جزوه · فصل هشتم · جلسه ۷۴ · مفاهیم شبکه ← بازگشت به فهرست
📘 فصل هشتم · جلسه ۷۴ مفاهیم شبکه
📅 تاریخ: یکشنبه، ۱ شهریور ۱۴۰۵ 👤 مدرس: محمد عابدینی 🐚 Zsh · 🐧 Debian (کالی) · 📦 Red Hat
این جلسه یکی از مهم‌ترین مباحث پایه در آزمون‌های شبکه و لینوکس است. مفاهیم OSI، TCP/IP، آدرس‌دهی IP، subnet mask، gateway و پروتکل‌های معروف حتماً سوال می‌آیند.
🌐 قبل از شروع، یه مثال ساده:

شبکه‌های کامپیوتری مثل یه **سیستم پستی** هستند. شما یه نامه (داده) رو با آدرس مقصد (IP) می‌فرستید، پستچی‌ها (روترها) اون رو از شهری به شهر دیگه می‌برن و در نهایت به دست گیرنده می‌رسونن. توی این مسیر، هر کدوم از این پستچی‌ها یه **لایه** از کار رو انجام می‌دن. این جلسه بهت یاد میده این لایه‌ها چطور کار می‌کنن و هر کدوم چه نقشی دارن.

▍ هدف از شبکه‌های کامپیوتری

هدف اصلی شبکه‌های کامپیوتری، انتقال داده‌ها از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر است. این انتقال به صورت لایه‌به‌لایه (Layer by Layer) انجام می‌شود و هر لایه نقش خاص خود را دارد و با لایه نظیر خود در طرف مقابل در ارتباط است.

🔑 اصل مهم:

هر لایه فقط با لایه‌های بالا و پایین خود ارتباط دارد و از جزئیات لایه‌های دیگر بی‌خبر است. این کار باعث سادگی، انعطاف‌پذیری و قابلیت تعویض هر لایه به‌طور مستقل می‌شود.

▍ مدل OSI (هفت لایه) در مقابل TCP/IP (چهار لایه)

دو مدل اصلی برای درک و پیاده‌سازی شبکه وجود دارد:

🔵 مدل OSI (مرجع)

  • ۷ لایه: کاربرد، نمایش، جلسه، انتقال، شبکه، پیوند داده، فیزیکی
  • یک مدل مرجع و نظری است.
  • برای درک مفاهیم شبکه بسیار مفید است.

🔴 مدل TCP/IP (عملی)

  • ۴ لایه: کاربرد، انتقال، اینترنت، پیوند
  • مدل واقعی و پیاده‌سازی‌شده در اینترنت.
  • مبنای اصلی شبکه‌های امروزی است.

• تطابق لایه‌ها

مدل OSI مدل TCP/IP توضیح
کاربرد، نمایش، جلسه کاربرد (Application) برنامه‌های کاربردی و ارتباط با کاربر
انتقال انتقال (Transport) انتقال مطمئن داده‌ها (TCP/UDP)
شبکه اینترنت (Internet) مسیریابی و آدرس‌دهی (IP)
پیوند داده و فیزیکی پیوند (Link) انتقال فیزیکی داده‌ها
نکته امتحانی: مدل OSI یک مدل مرجع (۷ لایه) است، اما مدل TCP/IP (۴ لایه) مدل واقعی اینترنت است.

▍ هدرها (Headers) در لایه‌ها

در هر لایه، یک هدر (Header) به داده اضافه می‌شود که شامل اطلاعات کنترلی آن لایه است. این فرآیند کپسوله‌سازی (Encapsulation) نام دارد.

(Application) DATA # داده خالص (Transport) TCP/UDP Header + Data # افزودن هدر انتقال (پورت‌ها) (Internet) IP Header + TCP/UDP Data # افزودن هدر اینترنت (آدرس IP) (Link) Frame Header + IP Data + Frame Footer # افزودن هدر و فوتر لایه پیوند (آدرس MAC)
به فرآیند افزودن هدر در هر لایه، کپسوله‌سازی (Encapsulation) گفته می‌شود.

▍ دسته‌بندی در لایه فیزیکی

لایه فیزیکی مسئول انتقال سیگنال‌ها از طریق کابل، فیبر نوری یا امواج رادیویی است. دو نوع زیرساخت رایج:

💡 نکته: در شبکه‌های سیمی، دستگاه‌ها به سوئیچ متصل می‌شوند و سوئیچ‌ها به یکدیگر متصل می‌شوند تا یک شبکه بزرگ تشکیل دهند.

▍ لایه شبکه (Network Layer)

لایه شبکه وظیفه مسیریابی و انتقال داده‌ها بین شبکه‌های مختلف را بر عهده دارد. این لایه از آدرس IP برای شناسایی دستگاه‌ها استفاده می‌کند.

• چهار عنصر اصلی برای ارتباط در لایه شبکه

چهار عنصر ضروری برای پیکربندی شبکه: IP، Netmask، Gateway، Hostname.

