پروتکل چیست؛ آشنایی با انواع پروتکل اینترنت و نحوه به کارگیری آن‌ها!

پروتکل چیست؟ پیش از این که به مفهوم پروتکل اینترنت بپردازیم، باید توضیح دهیم که برقراری ارتباط، به فرایند تبادل اطلاعات بین دو یا چند طرف گفته می‌شود. ارتباط، در قالب اشکال مختلفی از جمله گفتار، نوشتار، حرکات، سیگنال‌ها یا نمادها انجام می‌شود. در دنیای دیجیتال، ارتباطات به‌وسیله دستگاه‌هایی نظیر کامپیوترها، گوشی‌های موبایل، روترها، ماهواره‌ها و غیره انجام می‌شود که می‌توانند داده‌ها را ارسال و دریافت کنند. با این حال، برقراری ارتباط به سادگی ارسال و دریافت داده نیست. چالش‌ها و پیچیدگی‌های زیادی برای حصول اطمینان نسبت به انتقال صحیح داده‌ها، کارآمد بودن روش‌های انتقال آن‌ها و ایمن بودن این روش‌ها وجود دارد. برای غلبه بر این چالش‌ها و ایجاد ارتباط موثر، دستگاه‌ها باید از قوانین و استانداردهای خاصی پیروی کنند که نحوه ارتباط آن‌ها با یکدیگر را مشخص می‌کنند. این قوانین و استانداردها پروتکل نامیده می شوند. در این مطلب به بررسی این که پروتکل چیست، نحوه کار پروتکل، و مثال‌هایی برای درک بهتر آن می‌پردازیم.

پروتکل چیست؟

دستگاه‌ها چگونه می‌فهمند چه داده‌هایی را ارسال یا دریافت می‌کنند؟ چگونه در مورد قالب، سرعت و ترتیب داده‌ها به هماهنگی می‌رسند؟ یا با خطاها، ازدحام یا تداخل داده‌ها برخورد می‌کنند؟ محافظت از داده‌ها دربرابر دسترسی یا تغییر غیرمجاز چطور انجام می‌شود؟ برای پاسخ دادن به این سوالات باید با مفهومی به نام پروتکل آشنا شویم. پروتکل چیست؟ به مجموعه‌ای از قوانین و فرایندهایی که بر ارتباط دو یا چند دستگاه حاکم است، پروتکل گفته می‌شود.

پروتکل مشخص می‌کند که دستگاه‌ها چگونه شناسایی می‌شوند، چگونه باید داده‌ها را قالب‌بندی و رمزگذاری کنند، چگونه باید ارتباطات را شروع کنند یا خاتمه دهند، چگونه باید خطاها و تصدیق‌ها را مدیریت کنند، چگونه باید اقدامات خود را همگام‌سازی و هماهنگ کنند و چگونه باید امنیت داده‌ها را فراهم کنند. پروتکل اینترنت یکی از انواع پروتکل‌ها است که می‌توانیم در این رابطه مثال بزنیم. پروتکل‌ها برای حصول اطمینان از هماهنگی، سازگاری و تعامل بین دستگاه‌های مختلف ضروری هستند. آن‌ها همچنین به بهینه‌سازی عملکرد، کارایی و قابل‌اطمینان بودن ارتباطات کمک می‌کنند.

اهمیت پروتکل در عصر ارتباطات

در ادامه به بررسی و پاسخ به این سوال که در دنیای امروز اهمیت پروتکل چیست و چرا باید از آن‌ها استفاده کنیم می‌پردازیم.  پروتکل‌ها برای امکان‌پذیر کردن برقراری ارتباط دیجیتال در حوزه‌ها و برنامه‌های مختلف ضروری هستند. برخی از این حوزه‌ها شامل موارد زیر می‌شوند.

اینترنت

اینترنت مجموعه‌ای از شبکه‌های جهانی است که میلیاردها دستگاه را در سراسر دنیا به هم متصل می‌کند و بر مجموعه‌ای از پروتکل‌ها متکی است. پروتکل اینترنت نحوه ارتباط دستگاه‌ها را در شبکه‌ها و فناوری‌های مختلف با یکدیگر تعریف می‌کند که برخی از مهم‌ترین‌های آن‌ها عبارت هستند از TCP/IP، HTTP، DNS، SMTP، FTP و … .

