پروتکل های ارتباطی مرسوم.

این نوشتار صرفا نوعی یادداشت هستش برای درک بهتر نحوه ارتباط پروتکل هایی مرسوم مثل HTTP و GraphQL و soap و WebSockets و …

پروتکل TCP (Transmission Control Protocol)

توضیحات کلی

مدل TCP یکی از پروتکل‌های اصلی مجموعه پروتکل‌های اینترنت (IP) است که برای انتقال داده‌ها به صورت قابل اعتماد و با تضمین تحویل کامل استفاده می‌شود. این پروتکل در لایه انتقال مدل OSI عمل می‌کند.

ویژگی‌ها

• اتصال‌محور: برای برقراری ارتباط، ابتدا یک اتصال (Connection) بین کلاینت و سرور ایجاد می‌شود.

• قابلیت اطمینان: تضمین می‌کند که داده‌ها به ترتیب و بدون از دست رفتن به مقصد می‌رسند.

• کنترل جریان: از مکانیزم‌هایی برای جلوگیری از ارسال بیش از حد داده‌ها به یکباره استفاده می‌کند.

• کنترل خطا: از چک‌سام‌ها و مکانیسم‌های بازپخش برای تصحیح خطاها و بازیابی داده‌های از دست رفته استفاده می‌کند.

• سه‌مرحله‌ای هندشیک (Three-Way Handshake): برای برقراری ارتباط، از یک فرآیند سه مرحله‌ای استفاده می‌شود که شامل ارسال SYN، دریافت SYN-ACK و ارسال ACK می‌شود.

کاربردها

• وب و مرورگرها: HTTP و HTTPS
• ایمیل: SMTP، IMAP، POP3
• انتقال فایل: FTP
• پروتکل‌های از راه دور: SSH، Telnet

پروتکل UDP (User Datagram Protocol)

توضیحات کلی

پروتکل UDP نیز یکی از پروتکل‌های لایه انتقال است، اما برخلاف TCP، اتصال‌محور نیست و داده‌ها را به صورت بدون اتصال و غیرقابل اعتماد ارسال می‌کند.

ویژگی‌ها

• بدون اتصال: نیازی به ایجاد و نگهداری اتصال ندارد.

• غیرقابل اعتماد: تضمینی برای تحویل داده‌ها یا ترتیب آنها وجود ندارد.

• سرعت بالا: به دلیل عدم استفاده از مکانیزم‌های کنترل جریان و کنترل خطا، دارای سرعت بالاتر و تاخیر کمتری است.

• ساده و سبک: نسبت به TCP دارای سربار کمتر و ساده‌تر است.

کاربردها

• استریمینگ: ویدیو و صوت
• بازی‌های آنلاین: به دلیل نیاز به تاخیر کم و ارسال سریع داده‌ها
• پروتکل‌های شبکه: DNS، DHCP
• ارتباطات زمان واقعی: VoIP

پروتکل TLS (Transport Laye Security)

توضیحات کلی

پروتکل TLS پروتکلی برای ایجاد ارتباطات امن و رمزگذاری شده بین دو سیستم است. این پروتکل در لایه انتقال عمل کرده و نسخه بهبود یافته SSL (Secure Sockets Layer) است.

ویژگی‌ها

• رمزگذاری: تمامی داده‌های انتقالی بین کلاینت و سرور رمزگذاری می‌شوند تا از دسترسی غیرمجاز جلوگیری شود.

• احراز هویت: کلاینت و سرور می‌توانند یکدیگر را با استفاده از گواهینامه‌های دیجیتال (Certificates) احراز هویت کنند.

• یکپارچگی داده‌ها: با استفاده از توابع هش (Hash Functions) از تغییر داده‌ها در حین انتقال جلوگیری می‌شود.

• قابلیت تنظیم: می‌توان تنظیمات مختلفی را برای الگوریتم‌های رمزگذاری، هش و احراز هویت انتخاب کرد.

فرآیند هندشیک TLS

۱. موضوع Client Hello: کلاینت یک پیام شامل نسخه‌های پشتیبانی شده TLS، الگوریتم‌های رمزنگاری و داده‌های تصادفی ارسال می‌کند.

2. موضوع Server Hello: سرور با ارسال پیام حاوی انتخاب نسخه TLS، الگوریتم رمزنگاری و داده‌های تصادفی پاسخ می‌دهد.

3. موضوع Certificate: سرور گواهینامه دیجیتال خود را برای احراز هویت ارسال می‌کند.

4. موضوع Server Key Exchange: در صورت نیاز، سرور اطلاعاتی را برای تبادل کلید رمزنگاری ارسال می‌کند.

5. موضوع Client Key Exchange: کلاینت یک کلید رمزنگاری موقت ایجاد و ارسال می‌کند.

6. موضوع Finished Messages: هر دو طرف پیام‌های نهایی را ارسال کرده و ارتباط امن برقرار می‌شود.

کاربردها

• وبسایت‌های امن: HTTPS

• ایمیل امن: SMTPS، IMAPS، POP3S

• مسئله VPNها: برای ایجاد تونل‌های امن

• برنامه‌های انتقال فایل امن: FTPS، SFTP

مقایسه TCP، UDP و TLS

• پروتکل TCP vs UDP:

  • قابلیت اطمینان: TCP قابل اعتماد است؛ UDP سریع‌تر اما غیرقابل اعتماد.

  • اتصال: TCP اتصال‌محور؛ UDP بدون اتصال.

  • کاربردها: TCP برای انتقال داده‌هایی که نیاز به اطمینان و ترتیب دارند؛ UDP برای برنامه‌های زمان واقعی و سرعت بالا.

• پروتکل TLS:

  • امنیت: برای اضافه کردن لایه امنیتی به پروتکل‌های دیگر مانند HTTP (به HTTPS)، SMTP (به SMTPS) و …
  • استفاده: می‌تواند بر روی هر پروتکل دیگری که در لایه انتقال عمل می‌کند، اعمال شود تا امنیت را فراهم کند.