بروتوكول+التخاطب+على+شبكات+الانترنيت

بروتوكول التخاطب على شبكات الانترنيت TCP/IP

يوضح الرسم مخطط برتوكول TCP /IP. انه كما في المثال من البروتوكولات المعروفة المخصصة لنموذج المرجع TCP/IP في طبقة التطبيقات سوف ترى وظائف مختلفة للشبكة ربما تتعرف عليها .ولكنك كمستخدم للانترنت ربما تستخدمه كل يوم ربما تفحص كل هذا المسلك خلال المنهج هذه التطبيقات تضم ما يلي: FTP : بروتوكول نقل الملفات وهو اختصار لـ File Transfer Protocol وهو البروتوكول الخاص بنقل الملفات بين الأجهزة وهو ليس فقط بروتوكول بل هو أيضاً برنامج لتعديل الملفات في أغلب الأوقات يستعمل بروتوكول نقل الملفات مع الشبكة التلفونية للاتصال بخادم لبرتوكول نقل الملفات برتوكول نقل الملفات يعطيك الكثير من الحرية في تغيير ترتيب الملفات وتغير اسم الملفات. HTTP : برتوكول نقل النص المترابط. STMP : برتوكول نقل البريد بسيط يستعمل هذا البروتوكول في نقل البريد الالكتروني. DNS : خدمة نطاق الاسم. استحدثت هذه الطريقة لتسهيل حياة الإنسان فالفرد يستطيع أن يصل لأي جهاز على شبكة عن طريق كتابة رقم IP ولكنه من الصعب حفظ الأرقام للكثير من الأجهزة فتم استحداث خدمة نظام الاسم بحيث يتم إيجاد واجهة أمامية للـIP فلا يحتاج الفرد إلى حفظ IP ولكنه يستطيع معرفة اسم الجهاز ومن خلال ذلك يستطيع الوصول إليه. TFTP: بروتوكول بسيط لنقل الملفات trivial file transfer هذا البروتوكول عمله كبروتوكول نقل الملفات إلا أنه مميزاته محدودة الخاصية الوحيدة هي القدرة على نقل الملفات فقط. ثانياُ : بروتوكولات طبقة الضيف إلى الضيف : أهم وظيفة لهذه الطبقة أن تحمي الطبقة العليا من عمليات الشبكة المتعددة أن هذه الطبقة تطلب من الطبقة العليا كل البيانات والإرشادات وهي تقدم بعلمية توصيل وتنظيم المعلومات هناك بروتوكولات اثنان في هذه الطبقة وهما : بروتوكول تحكم التوصيل TCP transmission control protocol يقوم هذا البرتوكول بأخذ مجموعة كبيرة من البيانات من برنامج معين و من ثم تكسيرها إلى أجزاء صغيرة و ترقم هذه الأجزاء و ترتبها و عندما يتم ارسال هذه الأجزاء المرقمة فإن TCP في الجهاز المرسل ينتظر رسالة تأكيد وصول من الـ TCP في الجهاز المستقبل فإن لم تصل رسالة تأكيد وصول الـ TCP جهاز المرسل فإن TCP يقوم عادة إرسال الأجزاء التي لم يأتي تأكيد بوصولها قبيل عملية البدء بالإرسال يقوم TCP الجهاز المرسل بإرسال رسالة إلى TCP الجهاز المستقبل مستفسراً عن إمكانية إرسال الرسالة الآن فإن أتت الإجابة بالإيجاب يقوم TCP الجهاز المرسل يبدأ عملية الإرسال. و أن كانت الإجابة بلا فإن TCP الجهاز المرسل ينتظر قليلاً قبل أن يرسل رسالة استفسار مرة أخرى و إن لم يأت الجواب على رسالة الاستفسار فإن TCP الجهاز المرسل يقوم بإعادة إرسال رسالة الاستفسار وعندما تأتي رسالة الإيجاب فإن الـ TCP الجهاز المرسل يقوم بإرسال الأجزاء المرقمة ويتفق TCP الجهاز المرسل مع TCP الجهاز المستقبل على كمية الأجزاء المرسلة قبل الحصول على رسالة تأكيد وصول أخرى من الجهاز المستقبل و في هذه الأثناء ومع بدأ الإرسال فإن TCP المرسل سيكون دائرة طرقيه مع TCP المستقبل UPP Datagram User بروتوكول المخطط المستخدم UPP يتطلب معلومات أقل من TCP و هذا يؤدي إلى سرعة في الأداء و لكن انخفاض في الاعتمادية.