وب

وب، سیستمی از اسناد و منابع به‌هم‌پیوسته است که از طریق اینترنت و با استفاده از مرورگرهای وب می‌توان به آن دسترسی پیدا کرد. وب متکی به پروتکل‌هایی است که نحوه درخواست و دریافت صفحات وب از سرورهای وب، نحوه قالب‌‌بندی و نمایش صفحات وب با استفاده از HTML، CSS و JavaScript را تعریف می‌کند. صفحات وب می‌توانند با استفاده از API ها (رابط برنامه نویسی اپلیکیشن) و غیره با یکدیگر تعامل داشته باشند.

ارتباطات بی‌سیم

ارتباط بی‌سیم به معنی انتقال داده با استفاده از امواج الکترومغناطیسی بدون هیچ‌گونه ارتباط فیزیکی بین دستگاه‌ها است. ارتباطات بی‌سیم بر پروتکل‌هایی متکی هستند که نحوه استفاده دستگاه‌ها از فرکانس‌های رادیویی برای ارسال و دریافت داده، جلوگیری از تداخل و برخورد با دستگاه‌های دیگر که از همان باند فرکانسی استفاده می‌کنند، نحوه حفظ توان و پهنای باند و غیره را تعریف می‌کنند. برخی از رایج‌ترین پروتکل‌های ارتباط بی‌سیم Wi-Fi، Bluetooth، NFC، RFID و غیره هستند.

IOT (اینترنت اشیا)

اینترنت اشیا شبکه‌ای از اشیا فیزیکی است که در آن‌ها حسگرها، محرک‌ها و نرم افزارهایی تعبیه شده است که آن‌ها را قادر می‌سازد تا داده‌ها را با دستگاه‌ها یا سیستم‌های دیگر از طریق اینترنت جمع‌آوری و با یکدیگر مبادله کنند. اینترنت اشیا بر پروتکل‌هایی متکی است که نحوه شناسایی دستگاه‌ها با استفاده از شناسه‌ها یا آدرس‌های منحصربه‌فرد، نحوه برقراری ارتباط آن‌ها با یکدیگر با استفاده از پروتکل‌های کم مصرف و پهنای باند کم و غیره را مشخص می‌کنند. MQTT، CoAP و LoRaWAN برخی از این پروتکل‌ها هستند.

انواع پروتکل اینترنت

پروتکل‌ها را می‌توان براساس عملکرد، ویژگی‌ها یا لایه‌هایشان به انواع مختلفی طبقه‌بندی کرد. در ادامه برخی از رایج‌ترین پروتکل‌ها را معرفی خواهیم کرد:

پروتکل شبکه

پروتکل شبکه به پروتکل‌هایی گفته می‌شود که در لایه های شبکه ازجمله مدل OSI (Open Systems Interconnection) یا لایه اینترنت مدل TCP/IP  عمل می‌کنند. پروتکل شبکه مسئول مسیریابی و ارسال بسته‌های داده در شبکه‌ها یا زیرشبکه‌های مختلف است. همچنین، با ارائه آدرس‌های منحصربه‌فرد به دستگاه‌ها، آن‌ها را از یکدیگر متمایز می‌کند. برخی از نمونه‌های پروتکل شبکه عبارت هستند از IP، ICMP، ARP و غیره.

پروتکل اینترنت

پروتکل اینترنت به پروتکل‌هایی گفته می‌شود که در لایه انتقال یا لایه‌های بالاتر مدل TCP/IP  کار می‌کنند. پروتکل اینترنت وظیفه برقراری ارتباط سراسری بین برنامه‌های در حال اجرا در دستگاه‌های مختلف از طریق اینترنت را برعهده دارد. همچنین، خدماتی مانند قابلیت اطمینان و کنترل خطا، جریان، ترافیک، امنیت و غیره را ارائه می‌دهند. برخی از نمونه‌های پروتکل اینترنت عبارت هستند از TCP، UDP، HTTP، HTTPS و غیره.

