دورة الشبكات وبالأخص الـ TCP/IP ::

[/center]
نظرة عامة عن بداية الشبكات :
في العقد الثامن من القرن العشرين ( 1980 ) بدأت ظهور أجهزة الحواسب الصغيرة
( Micro Computer ) والتي تسببت في تغييرات كبيرة جدا في مجال الأعمال
( Business ) والصناعة وذلك بإعطاء المستخدمين القدرة على الاستفادة من الحواسب والموارد والمعلومات الغير مرئية بالنسبة للمستخدمين وذلك من خلال الشبكات.
وقد استمرت الآلة الكاتبة في الخدمة والعمل المستمر لمدة حوالي 100 عام ولم تخرج من الخدمة سوى بعد ظهور تلك الحواسب الصغيرة والتي سميت الحواسب الشخصية
( Pc ) .
وفى العقدين السادس والسابع من هذا القرن ( 1960 - 1970 ) كانت أنظمة المعلومات لشركة معينة يتم إدارتها من خلال تخزينها على حاسب مركزي رئيسي
. وهذه الأنظمة يتم السيطرة عليها وتطويرها من خلال قسم نظم المعلومات المتواجد داخل الهيئة / المؤسسة .... ولكن التكلفة المالية لمثل هذه الأنظمة عالية جدا والمستفيدين لا يستطيعوا الاستفادة بصورة كاملة من هذه الأنظمة. وأصبح كل هذا قد تغير بمجرد ظهور الحاسبات الصغيرة ( Mini computer) والتي سمحت لكل قسم في داخل المؤسسة أن يمتلك نظام كمبيوتر داخلي وتكلفته ضئيلة جدا بالنسبة للحاسبات المركزية .
وقد ترتب على ذلك ان الحاسبات الشخصية (Pc) قد ظهرت في السوق وتسببت في ظهور المستخدم الذى يعمل منفرد وغير مرتبط بأى مستخدم أخر. ومع ذلك فإن أنظمة المعلومات المعتمدة على الحاسبات الشخصية ليس من السهل أن تكون متاحة لأكثر من مستخدم بالإضافة إلى أن المعلومات الهامة والمفيدة لأكثر من مستخدم تم توزيعها على أكثر من حاسب شخصي لا يوجد اتصال بينهم مثل الحاسبات المركزية.
لذلك كان لابد من الرجوع إلى الخلف حيث أنظمة المعلومات المركزية وهذا قد حدث في منتصف العقد الثامن ( 1980) وبدأ ربط الحواسب الشخصية مع بعضها البعض لتكون شبكة كمبيوتر (COMPUTER Network) والتي فيها يتم تخزين الملفات على نظام مركزي بحيث أن تكون متاحة للمستخدمين من خلال أجهزة الحواسب الشخصية
وهنا نجد عدة ميزات لنظام شبكة الكمبيوتر إذا ما تم مقارنته مع نظام الحاسب المركزي وهى أن في شبكات الكمبيوتر عدد من الحواسب الشخصية يمكن لها استخدام أو الحصول(ACCESS ) على ملفات من الخادم الرئيسي( SERVER) ولكن كل من هذه الحواسب الشخصية يمتلك إمكانية) تشغيل (PROCESSING) منفصلة عن الخادم الرئيسي . ولكن في أنظم( الحاسب المركزي MAIN FROME يوجد نهايات طرفية لا تمتلك أي إمكانية تشغيل (PROCESSING ) وكل شيء محمل على الحاسب المركزي
( MAIN FROME ) . وأيضا في أنظمة الشبكات يتم تحقيق
(distributed procession system )
وذلك لان كل حاسب شخصي على الشبكة يمتلك إمكانية تشغيل وتخزين منفصل وبالتالي فأن الخادم(server ) لا يكون محمل أو مثقل بتقدم إمكانية تشغيل لكل حاسب على الشبكة وهذا يؤدى إلى تحقيق توازن في العمل على الشبكة .
الحاسبات المتواجد على الشبكة تسمى(nodes or workstation ) وحيث أنها تمتلك إمكانية تشغيل وذاكرة تخزين بيانات فأنها لاتحمل على الخادم وتستطيع تنفيذ كل من المهام الصعبة والبسيطة على ما تمتلكه الحاسبات من إمكانيات تشغيل وذاكرة تخزين .
وهنا في شبكات الكمبيوتر فأن الخادم(server ) يتم استخدامه لعمل الأتي :
1- تخزين واسترجاع الملفات
2- إدارة الشبكة
3- إدارة المستخدمين
4- تحقيق الأمن(security)
وكل حاسب شخصي (pc) على الشبكة له القدرة على الدخول(logon ) على الخادم
(server ) للحصول على برنامج وبيانات معينة بالإضافة مثلا لاستخدام أحد تطبيقات الشبكة وهو البريد الإلكتروني( E- mail ) وهكذا نجد ان أنظمة الحواسب المركزية
(main ***** ) ولكنها تستخدم في أنظمة المعلومات المعقدة والتي تحتاج إلى قوة تشغيل(processing power ) اكبر وتستطيع أيضا أن تضع الحاسبات المركزية
( main ***** ) وكأنها جزء من شبكة حاسبات كبيرة.
واستخدام الشبكات يؤدى إلى توفير كثير من الجهد وإنجاز العمل بصورة أفضل لازدياد الحاجة إلى تبادل المعلومات والبيانات بين الوحدات المكونة لأي مؤسسة أو بين المؤسسات وبعضها البعض .



