وسائل الاتصال في الشبكات

السبت,24 سبتمبر 2011 - 06:32 ص

: 5886

لتسهيل عملية تصور كيفية نقل البيانات من جهاز إلى جهاز آخر، قامت وزارة الدفاع الأمريكية بتقسيم العملية إلى 4 طبقات:

طبقة البرامج والعمليات (Process/Application Layer):البروتوكولات الموجودة في هذه الطبقة تستعمل في عمليات توصيل العقدة إلى العقدة (Node to Node) وتتحكم في مواصفات الواجهة الأمامية للمستخدم (user interface)

طبقة المضيف إلى المضيف (Host to Host Layer) :البروتوكولات الموجودة في هذه الطبقة تستعمل في تنصيب درجة خدمة النقل للبرامج. وتقوم الطبقة بانشاء وسائل اتصال معتمد عليها بين جهازين كما إنها تضمن توصيل البيانات بصورة خالية من الخطأ. ومن مسؤوليات الطبقة ترقيم الرزم والحفاظ على سلامة البيانات.

طبقة الانترنت (Internet Layer):البروتوكولات هنا مسؤولة عن النقل المنطقي للرزم في الشبكة وإعطاء أرقام الأي بي للمضيفين. وتقوم الطبقة أيضا بتوجيه الرزم في الشبكات المختلفة وتتحكم الطبقة أيضا في مجرى الاتصال بين مضيفين اثنين.

طبقة دخول الشبكة (Network Access Layer) :هذه الطبقة تراقب عملية تبادل البيانات بين المستضيف والشبكة وهي مسؤولة عن عنوان الهاردوير والبروتوكولات الموجودة في هذه الطبقة مسؤولة عن النقل المادي للبيانات.
أولا: بروتوكولات طبقة البرامج والعمليات:

الشبكة التلفونية Telnet
Telnet هو اختصار لـTelephone Network من خلال هذا البروتوكول يستطيع مستخدم الشبكة التليفونية باستعمال الموارد المتاحة في جهاز آخر يسمى بخادم الشبكة التليفونية.

بروتوكول نقل الملفات FTP
وهو البروتوكول الخاص بنقل الملفات بين الأجهزة وهو ليس فقط بروتوكول بل هو أيضا برنامج لتعديل الملفات في أغلب الأوقات يُستعمل بروتوكول نقل الملفات مع الشبكة التلفونية للاتصال بخادم لبروتوكول نقل الملفات بروتوكول نقل الملفات يعطيك الكثير من الحرية في تغيير ترتيب الملفات وتغيير اسم الملفات.

نظام ملف الشبكة Network File System NFS
هذا النظام يسمح لأنظمة الملفات المختلفة أن تعمل مع بعضها هكذا: لنفترض أنه عندنا شبكة خادم/زبون ونظام NT يعمل على الخادم وأنظمة الزبون هي Unix. نظام ملف الشبكة يسمح لجزء في ذاكرة RAM الخادم بتخزين ملفات Unix وبذلك تستطيع أجهزة الزبون استعمال هذه الملفات فعلى الرغم من أن نظام الملفات في NT وUnix تختلفان - من ناحية طول اسم الملف وطريقة تسمية الملف - فإن مستخدمي NT وUnix يستطيعون الوصول إلى هذه الملفات بصورة طبيعية وبدون الحاجة لتغييرات.

بروتوكول نقل البريد البسيط Simple Main Transfer Protocol (SMTP)
يُستعمل هذا البروتوكول في نقل البريد الالكتروني.

Line Printer Daemon
صمم هذا البروتوكول من أجل المشاركة في الطابعات. فـLPD بالاضافة إلى LRP يستخدمان لارسال أوامر الطبع إلى طابعات الشبكة عن طريق TCP/IP

نافذة اكس X Window
صممت نافذة اكس من أجل عمليات الخادم/الزبون فهي تُعرف البروتوكول المسؤول عن استخدام واجهة تصويرية للمستخدم Graphical User Interface في علميات الخادم/الزبون.

بروتوكول بسيط لادارة الشبكة Simple Network Management Protocol (SNMP)
هذا البروتوكول مسؤول عن جمع وتحليل البيانات الموجودة في الشبكة ففي أوقات مختلفة، يقوم هذا البروتوكول بطلب بيانات معينة من الأجهزة الموجودة بالشبكة اذا كان كل شيء على ما يرام فإن البروتوكول يستلم تقرير يسمى بـ"الخط الأساسي" Baseline وهذا التقرير يؤكد على صحة الشبكة وإن كانت هناك مشاكل في الشبكة فإن البروتوكول يرسل رسائل مستعجلة إلى المسؤولين عن الشبكة تعلمهم بوجود خلل في الشبكة.

