌ آن‌ها از مبدا به مقصد در شبکه است. این کار معمولا توسط مسیریاب شبکه یا همان روتر صورت می‌پذیرد. روتر با بررسی آدرس آی‌پی مقصد، مقصد بعدی بسته را مشخص می‌کند. ممکن است بسته پیش از رسیدن به مقصد نهایی از چند روتر عبور کند که در این‌صورت، روترهای مذکور نیز همین فرآیند (بررسی آدرس مقصد و ارسال به مقصد بعدی بسته) را تکرار می‌کنند.

پروتکل اینترنت (IP) اهمیتی نمی‌دهد که آیا بسته‌ها به مقصد می‌رسند یا نه. این پروتکل حتی درباره اتصالات و شماره پورت‌ها نیز چیزی نمی‌داند. کار پروتکل اینترنت ارسال و مسیریابی بسته‌ها به‌سمت کامپیوتر یا مقصد بعدی است. از نظر پروتکل اینترنت، بسته‌های IP موجودیت‌های مستقلی هستند و لذا ترتیب صحیح این بسته‌ها برایش مهم نیست. پس ممکن است بسته‌ها به ترتیبی که ارسال شده‌اند، به مقصد نرسند. اطمینان یافتن از رسیدن بسته‌ها به مقصد و نیز مرتب‌سازی بسته‌ها براساس ترتیب صحیح‌شان، وظیفه پروتکل دیگری است که پروتکل کنترل انتقال یا TCP (مخفف Transmission Control Protocol) نام دارد.

وظیفه پروتکل کنترل انتقال (TCP)

پروتکل کنترل انتقال یا TCP ارسال داده‌ها با ترتیب صحیح‌شان و به‌صورت پیوسته، کامل و روان از مبدا به مقصد را تضمین می‌کند. وظیفه TCP چنین است:

• مرتب‌سازی بسته‌ها  
• کنترل وقفه (delay)‌
• جلوگیری از ارسال بسته‌های تکراری

پروتکل TCP درست پیش از پروتکل IP کار خود را آغاز می‌کند. این پروتکل داده‌ها را به‌شکل بسته‌های اصطلاحا TCP درمی‌آورد، به آن‌ها سربرگ یا هدر TCP اضافه می‌کند و سپس آن‌ها را به پروتکل اینترنت (IP) می‌‌سپارد. پروتکل اینترنت بسته TCP را به‌شکل بسته IP درمی‌آورد و هر بسته‌ای را که می‌فرستد، یک سربرگ موسوم به سربرگ IP به آن اضافه می‌کند که آدرس آی‌پی مبدا و مقصد بسته و برخی اطلاعات دیگر در آن درج شده است. 

آدرس‌ آی‌پی (IP address) چیست؟

پروتکل اینترنت برای تعیین آدرس‌ بسته‌های داده از شناسه منحصربه‌فردی موسوم به آدرس آی‌پی (IP address) استفاده می‌کند. در شبکه مبتنی بر پروتکل اینترنت، هر کامپیوتر یا وسیله الکترونیکی (مانند سرور، روتر و...) باید یک آدرس آی‌پی داشته باشد. آدرس آی‌پی، شناسه عددی منحصربه‌فردی است که هویت هر کامپیوتر و هر وسیله الکترونیکی تحت شبکه را مشخص می‌کند. آدرس آی‌پی می‌تواند ثابت (استاتیک) یا متغیر (داینامیک) باشد.

آدرس آی‌پی برای مسیریابی و ارسال بسته‌های IP از مبدا به مقصد ضروری است. بدون آدرس‌ آی‌پی مشخص نمی‌شود که داده‌های کاربران (ایمیل‌ها، فایل‌ها و...) در اینترنت کجا باید ارسال شوند.

نسخه‌های پروتکل اینترنت: IPv4 و IPv6

در حال حاضر، پروتکل اینترنت دو نسخه کاربردی دارد که یکی IPv4 و دیگری IPv6 است. البته IPv4 فعلا بسیار رایج‌تر از IPv6 است اما محدودیت‌های بیشتری دارد.

در نسخه چهارم پروتکل اینترنت (IPv4) هر آدرس آی‌پی، 32 بیتی است. با IPv4 می‌توان 4.3 میلیارد آدرس آی‌پی منحصربه‌فرد ساخت که تنها 3.7 میلیارد آدرس آن برای تجهیزات متصل به شبکه قابل استفاده است. بقیه آدرس‌ها برای کاربردهای خاصی رزرو شده‌اند. این تعداد آدرس برای پاسخگویی به کاربران و تجهیزاتی که پیوسته بر شمارشان در اینترنت افزوده می‌شود، کافی نیست. این محدودیت سبب شد تا نسخه ششم پروتکل اینترنت موسوم به IPv6 نیز ارائه شود. در IPV6 آدرس‌های آی‌پی 128 بیتی هستند. این نسخه از پروتکل اینترنت 340 آندسیلیون یعنی 10³⁶ * 340 آدرس آی‌پی می‌سازد که بسیار فراتر از نیازهای فعلی بشر است.

چالش اصلی بر سر راه گسترش استفاده از IPv6 پشتیبانی نکردن آن از نسخه قدیمی‌تر یعنی IPv4 است. شبکه‌های مبتنی بر IPv6 به‌صورت بومی با شبکه‌های مبتنی بر IPv4 سازگار نیستند.