3/ اصل الانترنت :


فهم جذور واساسيات الانترنت سيفتح بصيرتك امام تطور TCP/IP وكثير من قواعده ومعاييره .
اذا عرفنا لماذا انشئ ال TCP/IP , وكيف تطور , يمكننا بسهولة ان نفهم ال TCP/IP protocol suite .
اصل انترنت اليوم هو ARPAnet , وهي شبكة قوية انشئت بواسطة وكالة ابحاث المشاريع المتطورة – Advanced Research Projects Agency - - اختصارا ( ARPA ) واطلقت في العام 1969 . وهي تابعة لوزارة الدفاع الاميركية وتم انشاءها في نهاية 1950.
انشئت هذه الشبكة لتكون مسئولة بصفة خاصة عن التهديد المحتمل من الهجوم النووي من قبل الاتحاد السوفييتي.
واحدة من اهداف ARPA الاساسية هي انشاء شبكة اساسية تسمح لقادة القوات الاميركية بان يبقوا علي اتصال دائم في حالة وقوع الحرب النووية .
ARPA بدات مهمتها بانشاء شبكة بما يبدو وكانها متطلبات مستحيلة .
اللغة او البروتوكول الذي يستخدم في ARPAnet كان يسمي Network Control Protocol ( NCP ) .
مع نمو ARPAnet ظهرت الحاجة الي بروتوكول جديد لان NCP ببساطة لا يغطي كل احتياجات الشبكة الكبيرة .
يمكننا ان نشبه ال NCP بلغة انسانية لا تحتوي الا علي كلمات قليلة . اللغة يمكن ان تمكن قليل من الناس للاتصال ببعضهم , ولكن اذا دخل المزيد من البشر الذين يريدون ان يتحدثوا في كثير من المواضيع يجب ان تطور لغة التخاطب .
اذا NCP لها الكثير من العيوب وليست بالقوة الكافية لشبكة قوية بدات في النمو خارج عن السيطرة .
عيوب ال NCP ونمو ARPAnet قادا الي البحث عن تطوير لغة شبكة جديدة .


4/ميلاد ال TCP/IP :


في 1974 اطلق اثنان من رواد الانترنت A Protocol for Packet Network Interconnection . وهي ورقة تصف ال Transmission Control Protocol ( TCP ) وهو بروتوكول في ال Protocol suite وسيحل في النهاية محل NCP .
وكما سنرى في الحلقات الدراسية القادمة TCP مسؤول من التاكد ان البيانات وصلت الي الكمبيوتر الاخر .
في 1978 الاختبار والتطوير المتزايد لهذه اللغة قاد الي حزمة جديدة من البروتوكولات سميت Transmission Control Protocol/Internet Protocol ( TCP/IP ) .
في 1982 قرر بان يستبدل NCP بال TCP/IP ك لغة اساسية ل ARPAnet .
في 1990 ARPAnet ازيلت من الوجود . الانترنت من ذلك الحين نمت من جذور ال ARPAnet , وطور ال TCP/IP ليقابل متطلبات التغير للانترنت .



5/اهداف تصميم ال TCP/IP :


TCP/IP تطور الي وضعيته الحالية , والبروتوكولات الداخلة في TCP/IP suite تم اختبارها و تعديلها وتطويرها مع الوقت . TCP/IP protocol suite له عدة اهداف تصميم ليكون بروتوكول فعال ل شبكة كبيرة ومتطورة .
بعض من هذه الاهداف يشمل :
1/ الاستقلالية عن نوع الاجهزة :
حزمة بروتوكول يمكن استخدامها علي الMac ,PC, mainframe, او اي جهاز كمبيوتر .
2/ الاستقلالية عن نوع البرمجة :
حزمة بروتوكول يمكن ان يستخدمها مختلف مصنعي البرمجيات والتطبيقات . وهذا يسمح لجهاز في موقع بالاتصال بجهاز في موقع اخر بدون ان يكون فيهما نفس البرنامج .
3/ اصلاح الخطا والقدرة علي حمل نسب خطا عالية :
حزمة البروتوكول متميزة ب اصلاح اوتوماتيكي لاي بيانات ساقطة او مفقودة . هذا البروتوكول يستطيع اصلاح اي انقطاع من اي جهاز في اي جزء من الشبكة وفي اي نقطة في البيانات المرسلة .
4/ نظام كفؤ بتحميل اقل :
حزمة البروتوكول تحمل كمية قليلة من البيانات الاضافية المتحركة مع البيانات المرسلة . هذه البيانات القليلة تسمي التحميل الزائد . التحميل الزائد Overhead يشبه ظرف استخدم ل ارسال رسالة , او صندوق استخدم لارسال اشياء كبيرة وملات باكثر من حمولتها العادية .
5/ القدرة علي اضافة شبكات علي الشبكة الداخلية بدون عرقلة الخدمة او اسقاط الشبكة الداخلية .
6/ حزمة البروتوكول التي فيها البيانات يمكن ان تشق طريقها خلال شبكة الكمبيوترات الداخلية الي اي اتجاه محتمل . ليكون هذا ممكنا مخطط عنونة وحيد وذو مغزي يجب ان يستعمل لذلك اي كمبيوتر يحرك البيانات يمكنه ان يحسب افضل طريق ل كل قطعة بيانات كما تتحرك داخل الشبكة .

