หลักการของtcp/ip

หลักการของTcp/ip
Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) เป็นชุดโปรโตคอลที่ใช้ในอินเตอร์เน็ต ซึ่งเป็นที่นิยมใช้กันแพร่หลายมากในปัจจุบัน ในที่นี้จะได้อธิบายถึงพื้นฐานของโปรโตคอลชุดนี้ไว้บ้าง จุดเริ่มต้นของชุดโปรโตคอลนี้มาจากกลุ่มงานวิจัยของ Defense Advanced Research Project Agency (DARPA) ซึ่งได้ตั้งเครือข่าย ARPANET แนวความคิดในการทำ internetwork ของ ARPANET นี้มีมาก่อนที่จะเกิด OSI model แต่เนื่องจากมาตรฐานของ ISO ก็มีบทบาทมากในการอ้างอิงทางด้าน compuer network จึงควรพิจารณาเปรียบเทียบชุด TCP/IP นี้กับ OSI model ด้วย
ตามแนวความคิดของ OSI นั้นอาจมองเป็นภาพรวมได้ว่า ในระดับชั้นที่ 1-3 เป็น local procedures และในระดับชั้นที่ 4-7 เป็น end-to-end procedures ถ้าสังเกตจะเห็นว่า ในระดับชั้นที่ 2 และ 4 นั้น จะมีหน้าที่จัดการกับข้อผิดพลาด เพิ่มความเชื่อถือได้ ซื่งอาจมองว่าซ้ำซ้อนกัน ทั้งนี้เพราะในระดับชั้นที่ 3 อาจทำให้เกิดการสูญหายของข้อมูลในช่วงที่อยู่ใน queue ที่โหนดเองแทนที่จะไปหายบน line หรืออีกสาเหตุหนึ่งคือ อาจมีความจำเป็นต้องละทิ้งข้อมูลบางส่วนไปเพราะเกิด Congestion จึงทำให้ดูเหมือนว่าระดับชั้นที่ 2 และ 4 นี้มีหน้าที่ซ้ำซ้อนกันในบางส่วน ที่อธิบายถึงแนวความคิดนี้ก่อนเพราะต้องการให้เข้าใจว่าในการออกแบบโปรโตคอลแต่ละชั้นนั้น จะต้องพิจารณาสภาพแวดล้อมของโปรโตคอลระดับล่าง ตือผู้ให้บริการด้วย
TCP เป็นโปรโตคอลในระดับชั้นที่ 4 เมื่อเทียบกับ OSI มีลักษณะการทำงานเป็น Virtual Circuit คือจะมีการทำวงจรเสมือนขึ้นมาก่อนที่จะรับส่งข้อมูลกัน นั่นคือ แต่ละโหนดต้องมีตารางของ address และ destination route เพื่อให้รู้ว่าจะต่อกับใครจึงจะได้วงจรเสมือนตามต้องการ เมื่อทำ connection setup เสร็จแล้วก็จะรับส่งข้อมูลกันโดยใช้เส้นทางนี้ตลอด ดังนั้นจะไม่มีปัญหาเรื่องการเรียงลำดับของชุดข้อมูลผิดพลาด หรือ เกิดการซ้ำซ้อนของข้อมูล การส่งผ่านข้อมูลบน TCP เป็น byte stream-oriented สำหรับหน้าที่ของ TCP นี้ก็คือ จัดการเรื่อง ตรวจสอบ error , ทำ flow control , ทำการ multiplex หรือ demultiplex application layer connection นอกจากนี้ก็ยังทำหน้าที่ควบคุมแลกเปลี่ยนสถานะและทำ Synchronization ด้วย
IP เป็นโปรโตคอลในระดับ network layer ซึ่งโดยทั่วไปสำหรับระดับชั้นที่ 3 นี้มีทางเลือกสองแบบคือ เป็น virtual circuit หรือ datagram ในที่นี้ IP ได้เลือกสภาพแวดล้อมแบบ datagram ซึ่งหลักการทำงานต่างๆ จะตรงข้ามกับ virtual circuit ที่ชุด TCP ใช้อยู่บนชั้น transport โดยสรุปแล้วชุดโปรโตคอล TCP/IP นี้ออกแบบมาเพื่อใช้กับสภาพแวดล้อมแบบ datagram แต่ได้เพิ่ม reliability เข้าไปไว้ด้วย สำหรับภาระหน้าที่ของ IP มีดังนี้คือ