پروتکل ارتباط بی‌سیم

پروتکل ارتباط بی‌سیم به پروتکل‌هایی گفته می‌شود که در لایه فیزیکی یا لایه پیوند داده مدل OSI یا مدل TCP/IP کار می‌کنند. این پروتکل‌ها وظیفه انتقال و دریافت داده‌ها را با استفاده از امواج الکترومغناطیسی روی یک رسانه بی‌سیم برعهده دارند و ویژگی‌هایی مانند مدولاسیون، دمدولاسیون، رمزگذاری، رمزگشایی، چندگانه‌سازی و غیره را ارائه می‌دهند.

انواع پروتکل شبکه

به‌طورکلی، استانداردهای پروتکل‌های شبکه به سه دسته تقسیم می‌شوند:

•  پروتکل‌های ارتباطی مانند Ethernet
• پروتکل‌های مدیریتی مانند SMTP
•  پروتکل‌های امنیتی مانند Secure Shell یا SSH

در هر یک از این سه دسته بزرگ، هزاران نوع پروتکل شبکه وجود دارد که به‌طور یکنواخت طیف گسترده‌ای از وظایف تعریف شده، از جمله احراز هویت، اتوماسیون، تصحیح، فشرده‌سازی، مدیریت خطا، بازیابی فایل، انتقال فایل، تجمع پیوند، مسیریابی، معناشناسی، همگام‌سازی و ترکیب را انجام می‌دهند. در ادامه، سه نوع از استانداردهای پروتکل‌های شبکه که برای ارتباطات به‌کار می‌روند را معرفی خواهیم کرد.

پروتکل‌های ارتباطی شبکه

کارایی یک شبکه، توسط پروتکل‌های ارتباطی آن تعیین می‌شود. فرمت‌ها و مقرراتی که بر نحوه مبادله داده‌ها بین شبکه‌ها نظارت می‌کنند، توسط این دسته از استانداردهای پروتکل‌های شبکه توصیف می‌شوند. این امر، هم برای سخت افزارها و هم نرم افزارها اعمال می‌شود و برای برقراری ارتباط بین سیستم‌های محاسباتی و سیستم‌های مخابراتی ضروری است. پروتکل‌های ارتباطی علاوه‌بر رسیدگی به نحو، هماهنگ‌سازی و الزامات معنایی که برای کار کردن ارتباطات آنالوگ و دیجیتال باید وجود داشته باشد، احراز هویت و تشخیص خطا را نیز انجام می‌دهند. HTTP، UDP، TCP و Internet Relay Chat برخی از استانداردهای پروتکل‌های شبکه هستند که در دسته پروتکل‌های ارتباطی طبقه‌بندی می‌شوند.

پروتکل‌های مدیریت شبکه

پروتکل‌های مدیریت شبکه برای اطمینان از ارتباط پایدار و عملکرد بهینه در سراسر شبکه، به تعیین خط مشی‌ها و فرآیندهای مورد نیاز برای نظارت، مدیریت و نگهداری از یک شبکه کامپیوتری کمک می‌کنند. آن‌ها همچنین در برقراری ارتباط در شبکه کمک می‌کنند. پروتکل مدیریت شبکه ساده (SNMP) و ICMP نمونه‌هایی از پروتکل‌های مدیریت شبکه هستند.

پروتکل‌های امنیتی شبکه

مسئولیت اصلی پروتکل‌های امنیتی شبکه، حصول اطمینان از امن و مطمئن بودن داده‌های در حال انتقال از طریق اتصالات شبکه است. این پروتکل‌ها همچنین مشخص می‌کنند که شبکه چگونه باید از داده‌ها در برابر هرگونه تلاش غیرمجاز برای بازرسی یا استخراج آن‌ها محافظت کند. این فرایند تضمین می‌کند که کاربران، سرویس‌ها یا دستگاه‌های غیرمجاز به شبکه دسترسی پیدا نمی‌کنند. پروتکل‌هایی مانند Secure Sockets Layer (یا SSL)، Secure FTP و HTTP Secure (یا HTTPS) در این سطح کار می‌کنند.