TCP/IP تم تطويره ليقابل هذه الاهداف , وخلال دراستنا سنعرف هل غطي بالفعل اهداف تصميمه ام لا .





مصطلحات هامــــــــــــــــة :


Protocols
مجموعة من القواعد والمعايير التي تحكم الاتصالات .

Network administrator
الشخص الذي يركب ويراقب ويحل مشاكل الشبكة .

Host
اي جهاز ( مثل workstation , server, mainframe, printer ) في شبكة او شبكة داخلية فيها عنوان TCP/IP .


ARPAnet
شبكة وكالة ابحاث المشاريع المتطورة , سلف الانترنت .

Network Control Protocol(NCP
البروتوكول المستخدم قبل TCP/IP .

Transmission Control Protocol (TCP
البروتوكول الذي يصف الاتصال بين الاجهزة .

Transmission Control Protocol/ Internet Protocol( TCP/IP

حزمة من البروتوكولات اشتركت لتكون لغة الانترنت .

البروتوكولات Protocols

ما هي البروتوكولات :

البروتوكول هو قاعدة او مجموعة من القواعد والمعايير للاتصال تستخدمها الكمبيوترات عندما ترسل البيانات ذهابا وايابا .
كلا الراسل والمستقبل المشتركان في البيانات المرسلة يجب ان يعترفوا بنفس البروتوكولات .

لتبادل البيانات , الكمبيوترات المرسلة والمستقبلة , وتسمي ايضا Hosts , يجب ان يوافقا علي شكل البيانات. عندما يرسل Host الي Host اخر كل باقة ال 1s وال 0s كلاهما يجب ان يوافقا علي معني وطريقةالتنسيب لاي 1 و 0 . جزء من المعلومات التي ترسل تمثل العناوين وجزء يمثل البيانات .

كل HOST له عنوان خاص , مثلما لبيتكم عنوان خاص في شارعكم . وتشبه ايضا خطابات البريد التي ترسل الي عنوانك . البيانات التي تسلم الي ال Host المناسب تعتمد علي عنوانه . ال Host التي ترسل المعلومات يجب ان تفهم كيف تجد العنوان الصحيح بين البيانات Data لكي تستطيع البيانات ان تجد طريقها الي وجهتها .

كما ذكرنا سابقا عندما تبدا الكبيوترات في الاتصال , يجب اولا ان يتفقوا علي بروتوكول ليستخدموه .


مجموعة البروتوكولات تسمي protocol suite او protocol stack . عناوين البروتوكول الواحد لها اصدار خاص يساعدها في الاتصال . عندما ندمج البروتوكول مع بروتوكولات اخري , مجموع البروتوكولات الناتجة تسمي protocol suite . TCP/IP كمثال هو protocol suite . في كمبيوتر متصل مع الشبكة , البرنامج الذي يجمع البيانات للارسال يسمي protocol stack . عندما الكمبيوتر البيانات , فانها تتحرك من خلال ال protocol stack .

هناك الكثير من البروتوكولات المستخدمة اليوم . بعضا منها بروتوكولات مملوكة ذات استخدام خاص . طورت لاهداف محددة لتقابل حاجات خاصة لبعض ال software او hardware .
واحدة من اشهر ال protocol suites اليوم في اتصالات الشبكات تشمل :

1/ IPX/SPX :
هو protocol suite قامت بتصميمه شركة Novell واستخدمته في انظمة تشغيلها .
IPX/SPX اختصار ل Internetwork Packet Exchange / Sequenced Packet Exchange

2/ Apple Talk :
هو protocol suite قامت بتصميمه شركة Apple واستخدمته في انظمة تشغيلها .

3/ TCP/IP :
هو protocol suite واصبح معيار الانترنت . يعني اي واحد يريد ان يستخدم الانترنت لازم يستخدم بروتوكول ال TCP/IP suite .


..



البروتوكولات تحرك حزم البيانات :

عندما ترسل البيانات من Host الي اخر يقوم بروتوكول TCP/IP بتقسيمها الي قطع تسهل ادارتها وهذه القطع تسمي packets الرزم او الحزم .
البروتوكول يحدد كيف سيكون شكل وعنوان ال packets . ال packets مثل الصناديق تستخدم لشحن ال Data او البيانات .
كل packet مرفق معها headers وهي معلومات الحزمة التي ترفق معها للدلالة عليها . والتي تجعل من الممكن اعادة تجميع ال Packets واخذ البيانات الاصلية في وجهة البيانات .
ال Headers او معلومات الحزمة يرفق مع حزمة البيانات لنفس السبب الذي يلصق لاجله الديباجة علي الطرد المرسل عبر البريد الي شخص اخر .
الكمبيوتر الذي يرسل البيانات الي كمبيوتر اخر هو مثلي عندما ارسل طرد الي انسان اخر .

سنضرب مثا ل عملي يوضح المسالة :
اذا انا اريد ان ارسل دراجة لابن اختي في مدينة اخري . الدراجة تمثل عندنا البيانات التي نريد ان نرسلها الي كمبيوتر اخر . لارسل الدراجة يجب ان اتبع قواعد وبروتوكولات معينة حتي تصل الدراجة .

1/ اضع الدراجة في طرد او عدة طرود اذا كانت لا يمكن ان توضع علي طرد واحد , في هذا المثال الطرد يمثل ال packets .