مقارنة بين الـ TCP/IP, OSI وبالرغم من أن بروتوكولات TCP/IP هي معايير تتطور على أساسها الانترنت فإن هذا المنهاج يستخدم النموذج OSI للأسباب التالية : - إن معيار عالمي وعام ولا يعتمد على البروتوكول - يحتوي على تفصيلات أكثر مما يجعله أكثر فعالية في عملية التعليم والتعلم - يحتوي على تفصيلات أكثر تساعد عند الأعطال. - ويختلف المختصين في الشبكات في الرأي بالنسبة لمسألة استخدام أي من النموذجين عليكم أن تتعرفوا على النموذجين و ستستخدمون النموذج OSI كمجهر لتحليل الشبكات و لكنكم أيضاً ستستخدمون بروتوكولات TCP/IP من خلال المنهاج و تذكروا بأن هناك فرق بين النموذج ( الطبقات ، نقاط الالتقاء وخواص البروتوكول ) و البرتوكول الحقيقي المستخدم في الشبكة. سوف تستخدمون النموذج OSI بالإضافة إلى برتوكولات TCP/IP وستركزون على TCP على أنه برتوكول الطبقة ( 4 ) من OSI ، و على IP على أنه برتوكول الطبقة ( 3 ) من OSI ، وعلى ( Ethernet إنترنت ) كونها تقنية لطبقة ( 2 ) والطبقة ( 1 )

لماذا نقطع الشبكات المحلية؟ هنالك سببان رئيسيان لتقسيم الشبكة المحلية. الأول هو عزل الاتصال (حركة البيانات) بين القطاعات، و تحقيق عرض موجة أكبر لكل مستخدم بإنشاء عدد أقل من ( Domains ) المتقابلة. بدون استخدام تقطيع الشبكات المحلية فإن الشبكات الأكبر من مجموعة عمل صغيرة سوف تكتظ سريعاً بالحركة ( الاتصالات ) و التقابلات ( التعارضات ) ، و في الواقع سوف تقدم هذه الشبكة الكبيرة عرض موجة شبه معدوم. إن إضافة أجهزة مثل الجسور و القواطع و الموجهات ( محددات المسار ) تجزأ ( تقطع ) الشبكة المحلية إلى أربعة ( Domains ) متقابلة. بتقسيم الشبكات الكبيرة إلى وحدات مستقلة تقوم الجسور ( جسور الاتصال ) و القواطع بتقديم مزايا متعددة. تقوم القواطع و الجسور بإنقاص حركة النقل التي تقوم بها الأجهزة على جميع قطاعات الاتصال، و ذلك لأن نسبة مئوية محددة من تمرير المعلومات تٌقدَم. كلا الجهازين يعمل كمضاد ( خط حماية ) لأي خطاْ أو أضرار محتملة الوقوع للشبكة. كما أنهما يؤمنان اتصالاً بين عدد أكبر من الأجهزة التي تؤمنها شبكة وحيدة متصلة إلى جسر. الجسور و القواطع تزيد طول التأثير ( المدى الفعال ) للشبكة المحلية سامحةً بذلك بربط المحطات البعيدة الشيء الذي لم يكن مسموحاً به ( ممكناً ) سابقاً. على الرغم من أن الجسور و القواطع تتشارك معظم الإمكانيات بشكل كبير إلا أن بعض الفوارق لا تزال موجودة بينهما. القواطع سريعة بشكل كبير لأنها تتعامل مع البنية المادية ، بينما الجسور تتعامل مع البنية البرمجية، كما أنها تستطيع وصل شبكات ذات عرض موجة مختلف. شبكة بسرعة( 10 Mbps) وشبكة محلية بسرعة ( 100 Mbps ) يمكن وصلهما باستخدام القاطع.القواطع تستطيع تقديم ( دعم ) كثافة منافذ أعلى من الجسور. بعض القواطع تقدم ميزة ( القطع خلال الوصل ) و التي تقلل من التأخير أو الإبطاء في الشبكة ، بينما تدعم الجسور فقط خاصية ( تخزين و تمرير الاتصالات ). أخيراً، القواطع تنقص من التعارض و تزيد من عرض الموجة للقطاعات في الشبكة لأنها تزود ( تقدم ) عرض موجة إضافي إلى كل قطاع في الشبكة.