نحوه کار پروتکل‌؛ مدل OSI

پروتکل‌های شبکه، فرآیندهای بزرگ‌تر در هر سطح از شبکه را به توابع و وظایف مجزا با تعریف محدود تقسیم می‌کنند. در مدل استاندارد که به عنوان مدل اتصال متقابل سامانه‌های باز (Open Systems Interconnection) یا OSI شناخته می‌شود، یک یا چند پروتکل شبکه در هر لایه در مبادله مخابراتی بر فعالیت‌ها نظارت می‌کنند. کار لایه‌های پایین‌تر انتقال داده است، در حالی که لایه‌های بالایی در مدل OSI، با نرم افزار و برنامه‌های کاربردی سروکار دارند. برای درک نحوه کار پروتکل‌های شبکه، باید با عملکرد هفت لایه مدل OSI که در ادامه معرفی می‌کنیم آشنا شوید.

لایه فیزیکی

لایه فیزیکی (Physical Layer)، لایه اولیه‌ای است که دو سیستم تعامل پذیر را به صورت فیزیکی به هم متصل می‌کند. همچنین، انتقال مودم سیمپلکس یا دوبلکس را کنترل می‌کند و کار انتقال داده‌ها در بیت‌ها را انجام می‌دهد. علاوه‌براین، بر سخت افزارهایی نظیر سیم‌ها، کابل‌ها، سطوح ولتاژ و توپوگرافی که کارت رابط شبکه (NIC) را به شبکه متصل می‌کنند نظارت می‌کند.

لایه دیتا لینک

لایه دیتا لینک (Data Link Layer) مسئول تحویل بدون خطای داده‌ها از یک گره به گره دیگر در لایه فیزیکی است. همچنین، لایه سیستم عامل NIC هم محسوب می‌شود که دیتاگرام‌ها را در فریم‌ها قرار می‌دهد و نقطه شروع یا توقف تحویل داده‌ها را در هر فریم مشخص می‌کند. علاوه‌براین، مشکلات ناشی از فریم‌های شکسته، اشتباه یا تکراری را برطرف می‌کند.

لایه شبکه

لایه شبکه (Network Layer)، کار تنظیم جریان اطلاعات، سوئیچینگ و مسیریابی بین ورک‌استیشن‌ها (Workstation) را انجام می‌دهد. علاوه‌براین، دیتاگرام‌ها را از لایه انتقال به دیتاگرام‌های بدون خطا و کوچک‌تر تقسیم می‌کند.

لایه انتقال

لایه انتقال (Transport Layer)، خدمات را از لایه شبکه به لایه اپلیکیشن منتقل و داده‌ها را برای بررسی خطاها در سطح شبکه به فریم‌های کوچک‌تر تجزیه می‌کند. اساسا، لایه انتقال تضمین می‌کند که کل پیام از ابتدا تا انتها به‌طورکامل تحویل داده شود. همچنین، انتقال موفقیت‌آمیز داده‌ها و ارسال مجدد آن‌ها در صورت کشف خطا را تایید می‌کند.

لایه جلسه یا نشست

لایه جلسه یا نشست (Session layer) ارتباط بین دو ورک‌استیشن (Workstation) که نیاز به ارتباط دارند را برقرار می‌کند. این لایه علاوه‌بر تضمین امنیت، بر برقراری اتصال، نگهداری جلسه و احراز هویت نظارت می‌کند.

لایه ارتباطات

لایه ارتباطات (Presentation Layer) با نام لایه ترجمه نیز شناخته می‌شود. زیرا داده‌ها را از لایه اپلیکیشن بازیابی می‌کند و آن‌ها را برای انتقال از طریق شبکه قالب‌بندی می‌کند. این لایه، به نمایش مناسب داده‌ها می‌پردازد و به نحو و معنای اطلاعات توجه دارد. لایه ارائه همچنین وظیفه مدیریت امنیت در سطح فایل و تبدیل داده‌ها به استانداردهای شبکه را برعهده دارد.

لایه اپلیکیشن

لایه اپلیکیشن یا کاربرد (Application Layer) که لایه بالایی شبکه است، بر انتقال درخواست‌های برنامه‌های کاربردی کاربر به سطوح پایین‌تر نظارت می‌کند. انتقال فایل، ایمیل، ریموت لاگین، ورود داده‌ها و سایر برنامه‌های رایج در این لایه انجام می‌شود.

