بيت › بواسطة › مكدس بروتوكول الإنترنت الرئيسي. بروتوكولات ومعايير الشبكة. بنية الشبكة الأساسية

مكدس بروتوكول الإنترنت الرئيسي. بروتوكولات ومعايير الشبكة. بنية الشبكة الأساسية

مكدسات البروتوكول

مكدس البروتوكولات عبارة عن مجموعة منظمة هرميًا من بروتوكولات الشبكة على مستويات مختلفة، وهي كافية لتنظيم وضمان تفاعل العقد في الشبكة. تستخدم الشبكات حاليًا عددًا كبيرًا من مجموعات بروتوكولات الاتصال. الأكوام الأكثر شيوعًا هي: TCP/IP، وIPX/SPX، وNetBIOS/SMB، وNovell NetWare، وDECnet، وXNS، وSNA، وOSI. كل هذه الأكوام، باستثناء SNA، في المستويات الأدنى - الارتباط المادي ورابط البيانات - تستخدم نفس البروتوكولات القياسية Ethemet وToken Ring وFDDI وبعض البروتوكولات الأخرى، والتي تسمح باستخدام نفس المعدات في جميع الشبكات. ولكن على المستويات العليا x تعمل جميع الأكوام وفقًا للبروتوكولات الخاصة بها. غالبًا لا تتوافق هذه البروتوكولات مع الطبقات الموصى بها في نموذج OSI. على وجه الخصوص، عادةً ما يتم دمج وظائف الجلسة وطبقات العرض التقديمي مع طبقة التطبيق. ويرجع هذا التناقض إلى حقيقة أن نموذج OSIظهرت نتيجة لتعميم الأكوام الموجودة بالفعل والمستخدمة بالفعل، وليس العكس.

تم تطوير جميع البروتوكولات المضمنة في المكدس بواسطة شركة مصنعة واحدة، أي أنها قادرة على العمل بأسرع ما يمكن وبكفاءة.

نقطة مهمةفي عمل معدات الشبكة، وخاصة محول الشبكة، هو ربط البروتوكولات. يسمح لك باستخدام مكدسات بروتوكول مختلفة عند خدمة محول شبكة واحد. على سبيل المثال، يمكنك استخدام مكدسات TCP/IP وIPX/SPX في نفس الوقت. إذا حدث خطأ فجأة عند محاولة إنشاء اتصال مع المستلم باستخدام المكدس الأول، فسيتم التبديل تلقائيًا إلى استخدام البروتوكول من المكدس التالي. النقطة المهمة في هذه الحالة هي ترتيب الربط، لأنه يؤثر بوضوح على استخدام بروتوكول معين من مكدسات مختلفة.

بغض النظر عن عدد محولات الشبكة المثبتة في الكمبيوتر، يمكن إجراء الربط إما "واحد إلى عدة" أو "عدة إلى واحد"، أي أنه يمكن ربط مكدس بروتوكول واحد بعدة محولات في وقت واحد أو عدة مكدسات بمحول واحد .

NetWare هو نظام تشغيل شبكة ومجموعة من بروتوكولات الشبكة المستخدمة في هذا النظام للتفاعل مع أجهزة الكمبيوتر العميلة المتصلة بالشبكة. تعتمد بروتوكولات شبكة النظام على مكدس بروتوكول XNS. يدعم NetWare حاليًا بروتوكولات TCP/IP وIPX/SPX. كانت Novell NetWare شائعة في الثمانينيات والتسعينيات بسبب كفاءتها الأكبر مقارنة بأنظمة التشغيل ذات الأغراض العامة. هذه هي الآن تقنية عفا عليها الزمن.

تم تطوير مكدس بروتوكول XNS (بروتوكول النقل عبر الإنترنت لخدمات شبكة Xerox) بواسطة Xerox لنقل البيانات عبر شبكات Ethernet. يحتوي على 5 مستويات.

المستوى 1 - وسط الإرسال - ينفذ وظائف الطبقات المادية وطبقات وصلة البيانات في نموذج OSI:

* يدير تبادل البيانات بين الجهاز والشبكة.

* توجيه البيانات بين الأجهزة الموجودة على نفس الشبكة.

الطبقة الثانية - الشبكة البينية - تتوافق مع طبقة الشبكة في نموذج OSI:

* يدير تبادل البيانات بين الأجهزة الموجودة على شبكات مختلفة (يوفر خدمة مخططات البيانات من حيث نموذج IEEE)؛

* يصف طريقة تدفق البيانات عبر الشبكة.

الطبقة 3 - النقل - تتوافق مع طبقة النقل في نموذج OSI:

* يوفر اتصالاً شاملاً بين مصدر البيانات والوجهة.

المستوى 4 - التحكم - يتوافق مع مستويات الجلسة والممثل في نموذج OSI:

* يتحكم في عرض البيانات؛

* يدير السيطرة على موارد الجهاز.

المستوى 5 - التطبيق - يتوافق مع أعلى المستويات في نموذج OSI:

* يوفر وظائف معالجة البيانات لمهام التطبيق.

يعد مكدس بروتوكول TCP/IP (بروتوكول التحكم في الإرسال/بروتوكول الإنترنت) هو الأكثر شيوعًا وفعالية اليوم. يعمل في الشبكات المحلية بأي حجم. هذا المكدس هو المكدس الرئيسي فيه شبكة عالميةإنترنت. تم تنفيذ دعم المكدس في أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام التشغيل نظام يونيكس. ونتيجة لذلك، زادت شعبية بروتوكول TCP/IP. تتضمن مجموعة بروتوكولات TCP/IP عددًا كبيرًا جدًا من البروتوكولات التي تعمل على مستويات مختلفة، ولكنها حصلت على اسمها بفضل بروتوكولين - TCP وIP.

TCP (بروتوكول التحكم في الإرسال) هو بروتوكول نقل مصمم للتحكم في نقل البيانات في الشبكات باستخدام مكدس بروتوكول TCP/IP. IP (بروتوكول الإنترنت) هو بروتوكول طبقة شبكة مصمم لتوصيل البيانات عبر شبكة مركبة باستخدام أحد بروتوكولات النقل، مثل TCP أو UDP.

يستخدم المستوى الأدنى من مكدس TCP/IP بروتوكولات نقل البيانات القياسية، مما يجعل من الممكن استخدامه في الشبكات التي تستخدم أي تقنيات الشبكةوعلى أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بأي نظام تشغيل.

تم تطوير بروتوكول TCP/IP في الأصل للاستخدام في الشبكات العالمية، ولهذا السبب فهو مرن للغاية. على وجه الخصوص، بفضل القدرة على تجزئة الحزم، تصل البيانات، على الرغم من جودة قناة الاتصال، إلى المرسل إليه على أي حال. بالإضافة إلى ذلك، بفضل وجود بروتوكول IP، يصبح نقل البيانات بين قطاعات الشبكة المختلفة ممكنًا.

عيب بروتوكول TCP/IP هو تعقيد إدارة الشبكة. نعم لاجل الأداء الطبيعيتتطلب الشبكة خوادم إضافية، مثل DNS وDHCP وما إلى ذلك، والتي تستغرق صيانة تشغيلها معظم الوقت مدير النظام. Limoncelli T.، Hogan K.، Cheylap S. - إدارة النظام والشبكة. الطبعة الثانية. عام 2009. 944 ق

تم تطوير مكدس بروتوكول IPX/SPX (تبادل حزم الإنترنت/تبادل الحزم التسلسلية) وامتلاكه بواسطة Novell. تم تطويره لتلبية احتياجات نظام التشغيل Novell NetWare، الذي احتل حتى وقت قريب أحد المناصب الرائدة بين أنظمة تشغيل الخادم.

تعمل بروتوكولات IPX وSPX في طبقات الشبكة والنقل لنموذج ISO/OSI، على التوالي، وبالتالي يكمل كل منهما الآخر بشكل مثالي.

يمكن لبروتوكول IPX إرسال البيانات باستخدام مخططات البيانات باستخدام معلومات توجيه الشبكة. ومع ذلك، من أجل نقل البيانات على طول المسار الذي تم العثور عليه، يجب أولاً إنشاء اتصال بين المرسل والمستلم. وهذا ما يفعله بروتوكول SPX أو أي بروتوكول نقل آخر يعمل جنبًا إلى جنب مع IPX.

لسوء الحظ، تم تصميم مكدس بروتوكول IPX/SPX في البداية لخدمة الشبكات الصغيرة، لذا فإن استخدامه في الشبكات الكبيرة غير فعال: فالاستخدام المفرط للبث على خطوط الاتصال منخفضة السرعة أمر غير مقبول.

في الطبقات المادية وطبقات ارتباط البيانات، تدعم مكدس OSI بروتوكولات Ethernet وToken Ring وFDDI، بالإضافة إلى بروتوكولات LLC وX.25 وISDN، أي أنها تستخدم جميع بروتوكولات الطبقة السفلية الشائعة التي تم تطويرها خارج المكدس ، مثل معظم الأكوام الأخرى. تشتمل طبقة الشبكة على بروتوكول الشبكة الموجهة للاتصال (CONP) وبروتوكول الشبكة بدون اتصال (CLNP) الذي نادرًا ما يتم استخدامه. بروتوكولات التوجيه الخاصة بمكدس OSI هي ES-IS (النظام النهائي - النظام الوسيط) بين الأنظمة النهائية والمتوسطة وIS-IS (النظام المتوسط - النظام الوسيط) بين الأنظمة المتوسطة. تخفي طبقة النقل الخاصة بمكدس OSI الاختلافات بين خدمات الشبكة الموجهة للاتصال وغير المتصلة بحيث يتلقى المستخدمون جودة الخدمة المطلوبة بغض النظر عن طبقة الشبكة الأساسية. ولتوفير ذلك، تتطلب طبقة النقل من المستخدم تحديد جودة الخدمة المطلوبة. توفر خدمات طبقة التطبيقات نقل الملفات والمحاكاة الطرفية وخدمات الدليل والبريد. من بينها، الأكثر شيوعًا هي خدمة الدليل (معيار X.500)، والبريد الإلكتروني (X.400)، وبروتوكول المحطة الافتراضية (VTP)، وبروتوكول نقل الملفات والوصول والإدارة (FTAM)، وبروتوكول إعادة التوجيه وإدارة الوظائف (JTM). .

مكدس بروتوكول شائع إلى حد ما تم تطويره بواسطة IBM و Microsoft، على التوالي، بهدف استخدامه في منتجات هذه الشركات. مثل TCP/IP، تعمل البروتوكولات القياسية مثل Ethernet وToken Ring وغيرها على المستوى الفعلي ومستوى ارتباط البيانات في حزمة NetBIOS/SMB، مما يجعل من الممكن استخدامها مع أي معدات شبكة نشطة. في المستويات العليا، تعمل بروتوكولات NetBIOS (نظام الإدخال/الإخراج الأساسي للشبكة) وSMB (كتلة رسائل الخادم).

تم تطوير بروتوكول NetBIOS في منتصف الثمانينات من القرن الماضي، ولكن سرعان ما تم استبداله ببروتوكول NetBEUI (واجهة المستخدم الموسعة NetBIOS) الأكثر وظيفية، والذي يسمح بتبادل المعلومات بكفاءة عالية في شبكات تتكون من ما لا يزيد عن 200 جهاز كمبيوتر.

لتبادل البيانات بين أجهزة الكمبيوتر، يتم استخدام الأسماء المنطقية التي يتم تعيينها لأجهزة الكمبيوتر ديناميكيًا عند اتصالها بالشبكة. في هذه الحالة، يتم توزيع جدول الأسماء على كل كمبيوتر على الشبكة. كما أنه يدعم العمل مع أسماء المجموعات، مما يسمح لك بنقل البيانات إلى عدة مستلمين في وقت واحد.