2/ وضعنا الدراجة داخل الطرود , الخطوة التالية هي وضع عنوان علي الطرود . ولكن هناك بروتوكولات وقوانين لوضع العناوين علي الطرود : يجب ان استخدم اسم اختي الصحيح وكذلك عنوانها الصحيح . عنوان الديباجة يجب ان يحتوي علي اجزاء المعلومات الضرورية حتي تصل الطرود الي وجهتها الصحيحة مثلا , عنوان الشارع , المدينة , المحافظة او الاقليم , مفتاح المدينة . وهذا يشبه تماما TCP/IP عندما يضع معلومات الحزمة Headers علي حزمة البيانات packets التي سترسل .

3/ كذلك نضع عنوان المرسل علي الديباجة وهذا يشبه ايضا حزمة البيانات التي تحتوي علي معلومات المصدر المرسلة منه .

4/ هناك مكان محدد لكل معلومات العنونة هذه ويجب ان املا البيانات لكل طرد والا لن تصل الي وجهتها .

5/ اخيرا اشير الي اي واحد من الطرود مطلوب ان يفتح بالكتابة عليها ( 1من 5) (2من 5) الخ .. .وهذا يساعد اختي لتعرف اي طرد تفتح الاول , ثم الثاني , الخ .. فتستطيع بسهولة اعادة تجميع الدراجة .
6/ عندما تكون الطرود جاهزة , محتاج ان اقرر اي نوع خدمة استلام اريد ان استعمل وصيغ ديباجات الطرود تعتمد علي خدمة الرسائل او نوع الشركة التي اخترتها مثلا : اذا اخترت ال ptt اضع الطرود في صناديق ال ptt , اذا اخترت ال union EXPRESS بالتاكيد ح اضع صناديقي في يونيون اكسبراس وهكذا . نفس الشي يحدث في عالم الكمبيوتر يتم تغليف ال packets ب format او صيغ تكون مناسبة للشبكة الفيزيائية الموجود داخلها الكمبيوتر المرسل . اذا كان الكمبيوتر علي Ethernet network او شبكة Ethernet الحزم يجب ان تكون علي الصيغة المناسبة للانتقال عبر ال Ethernet work . اذا كانت الحزم علي Token Ring network او شبكة Token Ring الحزم مفروض تكون علي صيغ Token Ring .

7 / الان وصلنا الي مرحلة التسليم , اتصلت برجل البريد لياتي وياخذ الطرود ولكن لا انا ولا هو سيكون من سلم الطرد !!! لماذا اذن .. سنعرف الان .. البيانات المكتوبة بالصيغة المناسبة في نظام نقل متحرك من ماكن الي اخر, الطرود يحتمل ان تاخذ طرق مختلفة لكنها في النهاية ستصل الي نفس الوجهة . سيتم تسليمهم الي عنوانهم اعتمادا علي العنوان الذي وضعته علي الديباجات . بنفس الفهم اذا كانت هناك مشكلة الشركة ستخبرني لاني وضعت عنوان المرسل علي الطرود .

8/ بعد ان تصل الطرود الي اختي ستفتحهم , وتستطيع ان تعيد تجميع الدراجة بناء علي المعلومات التي علي الديباجات . بالمثل الكمبيوتر المستقبل لحزم البيانات يمكن ان يجمع البيانات بناء علي المعلومات المرفقة مع الحزم وهي ال Headers .

9 / اخيرا سترمي صناديق الطرود بعد ان تاخذ المعلومات التي تريدها من الديباجات , والذي تريده حقيقة هو الدراجة والصناديق كل مهمتها ان توصل الدراجة الي وجهتها الصحيحة اذن لاحاجة للصناديق بعد نهاية مهمتها . نفس الفكرة تستخدم عندما نستخدم ال TCP/IP لكي نرسل البيانات , الحزم تكون مبنية علي معلومات مرفقة معها , وتنبذ بعد ان تستخدم المعلومات الهامة المرفقة وتم تسليم البيانات المطلوبة الي البرنامج الذي طلبها .








مصطلحات هامــــــــــــــــــة :

protocol suite
مجموعة من البروتوكولات

protocol stack
مجموعة بروتوكولات ترسل وتستقبل البيانات

Headers
معلومات صغيرة تكون مرفقة مع الحزم وتحتوي دائما علي العنوان ومعلومات مسار البيانات


النموذج القياسي للشبكات
Open System Interconnection
.::::OSI::::.

عند الرغبة في انشاء شبكة لتبادل المعلومات والبيانات فانه لابد من ان تكون الاجهزة متوافقة في طريقة الاتصال الشبكي .
لذلك في عام 1977 المنظمة الدولية للمقاييس ( ISO ) International Organization for Standardization تبنت نموذج ال Open System Interconnection (OSI ) .
ويتكوَّن نموذج OSI من سبع طبقات تُتيح للدارس فهم مختلف الوظائف والعمليات في الشبكة، والأهم من ذلك أن هذا النموذج يُشكل بُنيةً لفهم آلية انتقال المعلومات في الشبكة، إضافة إلى إمكان استخدامه لتمثيل آلية انتقال المعلومات (information) أو حُزَم البيانات (data packets) من البرامج التطبيقية (مثل: برامج الجداول الإلكترونية أو برامج معالجة الكلمات) عبر وسط النقل في الشبكة (مثل: الأسلاك
(wires)) إلى برنامج تطبيقي على كمبيوتر آخر على شبكة ما، حتى إن اختلف نوع شبكة المُرسل عن نوع شبكة المُستقبل.