กำหนด address โดยรวมจาก network ID และ local host ID , จัดการ status messages ต่างๆ ซึ่งกำหนดไว้ 4 แบบคือ destination unreachable/invalid , time out , parameter error และ redirect request
จัดการทำ routing โดยดำเนินตาม Gateway- Gateway Protocol (GGP) และยังกำหนดเวลาที่เรียกว่า time to live โดยจะลดค่าลงเรื่อยๆ เมื่อ IP datagram ได้ผ่านเข้าไปในแต่ละ router เพื่อป้องกันการเกิดขยะบนเครือข่าย
นอกจากนี้ยังจัดการเรื่อง การแบ่งซอยหรือรวบรวมข้อมูลเพราะบาง subnetwork อาจกำหนดขนาดสูงสุดของข้อมูลไว้ไม่เท่ากัน
อีกหน้าที่หนึ่งคือ กำหนดชนิดของบริการ เพื่อบอกว่า datagram จะเลือกใช้เส้นทางแบบไหนคือ ระหว่างเส้นทางที่มี delay ต่ำ หรือเส้นทางที่มี bandwidth สูง หรือเส้นทางที่มี reliability สูง
การกำหนด address ของ IP นี้ Network Information Center (NIC) ได้กำหนด class ของเครือข่ายไว้ 5 class คือ A,B,C,D,E โดย class D จะเก็บไว้สำหรับ multicast group และ class E เผื่อไว้สำหรับอนาคต ปัจจุบันจึงใช้การกำหนด address ตาม class A,B,C ดังรูป โดย class A จะเป็น nctwork ที่ใหญ่ที่สุด
ในการใช้งานชุดโปรโตคอล TCP/IP นี้ ถ้าเป็นบนระดับ wide area จะสามารถใช้ได้บน X-25, Frame Relay และ Switched Multi - Megabit Data Service (SMDS) แต่ถ้าเป็นสภาพแวดล้อมแบบ LAN ก็จะเข้ากันได้ดีกับ Ethernet ส่วนโปรโตคอลในระดับ application ที่ TCP/IP รองรับได้เช่น ISO File Transfer and Management (FTAM) ; X.400 ซึ่งเป็นมาตรฐานในการทำ message exchange และ X.500 ซึ่งเป็นมาตรฐานในการทำ Directory Services
เนื่องจากขณะนี้ชุดโปรโตคอล TCP/IP กำลังเผชิญปัญหาหลัก 2 ข้อคือ IP address space กำลังจะเต็ม เนื่องจากมีผู้นิยมใช้อินเตอร์เน็ตมาก ในขณะที่ IP address นี้จะไม่สามารถใช้ซ้ำกันได้ และอีกปัญหาหนึ่งคือ routing table โดยเฉพาะใน backbone router จะต้องใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากใช้ระบบ flat address space นั้นคือจะยิ่งต้องใช้เวลาในการทำ routing มากขึ้นดังนั้น Internet Engineering Task Force (IETF) จึงได้จัดทำกลุ่มวิจัยขึ้นมาเรียกว่า IP - The Next Generation (IPng) ซึ่งขณะนี้ได้เตรียมแนวทางแก้ไขปัญหาไว้ 2 ทางคือ TCP & UDP with Bigger Address (TUBA) โดยกำหนดโฮสต์เป็น 2 class คือ class หนึ่งรับเฉพาะ IP อย่างเดียว และอีก class หนึ่งเป็น dual stacked host ซึ่งจะรองรับทั้ง IP และ ISO Connectionless Network Protocol (CLNP) แต่อย่างไรก็ตามจะต้องไม่มีผลกระทบต่อ การใช้ application ต่างๆ เช่น telnet , SMTP หรือ FTP สำหรับอีกแนวทางหนึ่งเรียกว่า SIP-P เป็นการรวมข้อเสนอ 2 ข้อคือ “P” Internet Protocol (PIP) และ Simple IP (SIP)