دليل شامل يوضح بروتوكول TCP مُقارنة بـ UDP

في مجال شبكات الكمبيوتر الواسع، هُناك مَجموعة من البروتوكولات التي تنظم المعايير والمبادئ التوجيهية التي تسمح للأجهزة بالتواصل مع بعضها البعض ومشاركة المعلومات بسهولة. ومن أبرز هذه البروتوكولات بروتوكول UDP (بروتوكول مخطط بيانات المستخدم) وبروتوكول التحكّم في النقل (TCP)، وهما من أهم اللبنات الأساسية لنقل البيانات. فيجب على أي شخص يعمل في مجال الشبكات أن يكون على دراية تامة بالتمييز بين بروتوكول TCP مُقارنة بـ UDP.

تستلزم حالات الإستخدام المُختلفة أساليب مختلفة لنَقل البيانات، ويمثل هذان البروتوكولان – TCP و UDP – تلك الأساليب. لو كُنت ترغب في تحسين أداء الشبكة وإصلاح مشاكل الإتصال وإختيار البروتوكول المناسب لتطبيقاتك، فأنت بحاجة إلى معرفة الإختلافات.

TCP بروتوكول التحكّم في الإرسال

يعد بروتوكول التحكّم في الإرسال (TCP) أحد أهم البروتوكولات الأساسية لنقل البيانات على شَبكات الكُمبيوتر. الهدف الرئيسي لهذا البروتوكول هو توفير النقل الآمن والمنظم للبَيانات بَين الأَجهزة. يعتبر بروتوكول التحكّم في النقل (TCP) طريقة مرنة وموجهة للإتصال لتوصيل البيانات عبر الشبكات، وهو يعمل في طَبقة النّقل من مجموعة بروتوكول الإنترنت.

الخصائص التي تركز على العلاقة

من بين الخصائص المُميزة لبروتوكول التحكّم في الإتصالات (TCP) تركيزه على الإتصالات. يحتاج الطرفان المشتركان في نقل البيانات أولاً إلى إنشاء رابط إفتراضي. من خلال الحفاظ على هذا الرابط، يُمكننا التأكد من وصول البَيانات إلى وجهَتها بالتّسلسل الصحيح وبدون أخطاء.

نقل موثوق للبيانات

إحدى المميزات الأساسية لبرنامج TCP هي موثوقيته. من بين التدابير العديدة التي يستخدمها TCP لضمان دقة البيانات أثناء الإرسال حُزم الإِقرار والقدرة على إعادة إرسال البَيانات في حالة فُقدانها أو تلفها. وبفضل هذه الطريقة المضنية، تصل البيانات غير تالفة، ممّا يُقلل من إحتمالية حدوث أخطاء في الإرسال.

المُصافحة الثلاثية

تُستخدم المصافحة الثلاثية لبدء الإتصال في TCP. من أجل إنشاء إتصال، فيجب على المرسل والمستقبل تبادُل ثلاثة رسائل. من المُرجح أن يكون الإتصال الناتج عن ذلك جدير بالثقة وآمن لأن المُصافحة الثلاثيّة تتحقق من أن كِلا الطّرفين مُستعدان لنقل البيانات.

إدارة التدفق والإزدحام

لتنظيم مُعدل نَقل البَيانات بين الأجهزة، يستخدم TCP أساليب التحكم في التدفق. وهذا يحافظ على عدم تحميل جهاز الإستقبال بالبيانات بشكل زائد، ممّا يُحافظ على تشغيله بأفضل حالاته. من أجل التكيف مع ظُروف الشبكة وضمان تدفق البيانات بشكل فعّال حتى في حالة وجود إزدحام، يستخدم TCP تقنيات إدارة الإزدحام.

بروتوكول مُخطط بيانات المُستخدم، أو UDP

يوفر بروتوكول مُخطط بَيانات المُستخدم (UDP) بروتوكول آخر مهم للشبكات، وهو بروتوكول مُخطط بيانات المُستخدم (UDP) طريقة خَفيفة وفعّالة لإرسال البَيانات. مع التّركيز على البَساطة والسّرعة، يختلف UDP عن TCP في أنه لا يتطلب إتصالات ليعمل. وعادةً ما تختار التطبيقات التي تقدر الإتصال في الوَقت الحقيقي والقليل من النّفقات العامّة هذا العضو في مجموعة بروتوكول الإنترنت (IP)، وهو جُزء من طبقة النقل.