يمكننا تعريف الهدف من انشاء ال OSI بانه يستخدم لتقسيم المهام الكثيرة التي يتطلبها نقل البيانات من كمبيوتر الي اخر .الي خطوات صغيرة .
هذه الخطوات الصغير ة تسمي ال layers او الطبقات , وال OSI يتكون من سبعة طبقات .
لكل طبقة مسئوولياتها الخاصة بها .

الطبقات السبعة هي :

1/ Application
2 / Presentation
3/ Session
4/ Transport
5/ Network
6/ Data-link
7/ Physical


نموذج ال OSI هو طريقة التقسيم لانواع البيانات المتصلة بطريقة تساعد Network Administrator مدير الشبكة في معالجة مشاكل الشبكة .

مسئولية كل طبقة :

في اثناء مرور البيانات علي الطبقات السبعة في الشبكة , كل طبقة تضع معلومات بسيطة تسمي Header علي الحزمة .

طيب الان ح نلقي نظرة سريعة علي مهمة كل تطبيق :

1/ The Application Layer
طبقة التطبيق او البرنامج :

اعلي طبقة في نموذج ال OSI الهدف من طبقة التطبيق هو ادارة الاتصالات بين التطبيقات . تطبيقات او برامج طبقة التطبيق هي برامج معيارية او قياسية تتفاعل مع البرنامج الجاري في الشبكة . لتفسير ذلك عندك المبرمج اللي كتب برنامج Word كتبه بحيث يتفاعل مع البرامج القياسية الموجودة في طبقة التطبيق . برنامج Word يستخدم برامج الشبكة القياسية ليقوم ب save , copy , delete للمجلدات والمستندات .
طبقة التطبيق هي التي تستقبل فيها البرامج البيانات وتطلبها ايضا .
كل الطبقات الاخري تعمل لهذه الطبقة .

2/ The Presentation Layer
طبقة التقديم :

طبقة التقديم تلي طبقة التطبيق مباشرة واعلي طبقة الجلسة .
طبقة التقديم تضيف هيكل لحزم البيانات التي يتم تبادلها .
مهمة طبقة التقديم الرئيسية هي التاكد من الرسالة التي ارسلت بلغة او رمز يستطيع الكمبيوتر المستقبل ان يفهمها . ً
البروتوكولات في طبقة التقديم يحتمل تقوم بترجمة البيانات الي رموز مفهومة بعد ذلك تضغطها ويحتمل تشفيرها قبل ان ترسل الي طبقة Session او الجلسة التي تليها .

3/ The Session Layer
طبقة الجلسة :

تلي طبقة التقديم . تتحكم في الحوار اثناء الاتصالات . وتدير الجلسات بين الاطراف المتصلة . بروتوكولاتها تغطي مواضيع مثل كيفية انشاء اتصال , كيفية استخدامه , وكيف يفصل الاتصال عندما تكتمل الجلسة .
عندما يبدا الاتصال تقوم طبقة الجلسة بمراجعة الاخطاء المرسلة .
تضيف معلومات مسيطرة علي حزمة البيانات في اثناء تبادل البيانات .

4/ The Transport Layer
طبقة النقل :

تضمن الحزم التي تصل .
توسس للاتصال وترسل تقارير بوصول الحزم .
بروتوكولات هذا التصميم تمد بوسائل تاسيس , معالجة , واطلاق الاتصالات للاجهزة المشتركة في الاتصال ..

5/ The Network Layer
طبقة الشبكة :

مسئولة عن تمرير البيانات بناء علي عناوينها المنطقية .
تجزئ وتعيد تجميع الحزم اذا كان ضروريا .
تحرك الحزم من مصدرها الي وجهتها خلال الشبكات .

6/ The Data- Link Layer
طبقة ربط البيانات :

يتم فيها تجهيز البيانات ليتم اخيرا تسليمها للشبكة .
يتم تغليف الحزم في اطار ( وهو مصطلح يستخدم ل وصف حزم البيانات الثنائية binary data ) .
البروتوكولات في هذه الطبقة تساعد في عنونة واكتشاف اخطاء البيانات التي ستحول .
تتكون طبقة ربط البيانات من طبقتين ثانويات : الاولي Logical Link Control (LLC ) او وصلة السيطرة المنطقية . والثانية Media Access Control (MAC ) . كل طبقة ثانوية تقدم خدماتها الخاصة .
LLC تمثل واجهة بين بروتوكولات طبقة الشبكة وطريقة دخول الميديا , مثال Ethernet او Token Ring .
MAC تعالج الاتصال مع الميديا الفيزيائية او توصيلات الشبكة الفيزيائية مثل twisted-pair او coaxial cabling .

7/ The Physical Layer
الطبقة المادية :

هي اخر طبقة في نموذج ال OSI وتقوم بتحديد كيفية ارسال واستقبال قطع البيانات المتحركة في اسلاك الشبكة .
يعمل هذا التطبيق في المنطقة الساخنة من العملية كلها , اذ يضع قطع البيانات في الاسلاك وياخذها منها , وهنا يمكننا ان نتحدث عن البيانات ك شرائح وحزم .

