Protokol TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) je klíčovým souborem pravidel, které umožňují počítačům vzájemně komunikovat a propojovat se.
Na internetu naleznete mnoho zdrojů, které detailně popisují TCP/IP. Co tedy nabízí tento článek nového?
Tento text se zaměřuje na shrnutí klíčových informací, které vám umožní rychle pochopit podstatu TCP/IP a případně se do tématu ponořit hlouběji.
Historie modelu TCP/IP
Model TCP/IP je základem pro pochopení počítačových sítí a pravděpodobně jste se s ním setkali, pokud jste studovali informatiku nebo IT.
Nejde o další akademickou publikaci. Rádi bychom vám ale stručně představili historii TCP/IP, která je srozumitelná i pro ty, kdo se nepovažují za technicky zdatné.
Stručně řečeno:
V 70. letech Vint Cerf a Bob Kahn navrhli model TCP/IP, jehož cílem bylo zlepšit komunikaci mezi počítači v sítích.
Před tímto modelem existovaly protokoly jako Network Control Protocol a 1822 Protocol.
V téže době se i další odborníci a organizace snažili vyvinout komunikační protokol, který by umožnil propojení počítačů po celém světě.
Jedním z takových modelů byl OSI (Open Systems Interconnection). Ačkoliv pomohl lépe pochopit proces vytváření sítí, nebyl ideální pro praktické použití.
Pokud vás zajímají detaily, máme k dispozici užitečný materiál o vrstvách modelu OSI.
Celkově se však model TCP/IP prosadil jako standardní komunikační protokol, zatímco model OSI se používá spíše jako teoretický referenční rámec.
Vlastně je to díky TCP/IP, že máte rychlý a spolehlivý přístup k webovým stránkám a dalším online službám. Představte si, jak by to vypadalo bez něj!
Nyní, když máte základní přehled, podívejme se na některé technické detaily.
Rozdíl mezi TCP a IP
Pro pochopení modelu TCP/IP je zásadní rozlišovat mezi TCP a IP. Jsou to dva samostatné protokoly.
Internetový protokol (IP) definuje pravidla pro odesílání datových paketů na správné místo. Každé zařízení připojené k síti má přidělenou IP adresu, která funguje jako adresa doručení.
IP adresy jsou podobné telefonním číslům. Více informací najdete v našem průvodci IP adresami.
IP samotný nedokáže zajistit, že pakety dorazí v požadovaném pořadí. Zde přichází na řadu TCP, který zajistí, že pakety dorazí ve správné sekvenci a ověří, zda byly správně doručeny.
Celkově je tedy TCP zodpovědný za spolehlivý přenos dat.
Klíčové vlastnosti modelu TCP/IP
Model TCP/IP se stal dominantním díky svým vlastnostem, které umožnily jeho rychlé přijetí.
Mezi jeho hlavní výhody patří:
- Jednoduché propojení různých typů počítačů.
- Možnost uspořádat datové pakety tak, aby zprávy dorazily správně i při přetížení sítě.
- Podpora kontroly chyb, což zvyšuje spolehlivost.
- Flexibilní architektura vhodná pro sítě všech velikostí.
- Škálovatelnost díky architektuře klient-server.
- Podpora různých protokolů pro různé účely.
- Snadná komunikace mezi různými platformami.
- Schopnost fungovat nezávisle.
Čtyři vrstvy modelu TCP/IP
Na rozdíl od sedmivrstvého modelu OSI má TCP/IP čtyři vrstvy:
- Přístup k síti
- Internetová
- Transportní
- Aplikací
Poznámka: Data mohou procházet těmito vrstvami shora dolů i naopak, v závislosti na tom, zda se odesílají nebo přijímají. Pro pochopení toku dat je nutné znát funkce každé vrstvy.
#1. Vrstva přístupu k síti
Tato nejnižší vrstva se zabývá fyzickým připojením a přenosem dat mezi počítači. Tedy způsobem, jakým se data fyzicky přenášejí.
Zahrnuje například přenosové médium (optické kabely, bezdrátové sítě), strukturu datových paketů a převod IP adres na fyzické adresy používané v síti.
Zahrnuje tedy veškerou technickou infrastrukturu sítí, včetně ovladačů zařízení a kabeláže.
Protokol RFC 826 (Address Resolution Protocol), který převádí IP adresy na ethernetové adresy, je součástí této vrstvy.
Vrstva přístupu k síti je pro uživatele skrytá a tvoří páteř celého modelu.