طبيعة غير متّصلة

يُعد عدم وجود رابط أحد المميزات الفارقة لـ UDP. لا يبدأ نقل البيانات بإنشاء إتصال مُخصص مع UDP، على عَكس TCP. وبدلاً من هذا، فإنه ينقل البيانات في حُزم مُنفصلة، ممّا يَجعله أَسرع وأَكثر مُلاءمة للحالات التي يَكون فيها فُقدان البَيانات قليل مقبولاً.

النقل للبيانات

إن عدم موثوقية نقل البيانات هو نتيجة لطبيعة UDP الغير متصلة. وعلى إفتراض أن التحقق من الأخطاء وإستعادتها سيتم التعامل معها من قبل بروتوكولات أو تطبيقات الطبقة العُليا، فإنّه لا يُستخدم طُرقاً للإقرار أو إِعادة إِرسال الحُزم المَفقودة. على الرغم من أنه قد يكون هُناك بعض فُقدان البَيانات في بعض الأحيان، إلا أن هذه الطريقة تعمل بشكل رائع للمهام التي تقدر السرعة أكثر من الدقة.

إستخدامات UDP

حيثما يكون الحد الأدنى من زمن الإستجابة والإتصال في الوَقت الآني أمر مهم للغاية، يَجد UDP مكانه. فيما يلي بعض الأمثلة على إستخدام UDP النموذجي:

بث الوسائط: يجد بروتوكول (UDP) إستخدام واسع في تطبيقات البث، بما في ذلك مواقع بث الوسائط. على الرغم من أنه قد يكون هناك بعض فقدان الحزمة بين الحين والآخر، إلا أن طبيعة الوقت المباشر لهذه الخدمات والخوادم الإفتراضية المُخصصة تحقق أقصى إستفادة من سُرعة UDP.

الألعاب عَبر الإنترنت: إن زمن الإستجابة المُنخفض وسرعة نقل البيانات في UDP يجعلها خيار شائع للألعاب مُتعددة اللاعبين عَبر الإنترنت. ونظراً لطبيعة الألعاب الحساسة للوقت، فإن طبيعة UDP الغير مُتصلة تعتبر مثالية.

الصّوت عَبر بروتوكول الإنترنت (VoIP): أَصبحت المناقشات الآنية والسلسة مُمكنة من خلال حلول الإتصالات الصوتية والمرئية التي تفضل UDP نظراً لسرعته وإنخفاض نفقاته.

مُقارنة TCP و UDP، ما هي الإختلافات الرئيسية؟

تنظيم الرؤوس

تنعكس الطرق المختلفة لنقل البيانات في بنية رأس TCP و UDP. توفر رؤوس TCP الأكثر تعقيداً تفاصيل حول كيفية التعامل مع الإشعارات وتسلسل البيانات وإنشاء الإتصالات والحِفاظ عليها. أما رأس UDP، من ناحية أخرى، فهو أكثر بساطة بكثير، حيث يتضمن فقط منافذ المرسل والمستقبل ومَجموع إختباري لتحديد الأخطاء.

السّرعة والفعالية

تُعد الكفاءة والسرعة التي ينقل بها TCP و UDP البيانات أحد الفروق الرئيسية. فيعمل كُل من تصميم TCP الموجه نَحو الإتصال، وآليات التحقق من الأخطاء القوية، والقُدرة على إعادة إرسال البَيانات المَفقودة معًا لجعل نَقل البَيانات أبطأ ولكن يمكن الإعتماد عليه بشكل أكبر. ولأنه غير موجّه للإتصال ولا يتحمل مِثل هذه التكاليف، فإن UDP أسرع ولكن أقل موثوقية؛ ونتيجة لذلك، من الأفضل إستخدامه في الحالات التي تكون فيها السرعة أمرًا بالغ الأهميّة ولكن يُمكن تحمل فقدان البيانات من حين لآخر.

التّحقق من وجود أخطاء

يُعد التحقق من صحة البيانات المُستلمة والإقرار بالبَيانات المستلمة تقنيتين من تقنيات TCP القوية للتحقق من الأخطاء. يستحق التأخير المتزايد العناء لضمان سلامة البيانات طوال فترة الإرسال. في المقابل، يضمن UDP الإرسال المتسق ولكن لديه الحد الأدنى من التحقق من الأخطاء، ممّا يَجعله أَسرع ولكن يفقد البيانات في بعض الأحيان.