والان.. كيف يعمل نموذج OSI :

تخليق وتصنيع الحزم packets يبدا في قمة نموذج ال OSI . طبقة التطبيق تاخذ البيانات التي سترسل وتمررها الي الاسفل الي طبقة التقديم حيث توضع عليها header او معلومات جديدة . طبقة التقديم تمرر حزمة البيانات الي اسفل , وبنفس الطريقة يقوم كل تطبيق بوضع معلوماته علي حزمة البيانات حتي تسلم في النهاية الي الطبقة المادية .
يقوم التطبيق المادي physical layer بتقسيم الحزم علي اسلاك الشبكة , وتستمر البيانات في طريقها الي وجهتها .
في مكان الوصول , حزم البيانات تتحرك في اتجاه معاكس , من اسفل النموذج الي الاعلي .
التطبيق المادي في وجهة حزمة البروتوكول يقوم باخذ الحزمة خارج اسلاك الشبكة ويمررها الي الاعلي الي طبقة ربط البيانات . طبقة ربط البيانات تختبر معلومات الحزمة التي وضعتها طبقة ربط البيانات علي الحزمة . اذا لم تكن هذه وجهة الحزمة فان الحزمة يتم اعدامها . اما اذا كانت هذه وجهة الحزمة تقوم بروتوكولات تطبيق ربط البيانات بنزع header طبقة التطبيق التي ارسلت مع الحزمة وتمرركل الحزمة الي الاعلي الي طبقة الشبكة .
ويتكرر هذا في كل طبقة حتي تصل البيانات الي قمة النموذج .

بهذه الطريقة اي تطبيق من الكمبيوتر المرسل يتصل مع نفس التطبيق من الكمبيوتر المستقبل . وتسمي هذه اتصالات طبقة النظير peer-layer communication .

حزمة ال TCP/IP تم تطويرها قبل ان ينشر حتي نموذج ال OSI .
نتيجة لذلك فان حزمة TCP/IP لا تستخدم نموذج ال OSI كمرجع .
TCP/IP تم تطويره باستخدام نموذج ال Department of Defense ( DoD ) كمرجع .
لكن مهم جدا انك تتعامل مع ال OSI والسبب ان ال OSI يستخدم للمقارنة بين حزمة TCP/IP وباقي حزم البروتوكولات .
علي خلاف نموذج ال OSI يحتوي نموذج ال DoD علي اربعة طبقات .
مع ذلك يقوم نموذج ال DoD بمعالجة البيانات بنفس الطريقة التي يعالج بها نموذج ال OSI نفس البيانات . فقط الاختلاف في عدد مراحل معالجة البيانات .

طبقات نموذج ال DoD او وزارة الدفاع :

1/ Application يغطي نفس المهام ل التطبيق + التقديم + الجلسة في نموذج OSI .
2/ Transport يغطي نفس مهام طبقة النقل في OSI .
3/ Internet يغطي نفس مهام طبقة الشبكة في OSI .
4/ Network Interface Layer يغطي نفس مهام طبقة ربط البيانات + المادية .

مصطلحات هامـــــــــــــــة

International Organization for Standardization (ISO)
المنظمة الدولية للمقاييس :

المنظمة التي صدقت علي نموذج ال OSI .

Open System Interconnection model (OSI)
النموذج المرجعي للشبكات

نموذج الطبقات السبعة المستخدم في تقسيم المهام التي يحتاج اليها لتحريك البيانات من كمبيوتر الي اخر .

Layer
الطبقة :

جزء من ال OSI ويقوم بتنظيم المهام بين البروتوكولات المختلفة حتي لا يحدث تعارض او نقص في عملها .

Department of Defense (DoD)

وزارة الدفاع ( الاميركية طبعا )

Peer-layer Communication
اتصالات طبقة النظير :

نوع من الاتصالات فيها اي تطبيق من الكمبيوتر المرسل يتصل مع نفس التطبيق في الكمبيوتر المستقبل .

طبقة الانترنت The Internet Layer

طبقة الانترنت تقع في نموذج TCP/IP بين طبقة واجهة الشبكة وطبقة النقل .
طبقة الانترنت تحتوي علي البروتوكولات المسئولة من عنونة وتوجيه الحزم , وهي تحتوي علي عدة برتوكولات protocols تشمل :
1/ Internet Protocol::IP::
2/ Address Resolution Protocol ::ARP::
3/ Internet Control Message Protocol::ICMP::
4/ Internet Group Message Protocol ::IGMP::

1/ بروتوكول الانترنت Internet Protocl::IP::
بروتوكول الانترنت هو البروتوكول الرئيسي في طبقة الانترنت في كتلة ال TCP/IP . هذا البروتوكول مسئول من تحديد مصدر ووجهة ال IP address لاي حزمة .
نجد ان عنوان بروتوكول الانترنت IP address يطلق علي العنوان المنطقي logical address هوالذي يقوم مدير الشبكة بتخصيصه للكمبيوتر .
كل كمبيوتر في الشبكة له عنوان بروتوكول انترنت خاص به .

مثال لل IP address :
041.201.2.51


**********


**********


هذا العنوان يخصص بواسطة المدير للكمبيوتر ويجب ان يكون العنوان خاصا بالشبكة الموجود فيها .
جزء من ال IP address يمثل الشبكة التي يوجد فيها الجهاز host , والجزء الاخر يمثل الجهاز نفسه الموجود علي تلك الشبكة .