هر بسته‌ای که از طریق شبکه ارسال و دریافت می‌شود حاوی داده‌های باینری است. اکثر پروتکل‌های محاسباتی یک هدر در ابتدای هر پکیج شبکه اضافه می‌کنند تا اطلاعات مربوط به فرستنده و مقصد مورد نظر پیام را ذخیره کند. برخی از پروتکل‌ها ممکن است یک فوتر در پایان با اطلاعات اضافی نیز داشته باشند. پروتکل‌های شبکه این هدرها و فوترها را به عنوان بخشی از داده‌های در حال حرکت بین دستگاه‌ها پردازش می‌کنند تا پیام‌های نوع خود را شناسایی کنند.

پروتکل‌های شبکه اغلب در قالب یک استاندارد صنعتی مشخص می‌شوند که توسط گروه‌هایی مانند گروه‌های زیر توسعه پیدا می‌کنند:

• اتحادیه بین المللی مخابرات (ITU)
• موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE)
• کارگروه مهندسی اینترنت (IETF)
• سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO)
• کنسرسیوم وب جهانی (W3C)

نحوه کار مدل TCP/IP

وقتی تعدادی از پروتکل‌های شبکه با هم همکاری می‌کنند، یک مجموعه پروتکل را به وجود می‌آورند. مجموعه پروتکل TCP/IP (مخفف Transmission Control Protocol/Internet Protocol) که معمولا در مدل‌های Client-server به‌کار می‌رود، شامل پروتکل‌های متعددی در سراسر لایه‌ها مانند لایه‌های داده، شبکه، انتقال و اپلیکیشن است که با هم کار می‌کنند تا اتصال اینترنت را فعال کنند. این پروتکل‌ها شامل موارد زیر می‌شوند:

• پروتکل کنترل انتقال: این پروتکل که به آن TCP نیز گفته می‌شود، مجموعه‌ای از قوانین را برای تبادل پیام با سایر نقاط اینترنت در سطح بسته اطلاعاتی به‌کار می‌گیرد.
• پروتکل دیتاگرام کاربر: این پروتکل که با نام UDP نیز شناخته می‌شود، به عنوان یک پروتکل ارتباطی جایگزین برای TCP عمل می‌کند و برای برقراری ارتباطات با تاخیر کم و اتصال یکپارچه بین برنامه‌ها و اینترنت به‌کار می‌رود.
• پروتکل IP: این پروتکل مجموعه‌ای از قوانین را برای ارسال و دریافت پیام در سطح آدرس‌های IP به‌کار می‌گیرد.

سایر پروتکل‌های شبکه از جمله HTTP (مخفف Hypertext Transfer Protocol) و FTP (مخفف File Transfer Protocol) مجموعه‌ای از قوانین را برای تبادل و نمایش اطلاعات تعریف کرده‌اند. مجموعه TCP/IP برخلاف مدل OSI از چهار لایه تشکیل شده است که هر کدام دارای پروتکل‌های خود هستند. در ادامه، چهار لایه مدل TCP/IP را بررسی می‌کنیم.

لایه اپلیکیشن

لایه اپلیکیشن (Application layer) بالاترین لایه مدل TCP/IP است که دسترسی کاربران به منابع شبکه را مدیریت می‌کند. برخی از پروتکل‌های موجود در این لایه عبارت هستند از HTTP، SMTP و FTP.

لایه انتقال

لایه انتقال (Transport layer) تضمین می‌کند که بخش‌ها به درستی از طریق کانال ارتباطی منتقل شوند و همچنین، پیوند شبکه بین سیستم مبدا و مقصد نیز در این لایه برقرار می‌شود.

لایه اینترنت

لایه اینترنت (Internet layer) که به عنوان لایه شبکه نیز شناخته می‌شود بسته‌هایی را برای شبکه دریافت و ارسال می‌کند. این لایه شامل پروتکل‌های IP، ARP و ICMP است.

لایه دسترسی به شبکه

Network access layer یا لایه دسترسی به شبکه TCP/IP، لایه‌های فیزیکی و پیوند داده مدل OSI را با هم ترکیب می‌کند. این لایه با انرژی، بیت‌ها و رسانه‌های مورد استفاده برای انتقال آن‌ها، مانند مس، فیبر و شبکه بی‌سیم سروکار دارد. علاوه‌براین، کار تبدیل بیت به واحدهای پروتکل، مانند بسته‌های اترنت، آدرس‌های MAC و NIC را نیز انجام می‌دهد.