المزايا الرئيسية لبروتوكول NetBEUI هي السرعة ومتطلبات الموارد المنخفضة جدًا. إذا كنت بحاجة إلى تنظيم تبادل سريع للبيانات في شبكة صغيرة تتكون من مقطع واحد، فلا يوجد بروتوكول أفضل لذلك. بالإضافة إلى توصيل الرسائل اتصال ثابتليس شرطا إلزاميا: في حالة عدم وجود اتصال، يستخدم البروتوكول طريقة مخطط البيانات، حيث يتم تجهيز الرسالة بعنوان المستلم والمرسل و"تسير على الطريق"، وتنتقل من كمبيوتر إلى آخر.

ومع ذلك، فإن NetBEUI له أيضًا عيب كبير: فهو خالي تمامًا من مفهوم توجيه الحزم، لذا فإن استخدامه في الشبكات المركبة المعقدة ليس له معنى. Pyatibratov A.P.، Gudyno L.P.، Kirichenko A.A. أجهزة الكمبيوتر والشبكات وأنظمة الاتصالات موسكو 2009. 292 ثانية

أما بالنسبة لبروتوكول SMB (Server message Block)، فهو يستخدم لتنظيم تشغيل الشبكة على أعلى ثلاثة مستويات - الجلسة والعرض التقديمي ومستويات التطبيق. عند استخدامه يصبح الوصول إلى الملفات والطابعات وموارد الشبكة الأخرى ممكنًا. تم تحسين هذا البروتوكول عدة مرات (تم إصدار ثلاثة إصدارات)، مما يجعل من الممكن استخدامه حتى في أنظمة التشغيل الحديثة مثل Microsoft Vista وWindows 7. يعد بروتوكول SMB عالميًا ويمكن أن يعمل جنبًا إلى جنب مع أي بروتوكول نقل تقريبًا مثل TCP/IP وSPX.

تحتوي حزمة بروتوكولات DECnet (Digital Equipment Corporation net) على 7 طبقات. على الرغم من الاختلاف في المصطلحات، فإن طبقات DECnet تشبه إلى حد كبير طبقات نموذج OSI. تطبق DECnet مفهوم DNA (هندسة الشبكات الرقمية) لهندسة الشبكات، الذي طورته DEC، والذي بموجبه يمكن دمج أنظمة الحوسبة غير المتجانسة (أجهزة الكمبيوتر من فئات مختلفة)، التي تعمل تحت أنظمة تشغيل مختلفة، في معلومات وشبكات حوسبة موزعة جغرافيًا.

تم تصميم بروتوكول SNA (بنية شبكة النظام) الخاص بشركة IBM للاتصال عن بعد مع أجهزة الكمبيوتر الكبيرة ويحتوي على 7 طبقات. يعتمد SNA على مفهوم الجهاز المضيف ويوفر وصولاً طرفيًا عن بعد إلى حاسبات IBM المركزية. السمة المميزة الرئيسية لنظام SNA هي قدرة كل محطة على الوصول إلى أي برنامج تطبيقي للكمبيوتر المضيف. يتم تنفيذ بنية شبكة النظام على أساس طريقة الوصول إلى الاتصالات الافتراضية (VTAM) في الكمبيوتر المضيف. يدير VTAM جميع روابط الاتصالات والمحطات الطرفية، حيث تتمتع كل محطة بإمكانية الوصول إلى جميع برامج التطبيقات.

ستغطي هذه المقالة أساسيات نموذج TCP/IP. من أجل فهم أفضل، يتم وصف البروتوكولات والخدمات الرئيسية. الشيء الرئيسي هو أن تأخذ وقتك وتحاول فهم كل شيء خطوة بخطوة. جميعها مترابطة، وبدون فهم أحدهما، سيكون من الصعب فهم الآخر. المعلومات الواردة هنا سطحية للغاية، لذا يمكن تسمية هذه المقالة بسهولة "مجموعة بروتوكولات TCP/IP للدمى". ومع ذلك، فإن الكثير من الأشياء هنا ليس من الصعب فهمها كما قد تبدو للوهلة الأولى.

تكب / إب

مكدس TCP/IP هو نموذج شبكة لنقل البيانات على الشبكة، فهو يحدد الترتيب الذي تتفاعل به الأجهزة. تدخل البيانات إلى طبقة ربط البيانات وتتم معالجتها بدورها بواسطة كل طبقة أعلاه. يتم تمثيل المكدس على أنه تجريد يشرح مبادئ معالجة البيانات وتلقيها.

يحتوي مكدس بروتوكول شبكة TCP/IP على 4 مستويات:

قناة (رابط).
الشبكة (الإنترنت).
ينقل.
طلب.

طبقة التطبيقات

توفر طبقة التطبيق القدرة على التفاعل بين التطبيق والطبقات الأخرى من مكدس البروتوكول، وتقوم بتحليل المعلومات الواردة وتحويلها إلى تنسيق مناسب للبرنامج. هو الأقرب للمستخدم ويتفاعل معه بشكل مباشر.

HTTP؛
SMTP;

يحدد كل بروتوكول ترتيبه ومبادئه الخاصة للتعامل مع البيانات.

تم تصميم HTTP (بروتوكول نقل النص التشعبي) لنقل البيانات. فهو يرسل، على سبيل المثال، مستندات بتنسيق HTML تعمل كأساس لصفحة الويب. بطريقة مبسطة، يتم تقديم مخطط العمل على أنه "العميل - الخادم". يرسل العميل طلبًا، ويقبله الخادم، ويعالجه بشكل صحيح ويعيد النتيجة النهائية.

يعمل كمعيار لنقل الملفات عبر الشبكة. يرسل العميل طلبًا لملف معين، ويبحث الخادم عن هذا الملف في قاعدة البيانات الخاصة به، وإذا تم العثور عليه بنجاح، يرسله كرد.

تستخدم لنقل بريد إلكتروني. تتضمن عملية SMTP ثلاث خطوات متتالية:

تحديد عنوان المرسل. وهذا ضروري لإعادة الرسائل.
تعريف المتلقي يمكن تكرار هذه الخطوة عدة مرات عند تحديد عدة مستلمين.
تحديد محتوى الرسالة وإرسالها. يتم إرسال البيانات المتعلقة بنوع الرسالة كمعلومات خدمة. إذا أكد الخادم استعداده لقبول الحزمة، فستكتمل المعاملة نفسها.

رأس

يحتوي الرأس على بيانات الخدمة. من المهم أن نفهم أنها مخصصة فقط لمستوى معين. وهذا يعني أنه بمجرد إرسال الحزمة إلى المستلم، ستتم معالجتها هناك وفقًا لنفس النموذج، ولكن بترتيب عكسي. سيحمل الرأس المضمن معلومات خاصة لا يمكن معالجتها إلا بطريقة معينة.

على سبيل المثال، لا يمكن معالجة الرأس المتداخل في طبقة النقل إلا من خلال طبقة النقل الموجودة على الجانب الآخر. سوف يتجاهلها الآخرون ببساطة.

طبقة النقل

في طبقة النقل، تتم معالجة المعلومات المستلمة كوحدة واحدة، بغض النظر عن المحتوى. يتم تقسيم الرسائل المستلمة إلى أجزاء، ويضاف إليها رأس، ثم يتم إرسال كل شيء في اتجاه مجرى النهر.

بروتوكولات نقل البيانات:

البروتوكول الأكثر شيوعا. وهي مسؤولة عن ضمان نقل البيانات. عند إرسال الطرود، يتم التحكم فيها مبلغ الشيكعملية المعاملات. وهذا يعني أن المعلومات ستصل "آمنة وسليمة" بغض النظر عن الظروف.

UDP (بروتوكول مخطط بيانات المستخدم) هو البروتوكول الثاني الأكثر شيوعًا. كما أنها مسؤولة عن نقل البيانات. ميزتها المميزة تكمن في بساطتها. يتم إرسال الحزم ببساطة دون إنشاء أي اتصال خاص.

TCP أو UDP؟

كل من هذه البروتوكولات لها نطاقها الخاص. يتم تحديده منطقيا من خلال خصائص العمل.

الميزة الرئيسية لـ UDP هي سرعة الإرسال. TCP هو بروتوكول معقد يتضمن العديد من عمليات التحقق، بينما يبدو UDP أكثر بساطة وبالتالي أسرع.

العيب يكمن في البساطة. ونظرًا لعدم وجود فحوصات، لا يتم ضمان سلامة البيانات. وبالتالي، يتم إرسال المعلومات ببساطة، وتبقى جميع عمليات التحقق والمعالجات المماثلة مع التطبيق.

يُستخدم UDP، على سبيل المثال، لمشاهدة مقاطع الفيديو. بالنسبة لملف الفيديو، فإن فقدان عدد صغير من المقاطع ليس أمرًا بالغ الأهمية، في حين أن سرعة التحميل هي العامل الأكثر أهمية.

ومع ذلك، إذا كنت بحاجة إلى إرسال كلمات المرور أو التفاصيل بطاقة مصرفية، فإن الحاجة إلى استخدام TCP واضحة. إن فقدان حتى أصغر جزء من البيانات يمكن أن يكون له عواقب وخيمة. السرعة في هذه الحالة ليست بنفس أهمية السلامة.

طبقة الشبكة

تشكل طبقة الشبكة حزمًا من المعلومات المستلمة وتضيف رأسًا. الجزء الأكثر أهمية من البيانات هو عناوين IP وMAC للمرسلين والمستلمين.

عنوان IP (عنوان بروتوكول الإنترنت) - العنوان المنطقي للجهاز. يحتوي على معلومات حول موقع الجهاز على الشبكة. مثال على الإدخال: .

عنوان MAC (عنوان التحكم في الوصول إلى الوسائط) - العنوان الفعلي للجهاز. تستخدم لتحديد الهوية. المخصصة لمعدات الشبكة في مرحلة التصنيع. يتم تقديمه كرقم مكون من ستة بايت. على سبيل المثال: .

طبقة الشبكة مسؤولة عن:

تحديد طرق التسليم.
نقل الحزم بين الشبكات.
تعيين عناوين فريدة.

أجهزة التوجيه هي أجهزة طبقة الشبكة. إنهم يمهدون الطريق بين الكمبيوتر والخادم بناءً على البيانات المستلمة.

البروتوكول الأكثر شيوعًا على هذا المستوى هو IP.

IP (بروتوكول الإنترنت) هو بروتوكول إنترنت مصمم للعنونة على الشبكة. يستخدم لبناء المسارات التي يتم من خلالها تبادل الحزم. ليس لديه أي وسيلة للتحقق والتأكد من النزاهة. لتوفير ضمانات التسليم، يتم استخدام TCP، الذي يستخدم IP كبروتوكول النقل الخاص به. إن فهم مبادئ هذه المعاملة يفسر الكثير من أسس كيفية عمل مكدس بروتوكول TCP/IP.

أنواع عناوين IP

هناك نوعان من عناوين IP المستخدمة في الشبكات:

عام.
خاص.

يتم استخدام الجمهور (العامة) على شبكة الإنترنت. القاعدة الرئيسية هي التفرد المطلق. مثال على استخدامها هو أجهزة التوجيه، ولكل منها عنوان IP الخاص بها للتفاعل مع الإنترنت. هذا العنوان يسمى عام.

لا يتم استخدام الخاص (الخاص) على شبكة الإنترنت. في الشبكة العالمية، هذه العناوين ليست فريدة من نوعها. مثال - الشبكة المحلية. يتم تعيين عنوان IP فريد لكل جهاز داخل شبكة معينة.

يتم التفاعل مع الإنترنت من خلال جهاز توجيه، كما ذكرنا أعلاه، له عنوان IP عام خاص به. وبالتالي، فإن جميع أجهزة الكمبيوتر المتصلة بجهاز التوجيه تظهر على الإنترنت تحت اسم عنوان IP عام واحد.

IPv4

الإصدار الأكثر شيوعًا لبروتوكول الإنترنت. يسبق IPv6. تنسيق التسجيل هو أربعة أرقام مكونة من ثمانية بتات مفصولة بنقاط. تتم الإشارة إلى قناع الشبكة الفرعية من خلال علامة الكسر. طول العنوان هو 32 بت. في الغالبية العظمى من الحالات، متى نحن نتحدث عنوفيما يتعلق بعنوان IP، فإننا نعني IPv4.