:: الشارع الذي تسكن فيه يشبه ال IP address . الخطاب الذي يرسل اليك سيسلم الي منزلك بسبب العنوان المنطقي .
او يمكن ان نشبه الايميل تبعك بال IP address . الرسالة تصلك لسبب رئيسي وهو ان مرسل الرسالة استخدم عنوانك الصحيح , والنتيجة ان الرسالة ستصلك بالتاكيد بسبب العنوان .
اذا رحلت الي بيت اخر في شارع اخر عنوانك سيتغير وخطاباتك سترسل الي العنوان الجديد ولكن الذي يسلم لك الخطابات هو نفسه . ::
عندما تمرر ال Packet او حزمة البيانات الي كتلة ال TCP/IP يوضع عنوان الجهة المرسلة والجهة الهدف او المرسل اليها في ال header IP او معلومات ال IP .
ال IP يحدد هل الجهاز الهدف محلي Local ام بعيد Remote .
الهدف يكون local اذا ال IP ذكر ان الجهاز الهدف علي نفس الشبكة .
الهدف يكون remote اذا ال IP ذكر ان الهدف في شبكة اخري .
ال IP يقوم بتحديد نوع الجهاز الهدف او المستقبل بالاعتماد علي ال IP address الموجود فيه وال Subnet Mask في الجهاز المرسل .

تعريف ال Subnet Mask :: هو هذا الجزء مهم جداً لأنه يحدد هوية الشبكة ، ويستخدم في الشبكات الكبيرة عندما يقسم رقم IP واحد إلى عدة أقسام ويصبح كل رقم يمثل شبكة مستقلة ولكن تشترك كل هذه الشبكات بهوية واحدة يمثلها الـ Subnet Mask و الـ Subnet تعني التقسيم وهو الذي يحدد رقم الشبكة ورقم الجهاز ::. سنتعرف عليه بالتفصيل في الدروس القادمة .

تحديد وجهة البيانات محلية: local ام بعيدة remote :
ال IP يحتاج الي تحديد كيف يوصل البيانات الي وجهتها .
اذا الجهة(الجهاز) عنوانها في شبكة محلية TCP/IP يمكن ان يتصل مباشرة مع الجهاز المقصود .
اذا كان الجهاز في شبكة اخري او بعيدة فان ال TCP/IP يحتاج الي ارسال الحزمة من خلال ال Default Gateway .
تعريف الDefault Gateway :: يسمي ايضا Router , هو عنوان في الجهاز host علي الشبكة يقوم بتوفير طريق خارج الشبكة المحلية . بمعني اخر , ال default gateway عبارة عن باب يساعد علي الدخول من خارج الشبكة . ::.
عملية اتصالات ال TCP/IP's مشابهة لارسال الطرد . اذا اردت ارسال الطرد لشخص يسكن في نفس الشارع الذي تسكن انت فيه , يمكنك ان تسلم الطرد بنفسك . اذا ارسلت الطرد الي شخص يسكن في أي شارع اخر , يجب ان يذهب الطرد الي مكتب البريد , بعد ذلك مكتب البريد سيقرر كيف يسلم الطرد الي الجهة المطلوبة . مكتب البريد يشبه البوابة الافتراضية Default Gateway .

الشكل التالي يوضح ان ال ROUTER يشبه صندوق البريد الذي يوزع الطرود الي الشبكة الصحيحة :
الشكل التالي يصور كمبيوتر RAAD يرسل حزمة بيانات الي جهاز شكولاته .
بروتوكول ال IP في حزمة RAAD سيحلل عنوان الجهة المرسلة شكلاته ويحدد ان شكلاته جهازها Local او محلي بالنسبة للجهاز المرسل RAAD .




:: الجهاز الهدف او المرسل اليه الحزمة يكون local عندما يحدد ال IP ان الاثنين الراسل والاجهزة المرسل اليها لها نفس قسم الشبكة في عناوين ال IP التي خصصت لها .
اذا كان الجهاز الهدف محلي Local فان ال IP يحتاج الي ان ياخذ عنوان كارت الشبكة من الهدف .
اذا كان الجهاز الهدف بعيد ( أي في شبكة اخري ) فان ال IP يبحث في جدول المسارات routing table عن اوضح طريق الي تلك الشبكة .
اذا و جد في جدول المسارات العنوان او الطريق الذي يريده فان عنوان ال IP ياخذ ال gateway او العنوان الذي يريد من جدول المسارات .
اذا لم يكن هناك عنوان او طريق في الجدول طبعا , IP يحتاج الي ان ياخذ عنوان الكارت للبوابة الافتراضية default gateway .
طبعا ده كله سيتم تشريحه في الدروس القادمة .

تحديد عنوان ال hardware او الكارت ::
المخطط ادناه تمثيل لعملية القرار التي يستخدمها ال TCP/IP ليحدد أي من عناوين ال hardware او كارت الشبكة او ال Mac address هي المطلوبة لارسال الحزمة :



عندما يخصص IP address ل host , يقوم مدير الشبكة Administrator بكتابة عنوان ال Default gateway كجزء من متغيرات TCP/IP . الحزمة سترسل الي البوابة الافتراضية لل mac address يفترض ان تتجه الي شبكة اخري .
Default gateway بعد ذلك يحدد ما اذا كان ال IP المستهدف موجود علي احد الواجهات او الكروت المدرجة عنده او هو يحتاج الي ان يمرر الحزمة الي Router اخر .