خدمة نطاق الاسم Domain Name Service (DNS)
اُستحدثت هذه الخاصية لتسهيل حياة الانسان فالفرد يتسطيع أن يصل لأي جهاز على شبكته عن طريق كتابة رقم الأي بي ولكنه من الصعب حفظ أرقام الأي بي للكثير من الأجهزة فتم استحداث خدمة نطاق الاسم بحيث يتم ايجاد واجهة أمامية للأي بي، فلا يحتاج الفرد إلى حفظ الأي بي، ولكنه يستطيع معرفة اسم الجهاز ومن خلال ذلك يستطيع الوصول إليه.
ثانياً: بروتوكولات طبقة المضيف إلى المضيف:
أهم وظيفة لهذه الطبقة أن تحمى الطبقة العليا من عمليات الشبكة المعقدة كأن هذه الطبقة تطلب من الطبقة العليا كل البيانات والارشادات وهي تقوم بعملية توصيل وتنظيم المعلومات.
هناك بروتوكولان اثنان في هذه الطبقة، وهما:

بروتوكول تحكم التوصيل: Transmission COntrol Protocol (TCP)
يقوم هذا البروتوكول بأخذ مجموعة كبيرة من البيانات من برنامج معين ومن ثم تكسيرهاإلى أجزاء صغيرة وتُرقيم هذه الأجزاء وترتبها وعندما يتم ارسال هذه الأجزاء المرقمة فإن TCP في الجهاز المرسل ينتظر رسالة تأكيد وصول من الـTCP في الجهاز المُستقبل فإن لم تصل رسالة تأكيد وصول إلى TCP جهاز المرسل فإن TCP يقوم بإعادة ارسال الأجزاء التي لم يأتي تأكيد بوصولها.
قُبيل عملية بدأ الارسال يقوم TCP الجهاز المرسل بارسال رسالة إلى TCP الجهاز المستقبل مستفسرا عن امكانية ارسال الرسالة الآن فإن أتت الإجابة بالايجاب يقوم TCP الجهاز المرسل ببدأ عملية الارسال. وإن كانت الإجابة بلا، فإن TCP الجهاز المرسل ينتظر قليلا قبل أن يرسل رسالة استفسار مرة أخرى وإن لم يأت الجواب على رسالة الاستفسار فإن TCP الجهاز المرسل يقوم بإعادة ارسال رسالة الاستفسار.
وعندما تأتي رسالة الإيجاب، فإن TCP الجهاز المرسل يقوم بارسال الأجزاء المرقمة.
ويتفق TCP الجهاز المرسل مع TCP الجهاز المستقبل على كمية الأجزاء المرسلة قبل الحصول على رسالة تأكيد وصول آخرى من الجهاز المستقبل وفي هذه الأثناء ومع بدأ الارسال فإن TCP المرسل يكون دائرة واقعية Virtual Circuit مع TCP المستقبل.

User Datagram Protocol (UDP)

ثالثآ :طبقة بروتوكولات الانترنت
هناك سببين رئيسيين لوجود هذه الطبقة:

التوجيه (routing)

تقديم واجهة أمامية شبكية موحدة للطبقات العليا.
كل الطبقات - العليا أو السفلى - ليس لديها القدرة على التوجيه إلا طبقة بروتكولات الانترنت فهي الطبقة الوحيدة الي تقوم بمهمة التوجيه المعقدة والمهمة.
مهمة الطبقة الثانية هي تقديم واجهة أمامية شبكية موحدة لبروتوكولات الطبقات العليا فبدون هذه الطبقة، فإن على مبرمجي البرامج بأن يكتبوا كودات يكون مهمتها الأساسية كيفية التعامل مع طبقة دخول الشبكة هذه العملية ستكون مرهقة، بالاضافة إلى إنها تؤدي إلى انتاج نسخ مختلفة لنفس البرنامج وكل نسخة تكون مسؤولة عن نوع معين من التوصيل ولكن مع وجود طبقة بروتوكولات الانترنت فإنه من مهمتها أن تقوم بارسال جميع البيانات عن طريق واحد دون اللجوء إلى تعقيدات برمجية.
والبروتوكولات الموجودة في هذه الشبكة هي:
1) بروتوكول الانترنت Internet Protocol IP
2) بروتوكول رسالة تحكم الانترنت Internet Control Message Protocol ICMP
3) بروتوكول اقرار العنوان Address Resolution Protocol ARP
4) بروتوكول اقرار العنوان المعاكس Reverse Address Resolution Protocol RARP

