TCP مقابل UDP: كشف غموض الجدل حول الموثوقية مقابل الكفاءة

سنبدأ اليوم بالتركيز على بروتوكول TCP. في فصل الطبقات، ذكرنا نقطة مهمة. في طبقة الشبكة وما دونها، يتعلق الأمر أكثر باتصالات المضيف بمضيف، مما يعني أن جهاز الكمبيوتر الخاص بك يحتاج إلى معرفة موقع جهاز كمبيوتر آخر للاتصال به. مع ذلك، غالبًا ما يكون الاتصال في الشبكة اتصالاً بين العمليات وليس اتصالاً بين الأجهزة. لذلك، يُقدم بروتوكول TCP مفهوم المنفذ. يمكن لعملية واحدة فقط أن تشغل المنفذ، مما يوفر اتصالاً مباشرًا بين عمليات التطبيقات التي تعمل على مضيفين مختلفين.

تتمثل مهمة طبقة النقل في توفير خدمات اتصال مباشرة بين عمليات التطبيقات العاملة على مضيفين مختلفين، ولذلك تُعرف أيضًا باسم بروتوكول الاتصال من طرف إلى طرف. تُخفي طبقة النقل التفاصيل الأساسية للشبكة، مما يسمح لعملية التطبيق برؤية وجود قناة اتصال منطقية من طرف إلى طرف بين كياني طبقة النقل.

يُشير TCP إلى بروتوكول التحكم في الإرسال، ويُعرف بأنه بروتوكول موجه نحو الاتصال. هذا يعني أنه قبل أن يبدأ أحد التطبيقين بإرسال البيانات إلى الآخر، يجب أن تُجري العمليتان عملية مصافحة. المصافحة عملية متصلة منطقيًا تضمن إرسالًا موثوقًا واستقبالًا منظمًا للبيانات. أثناء المصافحة، يُنشأ اتصال بين مضيفَي المصدر والوجهة من خلال تبادل سلسلة من حزم التحكم والاتفاق على بعض المعلمات والقواعد لضمان نقل البيانات بنجاح.

ما هو TCP؟ (رابطيشبكة الصنبورووسيط حزم الشبكةيمكن معالجة حزم TCP أو UDP)
TCP (بروتوكول التحكم في الإرسال) هو بروتوكول اتصالات يعتمد على طبقة النقل ويعتمد على تدفق البايتات، وهو موجه للاتصال.

موجه نحو الاتصال:يعني التوجه نحو الاتصال أن اتصالات TCP هي من واحد إلى واحد، أي اتصال من نقطة إلى نقطة من البداية إلى النهاية، على عكس UDP، الذي يمكنه إرسال رسائل إلى مضيفين متعددين في نفس الوقت، وبالتالي لا يمكن تحقيق الاتصال من واحد إلى كثير.
موثوق:تضمن موثوقية TCP تسليم الحزم بشكل موثوق إلى المتلقي بغض النظر عن التغييرات في رابط الشبكة، مما يجعل تنسيق حزمة بروتوكول TCP أكثر تعقيدًا من تنسيق UDP.
يعتمد على تيار البايت:تسمح طبيعة TCP القائمة على تدفق البايتات بنقل الرسائل بأي حجم وتضمن ترتيب الرسائل: حتى إذا لم يتم استلام الرسالة السابقة بالكامل، وحتى إذا تم استلام البايتات اللاحقة، فلن يقوم TCP بتسليمها إلى طبقة التطبيق للمعالجة وسوف يسقط تلقائيًا الحزم المكررة.
بمجرد إنشاء اتصال بين المضيفين أ و ب، لا يحتاج التطبيق إلا إلى استخدام خط الاتصال الافتراضي لإرسال واستقبال البيانات، مما يضمن نقلها. يتولى بروتوكول TCP مسؤولية التحكم في مهام مثل إنشاء الاتصال وفصله وإيقافه. تجدر الإشارة إلى أن المقصود هنا هو إنشاء اتصال فقط، بينما يشير اتصال بروتوكول TCP فقط إلى إمكانية بدء نقل البيانات بين الطرفين، وضمان موثوقية البيانات. تتولى أجهزة الشبكة إدارة عقد التوجيه والنقل، ولا يتدخل بروتوكول TCP نفسه في هذه التفاصيل.