نمط عنونة بروتوكول الإنترنت: عنوان بروتوكول الإنترنت يكون بطول 32 بت. و يتكون من جزأين رئيسيين: رقم الشبكة و رقم المضيف.و بما أن رقماً من 32 بت مستحيل الحفظ بالنسبة لمعظم الناس لذلك فإن عناوين بروتوكول الإنترنت تجمع بشكل ثمانيات من البت مفصولة عن بعضها بنقط ومعبراً عنها بالديسيبل ( الأرقام العشرية ) و ليس بالثنائي و هذا ما يٌعرف بالنمط العشري المنقط. إن بروتوكول الإنترنت هو الأداة الأكثر استخداماً في المخطط الهرمي لعناوين الشبكات. IP : هو بروتوكول الشبكة الذي تستخدمه الإنترنت. بينما تنساب المعلومات عبر طبقات الـ ( OSI) يتم عزل البيانات و ترتيبها بشكل واضح في كل طبقة. في طبقة الشبكة يتم ترتيب البيانات في حزم ( تٌعرف أيضاً بمخطط البيانات ). بروتوكول الإنترنت يحدد شكل ( نمط ) ترويسة حزمة بروتوكول الإنترنت ( و الذي يحتوي على العناوين و معلومات التحكم الأخرى و لكنه لا يتدخل بشكل مباشر بالبيانات الحقيقية إنما يقبل أي شيء يتم تمريره إليه من الطبقات الأعلى.

حقول طبقات الشبكة: حزمة أو مخطط البيانات للطبقة الثالثة يصبح بيانات للطبقة الثانية و التي بدورها تترتب من جديد على شكل إطارات ( كما شُرح سابقاً). ببساطة، حزمة بروتوكول الإنترنت تتكون من البيانات القادمة من الطبقات الأعلى مضافاً إليها عنوان ( ترويسة ) بروتوكول الإنترنت و التي تتألف من: • النوع ( النمط ): يُظهر ( يعطي ) ( يحدد) نوع بروتوكول الإنترنت (IP) المستخدم حالياً ( 4 بت). • طول ترويسة ( عنوان ) بروتوكول الإنترنت: يعطي معلومات طول عنوان بكلمات ( 32 بت ). • نمط الخدمة: يحدد مستوى الأهمية المحدد ( المرسل ) من قبل بروتوكول الطبقة الأعلى جزئياً. • الطول الكلي: يحدد الطول الكامل لحزمة بروتوكول الإنترنت بما في ذلك البيانات و العناوين بالبايتات. • التعريف: يحتوي على رقم صحيح يحدد ( يعرف ) مخطط البيانات الحالي. • المؤشرات ( flags ): خانات ( حقول ) ثلاثية البت و التي فيها يوجد بيتا تحكم التجزئة منخفضة المستوى ، البت الأول يحدد فيما إذا كانت الحزمة قابلة للتجزئة ، و الثاني يحدد فيما إذا كانت هذه الحزمة هي الجزء الأخير في سلسلة الحزم المجزئة. ( 3 بيتات ) • معدّل ( موازن ) التجزئة: و هو حقل يُستخدم للمساعدة على تجميع مخطط بيانات التجزئة. ( 13 بت ) • Time-to live: يهتم بعداد يتناقص بالتدريج مع مرور الوقت حتى يصل إلى الصفر و عندها يتوقف استخدام مخطط البيانات ليمنع بذلك الحزم من الدوران بشكل لا منته. ( 8 بت ) • بروتوكول: يحدد أي بروتوكول طبقة أعلى الذي يتلقى الحزم بعد أن يكون معالج بروتوكول الإنترنت قد انتهى. ( 8 بت ) • مؤكِد ( متحقق من صحة ) الترويسة ( العنوان ) : يساعد ( يقوم ) بالتأكد من صحة عنوان بروتوكول الإنترنت. (16 بت ) • عنوان المورد: يحدد نقطة اتصال المرسل. ( 32 بت ) • عنوان الهدف: يحدد نقطة اتصال المستقبل. ( 32 بت ) • خيارات: يسمح بروتوكول الإنترنت بدعم خيارات متعددة مثل الأمن ( بأطوال متعددة). • البيانات: تحتوي على معلومات الطبقة الأعلى ( بطول متنوع يصل إلى 64 كيلوبت كحد أعظمي ). • إضافات ( زيادة ): أصفار إضافية تُضاف إلى هذا الحقل ( الخانة ) للتأكيد على أن عنوان بروتوكول الإنترنت هذا هو دائماً متعدد من نمط 32 بت.