تنسيق التسجيل : .

IPv6

ويهدف هذا الإصدار إلى حل المشاكل إصدار سابق. طول العنوان هو 128 بت.

المشكلة الرئيسية التي يحلها IPv6 هي استنفاد عناوين IPv4. بدأت المتطلبات الأساسية في الظهور بالفعل في أوائل الثمانينيات. على الرغم من أن هذه المشكلة دخلت مرحلة حادة بالفعل في الفترة 2007-2009، فإن تنفيذ IPv6 يكتسب زخماً ببطء شديد.

الميزة الرئيسية لـ IPv6 هي الاتصال بالإنترنت بشكل أسرع. وذلك لأن هذا الإصدار من البروتوكول لا يتطلب ترجمة العناوين. يتم تنفيذ التوجيه البسيط. وهذا أقل تكلفة، وبالتالي يتم توفير الوصول إلى موارد الإنترنت بشكل أسرع من IPv4.

مثال على الإدخال: .

هناك ثلاثة أنواع من عناوين IPv6:

البث الأحادي.
أي بث.
البث المتعدد.

Unicast هو نوع من البث الأحادي IPv6. عند إرسالها، تصل الحزمة فقط إلى الواجهة الموجودة في العنوان المقابل.

يشير Anycast إلى عناوين البث المتعدد IPv6. ستنتقل الحزمة المرسلة إلى أقرب واجهة شبكة. تستخدم فقط من قبل أجهزة التوجيه.

البث المتعدد هو البث المتعدد. وهذا يعني أن الحزمة المرسلة ستصل إلى كافة الواجهات الموجودة في مجموعة البث المتعدد. على عكس البث، الذي يتم "البث للجميع"، يتم البث المتعدد لمجموعة محددة فقط.

قناع الشبكة الفرعية

يحدد قناع الشبكة الفرعية الشبكة الفرعية ورقم المضيف من عنوان IP.

على سبيل المثال، يحتوي عنوان IP على قناع. في هذه الحالة، سيبدو تنسيق التسجيل هكذا. الرقم "24" هو عدد البتات الموجودة في القناع. ثمانية بتات تساوي ثماني بتات واحدة، والتي يمكن أن تسمى أيضًا بايت.

وبمزيد من التفاصيل، يمكن تمثيل قناع الشبكة الفرعية في نظام الأرقام الثنائية على النحو التالي: . يتكون من أربع ثمانيات والإدخال يتكون من "1" و"0". وإذا جمعنا عدد الوحدات، نحصل على المجموع "24". لحسن الحظ، ليس عليك العد بواحد، لأن هناك 8 قيم في ثماني بتات واحدة. نرى أن ثلاثة منها مملوءة بالآحاد، ونجمعها ونحصل على "24".

إذا تحدثنا على وجه التحديد عن قناع الشبكة الفرعية، فإنه في التمثيل الثنائي يحتوي إما على واحد أو أصفار في ثماني بتات واحدة. في هذه الحالة، يكون التسلسل بحيث تأتي البايتات ذات الآحاد أولاً، وبعدها فقط بالأصفار.

دعونا نلقي نظرة على مثال صغير. يوجد عنوان IP وقناع الشبكة الفرعية. نحسب ونكتب : . الآن نقوم بمطابقة القناع مع عنوان IP. تلك الثمانيات القناعية التي تساوي فيها جميع القيم واحدًا (255) تترك الثمانيات المقابلة لها في عنوان IP دون تغيير. إذا كانت القيمة هي أصفار (0)، فإن الثمانيات الموجودة في عنوان IP تصبح أيضًا أصفارًا. وبالتالي، في قيمة عنوان الشبكة الفرعية نحصل على .

الشبكة الفرعية والمضيف

الشبكة الفرعية مسؤولة عن الفصل المنطقي. في الأساس، هذه هي الأجهزة التي تستخدم نفس الشبكة المحلية. يتم تحديده من خلال مجموعة من عناوين IP.

المضيف هو عنوان واجهة الشبكة ( بطاقة الشبكة). يتم تحديده من عنوان IP باستخدام قناع. على سبيل المثال: . نظرًا لأن الثمانيات الثلاثة الأولى هي الشبكة الفرعية، فإن هذا يترك . هذا هو رقم المضيف

يتراوح نطاق عناوين المضيف من 0 إلى 255. والمضيف المرقم "0" هو في الواقع عنوان الشبكة الفرعية نفسها. والمضيف رقم "255" مذيع.

معالجة

هناك ثلاثة أنواع من العناوين المستخدمة للعنونة في مكدس بروتوكول TCP/IP:

محلي.
شبكة.
أسماء النطاقات.

تسمى عناوين MAC المحلية. يتم استخدامها لمعالجة تقنيات الشبكات المحلية مثل Ethernet. في سياق TCP/IP، تعني كلمة "محلي" أنها تعمل فقط ضمن شبكة فرعية.

عنوان الشبكة الموجود في مكدس بروتوكول TCP/IP هو عنوان IP. عند إرسال ملف، تتم قراءة عنوان المستلم من رأسه. وبمساعدته، يتعرف جهاز التوجيه على رقم المضيف والشبكة الفرعية، وبناءً على هذه المعلومات، يقوم بإنشاء طريق إلى العقدة النهائية.

أسماء النطاقات هي عناوين يمكن قراءتها بواسطة الإنسان لمواقع الويب على الإنترنت. يمكن الوصول إلى خوادم الويب على الإنترنت عبر عنوان IP عام. تمت معالجته بنجاح بواسطة أجهزة الكمبيوتر، لكنه يبدو غير مريح للغاية بالنسبة للأشخاص. ولتجنب مثل هذه التعقيدات، يتم استخدام أسماء النطاقات، والتي تتكون من مناطق تسمى "المجالات". وهي مرتبة في تسلسل هرمي صارم، من المستوى الأعلى إلى الأسفل.

يمثل مجال المستوى الأول معلومات محددة. لا يقتصر النطاق العام (.org، .net) على أي حدود صارمة. الوضع المعاكس هو مع الوضع المحلي (.us، .ru). عادة ما تكون موضعية.

النطاقات ذات المستوى المنخفض هي كل شيء آخر. يمكن أن يكون بأي حجم ويحتوي على أي عدد من القيم.

على سبيل المثال، "www.test.quiz.sg" هو اسم مجال صحيح، حيث "sg" هو نطاق المستوى الأول (الأعلى) المحلي، و"quiz.sg" هو نطاق المستوى الثاني، و"test.quiz.sg" هو مجال المستوى الثالث. قد تُسمى أسماء النطاقات أيضًا بأسماء DNS.

ينشئ المراسلات بين أسماء النطاقاتوعنوان IP العام. عندما تكتب اسم مجال في متصفحك، سيكتشف DNS عنوان IP المقابل ويبلغ الجهاز عنه. سيقوم الجهاز بمعالجة هذا الأمر وإعادته كصفحة ويب.

طبقة وصل البيانات

في طبقة الارتباط، يتم تحديد العلاقة بين الجهاز ووسيط النقل المادي ويتم إضافة رأس. مسؤول عن تشفير البيانات وإعداد الإطارات للإرسال عبر الوسيط المادي. تعمل محولات الشبكة على هذا المستوى.

البروتوكولات الأكثر شيوعاً:

إيثرنت.
شبكة محلية لاسلكية.

إيثرنت هي تقنية الشبكة المحلية السلكية الأكثر شيوعًا.

WLAN - تعتمد على الشبكة المحلية التقنيات اللاسلكية. تتفاعل الأجهزة دون اتصالات الكابلات الفعلية. مثال على الطريقة الأكثر شيوعًا هو Wi-Fi.

تكوين TCP/IP لاستخدام عنوان IPv4 ثابت

يتم تعيين عنوان IPv4 ثابت مباشرةً في إعدادات الجهاز أو تلقائيًا عند الاتصال بالشبكة ويكون دائمًا.

لتكوين مكدس بروتوكول TCP/IP لاستخدام عنوان IPv4 دائم، أدخل الأمر ipconfig/all في وحدة التحكم وابحث عن البيانات التالية.

تكوين TCP/IP لاستخدام عنوان IPv4 الديناميكي

يتم استخدام عنوان IPv4 الديناميكي لفترة من الوقت، ويتم استئجاره، ثم تغييره. يتم تعيينه للجهاز تلقائيًا عند الاتصال بالشبكة.

لتكوين مكدس بروتوكول TCP/IP لاستخدام عنوان IP غير دائم، يتعين عليك الانتقال إلى خصائص الاتصال المطلوب، وفتح خصائص IPv4 وتحديد المربعات كما هو محدد.

طرق نقل البيانات

يتم نقل البيانات عبر الوسيط المادي بثلاث طرق:

البسيط.
نصف المزدوجة.
الازدواج الكامل.

Simplex هو اتصال في اتجاه واحد. ويتم الإرسال بواسطة جهاز واحد فقط، بينما يستقبل الآخر الإشارة فقط. يمكننا القول أن المعلومات تنتقل في اتجاه واحد فقط.

أمثلة على الاتصالات البسيطة:

البث التلفزيوني.
إشارة من الأقمار الصناعية لتحديد المواقع.

نصف مزدوج هو اتصال ثنائي الاتجاه. ومع ذلك، يمكن لعقدة واحدة فقط إرسال إشارة في المرة الواحدة. مع هذا النوع من الاتصال، لا يمكن لجهازين استخدام نفس القناة في نفس الوقت. قد يكون واحدا كاملا مستحيلا جسديا أو يؤدي إلى الاصطدامات. ويقال أنهم يتعارضون على وسيلة الإرسال. يُستخدم هذا الوضع عند استخدام الكابل المحوري.

مثال على الاتصال أحادي الاتجاه هو الاتصال عبر جهاز اتصال لاسلكي على تردد واحد.

الازدواج الكامل - اتصال كامل في الاتجاهين. يمكن للأجهزة بث الإشارة واستقبالها في نفس الوقت. أنها لا تتعارض على وسيلة الإرسال. ينطبق هذا الوضع عند الاستخدام تقنيات سريعةاتصالات إيثرنت وزوج ملتوي.

مثال على الاتصال المزدوج هو الاتصال الهاتفي عبر شبكة الهاتف المحمول.

TCP/IP مقابل OSI

يحدد نموذج OSI مبادئ نقل البيانات. تتوافق طبقات مكدس بروتوكول TCP/IP مباشرة مع هذا النموذج. على عكس TCP/IP رباعي الطبقات، فهو يحتوي على 7 طبقات:

بدني.
القناة (رابط البيانات).
شبكة.
ينقل.
حصة.
عرض تقديمي.
طلب.

في هذه اللحظةليست هناك حاجة للتعمق أكثر من اللازم في هذا النموذج، لكن الفهم السطحي ضروري على الأقل.

تتوافق طبقة التطبيق في نموذج TCP/IP مع طبقات OSI الثلاث العليا. تعمل جميعها مع التطبيقات، لذا يمكنك رؤية منطق هذه المجموعة بوضوح. هذا الهيكل المعمم لمكدس بروتوكول TCP/IP يجعل التجريد أسهل في الفهم.

تظل طبقة النقل دون تغيير. يؤدي نفس الوظائف.

طبقة الشبكة لم تتغير أيضًا. يؤدي نفس المهام بالضبط.

تتوافق طبقة ارتباط البيانات في TCP/IP مع طبقتي OSI الأخيرتين. تقوم طبقة ارتباط البيانات بإنشاء بروتوكولات لنقل البيانات عبر الوسيط المادي.

المادية تمثل نفسها اتصال جسدي- الإشارات الكهربائية والموصلات وما إلى ذلك. في حزمة بروتوكولات TCP/IP، تقرر دمج هاتين الطبقتين في طبقة واحدة، حيث أنهما تتعاملان مع الوسيط المادي.