باستخدام قياس اخر , هذا يشبه الذهاب الي المطار والسفر الي جهة . اذا كان هناك طريق مباشر من المطار الي جهتك , ستستخدمه . اذا لم يتواجد طريق مباشر سترسل عبر اقرب طريق الي جهتك .
في الخطوة القادمة ال IP يستخدم ARP للحصول علي ال Hardware address للجهاز المستهدف . ال ARP هنا يشبه المحقق الذي سيجد عنوان ال hardware للجهاز المستهدف بناء علي عنوان ال IP الذي يسال عنه ال Internet Protocol .

2/ بروتوكول اقرار العنوان Address Resolution Protocol ::ARP::
يقوم هذا البروتوكول بترجمة عنوان ال IP الي عنوان العتاد .

ليترجم ARP عنوان IP اول مكان ينظر فيه هو ARP cache , وهي مكان في الذاكرة العشوائية random access memory::RAM:: , يحفظ فيه ARP عناوين ال IP وعناوين العتاد التي تمت ترجمتها .
طيب اذا ال ARP وجد عناوين ال IP و العتاد في ال ARP cache , فان الحزمة تعنون بعنوان العتاد من غير بحث زائد .
الحالة الثانية اذا ال IP address غير موجود في ARP cache يقوم ARP بطلب نشر لكل الاجهزة .

:: بعد ان يتم تخصيص ال address IP لعنوان العتاد , يخزن في ARP cache لمدة دقيقتين .
اذا ال IP طلب البحث مجددا لنفس عنوان ال IP في خلال هذه الدقيقتين , فان المدخل يبقي مرة اخري في ال ARP cache او ذاكرة ال ARP لدقيقتين اخريين . المدخل يبقي في ذاكرة ال ARP كحد اقصي 10 دقائق , بعد ذلك يتم اخراجها من ذاكرتها .

الذاكرة تحتوي علي 3 انواع من البيانات :
العمود الاول يوجد فيه ال IP address , العمود الثاني ال Hardware address او ال MAC , العمود الثالث نجد فيه الوصف لحالة المدخل في ال ARP cache .
اذا كان المدخل في ال ARP cache حالته dynamic أي متغير ذلك في حالة ان العنوان اكتشف خلال عملية ال broadcast , واذا كان static او ثابت اذا تم اضافة العنوان manually او يدويا .

ااستخدام النشر للبحث عن ال hardware address او عنوان العتاد :
اذا لم يجد ال ARP ال IP address في ذاكرة ال ARP , فان بروتوكول ARP يبدا بما يسمي ARP request . او طلب ARP . هذا الطلب ينشر في الشبكة المحلية .
نشر ال ARP يعنون الي أي جهاز في الشبكة بوضع عنوان ال hardware المستهدف علي القيمة FF:FF:FF:FF:FF:FF . نشر الARP يحتوي علي عنوان IP الجهة المطلوبة حتي يستطيع المستقبل التعرف عليها . ايضا يحتوي علي عنوان hardware المصدر .
بعد ان يصل الي الجهة او الجهاز وتعرف ان النشر هي المقصودة به , تقوم بوضع IP وعنوان ال hardware المصدر او المرسل في ذاكرة ال ARP الخاصة بها .
في حال ان ال ARP packet وصلت الي أي جهاز , فان كارت الشبكة يقوم باخراج الحزمة packet من خط الشبكة ويمررها خلال طبقة واجهة الشبكة الي طبقة الانترنت وال ARP . ال ARP في الوجهة المستقبلة يعمل اختبار للحزم ليري هل الحزمة لعنوان hardware الجهاز المرسل .
اذا كان طلب ال ARP ليس لذلك الجهاز فان الحزمة ترفض . اذا وجد فيها عنوان ال hardware تبع الجهاز المرسل , ال IP وعنوان ال hardware لمصدر الحزمة توضع في ARP cache , ويتم عمل ARP reply لمصدر الحزمة .
عنوان hardware الهدف سيكون موجودا الان في ARP reply .
عندما تصل اجابة ARP او ARP reply , ال IP address وال Hardware address يبقوا في ARP cache لدقيقتين .


::مصطلحــــــــــــــــــات هـامــــــــــــــــــــــة ::


IP Address
عنوان يستخدمه Internet Protocol :: IP :: لتعريف شبكة او جهاز .

Logical Address
هذا العنوان يمكن ان يعدل , ويسمي به الجهاز .

Subnet mask
متغير يتضمن أي عنوان IP موجود في الشبكة .

Router
جهاز يربط ببن الشبكات ويقوم بتحريك حزم البيانات من شبكة الي اخري .

Remote Network
شبكة غير الموجود فيها الجهاز , وهي تقع في الجانب الاخر من ال Router .

Default Gateway
متغير يكون في عنوان IP الراوتر , ويستخدم لتمرير ال packet الي شبكة اخري .

Routing Table
الجدول الذي يحتوي علي العناوين التي تشير الي افضل طريق الي الشبكات الاخري .

Address Resolution Protocol ::ARP::
بروتوكول يستخدم لترجمة عنوان IP address الي عنوان العتاد hardware address .

ARP cache
منطقة في الذاكرة تحتوي علي عناوين الIP التي ترجمت حديثا لعناوين ال hardware .

ARP request
الحزم المنتشرة التي تقوم بالبحث عن ترجمة ل عنوان ال IP لعنوان ال hardware .

ARP reply
الحزم التي ترجع الي الي راسل ال ARP request وتكون محتوية علي ال IP address و ال hardware address اللي طلبهم ال ARP .

اتمني ان تستفيدوا .
www.settara4rum.co.cc
سلام