عنوان بروتوكول الإنترنت الثنائي المؤلف من 32 بت: يتم التعبير عن عنوان بروتوكول الإنترنت بواسطة 32 بت من الأرقام الثنائية، و كل رقم ثنائي يمكن أن يكون فقط ( 0 ) أو ( 1 ). في الرقم الثنائي، القيمة الموجودة في البت الموجود في أقصى اليمين ( و الذي يُدعى أيضاً البت الأقل أهمية ) يكون إما صفراً أو واحد. القيمة العشرية المكافئة لكل بت تتضاعف مع التحرك نحو اليسار في الرقم الثنائي. لذلك القيمة العشرية للبت الثاني من اليمين تكون إما (0) أو (2) ، أما القيمة العشرية للبت الثالث فهي إما (0) أو (4) و للبت الرابع هي (0) أو (8) و هكذا. يتم التعبير عن عناوين بروتوكول الإنترنت بأرقام عشرية منقطة ( مفصولة بنقط ). نقوم بكسر ( تفكيك ) البتات (32) للعنوان إلى أربع ثمانيات. القيمة العظمى لكل ثمانية هي (255). الرقم الثنائي الثماني البتات هو (11111111) ، هذه البتات من اليمين إلى اليسار لها القيم العشرية: 128, 64 , 32 , ,16 , 8 , 4 , 2 , 1 مضافة إلى بعضها البعض لتعطي (255 ). ما هي القيمة العشرية للرقم الثنائي المؤلف من ثماني بتات و الموجود بلون غامق في الرسم؟ و ما هي القيمة للبت الموجود في أقصى اليسار؟ و البت الذي بعده؟ القيمة هي 128 + 64 = 192

عناصر ( مكونات ) حقول عنوان بروتوكول الإنترنت: رقم الشبكة لعنوان بروتوكول الإنترنت يحدِد الشبكة التي يتصل بها الجهاز. جزء المضيف من عنوان بروتوكول الإنترنت يحدد جهازاً على الشبكة. بما أن عنوان بروتوكول الإنترنت مؤلف من أربع ثمانيات منفصلة بنقط ( بفواصل عشرية ) فإن واحد أو اثنان أو ثلاثة من هذه الثمانيات يمكن أن يُستخدم لتعريف رقم الشبكة. و ببساطة يمكن لثلاثة من هذه الثمانيات أن تُستخدم لتعريف رقم الجزء المضيف في عنوان بروتوكول الإنترنت.

أصناف عنوان بروتوكول الإنترنت: يوجد ثلاث أصناف لعناوين بروتوكول الإنترنت و التي يمكن لمجموعات العمل المنظّمة أن تستقبلها من مركز التعريف الأمريكي لأرقام الإنترنت [ARIN]. هذه الأصناف هي: الصنف A و B و C. تقدم [ARIN] عناوين الصنف A بشكل خاص و حصري للحكومات على امتداد العالم ( على الرغم من أن بعض الشركات الكبيرة مثل [ HP ] حصلت على أحدها في وقت سابق ) ، وعناوين الصنف B للشركات المتوسطة الحجم ، و جميع الاحتياجات الأخرى مزودة بالعناوين من الصنف C.

الصنف A : عندما يُكتب بالنمط الثنائي فإن البت الأول الموجود في أقصى اليسار من العنوان من النوع A يكون دائماً (0). مثال على الصنف A لبروتوكول الإنترنت هو ( 124.95.44.15. ) الثمانية الأولى ( 124 ) تحدد رقم الشبكة محدداً من قبل ( ARIN ). المدير الداخلي للشبكة يقوم بتحديد البتات ( 24 ) المتبقية. طريقة سهلة لمعرفة فيما إذا كان الجهاز جزءاً من شبكة من الصنف A هي النظر إلى الثمانية الأولى من عنوان بروتوكول الإنترنت لهذا الجهاز ، و التي يكون مجالها بين (0) و ( 126) ] 127 يبدأ بالبت (0) و لكن تم حجزه لاستخدامات خاصة [. جميع عناوين بروتوكول الإنترنت من الصنف A تستخدم فقط الثمانية الأولى لتعريف جزء الشبكة من العنوان. الثمانيات الثلاث المتبقية يمكن أن تستخدم لعنوان الجزء المضيف. كل شبكة تستخدم عنوان بروتوكول الإنترنت من الصنف (A) يمكن أن تعطي ( تحدد ) ( 224 - 2 = 16777214 ) إمكانية لعنوان بروتوكول الإنترنت لأجهزة متصلة بالشبكة التي تستخدم هذا الصنف.

الصنف B : البتان الأوليان من عنوان الصنف B يكونان دائماً (1 0 ) أي واحد و صفر. و مثال على ذلك ( 151.10.13.28. ). الثمانيتان الأوليتان تحددان رقم الشبكة و هما محددان من قبل (ARIN) و المدير الداخلي للشبكة يقوم بتحديد البتان ( 16 ) المتبقية.

الصنف C : البتان الأوليان من عنوان الصنف C يكونان دائماً (1 1 ) أي واحد و واحد والثالث صفر.