إنترنت - النظام العالميأجهزة الكمبيوتر المترابطة والشبكات المحلية وغيرها من الشبكات التي تتفاعل مع بعضها البعض من خلال مكدس بروتوكول TCP/IP (الشكل 1).

الشكل 1 - رسم تخطيطي معمم للإنترنت

يضمن الإنترنت تبادل المعلومات بين جميع أجهزة الكمبيوتر المتصلة به. لا يهم نوع الكمبيوتر ونظام التشغيل الذي يستخدمه.

الخلايا الرئيسية للإنترنت هي الشبكات المحلية (LAN – Local Area Network). إذا كانت الشبكة المحلية متصلة مباشرة بالإنترنت، فيمكن لكل محطة عمل على هذه الشبكة أيضًا الاتصال بها. هناك أيضًا أجهزة كمبيوتر متصلة بالإنترنت بشكل مستقل. انهم يسمى أجهزة الكمبيوتر المضيفة(المضيف – المالك).

كل كمبيوتر متصل بالشبكة له عنوان خاص به، حيث يمكن للمشترك العثور عليه من أي مكان في العالم.

من الميزات المهمة للإنترنت أنه أثناء الاتصال بشبكات مختلفة، فإنه لا ينشئ أي تسلسل هرمي - فجميع أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة تتمتع بحقوق متساوية.

مرة اخرى سمة مميزةالإنترنت موثوق به للغاية. إذا تعطلت بعض أجهزة الكمبيوتر وخطوط الاتصال، فستستمر الشبكة في العمل. يتم ضمان هذه الموثوقية من خلال عدم وجود مركز تحكم واحد على الإنترنت. في حالة فشل بعض خطوط الاتصال أو أجهزة الكمبيوتر، يمكن نقل الرسائل عبر خطوط اتصال أخرى، حيث توجد دائمًا عدة طرق لنقل المعلومات.

الإنترنت ليس منظمة تجارية ولا يملكه أحد. يوجد مستخدمون للإنترنت في جميع دول العالم تقريبًا.

يتصل المستخدمون بالشبكة من خلال أجهزة كمبيوتر تابعة لمؤسسات خاصة تسمى مزودي خدمة الإنترنت. يمكن أن يكون الاتصال بالإنترنت دائمًا أو مؤقتًا. لدى مزودي خدمة الإنترنت العديد من الخطوط لتوصيل المستخدمين وخطوط عالية السرعة للاتصال ببقية الإنترنت. في كثير من الأحيان، يرتبط الموردون الأصغر بموردين أكبر، والذين بدورهم يرتبطون بموردين آخرين.

تشكل المنظمات المتصلة ببعضها البعض عبر أسرع خطوط الاتصال الجزء الأساسي من الشبكة، أو العمود الفقري لشبكة Backbon Internet. إذا كان المورد متصلا مباشرة بالتلال، فستكون سرعة نقل المعلومات هي الحد الأقصى.

في الواقع، الفرق بين المستخدمين ومقدمي خدمات الإنترنت هو فرق تعسفي تمامًا. أي شخص قام بتوصيل جهاز الكمبيوتر الخاص به أو جهازه المحلي شبكة الكمبيوتربالإنترنت وبعد تثبيت البرامج اللازمة، يمكنه توفير خدمات الاتصال بالشبكة لمستخدمين آخرين. ويمكن لمستخدم واحد، من حيث المبدأ، الاتصال عبر خط عالي السرعة مباشرة بالعمود الفقري للإنترنت.

بشكل عام، يقوم الإنترنت بتبادل المعلومات بين أي جهازي كمبيوتر متصلين بالشبكة. غالبًا ما تسمى أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالإنترنت بعقد الإنترنت أو المواقع. , من الكلمة الإنجليزية site، والتي تُترجم إلى مكان، موقع. توفر الأجهزة المضيفة المثبتة لدى موفري خدمة الإنترنت للمستخدمين إمكانية الوصول إلى الإنترنت. هناك أيضًا عقد متخصصة في تقديم المعلومات. على سبيل المثال، تقوم العديد من الشركات بإنشاء مواقع على الإنترنت تقوم من خلالها بتوزيع المعلومات حول منتجاتها وخدماتها.

كيف يتم نقل المعلومات؟ هناك مفهومان رئيسيان مستخدمان على الإنترنت: العنوان والبروتوكول. أي جهاز كمبيوتر متصل بالإنترنت له عنوان فريد خاص به. مثلما يحدد العنوان البريدي موقع الشخص بشكل فريد، يحدد عنوان الإنترنت موقع الكمبيوتر على الشبكة بشكل فريد. عناوين الإنترنت هي أهم جزء فيها، وسيتم مناقشتها بالتفصيل أدناه.

يتم تقسيم البيانات المرسلة من كمبيوتر إلى آخر باستخدام الإنترنت إلى حزم. أنها تتحرك بين أجهزة الكمبيوتر التي تشكل عقد الشبكة.يمكن أن تتخذ حزم الرسالة نفسها مسارات مختلفة. تحتوي كل حزمة على علامة خاصة بها، والتي تضمن التجميع الصحيح للمستند على الكمبيوتر الذي يتم توجيه الرسالة إليه.

ما هو البروتوكول؟ كما قلنا سابقًا، البروتوكول هو قواعد التفاعل. على سبيل المثال، ينص البروتوكول الدبلوماسي على ما يجب فعله عند مقابلة ضيوف أجانب أو إقامة حفل استقبال. ويصف بروتوكول الشبكة أيضًا قواعد التشغيل لأجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة. تجعل البروتوكولات القياسية أجهزة كمبيوتر مختلفة "تتحدث نفس اللغة". وهذا يجعل من الممكن توصيل أنواع مختلفة من أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بأنظمة تشغيل مختلفة بالإنترنت.

البروتوكولات الأساسية للإنترنت هي مكدس بروتوكول TCP/IP. أولاً، من الضروري توضيح ذلك في الفهم التقني لـ TCP/IP - هذا ليس بروتوكول شبكة واحدًا، بل بروتوكولان يقعان على مستويات مختلفة من نموذج الشبكة (وهذا ما يسمى مكدس البروتوكول).بروتوكول TCP - بروتوكول مستوى النقل.يتحكم في ماذا كيف يحدث نقل البيانات.بروتوكول IP - عنوان.ينتمي إليها مستوى الشبكةويحدد حيث تتم عملية النقل.

بروتوكولبرنامج التعاون الفني. وفقا لبروتوكول TCP , يتم "قص" البيانات المرسلة إلى حزم صغيرة، وبعد ذلك يتم وضع علامة على كل حزمة بحيث تحتوي على البيانات اللازمة للتجميع الصحيح للمستند على جهاز الكمبيوتر الخاص بالمستلم.

لفهم جوهر بروتوكول TCP، يمكنك تخيل لعبة الشطرنج عن طريق المراسلة، عندما يلعب اثنان من المشاركين عشرات الألعاب في وقت واحد. يتم تسجيل كل نقلة على بطاقة منفصلة تشير إلى رقم اللعبة ورقم الحركة. في هذه الحالة، بين شريكين من خلال نفس قناة البريد، هناك ما يصل إلى اثنتي عشرة اتصالات (واحد لكل طرف). يمكن لجهازي كمبيوتر متصلين بواسطة اتصال فعلي واحد أن يدعما اتصالات TCP متعددة في وقت واحد. على سبيل المثال، يمكن لخادمي شبكة وسيطين أن يرسلا في وقت واحد العديد من حزم TCP إلى بعضهما البعض من العديد من العملاء عبر خط اتصال واحد في كلا الاتجاهين.

عندما نعمل على الإنترنت، ثم واحد خط هاتفييمكننا قبول المستندات من أمريكا وأستراليا وأوروبا في نفس الوقت. يتم استلام حزم كل وثيقة على حدة، ويتم فصلها في الوقت المناسب، وعند استلامها، يتم تجميعها في مستندات مختلفة.

بروتوكولالملكية الفكرية . الآن دعونا نلقي نظرة على بروتوكول العنوان - IP (بروتوكول الإنترنت). جوهرها هو أن كل مشارك شبكة الانترنتيجب أن يكون له عنوان فريد خاص به (عنوان IP). بدون هذا، لا يمكننا التحدث عن التسليم الدقيق لحزم TCP إلى مكان العمل المطلوب. يتم التعبير عن هذا العنوان بكل بساطة - أربعة أرقام، على سبيل المثال: 195.38.46.11. سنلقي نظرة على بنية عنوان IP بمزيد من التفاصيل لاحقًا. تم تنظيمه بحيث يمكن لكل كمبيوتر تمر من خلاله أي حزمة TCP أن يحدد من هذه الأرقام الأربعة أي من أقرب "جيرانه" يحتاج إلى إعادة توجيه الحزمة بحيث تكون "أقرب" إلى المستلم. ونتيجة لعدد محدود من عمليات النقل، تصل حزمة TCP إلى المرسل إليه.

تم وضع كلمة "أقرب" بين علامتي اقتباس لسبب ما. وفي هذه الحالة، لا يتم تقييم "القرب" الجغرافي. شروط التواصل و الإنتاجيةخطوط. إن جهازي كمبيوتر يقعان في قارتين مختلفتين، ولكنهما متصلان بخط اتصال فضائي عالي الأداء، يعتبران "أقرب" لبعضهما البعض من جهازي كمبيوتر من قرى مجاورة متصلين بسلك هاتف بسيط. يتم التعامل مع حل الأسئلة حول ما يعتبر "أقرب" وما هو "أبعد". وسائل خاصة - أجهزة التوجيه.عادة ما يتم تنفيذ دور أجهزة التوجيه في الشبكة بواسطة أجهزة كمبيوتر متخصصة، ولكن يمكن أن يتم ذلك أيضًا برامج خاصة، يعمل على خوادم العقدة للشبكة.

مكدس بروتوكول TCP/IP

مكدس بروتوكول TCP/IP- مجموعة من بروتوكولات نقل بيانات الشبكة المستخدمة في الشبكات بما في ذلك الإنترنت. يأتي اسم TCP/IP من أهم بروتوكولين في العائلة - بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP) وبروتوكول الإنترنت (IP)، اللذين تم تطويرهما ووصفهما أولاً في هذا المعيار.

تعمل البروتوكولات مع بعضها البعض في مكدس. كومة، مكدس) - وهذا يعني أن البروتوكول الموجود على مستوى أعلى يعمل "فوق" المستوى الأدنى، باستخدام آليات التغليف. على سبيل المثال، يعمل بروتوكول TCP أعلى بروتوكول IP.

تتضمن حزمة بروتوكولات TCP/IP أربع طبقات:

طبقة التطبيقات
طبقة النقل
طبقة الشبكة (طبقة الإنترنت)،
طبقة الارتباط.

يتم تنفيذ بروتوكولات هذه المستويات بالكامل وظائفنماذج OSI (الجدول 1). كل تفاعلات المستخدم في شبكات IP مبنية على حزمة بروتوكولات TCP/IP. المكدس مستقل عن وسيط نقل البيانات الفعلي.

الجدول 1- مقارنة مكدس بروتوكول TCP/IP والنموذج المرجعي لـ OSI

طبقة التطبيقات

طبقة التطبيقات هي المكان الذي تعمل فيه معظم تطبيقات الشبكة.

تحتوي هذه البرامج على بروتوكولات الاتصال الخاصة بها، مثل HTTP لـ WWW، وFTP (نقل الملفات)، وSMTP (البريد الإلكتروني)، وSSH (اتصال آمن بجهاز بعيد)، وDNS (تعيين الأسماء الرمزية لعناوين IP) وغيرها الكثير.