قرارات بشأن TCP مقابل UDP

إختر TCP عندما:

• يجب تَسليم البَيانات بطريقة يُمكن الإعتماد عليها ومنظمة.
• تحتاج التطبيقات إلى تسليم بيانات دقيقة أو تتضمّن نَقل الملفات.
• مثل الأنظمة الأخرى المستندة إلى الإنترنت، يكون الإتصال الموجّه نَحو الإتصال مطلوباً.

إختر UDP إذا

• كانت الحاجة إلى السرعة والحد الأدنى من التأخير لهما أهمية قصوى.
• كانت التطبيقات التي تعمل في الوَقت المباشر، بما في ذلك الألعاب عبر الإنترنت والبث على الإنترنت، بحيث يمكن تحمل قدر ضئيل من فقدان البيانات.
• كان يمكن التّعامل مع كل من التّحقق مِن الأَخطاء وإستردادها بشكل مستقل من قبل طبقة التطبيق.

بروتوكولات وتطبيقات TCP

بروتوكول نَقل البريد البسيط، أو SMTP

الغرض: إدارة حركة البَريد الإلكتروني الصادرة والواردة عبر الشبكة هي وظيفته الأساسية.

الخصائص: من أجل ضمان إِرسال الرسائل للبريد الإلكتروني بشكل صحيح وإيصالها إلى وجهاتها، فإن نقل البيانات الذي يُمكن الإعتماد عليه في بروتوكول TCP ضروري.

بروتوكول نَقل النص التشعبي الآمن، أو HTTP/HTTPS

الهدف: يجعل من السهل إرسال النّصوص والصّور وغيرها من أشكال المعلومات عبر الإنترنت بسهولة.

الخصائص: تَضمن الموثوقية في TCP سُرعة تَحميل الصفحات، مما يجعله بروتوكول مثالي للإتصالات الآمنة والتصفح عبر الإنترنت.

بروتوكول نَقل الملفات FTP

الهدف: يُتيح بشكل أساسي للعملاء والخوادم على الشبكة مشاركة الملفات مع بعضهم البعض.

الخصائص: يضمن التصميم الموجه للإتصال لبروتوكول TCP النقل الموثوق والمناسب للملفات الضخمة.

بروتوكولات وتطبيقات UDP

DNS (نظام أسماء النطاقات)

الغرض: الهدف منه هو تحويل عناوين IP الرقمية إلى معادلاتها المقروءة بشرياً، وهو ما تم تصميم عناوين المواقع من أجله بالفعل.

الخصائص: تتناسب إستفسارات نظام أسماء النطاقات، التي تتطلب رُدود سريعة ويمكنها تحمل فقدان البيانات من حين لآخر، مع سرعة UDP.

بروتوكول التكوين الديناميكي للمضيف، أو DHCP إختصاراً

الهدف: يخصص عَناوين IP لعقد الشبكة بشكل سريع.

الخصائص: يتميّز بروتوكول UDP بطبيعته غير المتصلة، ممّا يتيح تخصيص عَناوين IP بسُرعة وبدون الحَاجة إلى إتصال مُستمر.

بروتوكولات تدفق الفيديو والصوت (مثل UDP)

الهدف: يتيح إمكانية بث ملفات الوسائط عبر الإنترنت في دقيقة واحدة.

الخصائص: الألعاب عبر الإنترنت، ومؤتمرات الفيديو، والبث المباشر هي مجرد أمثلة قليلة من الإستخدامات العديدة لبروتوكول UDP بسبب سرعته وكفاءته، وهما أمران ضروريان لتوفير المعلومات المباشرة بزمن إستجابة منخفض.

الخلاصة

وأخيراً، فإن أساس الشبكات المعاصرة هو TCP مقارنةً بـ UDP، بخصائصهما الفريدة. فالتطبيقات التي تتطلّب بيانات دقيقة مُناسبة تمامًا لـ TCP، لكن سيناريوهات الوقت المباشر التي يمكنها تحمل فُقدان البَيانات العرضي تستفيد بشكل كبير من سرعة UDP. تُملي إعتبارات مثل نوع التّطبيق ومتطلبات وقت الإستجابة إستخدام TCP أو UDP.

من أجل إتخاذ قرارات مدروسة أثناء تصميم الشبكات، من الضروري فِهم طريقة المُقارنة بين TCP و UDP. فهو يمنح الخبراء القدرة على ضبط الأداء وفقاً لإحتياجات تطبيقات معينة. بالإضافة إلى ذلك، فإن التنسيق الدّقيق بين TCP و UDP يَسمح بنقل البَيانات بسُرعة ويمكن الإعتماد عليه في شبكات الكمبيوتر، بحيث يضمن إتصال فعّال.

أسئلة وأجوبة