بروتوكول الانترنت Internet Protocol IP :
بروتوكول الانترنت هو بصورة عامة نفسه طبقة الانترنت فوظيفة بقية البروتوكولات في هذه الشبكة هي مساعدة بروتوكول الانترنت.
بروتوكول الانترنت ينظر إلى عنوان كل رزمة ثم باستخدام جدول التوجيه، يقرر بروتوكول الانترنت محطة الرزمة التالية باستخدام أفضل طريقة لمعرفة الأجهزة على شبكة ما يتطلب الإجابة على سؤالين.
السؤال الأول: على أي شبكة الجهاز موجود؟
السؤال الثاني: ما هو رقم التعريف للجهاز على تلك الشبكة؟
إجابة السؤال الأول: يستلزم معرفة العنوان المنطقي logical address
إجابة السؤال الثاني: يستلزم معرفة عنوان الهاردوير.
كل مستضيف على أي شبكة يملك رقم هوية منطقي يسمى بعنوان بروتوكول الانترنت IP Address وهو نفسه العنوان المنطقي.
بروتوكول الانترنت يحصل على الأجزاء segments من طبقة المضيف إلى المضيف ويكسرها إلى رزم packets وبروتوكول الانترنت في الجهار المستقبل يقوم بإعادة جمع الزوم وتحويلها إلى أجزاء كل رزمة تحوي عنوان بروتوكول الانترنت للجهاز المرسل وللجهار المستقبل.
عندما تصل الزومة إلى الموجه router فإن الموجه يقوم بقراءة عنوان بروتوكول الانترنت الموجود في الرزمة ومن ثم يقوم بعملية التوجيه الصحيحة.

بروتوكول رسالة تحكم الانترنت Internet Control Message Protocol ICMP
يعمل ICMP في طبقة الانترنت ويُستخدم من قِبل الـIP أو بروتوكول الانترنت لأداء مهام مختلفة
ICMP هو بروتوكول ادارة ويقوم بايصال الرسائل من أجل الـIP. رسائل ICMP تكون على هيئة رزم IP. على فترات معينة، يتم نشر معلومات معينة عن الموجهات routers في الشبكة لنشر عناوين الـIP لمنافذ الموجه الشبكية. وتقوم الأجهزة المستضيفة باستيعاب هذه النشرات لتحديد طرق التوجيه. التماس الموجه route solicitation هو عبارة عن طلب النشرات في الحال، وقد تُرسل هذه النشرات عن طريق أي مستضيف. يستخدم ICMP في النقاط التالية :
الغاية لا تبلغ: إن كان الموجه لا يستطيع ارسال رزمة الـIP بصورة أبعد، فإنه يستعمل ICMP لكي يرسل رسالة إلى الجهاز المرسل يخبره بالأمر الحدث.
المستودع ملئ: اذا كانت ذاكرة الموجه ممتلئة بالرزم القادمة، فإنها تستخدم ICMP لارسال رسالة إلى الجهاز المرسل لكي يبطأ من عملية ارسال الرزم لوقت معين.
وثبات Hops كل رزمة IP لديها عدد معين من الموجهات - تدعى وثبات - يمكنها المرور من خلالهااذا وصلت عدد الوثبات إلى العدد النهائي، والرزمة لم تصل بعد إلى غايتها، فإن الموجه المسؤول سيلغي هذه الرزمة ويستخدم ICMP لارسال رسالة إلى الجهاز المرسل مفادها أن الرزمة قد تم الغائها.
بنج Ping :لمعرفة إن كان جهاز معين متصل بالشبكة، فإن ذلك الجهاز يرسل Ping باستخدام ICMP فإن كان هناك صدى، معناته أن الجهاز متصل بالشبكة.

بروتوكول اقرار العنوان Address Resolution Protocol ARP
يقوم هذا البروتوكول بايجاد عنوان العتاد لمستضيف من خلال عنوان الـIP التابع له. فهو يعمل هكذا: عندما لدى الـIP بعض من الرزم للارسال، فإن على الـIP أن يخبر بروتوكولات دخول الشبكة بعنوان العتاد التابع للجهاز المستقبل على الشبكة المحلية.
ولكن إن لم يجد الـIP عنوان العتاد الخاص بالجهاز المستقبل فإنه يستعمل APR لمعرفة هذا العنوان.
ARP يعمل كمحقق من خلال استجواب الشبكة المحلية عن طريق ارسال رسالة عامة تأمر صاحب عنوان الـIP المعين بالاستجابة عن طريق ارسال عنوان العتاد التابع له.

بروتوكول اقرار العنوان المعاكس Reverse Address Resolution Protocol RARP
عندما يكون جهاز الـIP جهاز بدون ديسك، فإنه لا توجد أية طريقة لمعرفة عنوان الـIP الخاص به ولكنه يعرف عنوان العتاد الخاص به. فعلى ذلك، فإن هذا الجهاز يستخدم بروتوكول اقرار العنوان المعاكس لارسال رزمة يستفسر من خلالها عن عنوان الـIP التابع له من خلال معرفة عنوان العتاد التابع له. ومن ثم يقوم جهاز معين يسمى بخادمRARP بالاجابة على السؤال وتنتهي أزمة المعرفة الذاتية.