في أغلب الأحيان، تعمل هذه البروتوكولات فوق TCP أو UDP وترتبط بمنفذ معين، على سبيل المثال:

HTTP إلى منفذ TCP 80 أو 8080،
منفذ FTP إلى منفذ TCP 20 (لنقل البيانات) و21 (لأوامر التحكم)،
استعلامات DNS على منفذ UDP (في كثير من الأحيان TCP) رقم 53،

طبقة النقل

يمكن لبروتوكولات طبقة النقل أن تحل مشكلة تسليم الرسائل غير المضمونة ("هل وصلت الرسالة إلى المستلم؟")، فضلاً عن ضمان التسلسل الصحيح لوصول البيانات. في مكدس TCP/IP، تحدد بروتوكولات النقل التطبيق المقصود من البيانات.

إن بروتوكولات التوجيه التلقائي الممثلة منطقيًا في هذه الطبقة (لأنها تعمل فوق IP) هي في الواقع جزء من بروتوكولات طبقة الشبكة؛ على سبيل المثال OSPF (معرف IP 89).

TCP (معرف IP 6) - "مضمون" آلية النقلتم إنشاء الاتصال مسبقًا، مما يوفر للتطبيق تدفقًا موثوقًا للبيانات، مما يمنح الثقة بأن البيانات المستلمة خالية من الأخطاء، وإعادة طلب البيانات في حالة فقدانها، والقضاء على تكرار البيانات. يسمح لك TCP بتنظيم الحمل على الشبكة، وكذلك تقليل زمن انتقال البيانات عند الإرسال عبر مسافات طويلة. علاوة على ذلك، يضمن بروتوكول TCP إرسال البيانات المستلمة بنفس التسلسل تمامًا. هذا هو الفرق الرئيسي بينه وبين UDP.

UDP (IP ID 17) بروتوكول نقل بيانات بدون اتصال. ويُطلق عليه أيضًا بروتوكول الإرسال “غير الموثوق”، بمعنى استحالة التحقق من تسليم الرسالة إلى المستلم، فضلاً عن احتمال خلط الحزم. التطبيقات التي تتطلب نقل بيانات مضمونًا تستخدم بروتوكول TCP.

يُستخدم UDP عادةً في تطبيقات مثل بث الفيديو وألعاب الكمبيوتر، حيث يكون فقدان الحزمة مقبولاً وتكون إعادة المحاولة صعبة أو غير مبررة، أو في تطبيقات الاستجابة للتحدي (مثل استعلامات DNS) حيث يتطلب إنشاء اتصال موارد أكثر من إعادة الإرسال.

يستخدم كل من TCP وUDP رقمًا يسمى المنفذ لتحديد بروتوكول الطبقة العليا الخاص بهما.

طبقة الشبكة

تم تصميم طبقة الإنترنت في الأصل لنقل البيانات من شبكة (فرعية) إلى أخرى. ومع تطور مفهوم الشبكة العالمية، تم إضافة إمكانيات إضافية إلى الطبقة للإرسال من أي شبكة إلى أي شبكة، بغض النظر عن البروتوكولات ذات المستوى الأدنى، وكذلك القدرة على طلب البيانات من طرف بعيد، على سبيل المثال في بروتوكول ICMP (المستخدم لنقل المعلومات التشخيصية لاتصال IP) وIGMP (المستخدم لإدارة تدفقات البث المتعدد).

يقع كل من ICMP وIGMP فوق IP ويجب أن ينتقلا إلى طبقة النقل التالية، لكنهما من الناحية الوظيفية عبارة عن بروتوكولات طبقة شبكة وبالتالي لا يمكن ملاءمتهما في نموذج OSI.

قد تحتوي حزم بروتوكول شبكة IP على رمز يشير إلى بروتوكول الطبقة التالية الذي سيتم استخدامه لاستخراج البيانات من الحزمة. هذا الرقم فريد من نوعه رقم بروتوكول IP. يتم ترقيم ICMP وIGMP بالرقم 1 و2 على التوالي.

طبقة وصل البيانات

تصف طبقة الارتباط كيفية نقل حزم البيانات عبرها الطبقة المادية، مشتمل الترميز(أي تسلسلات خاصة من البتات التي تحدد بداية ونهاية حزمة البيانات). تحتوي شبكة Ethernet، على سبيل المثال، في حقول رأس الحزمة على إشارة إلى الجهاز أو الأجهزة الموجودة على الشبكة المخصصة للحزمة.

من أمثلة بروتوكولات طبقة الارتباط Ethernet، وWi-Fi، وFrame Relay، وToken Ring، وATM، وما إلى ذلك.

تنقسم طبقة ارتباط البيانات أحيانًا إلى طبقتين فرعيتين - LLC وMAC.

بالإضافة إلى ذلك، تصف طبقة ربط البيانات وسيط نقل البيانات (سواء كان كبلًا متحد المحور أو زوجًا ملتويًا أو أليافًا ضوئية أو قناة راديوية)، والخصائص الفيزيائية لمثل هذا الوسط ومبدأ نقل البيانات (فصل القناة، التشكيل، سعة الإشارة، تردد الإشارة، طريقة تزامن الإرسال، استجابة الكمون والحد الأقصى للمسافة).

التغليف

التغليف هو تعبئة أو تداخل الحزم عالية المستوى (ربما من بروتوكولات مختلفة) في حزم من نفس البروتوكول (المستوى الأدنى)، بما في ذلك العنوان.

على سبيل المثال، عندما يحتاج أحد التطبيقات إلى إرسال رسالة باستخدام TCP، يتم تنفيذ التسلسل التالي من الإجراءات (الشكل 2):

الشكل 2 - عملية التغليف

بادئ ذي بدء، يملأ التطبيق بنية بيانات خاصة تشير فيها إلى معلومات حول المستلم (بروتوكول الشبكة، عنوان IP، منفذ TCP)؛
ينقل الرسالة وطولها وبنيتها مع معلومات حول المستلم إلى معالج بروتوكول TCP (طبقة النقل)؛
يقوم معالج TCP بإنشاء مقطع تكون فيه الرسالة هي البيانات، وتحتوي الرؤوس على منفذ TCP الخاص بالمستلم (بالإضافة إلى البيانات الأخرى)؛
يقوم معالج TCP بتمرير الجزء الذي تم إنشاؤه إلى معالج IP (طبقة الشبكة)؛
يعامل معالج IP مقطع TCP المرسل كبيانات ويسبقه برأسه (الذي يحتوي، على وجه الخصوص، على عنوان IP الخاص بالمستلم، المأخوذ من نفس بنية بيانات التطبيق، ورقم البروتوكول العلوي؛
ينقل معالج IP الحزمة المستلمة إلى طبقة ارتباط البيانات، والتي تعتبر هذه الحزمة مرة أخرى بيانات "خام"؛
يضيف معالج مستوى الارتباط، المشابه للمعالجات السابقة، رأسه إلى البداية (والذي يشير أيضًا إلى رقم بروتوكول المستوى الأعلى، في حالتنا هو 0x0800(IP)) وفي معظم الحالات، يضيف المجموع الاختباري النهائي، وبالتالي تشكيل الإطار
ثم يتم إرسال الإطار المستقبل إلى الطبقة المادية، التي تحول البتات إلى إشارات كهربائية أو بصرية وترسلها إلى وسيط الإرسال.

على الجانب المتلقي، يتم تنفيذ العملية العكسية (من الأسفل إلى الأعلى)، والتي تسمى فك التغليف، لتفريغ البيانات وتقديمها إلى التطبيق.

معلومات ذات صله:

2015-2020 lektsii.org -

مع مساعدة طبقة الجلسةيتم تنظيم حوار بين الأطراف، ويتم تسجيل أي من الأطراف هو البادئ، وأي الأطراف النشطة وكيف يتم الحوار.

طبقة العرض يتعامل مع شكل تقديم المعلومات إلى المستويات الأدنى، على سبيل المثال، إعادة تشفير المعلومات أو تشفيرها.

طبقة التطبيقات هذه مجموعة من البروتوكولات التي يتم تبادلها بين العقد البعيدة التي تنفذ نفس المهمة (البرنامج).

تجدر الإشارة إلى أن بعض الشبكات ظهرت في وقت أبكر بكثير من تطوير نموذج OSI، لذلك بالنسبة للعديد من الأنظمة، تكون المراسلات بين طبقات نموذج OSI مشروطة للغاية.

1.3. مكدس بروتوكول الإنترنت

تم تصميم الإنترنت لنقل أي نوع من المعلومات من المصدر إلى المتلقي. تشارك عناصر الشبكة المختلفة (الشكل 1.1) - الأجهزة الطرفية وأجهزة التبديل والخوادم - في نقل المعلومات. يتم توحيد مجموعات العقد في شبكة محلية باستخدام أجهزة التبديل، ويتم ربط الشبكات المحلية بواسطة بوابات (أجهزة التوجيه). تستخدم أجهزة التبديل تقنيات مختلفة: Ethernet وToken Ring وFDDI وغيرها.

يمكن لكل جهاز طرفي (مضيف) أن يخدم في وقت واحد العديد من عمليات معالجة المعلومات (الكلام، البيانات، النص...)، والتي توجد في شكل تطبيقات شبكية (برامج متخصصة) موجودة على أعلى مستوى؛ ومن التطبيق، تتدفق المعلومات إلى مرافق معالجة المعلومات في المستويات الأدنى.

يتم تحديد نقل التطبيق في كل عقدة بواسطة طبقات مختلفة بالتسلسل. يستخدم كل مستوى بروتوكولاته الخاصة لحل الجزء الخاص به من المشكلة وضمان النقل المزدوج للمعلومات. يشكل تسلسل المهام التي يتم تمريرها حزمة بروتوكولات. في عملية نقل المعلومات، تستخدم كل عقدة حزمة البروتوكول التي تحتاجها. في التين. 1.3 يُظهر المجموعة الكاملة من البروتوكولات الأساسية إتصال شبكةفي الإنترنت.

العقد، من وجهة نظر الشبكة، تمثل مصادر ومستقبلات المعلومات. المستويات الأربعة الدنيا مستقلة بشكل جماعي عن نوع المعلومات المرسلة. يتم تعريف كل تطبيق شبكة يتصل بالطبقة الرابعة من خلال رقم المنفذ الفريد الخاص به. تشغل قيم المنفذ النطاق من 0 إلى 65535. في هذا النطاق، يتم تخصيص أرقام المنافذ 0-1023 لتطبيقات الشبكة المعروفة، ويتم استخدام أرقام المنافذ 1024-49151 من قبل مطوري البرامج المتخصصة، ويتم استخدام أرقام المنافذ 49152-65535 ديناميكيًا المخصصة لمستخدمي تطبيقات الشبكة طوال مدة جلسة الاتصال. يتم تقديم القيم العددية لأرقام منافذ المكدس.

طبقة النقل (الرابعة) تدعم وضعين للاتصال

- مع إنشاء اتصال وبدون إنشاء اتصال. يتم تعريف كل وضع من خلال رقم البروتوكول الخاص به (البروتوكول). تستخدم معايير الإنترنت الترميز الست عشري. يتم استخدام الوضع الأول بواسطة وحدة TCP، التي تحتوي على رمز بروتوكول مكون من 6 (بالرمز السداسي العشري - 0x06) ويستخدم لضمان نقل المعلومات. وللقيام بذلك، يتم تزويد كل حزمة مرسلة برقم تسلسلي ويجب الاعتراف بها

______________________________________________________________________________

الطرف المتلقي عن استقباله الصحيح. يتم استخدام الوضع الثاني بواسطة وحدة UDP دون ضمان تسليم المعلومات إلى المستلم (يتم توفير ضمان التسليم من خلال التطبيق). يحتوي بروتوكول UDP على الرمز 17 (بالرمز السداسي العشري هو 0x11).