اتصال TCP هو خدمة ثنائية الاتجاه، أي أن المضيفين A وB قادران على نقل البيانات في كلا الاتجاهين عبر اتصال TCP. أي أنه يمكن نقل البيانات بين المضيفين A وB في تدفق ثنائي الاتجاه.

يخزن بروتوكول TCP البيانات مؤقتًا في مخزن الإرسال الخاص بالاتصال. يُعد مخزن الإرسال هذا أحد ذاكرات التخزين المؤقت المُعدّة أثناء المصافحة الثلاثية. بعد ذلك، يُرسل بروتوكول TCP البيانات من مخزن الإرسال إلى مخزن الاستقبال الخاص بالمضيف الوجهة في الوقت المناسب. عمليًا، يمتلك كل نظير مخزن إرسال مؤقتًا وآخر للاستقبال، كما هو موضح هنا:

مخزن الإرسال هو مساحة ذاكرة يُديرها تطبيق TCP من جهة المُرسِل، ويُستخدم لتخزين البيانات المُراد إرسالها مؤقتًا. عند إجراء المصافحة الثلاثية لإنشاء اتصال، تُجهّز ذاكرة الإرسال المؤقتة وتُستخدم لتخزين البيانات. يُضبط مخزن الإرسال ديناميكيًا وفقًا لازدحام الشبكة وردود الفعل من المُستقبِل.

مخزن الاستقبال هو مساحة ذاكرة يحتفظ بها تطبيق TCP على جانب الاستقبال، ويُستخدم لتخزين البيانات المُستقبَلة مؤقتًا. يخزّن TCP البيانات المُستقبَلة في ذاكرة الاستقبال المؤقتة، وينتظر أن يقرأها التطبيق الأعلى.

لاحظ أن حجم ذاكرة التخزين المؤقت للإرسال وذاكرة التخزين المؤقت للاستقبال محدود، وعندما تكون ذاكرة التخزين المؤقت ممتلئة، قد يعتمد TCP بعض الاستراتيجيات، مثل التحكم في الازدحام والتحكم في التدفق وما إلى ذلك، لضمان نقل البيانات بشكل موثوق واستقرار الشبكة.

في شبكات الحاسوب، يتم نقل البيانات بين الأجهزة المضيفة عبر قطاعات. فما هي قطاعات الحزمة؟

يُنشئ بروتوكول TCP مقطع TCP، أو مقطع حزمة، بتقسيم التدفق الوارد إلى أجزاء وإضافة رؤوس TCP إلى كل جزء. لا يمكن إرسال كل جزء إلا لفترة زمنية محدودة، ولا يمكن أن يتجاوز الحد الأقصى لحجم الجزء (MSS). في طريقه إلى الأسفل، يمر مقطع الحزمة عبر طبقة الارتباط. تحتوي طبقة الارتباط على وحدة إرسال قصوى (MTU)، وهي الحد الأقصى لحجم الحزمة الذي يمكن أن يمر عبر طبقة ارتباط البيانات. عادةً ما تكون وحدة الإرسال القصوى مرتبطة بواجهة الاتصال.

فما هو الفرق بين MSS وMTU؟

في شبكات الحاسوب، تُعد البنية الهرمية بالغة الأهمية لأنها تراعي الاختلافات بين المستويات المختلفة. لكل طبقة اسم مختلف؛ ففي طبقة النقل، تُسمى البيانات مقطعًا، وفي طبقة الشبكة، تُسمى حزمة IP. لذلك، يُمكن اعتبار وحدة الإرسال القصوى (MTU) بمثابة أقصى حجم لحزمة IP التي يُمكن لطبقة الشبكة نقلها، بينما يُمثل أقصى حجم للمقطع (MSS) مفهومًا في طبقة النقل يُشير إلى أقصى كمية بيانات يُمكن لحزمة TCP نقلها في المرة الواحدة.

لاحظ أنه عندما يكون حجم المقطع الأقصى (MSS) أكبر من وحدة الإرسال القصوى (MTU)، فسيتم تجزئة بروتوكول الإنترنت (IP) على طبقة الشبكة، ولن يُقسّم بروتوكول TCP البيانات الأكبر إلى مقاطع مناسبة لحجم وحدة الإرسال القصوى (MTU). سيكون هناك قسم في طبقة الشبكة مخصص لطبقة بروتوكول الإنترنت (IP).