روش به‌کارگیری انواع پروتکل چیست؟

اکنون که متوجه شدیم پروتکل چیست و با انواع آن آشنا شدیم، باید با نحوه به‌کارگیری آن‌ها نیز آشنا شویم. دراین‌خصوص باید توضیح دهیم که بسته به الزامات و مشخصات سیستم ارتباطی، پروتکل‌ها را می‌توان به روش‌های مختلفی به‌کار گرفت. برخی از روش‌های رایج به‌کارگیری پروتکل‌ها شامل موارد زیر می‌شوند:

• پیاده سازی سخت افزاری: این نوع پیاده سازی شامل طراحی و ساخت دستگاه‌ها یا اجزای فیزیکی است که می‌توانند عملکردهای پروتکل را انجام دهند. پیاده سازی پروتکل‌ها در سخت افزار معمولا سریع‌تر، کارآمدتر و قابل‌اعتمادتر از اجرای آن‌ها در نرم افزار است. با این حال، گران‌تر و پیچیده‌تر از پیاده سازی در نرم افزار است و انعطاف‌پذیری کم‌تری هم دارد.
• پیاده سازی نرم افزاری: این نوع پیاده سازی شامل نوشتن و اجرای برنامه‌هایی است که می‌توانند وظایف پروتکل را انجام دهند. پیاده سازی نرم افزاری معمولا ارزان‌تر، ساده‌تر و انعطاف‌پذیرتر از پیاده سازی سخت افزاری است. با این حال، پیاده سازی پروتکل‌ها در نرم افزار کندتر است و کارایی و امنیت کم‌تری هم دارد. سیستم‌عامل‌ها، مرورگرهای وب، کلاینت‌های ایمیل و غیره برخی از نمونه‌های پیاده سازی نرم افزاری پروتکل‌ها هستند.
• پیاده سازی ترکیبی: پیاده سازی ترکیبی شامل ترکیب اجزای سخت افزاری و نرم افزاری برای انجام عملکردهای پروتکل است. پیاده سازی ترکیبی می‌تواند بین سرعت، امنیت، کارایی، هزینه، پیچیدگی و انعطاف‌پذیری پیاده سازی سخت افزاری و نرم افزاری تعادل برقرار کند. برخی از نمونه‌های پیاده سازی ترکیبی عبارت هستند از سیستم‌های تعبیه شده (ES)، فریمور (FW)، درایورها (DRs) و غیره.

پروتکل چیست؛ مثال‌هایی از به‌کارگیری پروتکل‌های شبکه

پروتکل‌های شبکه، اینترنت را به آن چیزی که امروزه می‌شناسیم تبدیل کرده‌اند. زیرا کامپیوترها را قادر می‌سازند در سراسر شبکه با هم ارتباط برقرار کنند. این کار، بدون اینکه کاربران ببینند یا حتی از آن باخبر شوند، انجام می‌شود. چند نمونه از پروتکل‌های شبکه و کاربرد آن‌ها به شرح زیر است:

• Post Office Protocol 3 یا POP3 که جدیدترین نسخه از یک پروتکل استاندارد است و برای دریافت ایمیل به‌کار می‌رود.
• FTP که برای انتقال فایل‌ها از یک ماشین به ماشین دیگر به‌کار می‌رود. این فایل‌ها می‌توانند اسناد چندرسانه‌ای، برنامه، فایل‌های متنی و اسناد دیگر باشند.
• Telnet که مجموعه‌ای از قوانین است و برای اتصال یک سیستم به سیستم دیگر از راه دور استفاده می‌شود. در این پروتکل، رایانه محلی درخواست اتصال را ارسال می‌کند و رایانه راه دور اتصال را می‌پذیرد.
• HTTPS که یک پروتکل رایج است و برای محافظت از ارتباط بین دو کامپیوتر به‌کار می‌رود. یکی از این کامپیوترها از مرورگر استفاده می‌کند و دیگری داده‌ها را از وب سرور دانلود می‌کند.
• Gopher که مجموعه‌ای از قوانین است و برای جست‌وجو، گرفتن و نمایش اسناد از سایت‌های ریموت کاربرد دارد. این پروتکل بر اساس مدل Client-server عمل می‌کند.