مُطبَّق

ممثل

حصة

DHCP (المنفذ = 67/68)

ينقل

البروتوكول = 0x0059

البروتوكول = 0x0002

البروتوكول = 0x0001

نوع البروتوكول = 0x0806

نوع البروتوكول = 0x0800

		قناة
	قناة
قناة		بدني
قناة			كابل، زوج إيثرنت ملتوي، ألياف بصرية
	الكابلات المادية، الزوج الملتوي، الألياف الضوئية
بدني		كابل، زوج ملتوي، ألياف بصرية
بدني	كابل، راديو، ألياف بصرية

أرز. 1.3. مكدس بروتوكول الإنترنت الأساسي

______________________________________________________________________________

تضمن طبقة الشبكة (الثالثة) حركة المعلومات في شكل حزم بين الشبكات (واجهات طبقة الارتباط) باستخدام عنوان الشبكة. يتم تحديد عائلة بروتوكول الطبقة 3 بواسطة الطبقات الأساسية حسب نوع البروتوكول (ARP - النوع 0x0806 أو IP - النوع 0x0800). يُطلق على المجموعة "البروتوكول - عنوان الشبكة - رقم المنفذ" اسم المقبس. زوج من المقابس - الإرسال والاستقبال - يحدد بشكل فريد الاتصال القائم. يتم تحليل عنوان الوجهة لكل حزمة تصل إلى وحدة IP من طبقة الارتباط لفهم المكان الذي يجب إعادة توجيه الحزمة فيه بعد ذلك: إلى التطبيق الخاص بها أو نقلها إلى واجهة أخرى لمزيد من النقل عبر الشبكة.

يعالج المستوى الثاني (الرابط) الحزم الموجودة على الشبكة المحلية باستخدام تقنيات مختلفة: Ethernet وToken Ring وFDDI وغيرها. المستوى الأول يضمن تحويل الرموز الثنائية إلى رموز خطية أكثر ملاءمة لوسيط النقل المستخدم (الكابل المعدني، خط اتصالات الألياف الضوئية، قناة الراديو).

أسئلة للقسم 1.3

1. ما الذي يحدد مرافق طبقة الشبكة لمعالجة الحزم القادمة من طبقة ارتباط البيانات؟

إجابة. نوع البروتوكول: 0x0806 – لـ ARP و0x0800 – لـ IP.

2. ما الذي يحدد وسائل طبقة النقل لمعالجة الحزم القادمة من طبقة الشبكة؟

إجابة. رقم البروتوكول: 0x0006 – لـ TCP و0x0011 – لـ UDP.

3. ما الذي يحدد نوع تطبيق الشبكة لمعالجة مخططات البيانات؟

إجابة. رقم المنفذ.

4. أعط أمثلة على أرقام المنافذ للتطبيقات على مستوى الشبكة.

الإجابة: المنفذ 80 – HTTP، المنفذ 23 – TELNET، المنفذ 53 – DNS.

1.4. بروتوكولات الوصول إلى الإنترنت

للوصول إلى الإنترنت، يتم استخدام مجموعة من البروتوكولات تحت الاسم العام PPP (بروتوكول نقطة إلى نقطة)، والتي تشمل:

1. بروتوكول التحكم في الارتباط (LCP) لتنسيق معلمات تبادل الحزم في طبقة الارتباط في قسم خادم الوصول إلى الشبكة المضيفة (على وجه الخصوص، لتنسيق حجم الحزمة ونوع بروتوكول المصادقة).

2. بروتوكول المصادقة لإثبات شرعية المستخدم (على وجه التحديد، باستخدام بروتوكول مصادقة المصافحة التحدي - CHAP).

3. بروتوكول التحكم في الشبكة (بروتوكول التحكم IP - IPCP) لتكوين معلمات تبادل الشبكة (على وجه الخصوص، تعيينعناوين الانترنت بروتوكول).

بعد ذلك، يبدأ تبادل المعلومات عبر بروتوكول IP.

يمكن لكل من هذه البروتوكولات استخدام أي وسيلة نقل، لذلك هناك طرق عديدة لتغليف PPP في الطبقة المادية. لتغليف PPP في روابط من نقطة إلى نقطة، إجراء مشابه لـ

اتش دي ال سي.

يتضمن تبادل الإطارات باستخدام إجراء مشابه لـ HDLC (إجراء التحكم في ارتباط البيانات عالي المستوى) تبادل الإطارات المزدوجة. يجب الإقرار بكل إطار مرسل؛ إذا لم يكن هناك إقرار خلال المهلة، يقوم المرسل بتكرار الإرسال. يظهر هيكل الإطار في الشكل. 1.4. ترتيب إرسال حقول الإطار من اليسار إلى اليمين. الغرض من حقول الإطار هو كما يلي.

Yu.F.Kozhanov, Kolbanev M.O واجهات وبروتوكولات شبكات الجيل القادم

______________________________________________________________________________

أرز. 1.4. هيكل مجال إطار HDLC

يجب أن يبدأ كل إطار مرسل وينتهي بالمجموعة "Flag"، التي لها بنية بت من النموذج 01111110 (0x7e). يمكن استخدام نفس مجموعة العلم كمجموعة إغلاق لإطار واحد وفتحة للإطار التالي. يجب أن يكتشف الجانب المستقبل مجموعات "العلم" من أجل تحديد حدود الإطار. لضمان نقل المعلومات بشكل مستقل عن التعليمات البرمجية، من الضروري استبعاد جميع المجموعات التي تتزامن مع أحرف الخدمة من الحقول اللاحقة للإطار (على سبيل المثال، مجموعة "العلم").

في في الوضع غير المتزامن، يتم تشكيل كافة حقول الإطار بايتًا تلو الآخر، وكل بايت يسبقه بت "بدء" وينتهي بت "إيقاف".

في يتم استخدام الوضع المتزامن أيضًاإدراج البايت، أو إدراج البت. في الحالة الأولى، يتم استبدال تسلسلات البايت 0x7e ("العلم") في حقول الإطار بتسلسلات 2 بايت 0x7d و0x5e، 0x7d مع 0x7d و0x5d، 0x03 مع 0x7d و0x23. في الحالة الثانية، بعد تكوين جميع حقول الإطار، يتم إجراء مسح لمحتويات كل إطار شيئًا فشيئًا بين مجموعات "العلم" ويتم إدخال بت "صفر" بعد كل خمس "واحد" متجاورة " أجزاء. عند فك تشفير رتل ما عند الاستقبال، يتم إجراء مسح لمحتويات الرتل بتة ببت بين مجموعات "العلم" وتتم إزالة البتة "الصفر" بعد كل خمس بتات "واحدة" متجاورة.

يحتوي حقل العنوان على قيمة ثابتة تبلغ 11111111 (0xff)، ويحتوي حقل التحكم على قيمة ثابتة تبلغ 00000011 (0x03).

يأخذ حقل البروتوكول القيمة 0xc021 لبروتوكول LCP، و0xc223 لبروتوكول CHAP، و0x8021 لـ IPCP، و0x0021 لبروتوكول IP.

يعتمد ملء حقل المعلومات على نوع البروتوكول، ولكن يجب ألا يقل طوله عن 4 بايت.

يتم تشكيل تسلسل فحص الإطار (FCS) على الإرسال بحيث أ) عند ضرب المعلومات بين الأعلام في X16 و ب) وحدة التقسيم اللاحقة 2 بواسطة مولد متعدد الحدود X16 + X12 + X5 + 1، ستكون النتيجة مساوية لـ الرقم الثابت 0xf0b8.

يتكون الإجراء الخاص بمشترك PSTN للوصول إلى الإنترنت من عدة مراحل. تستخدم المرحلة الأولى بروتوكول LCP (البروتوكول = 0xc021)، والذي

يستخدم التنسيق التالي (الشكل 1.5).

أرز. 1.5. تنسيق الإطار LCP

يأخذ حقل البروتوكول القيمة 0xc021. وتتميز كل رسالة برمز خاص بها (Code)، ورقم تسلسلي (ID)، وطول (Length). يتضمن طول الرسالة جميع الحقول من Code إلى FCS. قد تحتوي الرسالة الواحدة على عدة معلمات، تتميز كل منها بنوع المعلمة (Type)،

الطول (الطول) والبيانات (التاريخ).

(تكوين-Nak)، 04 - رفض التكوين (تكوين-رفض)، 05 - طلب قطع الاتصال (طلب إنهاء)، 06 - تأكيد قطع الاتصال (إنهاء-قبول).

يظهر في الشكل رسم تخطيطي كامل للتفاعل بين الجهاز الطرفي (المضيف) وخادم الوصول إلى الشبكة (NAS) وخادم المصادقة والترخيص والمحاسبة (AAA) عند تنظيم وصول مشتركي PSTN إلى الإنترنت. 1.6.

______________________________________________________________________________

من الشكل 1.6 يمكن ملاحظة أن المضيف في البداية عبر بروتوكول LCP (البروتوكول = 0xc021) طلب الاتصال بالمعلمات MTU=300، PFC=7، ولكن نتيجة التنسيق مع خادم الوصول NAS (الرمز=02) )، المعلمات MTU=200 (MTU - أكبر مقاسالحزمة بالبايت)، بروتوكول المصادقة - CHAP (Auth.prot=c223). تم رفض تبادل الرؤوس المضغوطة (PFC=7) بواسطة خادم الوصول إلى NAS (الرمز=04).

النوع = 3، عنوان IP = a.b.c.d، قناع،

البروتوكول = 0xc021، الكود = 04،

البروتوكول = 0xc021، الكود = 01،

النوع = 1، MTU=300

البروتوكول = 0xc021، الكود = 03،

النوع = 1، MTU=200

البروتوكول = 0xc021، الكود = 01،

النوع = 1، MTU=200

البروتوكول = 0xc021، الكود = 02،

النوع = 1، MTU=200

البروتوكول = 0xc021، الكود = 01،

البروتوكول = 0xc021، الكود = 02،

النوع = 3، Auth.prot=0xc223، الخوارزمية=5

البروتوكول = 0xc223، الكود = 01،

البروتوكول = 0xc223، الكود = 02،

بروت = UDP، الكود = 01،

الاسم = ABC، القيمة = W

المصادقة = 0، Attr = الاسم، Chall = V

بروت = UDP، الكود = 02،

عنوان IP=a.b.c.d، قناع،

بروت = UDP، الكود = 05، البيانات

البروتوكول = 0x0021، ...

البروتوكول = 0xc021، الكود = 05،

1994، د.س]. جوهر إجراء المصادقة هو أن NAS يرسل رقمًا عشوائيًا V إلى المضيف، ويقوم المضيف بإرجاع رقم آخر W، محسوبًا بواسطة وظيفة معروفة مسبقًا باستخدام الاسم وكلمة المرور، والتي يدخلها المستخدم إلى الكمبيوتر من تم شراء بطاقة الإنترنت من المزود. بمعنى آخر، W=f(V، الاسم، كلمة المرور). من المفترض أن يتمكن المهاجم (الهاكر) من اعتراض القيم V و Name و W المرسلة عبر الشبكة، كما أنه يعرف خوارزمية حساب الدالة f. جوهر تكوين W هو أن العناصر الأولية (البتات) رقم عشوائييتم "مزج" V بطرق مختلفة مع عناصر كلمة المرور غير المعروفة للمهاجم. يتم بعد ذلك ضغط النص المشفر الناتج، مثل إضافة البايتات modulo two. يُطلق على هذا التحويل اسم دالة الملخص أو دالة التجزئة، والنتيجة هي الملخص. يتم تحديد الإجراء الدقيق لإنشاء الملخص بواسطة خوارزمية MD5 ويتم وصفه في. تطلب NAS، باستخدام بروتوكول RADIUS، القيمة الحقيقية لـ W من خادم AAA، وترسل لها القيمتين Name و Challenge=V. يستخدم خادم AAA، استنادًا إلى القيم V والاسم المستلم من NAS وكلمة المرور الموجودة في قاعدة البيانات، نفس الخوارزمية لحساب W وإرسالها إلى NAS. يقارن NAS قيمتي W المستلمتين من المضيف ومن خادم AAA: إذا كانت متطابقة، فسيتم إرسال رسالة حول المصادقة الناجحة إلى المضيف - النجاح (الرمز = 03).