▍ آدرس IP (IPv4 و IPv6)

• IPv4

آدرس IPv4 یک عدد ۳۲ بیتی است که به ۴ بخش ۸ بیتی (بایت) تقسیم می‌شود. هر بخش به صورت دهدهی نوشته می‌شود و با نقطه از هم جدا می‌شود (مثل 192.168.1.1). آدرس IPv4 از دو بخش تشکیل شده است:

192.168.5.0 (شبکه) 192.168.5.16 (میزبان ۱) 192.168.5.24 (میزبان ۲)

• IPv6

آدرس IPv6 یک عدد ۱۲۸ بیتی است که به صورت هگزادسیمال نوشته می‌شود (مثل 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334). IPv6 به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود:

IPv4 = ۳۲ بیت (۴ بخش دهدهی) — IPv6 = ۱۲۸ بیت (۸ بخش هگزادسیمال)

▍ Netmask (ماسک شبکه)

ماسک شبکه (Netmask) برای جدا کردن بخش شبکه از بخش میزبان در آدرس IPv4 استفاده می‌شود. سه محدوده آدرس خصوصی (Private) که در شبکه‌های داخلی استفاده می‌شوند:

📝 مثال:

اگر آدرس IP شما 192.168.20.5 و ماسک شبکه 255.255.255.0 باشد، بخش شبکه 192.168.20.0 و بخش میزبان 5 است.

سه محدوده آدرس خصوصی (Private) در IPv4: 10.0.0.0/8، 172.16.0.0/12، 192.168.0.0/16

▍ سه عنصر ضروری برای ارتباط شبکه

برای اینکه یک دستگاه بتواند در شبکه ارتباط برقرار کند، به سه عنصر زیر نیاز دارد:

✅ سه عنصر طلایی شبکه: IP، Netmask، Gateway.

▍ لایه انتقال (Transport Layer)

لایه انتقال مسئول انتقال مطمئن داده‌ها بین دو دستگاه است. دو پروتکل اصلی در این لایه وجود دارد:

پروتکل ویژگی‌ها کاربرد
TCP اتصال‌گرا، مطمئن، با تأیید دریافت HTTP, HTTPS, SSH, FTP, SMTP
UDP بدون اتصال، سریع، بدون تأیید DNS, DHCP, NTP, VoIP, Streaming
TCP = مطمئن و اتصال‌گرا — UDP = سریع و بدون اتصال.

▍ لایه کاربرد (Application Layer)

لایه کاربرد جایی است که برنامه‌های کاربردی با شبکه ارتباط برقرار می‌کنند. ساختار این لایه به صورت کلاینت-سرور (Client-Server) است. سرویس‌ها روی سرور اجرا می‌شوند و کلاینت‌ها از طریق شبکه به آنها متصل می‌شوند.

• پورت‌های معروف (Port Numbers)

هر سرویس در لایه کاربرد با یک پورت (Port) مشخص شناخته می‌شود. پورت‌ها اعدادی بین ۰ تا ۶۵۵۳۵ هستند. پورت‌های زیر ۱۰۲۴ (Well-Known Ports) به سرویس‌های معروف اختصاص دارند.

پورت پروتکل سرویس
۲۰ TCP FTP (داده)
۲۱ TCP FTP (کنترل)
۲۲ TCP SSH
۲۳ TCP Telnet
۲۵ TCP SMTP (ایمیل)
۵۳ TCP/UDP DNS
۸۰ TCP HTTP
۱۱۰ TCP POP3 (ایمیل)
۱۲۳ UDP NTP
۴۴۳ TCP HTTPS
پورت‌های معروف: SSH=۲۲، HTTP=۸۰، HTTPS=۴۴۳، DNS=۵۳، SMTP=۲۵

▍ DNS (سیستم نام دامنه)

انسان‌ها اسامی را بهتر از اعداد به خاطر می‌سپارند. DNS وظیفه تبدیل نام‌های دامنه (مثل google.com) به آدرس IP (مثل 172.217.16.46) را بر عهده دارد. این تبدیل به صورت دوطرفه است و ساختار آن سلسله‌مراتبی است.

💡 نکته: DNS یک سیستم توزیع‌شده است که از سرورهای ریشه، سرورهای TLD و سرورهای معتبر تشکیل شده است.

▍ DHCP (پروتکل پیکربندی خودکار میزبان)

DHCP به دستگاه‌های شبکه اجازه می‌دهد تا به‌طور خودکار تنظیمات شبکه (IP، Netmask، Gateway، DNS) را از یک سرور دریافت کنند. فرآیند DHCP شامل ۴ مرحله است:

  1. Discover: کلاینت پیام کشف را به همه ارسال می‌کند.
  2. Offer: سرور یک آدرس IP پیشنهاد می‌دهد.
  3. Request: کلاینت درخواست خود را ارسال می‌کند.
  4. Acknowledgment: سرور تأیید نهایی را ارسال می‌کند.
مراحل DHCP: Discover → Offer → Request → Acknowledgment
✅ جمع‌بندی نهایی:
  • هدف شبکه: انتقال داده بین کامپیوترها.
  • مدل OSI: ۷ لایه (مرجع).
  • مدل TCP/IP: ۴ لایه (عملی).
  • IPv4: ۳۲ بیت، ۴ بخش دهدهی.
  • IPv6: ۱۲۸ بیت، ۸ بخش هگزادسیمال.
  • Netmask: جداکننده شبکه از میزبان.
  • سه عنصر اصلی: IP، Netmask، Gateway.
  • TCP: مطمئن، اتصال‌گرا.
  • UDP: سریع، بدون اتصال.
  • پورت‌های معروف: SSH=۲۲، HTTP=۸۰، HTTPS=۴۴۳، DNS=۵۳.
  • DNS: تبدیل نام به IP.
  • DHCP: پیکربندی خودکار شبکه.
تهیه و تنظیم توسط Ya3in.ir