آینده پروتکل شبکه

پروتکل‌ها به‌طورمداوم در حال تکامل و بهبود هستند تا نیازهای ارتباطات دیجیتال که دائما در حال تغییر هستند را برآورده کنند.اکنون ممکن است با این سوال مواجه شویم که چالش‌های فعلی‌ توسعه پروتکل چیست؟ برخی از چالش‌های فعلی که در توسعه پروتکل‌ها وجود دارد شامل موارد زیر می‌شوند:

• مقیاس پذیری: مقیاس پذیری به توانایی یک پروتکل برای مدیریت حجم رو به افزایش داده یا دستگاه‌ها بدون به خطر انداختن عملکرد آن‌ها اشاره دارد. اهمیت مقیاس پذیری در حمایت از رشد و گسترش سیستم‌های ارتباطی دیجیتال مانند اینترنت یا اینترنت اشیا (IoT) است. برخی از تکنیک‌های بهبود مقیاس پذیری عبارت هستند از: طرح‌های آدرس‌دهی سلسله مراتبی (نظیر IPv6)، الگوریتم‌های مسیریابی (نظیر BGP)، روش‌های متعادل‌سازی بار (نظیر DNS) و غیره.
• امنیت: امنیت به توانایی یک پروتکل برای محافظت از داده‌ها دربرابر دسترسی یا تغییر غیرمجاز در طول انتقال یا ذخیره‌سازی اشاره دارد. امنیت برای اطمینان از محرمانه بودن، یکپارچگی و در دسترس بودن داده‌ها در سیستم‌های ارتباطی دیجیتال مانند تجارت الکترونیک یا دولت الکترونیک اهمیت دارد. برخی از تکنیک‌های بهبود امنیت عبارت هستند از روش‌های رمزگذاری (نظیر AES)، روش‌های احراز هویت (نظیر SSL)، امضای دیجیتال (نظیر RSA) و غیره.
• کارایی: کارایی به توانایی یک پروتکل در استفاده بهینه از منابع موجود (مانند پهنای باند، توان، حافظه و غیره) و به حداقل رساندن سربار یا اتلاف منابع اشاره دارد. کارایی برای بهبود عملکرد و کیفیت سیستم‌های ارتباطی دیجیتال مانند استریم ویدیو یا بازی آنلاین اهمیت دارد. برخی از تکنیک‌های بهبود کارایی عبارت هستند از روش‌های فشرده‌سازی (نظیر JPEG)، روش‌های تصحیح خطا (نظیر CRC)، روش‌های چندگانه‌سازی (نظیر CDMA) و غیره.
• سازگاری: سازگاری به توانایی یک پروتکل برای تعامل با سایر پروتکل‌ها یا دستگاه‌هایی که از استانداردها یا فناوری‌های مختلف استفاده می‌کنند اشاره دارد. سازگاری برای اطمینان از تنوع و انعطاف‌پذیری سیستم‌های ارتباطی دیجیتال مانند رایانش ابری یا شهرهای هوشمند اهمیت دارد. برخی از تکنیک‌های بهبود سازگاری عبارت هستند از روش‌های تبدیل پروتکل (نظیر Gatewayها)، روش‌های تطبیق پروتکل (نظیر پراکسی‌ها)، روش‌های مذاکره پروتکل (مانند HTTP/2) و غیره.

جمع بندی

در این مطلب بررسی کردیم که پروتکل چیست و همچنین، با استانداردهای پروتکل‌های شبکه نیز آشنا شدیم. همانطور که در این مطلب بررسی کردیم، پروتکل‌ها پشتوانه اصلی ارتباطات دیجیتال هستند. آن‌ها دستگاه‌ها را قادر می‌سازند تا به طور موثر، کارآمد، ایمن و قابل‌اعتماد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. همچنین، به تسهیل خدمات و برنامه‌های مختلفی که باعث غنی شدن زندگی و جامعه ما می‌شوند، کمک می‌کنند. پروتکل اینترنت و پروتکل شبکه مانند تمامی پروتکل‌های دیگر، به‌طور‌مداوم به پیشرفت و تکامل خود ادامه می‌دهند تا نیازها و خواسته‌های ارتباطات دیجیتال که دائما در حال تغییر است را برآورده کنند. پروتکل‌ها فقط یک سری قوانین و رویه نیستند، بلکه نوآوری‌ها و راه‌حل‌های تازه‌ای را هم به ما نشان می‌دهند.