في المرحلة الثالثة، يحدث التكوين معلمات الشبكةعبر بروتوكول IPCP (المعروف أيضًا باسم PPP IPC، البروتوكول = 0x8021). يطلب المضيف عناوين IP للشبكة من NAS ويقوم NAS بتخصيص عنوان IP للمضيف من التجمع (النطاق) (عنوان IP=a.b.c.d)، و

يُبلغ أيضًا عن عنوان IP لخادم DNS (عنوان IP=e.f.g.h). NAS عبر بروتوكول RADIUS

يرسل إشعارًا (الرمز=04) إلى خادم AAA بشأن بدء الشحن ويتلقى التأكيد (الرمز=05).

في المرحلة الرابعة، يبدأ المستخدم جلسة اتصال بالإنترنت عبر بروتوكول IP (البروتوكول = 0x0021).

بعد انتهاء الجلسة (الخطوة 5)، يرسل المستخدم رسالة فشل الاتصال إلى NAS عبر بروتوكول LCP (الرمز=05)، ويؤكد NAS هذه الرسالة (الرمز=06)، ويرسل إشعارًا بانتهاء الشحن إلى خادم AAA ويتلقى تأكيدًا منه. يتم إرجاع جميع الأجهزة إلى حالتها الأصلية.

أسئلة للقسم 1.4

1. قم بتسمية تكوين عائلة بروتوكولات الشراكة بين القطاعين العام والخاص والغرض منها.

إجابة. LCP - للتفاوض على معلمات تبادل الحزم، CHAP - لإنشاء شرعية المستخدم، IPCP - لتعيين عنوان IP.

2. هل توفر تقنية PPP اكتشافًا للأخطاء وتسليمًا منظمًا للحزم؟

إجابة. اكتشاف الأخطاء - نعم، التسليم المنظم - لا، يتم توفير ذلك بواسطة بروتوكول TCP.

3. أين يتم تخزين بيانات مصادقة المستخدم؟

إجابة. على خريطة الإنترنت وعلى خادم AAA.

4. هل من الممكن تحديد عنوان IP الخاص بالمستخدم قبل إنشاء اتصال بخادم NAS؟

الجواب: لا. بعد المصادقة الناجحة، يصدر NAS عنوان IP مجانيًا من نطاق العناوين المخصص.

5. ما هي الأساليب المستخدمة لحساب تكلفة اتصالات الإنترنت؟ الإجابة: عادةً ما تكون هناك رسوم اشتراك أو رسوم على الحجم المستلم

من المقابس إلى برامج تشغيل الأجهزة

مقدمة إلى البروتوكولات

في حين أن المقدمة الرسمية للشبكات تشير إلى نموذج ربط الأنظمة المفتوحة (OSI)، فإن هذه المقدمة إلى حزمة شبكات Linux الأساسية تستخدم نموذجًا من أربع طبقات يُعرف باسم نموذج الإنترنت (انظر الشكل 1).

الشكل 1. نموذج الإنترنت لمكدس الشبكة

في الجزء السفلي من المكدس توجد طبقة ارتباط البيانات. طبقة وصل البياناتيشير إلى برامج تشغيل الأجهزة التي توفر الوصول إلى الطبقة المادية، والتي قد تتكون من وسائط متعددة مثل الارتباطات التسلسلية أو أجهزة Ethernet. يوجد فوق القناة طبقة الشبكة، وهو المسؤول عن توجيه الحزم إلى وجهتها. المستوى التالي يسمى ينقلمسؤول عن الاتصالات من نظير إلى نظير (على سبيل المثال، داخل المضيف). تدير طبقة الشبكة الاتصالات بين الأجهزة المضيفة، وتدير طبقة النقل الاتصالات بين نقاط النهاية داخل تلك الأجهزة المضيفة. وأخيرا هناك طبقة التطبيقاتوالذي عادة ما يكون دلاليًا ويفهم البيانات المنقولة. على سبيل المثال، يقوم بروتوكول نقل النص التشعبي (HTTP) بنقل الطلبات والاستجابات لمحتوى الويب بين الخادم والعميل.

في الأساس، تندرج طبقات مكدس الشبكة تحت أسماء يسهل التعرف عليها. في طبقة وصلة البيانات ستجد إيثرنت، وهي الوسيلة عالية السرعة الأكثر شيوعًا. تشتمل بروتوكولات طبقة الارتباط الأقدم على البروتوكولات التسلسلية مثل بروتوكول إنترنت الخط التسلسلي (SLIP) وبروتوكول SLIP المضغوط (CSLIP) وبروتوكول نقطة إلى نقطة (PPP). بروتوكول طبقة الشبكة الأكثر شيوعًا هو بروتوكول الإنترنت (IP)، ولكن هناك بروتوكولات أخرى تخدم احتياجات أخرى، مثل بروتوكول رسائل التحكم في الإنترنت (ICMP) وبروتوكول تحليل العناوين (ARP). في طبقة النقل، يوجد بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP) وبروتوكول مخطط بيانات المستخدم (UDP). أخيرًا، تتضمن طبقة التطبيق العديد من البروتوكولات المألوفة لدينا، بما في ذلك HTTP، وهو بروتوكول ويب قياسي، وSMTP (بروتوكول نقل البريد البسيط)، وهو بروتوكول نقل البريد الإلكتروني.

بنية الشبكة الأساسية

الآن دعنا ننتقل إلى بنية مكدس شبكة Linux ونرى كيف تنفذ نموذج الإنترنت. يوضح الشكل 2 عرضًا عالي المستوى لمكدس شبكة Linux. في الأعلى يوجد مستوى مساحة المستخدم أو طبقة التطبيقات، الذي يحدد مستخدمي مكدس الشبكة. هي أقل الأجهزة الماديةوالتي توفر إمكانية الاتصال بالشبكات (الشبكات التسلسلية أو عالية السرعة مثل Ethernet). في المركز، أو في مساحة النواة، هو النظام الفرعي للشبكة الذي هو محور هذه المقالة. تعمل المخازن المؤقتة للمأخذ (sk_buffs) التي تعمل عبر الواجهة الخلفية لمكدس الشبكة، على نقل بيانات الحزمة بين المصادر والوجهات. سيتم عرض بنية sk_buff لفترة وجيزة.

الشكل 2. بنية عالية المستوى لمكدس شبكة Linux

أولاً، ستحصل على نظرة عامة سريعة على العناصر الأساسية للنظام الفرعي لشبكات Linux، مع مزيد من التفاصيل في الأقسام التالية. في الجزء العلوي (انظر الشكل 2) يوجد نظام يسمى واجهة استدعاء النظام. إنه ببساطة يوفر طريقة لتطبيقات مساحة المستخدم للوصول إلى النظام الفرعي لشبكات kernel. بعد ذلك تأتي الطبقة الحيادية للبروتوكول، والتي توفر طريقة عامة للعمل مع بروتوكولات طبقة النقل الأدنى. بعد ذلك تأتي البروتوكولات الفعلية، والتي تتضمن في Linux البروتوكولات المضمنة TCP وUDP وبالطبع IP. الطبقة التالية هي طبقة مستقلة أخرى توفر واجهة مشتركة من وإلى برامج تشغيل الأجهزة الفردية المتوفرة، تليها في النهاية برامج التشغيل هذه نفسها.

واجهة استدعاء النظام

يمكن وصف واجهة استدعاء النظام من منظورين. عندما يجري المستخدم مكالمة عبر الشبكة، يتم إرسالها عبر استدعاء النظام للنواة. وينتهي هذا الأمر باستدعاء sys_socketcall في ./net/socket.c، والذي يقوم بعد ذلك بإلغاء تعدد إرسال المكالمة إلى الهدف المقصود. هناك منظور آخر لواجهة استدعاء النظام وهو استخدام عمليات الملفات العادية لإدخال/إخراج الشبكة (I/O). على سبيل المثال، يمكن إجراء عمليات القراءة والكتابة العادية على مقبس الشبكة (الذي يتم تمثيله بواسطة واصف الملف كملف عادي). لذلك، في حين أن هناك عمليات خاصة بالشبكات (إنشاء مأخذ توصيل باستدعاء مأخذ توصيل، وربطه بمقبض باستدعاء للاتصال، وما إلى ذلك)، إلا أن هناك أيضًا عددًا من عمليات الملفات القياسية التي تنطبق على كائنات الشبكة كما لو كانت كانت ملفات عادية. وأخيرًا، توفر واجهة استدعاء النظام وسيلة لنقل التحكم بين تطبيق مساحة المستخدم والنواة.

واجهة حيادية البروتوكول

طبقة المقبس عبارة عن واجهة غير محددة للبروتوكول توفر مجموعة من الوظائف القياسية لدعم عدد من البروتوكولات المختلفة. لا تدعم هذه الطبقة بروتوكولات TCP وUDP المعتادة فحسب، بل تدعم أيضًا IP وEthernet الخام وبروتوكولات النقل الأخرى مثل بروتوكول نقل التحكم في التدفق (SCTP).

يتم الاتصال عبر مكدس الشبكة عبر مأخذ توصيل. بنية المقبس في Linux هي struct sock، كما تم تعريفها في linux/include/net/sock.h. تحتوي هذه البنية الكبيرة على كافة الحالات الضرورية لمقبس فردي، بما في ذلك البروتوكول المحدد الذي يستخدمه المقبس والعمليات التي يمكن إجراؤها عليه.

يعرف النظام الفرعي للشبكة البروتوكولات المتاحة من خلال بنية خاصة تحدد قدراته. يحتوي كل بروتوكول على بنية تسمى proto (موجود في linux/include/net/sock.h). تحدد هذه البنية عمليات المقبس الفردية التي يمكن تنفيذها من طبقة المقبس إلى طبقة النقل (على سبيل المثال، كيفية إنشاء مأخذ توصيل، وكيفية إنشاء اتصال بمقبس، وكيفية إغلاق مأخذ توصيل، وما إلى ذلك).

بروتوكولات الشبكة

يحدد قسم بروتوكولات الشبكة بروتوكولات الشبكة الفردية المتوفرة (مثل TCP وUDP وما إلى ذلك). تتم تهيئتها في بداية اليوم في وظيفة inet_init في linux/net/ipv4/af_inet.c (نظرًا لأن TCP وUDP موجودان في عائلة بروتوكولات inet). تقوم الدالة inet_init بتسجيل كل من البروتوكولات المضمنة التي تستخدم وظيفة proto_register. تم تعريف هذه الوظيفة في linux/net/core/sock.c، وبالإضافة إلى إضافة بروتوكول إلى قائمة البروتوكولات الصالحة، يمكنها تخصيص ذاكرة تخزين مؤقت واحدة أو أكثر إذا لزم الأمر.

يمكنك أن ترى كيف تحدد البروتوكولات الفردية نفسها من خلال البنية الأولية في الملفات tcp_ipv4.c، وudp.c، وraw.c، في linux/net/ipv4/. يتم تعيين كل من بنيات البروتوكول هذه كنوع وبروتوكول إلى inetsw_array، الذي يقوم بتعيين البروتوكولات المضمنة لعملياتها. يظهر الشكل 3 بنية inetsw_array واتصالاتها. تتم تهيئة كل بروتوكول في هذه المصفوفة في بداية اليوم في inetsw عن طريق استدعاء inet_register_protosw من inet_init. تقوم وظيفة inet_init أيضًا بتهيئة وحدات inet المتنوعة مثل وحدات ARP وICMP وIP ووحدات TCP وUDP.

الشكل 3. هيكل مجموعة بروتوكول الإنترنت

ارتباط المقبس والبروتوكول

تذكر أنه عند إنشاء مأخذ توصيل، فإنه يحدد النوع والبروتوكول، على سبيل المثال، my_sock = مقبس (AF_INET, SOCK_STREAM, 0) . يحدد AF_INET عائلة عناوين الإنترنت بمقبس دفق محدد كـ SOCK_STREAM (كما هو موضح هنا في inetsw_array).