نماذج عناوين بروتوكول الإنترنت: عناوين بروتوكول الإنترنت تحدد ( تعرّف ) جهازاً على الشبكة و كذلك تعرف الشبكة بم هي متصلة. لجعل عناوين بروتوكول الإنترنت أسهل للتذكر فإنها تكتب عادة بنمط عشري منقط. بذلك فإن عناوين بروتوكول الإنترنت هي أربعة أرقام عشرية مفصولة بنقط ( بفواصل عشرية). مثال على ذلك العنوان: ( 166.122.23.130. ). تذكر أن الرقم العشري قاعدته (10) و هو النمط الذي نستخدمه في حياتنا اليومية.

عناوين الشبكات الفرعية: يتم إنشاء عنوان الشبكة الفرعية على بيتات مستعارة من حقل المضيف و تُصمم على أساس أنها حقل الشبكة الفرعية. أي رقم ( عدد ) من البتات يمكن استعارته بشرط أن يبقى بتان على الأقل في حقل المضيف و ألا تتم استعارة أقل من بتين منه. المخطط المرسوم يوضح عنواناً من النوع B بثماني بتات مستعارة. إن ( قناع ) الشبكة الفرعية ] الاسم الشائع ( الرسمي ) : بداية اسم الشبكة الممتد [ ليس عنواناً و إنما يقوم بتحديد أي جزء من عنوان بروتوكول الإنترنت هو حقل الشبكة و أي جزء هو حقل المضيف. قناع الشبكة الفرعية هو بطول ( 32 ) بت و مؤلف من أربع ثمانيات تماماً كما غي عنوان بروتوكول الإنترنت.

لتحديد ( قناع ) شبكة فرعية من أجل عنوان بروتوكول إنترنت فرعي لشبكة فرعية اتبع الخطوات التالية: 1- عبّر عن عنوان بروتوكول الإنترنت للشبكة الفرعية بشكل ثنائي. 2- استبدل جزء الشبكة و الشبكة الفرعية في العنوان بواحدات. 3- استبدل جزء المضيف في العنوان بأصفار. 4- حوّل التعابير الثنائية إلى النظام العشري المنقط. ملاحظة: بداية اسم الشبكة الممتد يتضمن النوع ( الصنف ) A و B و C من أرقام الشبكات مضافاً إليه حقل الشبكة الفرعية ( رقمها ) و الذي يكون مستخدماً لتحديد مسار المعلومات ( و الذي بدون ذلك يكون فقط لرقم الشبكة ). الاسم ( عمليات ) في الرياضيات يشير إلى القواعد التي تعّرف كيفية اتحاد رقم مع الأرقام الأخرى. العمليات على الأرقام العشرية تتضمن الجمع و الطرح و الضرب و القسمة. هنالك عمليات مشابهة من حيث المبدأ ، و لكنها مختلفة، بالنسبة للعمل مع الأرقام الثنائية.

العمليات المنطقية الأساسية هي : And, OR , NOT AND : تشبه الضرب. OR : تشبه الجمع. NOT : تحول (1) إلى (0) أو العكس.

عملية AND : العنوان المرقّم الأخفض في بروتوكول إنترنت الشبكة هو عنوان الشبكة ( رقم الشبكة مضافاً إليه 0 في كامل حقل المضيف ). هذا يُطبق أيضاً على الشبكة و الفرعية : العنوان المرقّم الأخفض هو عنوان الشبكة الفرعية. من أجل توجيه ( تحديد مسار ) حزمة البيانات ، على الموجّه ( محدد المسارات ) أولاً أن يحدد عنوان الشبكة ( أو الشبكة الفرعية ) الهدف و ذلك بتنفيذ العملية المنطقية ( AND ) باستخدام عنوان بروتوكول الإنترنت للمضيف الهدف و ( قناع ) الشبكة الفرعية. و تكون النتيجة هي عنوان الشبكة أو الشبكة الفرعية. في الشكل ، استقبل الموجّه حزمة من أجل المضيف ( 131.108.2.2. ) فقام باستخدام عملية ( AND ) ليعلم أن هذه الحزمة يجب أن توجّه إلى الشبكة الفرعية ( 131.108.2.0. ).

الحصول على عنوان الشبكة حتى يكون البروتوكول قابلا للتوجيه يجب أن يكون قادرا على تحديد رقم الشبكة كما في رقم المضيف ، من أجل كل جهاز على حده. بعض البروتوكولات مثل IPX تتطلب فقط بأن تحدد رقم الشبكة ، لأنهم يستخدمون عنوان MAC الخاص بالمضيف من أجل الرقم الفيزيائي.