#2. Internetová vrstva
Internetová vrstva se stará o tok dat tak, aby komunikace byla rychlá a přesná.
Data jsou seskupena do IP datagramů, které obsahují zdrojovou a cílovou adresu. Tato vrstva se stará o směrování dat, určování optimální trasy a logické adresování.
Zajišťuje správu adres jak na straně odesílatele, tak na straně příjemce.
Jelikož obsahuje adresy zdroje a cíle, musí zajistit, že datové pakety dorazí správně a v požadovaném pořadí.
#3. Transportní vrstva
Transportní vrstva má podobnou funkci jako doručovací služba, jako je Amazon. Je zde také přítomen firewall.
Často se nazývá vrstvou hostitel-hostitel a jejím cílem je zajistit integritu dat mezi koncovými body a umožnit obousměrnou komunikaci.
Zajišťuje, že datové pakety dorazí na místo určení rozdělením dat do segmentů. Také se stará o to, aby aplikační vrstva obdržela celou zprávu pomocí potvrzení.
Při odesílání dat z aplikační vrstvy se zaměřuje na množství dat, jejich pořadí a cílovou adresu. Při přijímání zpráv z aplikační vrstvy pomáhá s rozdělením dat do segmentů a kontrolou chyb.
V této vrstvě fungují protokoly jako TCP a UDP, aby bylo zajištěno spolehlivé připojení.
#4. Aplikační vrstva
Tato nejvyšší vrstva se stará o interakci aplikace s uživatelem. Aplikace nebo programy používáme k výměně dat, jako jsou zprávy, webové prohlížeče a e-mailové klienty.
Zahrnuje uživatelské rozhraní a služby aplikace. Probíhají zde procesy jako šifrování, dešifrování, komprese a dekomprese. Tato vrstva také formátuje zprávy pro transportní vrstvu, aby byly správně odeslány (a přijaty/interpretovány přijímací aplikací).
Protokoly jako DNS, HTTP, FTP a SMTP fungují v této vrstvě a zajišťují, že data jsou úspěšně odeslána/přijata v síti.
Jak funguje TCP/IP?
TCP/IP umožňuje spolehlivý přenos dat mezi počítači.
Funguje tak, že data rozdělí do paketů a ty pak přeskupí do smysluplného celku na straně příjemce.
Koncept datových paketů lze přirovnat k dílkům skládačky, kde dostupnost všech dílků umožňuje složit celý obraz.
Rozdělení zprávy do datových paketů zajišťuje spolehlivost a přesnost. Každý paket může putovat jinou cestou, aby se zajistilo, že dorazí na místo určení.
Pokud by byla zpráva odeslána jako celek, při případné chybě by došlo ke ztrátě celé zprávy a bylo by nutné ji odeslat znovu.
Čtyřvrstvý model pomáhá lépe pochopit proces přenosu dat.
Při odesílání dat z počítače data projdou všemi čtyřmi vrstvami v určitém pořadí, kde jsou rozděleny na menší části/balíčky a odeslány (Vrstva 1 → Vrstva 4).
Na přijímacím počítači se pak data opět sestaví a projdou stejnými vrstvami v opačném pořadí (Vrstva 4 → Vrstva 1).
Další běžné internetové protokoly
TCP/IP obsahuje klíčové protokoly, které umožňují fungování internetu.
Mezi standardní internetové protokoly patří HTTP, HTTPS, FTP, POP3 a SMTP.
- HTTP (Hypertext Transfer Protocol) umožňuje webovému prohlížeči komunikovat s webovým serverem pro načítání informací.
- HTTPS (HTTP Secure) poskytuje šifrované připojení k webovému serveru, čímž chrání spojení před narušením.
- FTP (File Transfer Protocol) umožňuje přenos souborů mezi servery nebo ze serveru do počítače.
- POP3 (Post Office Protocol 3) umožňuje e-mailovému klientovi stahovat e-maily ze serveru, které lze prohlížet i offline.
- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) umožňuje odesílání a přijímání e-mailů.
TCP/IP je standard, ale není vždy nejlepší
Výhody tohoto modelu převyšují jeho nevýhody. Je však nutné si uvědomit, že nastavení TCP/IP je složité, nemusí být vhodné pro menší sítě a jeho protokoly není snadné nahradit.
Někdy nemusí být vrstvy popsány nejlepším možným způsobem, a proto se model OSI stále používá pro lepší pochopení celého procesu.
Navzdory všem nevýhodám, TCP/IP stále drží krok s většinou klíčových požadavků a umožňuje nám co nejrychleji odesílat/přijímat informace.