تتم حركة البيانات للمآخذ باستخدام بنية أساسية تسمى المخزن المؤقت للمأخذ (sk_buff). يحتوي sk_buff على بيانات الحزمة وبيانات الحالة التي تمتد عبر طبقات متعددة من مكدس البروتوكول. يتم تمثيل كل حزمة يتم إرسالها أو استلامها في sk_buff. يتم تعريف بنية sk_buff في linux/include/linux/skbuff.h ويظهر في الشكل 4.

الشكل 4. المخزن المؤقت للمأخذ واتصالاته بالهياكل الأخرى

كما ترون، العديد من الهياكل sk_buff ل من هذا الاتصاليمكن ربطها معًا. يحدد كل واحد منهم بنية الجهاز (net_device) الذي يتم إرسال الحزمة أو استلامها إليه. نظرًا لأن كل حزمة ممثلة في sk_buff، يتم تعريف رؤوس الحزمة بشكل ملائم من خلال مجموعة من المؤشرات ( th و iph و mac لرأس التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC). نظرًا لأن هياكل sk_buff تعتبر مركزية في تنظيم بيانات المقبس، فإن الرقم وظائف الدعم: هناك وظائف لإنشاء قائمة انتظار sk_buff وتدميرها واستنساخها وإدارتها.

تم تصميم المخازن المؤقتة للمقبس للتواصل مع بعضها البعض لمقبس معين وتتضمن كمية كبيرة من المعلومات، بما في ذلك المراجع إلى رؤوس البروتوكول، والطوابع الزمنية (وقت إرسال الحزمة أو استلامها)، والجهاز المقابل.

واجهة حيادية للجهاز

يوجد أسفل طبقة البروتوكول طبقة واجهة مستقلة أخرى تربط البروتوكولات ببرامج تشغيل الأجهزة الفعلية المختلفة ذات الإمكانات المختلفة. توفر هذه الطبقة مجموعة قياسية من الوظائف التي تستخدمها أجهزة الشبكة ذات المستوى المنخفض لتتمكن من التفاعل مع حزمة البروتوكولات عالية المستوى.

أولًا، يمكن لبرامج تشغيل الأجهزة التسجيل وإلغاء تسجيل نفسها مع kernel عن طريق الاتصال بـregister_netdevice أو unregister_netdevice . يقوم أمر الاستدعاء أولاً بملء بنية net_device ثم تمريرها للتسجيل. تستدعي النواة وظيفة init الخاصة بها (إذا تم تعريفها)، وتقوم ببعض عمليات التحقق من الصحة، وتنشئ إدخال sysfs، ثم تضيف جهازًا جديدًا إلى قائمة الأجهزة ( قائمة مرتبطةالأجهزة النشطة في النواة). يمكن العثور على بنية net_device في linux/include/linux/netdevice.h. بعض الوظائف موجودة في linux/net/core/dev.c.

يتم استخدام وظيفة dev_queue_xmit لإرسال sk_buff من طبقة البروتوكول إلى الجهاز. يقوم بوضع sk_buff في قائمة الانتظار لإعادة التوجيه المحتملة بواسطة برنامج تشغيل الجهاز المناسب (الجهاز المحدد بواسطة net_device أو مؤشر sk_buff->dev في sk_buff). تحتوي بنية التطوير على طريقة تسمى hard_start_xmit التي تخزن وظيفة برنامج التشغيل لتهيئة عملية نقل sk_buff.

يتم استلام الحزمة بشكل تقليدي باستخدام netif_rx . عندما يتلقى برنامج تشغيل الجهاز ذو المستوى الأدنى حزمة (موجود داخل sk_buff مخصص)، ينتقل sk_buff إلى طبقة الشبكة باستخدام استدعاء netif_rx . تقوم هذه الوظيفة بعد ذلك بوضع sk_buff في قائمة الانتظار إلى مستوى بروتوكول أعلى لمزيد من المعالجة باستخدام netif_rx_schedule . توجد الدالتان dev_queue_xmit وnetif_rx في linux/net/core/dev.c.

أخيرًا، تم إدخال واجهة برنامج تطبيقي جديدة (NAPI) في النواة للتفاعل مع الطبقة المستقلة عن الجهاز (dev). يستخدمه بعض السائقين، لكن الغالبية العظمى لا تزال تستخدم واجهة الحصول على الإطارات الأقدم (حوالي ستة من أصل سبعة). يمكن أن يعطي NAPI أداء أفضلتحت الأحمال الثقيلة مع تجنب الانقطاعات في كل إطار وارد.

برامج تشغيل الأجهزة

توجد في الجزء السفلي من حزمة الشبكات برامج تشغيل الأجهزة، والتي تتحكم في أجهزة الشبكة الفعلية. تتضمن أمثلة الأجهزة في هذا المستوى برنامج تشغيل SLIP واجهة تسلسليةأو برنامج تشغيل Ethernet عبر جهاز Ethernet.

أثناء التهيئة، يقوم برنامج تشغيل الجهاز بتخصيص مساحة لبنية net_device ثم يقوم بتهيئتها باستخدام الإجراءات الضرورية. أحدهما، يسمى dev->hard_start_xmit، يحدد كيفية قيام الطبقة العليا بوضع sk_buff في قائمة الانتظار للإرسال. تم تمريره sk_buff . تعتمد كيفية عمل هذه الوظيفة على الأجهزة، ولكن عادةً ما يتم نقل الحزمة الموضحة في sk_buff إلى ما يسمى "حلقة الأجهزة" أو "قائمة الانتظار". يستخدم وصول الإطار، كما هو موضح في الطبقة المستقلة عن الجهاز، واجهة netif_rx أو netif_receive_skb لبرنامج تشغيل الشبكة المتوافق مع NAPI. يفرض برنامج تشغيل NAPI قيودًا على قدرات الأجهزة الأساسية. راجع القسم للحصول على التفاصيل.

بعد أن يقوم برنامج تشغيل الجهاز بتكوين واجهاته في بنية التطوير، فإن استدعاء Register_netdevice يجعله متاحًا للاستخدام. في Linux/drivers/net، يمكنك العثور على برامج تشغيل خاصة بـ أجهزة الشبكة.

تفضل

يعد كود مصدر Linux طريقة رائعة للتعرف على تصميم برامج التشغيل للعديد من أنواع الأجهزة، بما في ذلك برامج تشغيل أجهزة الشبكة. ستجد اختلافات في تصميم واستخدام واجهات برمجة تطبيقات kernel المتاحة، ولكن كل منها سيكون مفيدًا إما كتعليمات أو كنقطة بداية لبرنامج تشغيل جديد. تعتبر بقية التعليمات البرمجية الموجودة في مكدس الشبكة قياسية ويتم استخدامها حتى يلزم بروتوكول جديد. ولكن حتى في هذه الحالة، فإن تطبيقات TCP (لبروتوكول التدفق) أو UDP (لبروتوكول تمرير الرسائل) تكون بمثابة نماذج مفيدة لبدء تطوير جديد.

تكب / إب

يحتوي مكدس بروتوكول شبكة TCP/IP على 4 مستويات:

قناة (رابط).
الشبكة (الإنترنت).
ينقل.
طلب.

طبقة التطبيقات

HTTP؛
SMTP;

يحدد كل بروتوكول ترتيبه ومبادئه الخاصة للتعامل مع البيانات.

تستخدم لنقل البريد الإلكتروني. تتضمن عملية SMTP ثلاث خطوات متتالية:

تحديد عنوان المرسل. وهذا ضروري لإعادة الرسائل.
تعريف المتلقي يمكن تكرار هذه الخطوة عدة مرات عند تحديد عدة مستلمين.
تحديد محتوى الرسالة وإرسالها. يتم إرسال البيانات المتعلقة بنوع الرسالة كمعلومات خدمة. إذا أكد الخادم استعداده لقبول الحزمة، فستكتمل المعاملة نفسها.

رأس

طبقة النقل

بروتوكولات نقل البيانات:

البروتوكول الأكثر شيوعا. وهي مسؤولة عن ضمان نقل البيانات. عند إرسال الحزم، يتم التحكم في مجموعها الاختباري، أي عملية المعاملة. وهذا يعني أن المعلومات ستصل "آمنة وسليمة" بغض النظر عن الظروف.

TCP أو UDP؟

كل من هذه البروتوكولات لها نطاقها الخاص. يتم تحديده منطقيا من خلال خصائص العمل.

ومع ذلك، إذا كنت بحاجة إلى إرسال كلمات المرور أو تفاصيل البطاقة المصرفية، فإن الحاجة إلى استخدام TCP واضحة. إن فقدان حتى أصغر جزء من البيانات يمكن أن يكون له عواقب وخيمة. السرعة في هذه الحالة ليست بنفس أهمية السلامة.

طبقة الشبكة

طبقة الشبكة مسؤولة عن:

تحديد طرق التسليم.
نقل الحزم بين الشبكات.
تعيين عناوين فريدة.

أجهزة التوجيه هي أجهزة طبقة الشبكة. إنهم يمهدون الطريق بين الكمبيوتر والخادم بناءً على البيانات المستلمة.

البروتوكول الأكثر شيوعًا على هذا المستوى هو IP.

أنواع عناوين IP

هناك نوعان من عناوين IP المستخدمة في الشبكات:

عام.
خاص.

لا يتم استخدام الخاص (الخاص) على شبكة الإنترنت. في الشبكة العالمية، هذه العناوين ليست فريدة من نوعها. مثال على ذلك هو شبكة محلية. يتم تعيين عنوان IP فريد لكل جهاز داخل شبكة معينة.

IPv4

الإصدار الأكثر شيوعًا لبروتوكول الإنترنت. يسبق IPv6. تنسيق التسجيل هو أربعة أرقام مكونة من ثمانية بتات مفصولة بنقاط. تتم الإشارة إلى قناع الشبكة الفرعية من خلال علامة الكسر. طول العنوان هو 32 بت. في الغالبية العظمى من الحالات، عندما نتحدث عن عنوان IP، فإننا نعني IPv4.

تنسيق التسجيل : .

IPv6

يهدف هذا الإصدار إلى حل مشاكل الإصدار السابق. طول العنوان هو 128 بت.

مثال على الإدخال: .

هناك ثلاثة أنواع من عناوين IPv6:

البث الأحادي.
أي بث.
البث المتعدد.

Unicast هو نوع من البث الأحادي IPv6. عند إرسالها، تصل الحزمة فقط إلى الواجهة الموجودة في العنوان المقابل.

قناع الشبكة الفرعية

يحدد قناع الشبكة الفرعية الشبكة الفرعية ورقم المضيف من عنوان IP.

الشبكة الفرعية والمضيف

المضيف هو عنوان واجهة الشبكة (بطاقة الشبكة). يتم تحديده من عنوان IP باستخدام قناع. على سبيل المثال: . نظرًا لأن الثمانيات الثلاثة الأولى هي الشبكة الفرعية، فإنها تظل كذلك. هذا هو رقم المضيف

معالجة

هناك ثلاثة أنواع من العناوين المستخدمة للعنونة في مكدس بروتوكول TCP/IP:

محلي.
شبكة.
أسماء النطاقات.

يمثل مجال المستوى الأعلى معلومات محددة. لا يقتصر النطاق العام (.org، .net) على أي حدود صارمة. الوضع المعاكس هو مع الوضع المحلي (.us، .ru). عادة ما تكون موضعية.

النطاقات ذات المستوى المنخفض هي كل شيء آخر. يمكن أن يكون بأي حجم ويحتوي على أي عدد من القيم.

ينشئ DNS (نظام اسم المجال) تعيينًا بين أسماء النطاقات وعنوان IP العام. عندما تكتب اسم مجال في متصفحك، سيكتشف DNS عنوان IP المقابل ويبلغ الجهاز عنه. سيقوم الجهاز بمعالجة هذا الأمر وإعادته كصفحة ويب.

طبقة وصل البيانات

البروتوكولات الأكثر شيوعاً:

إيثرنت.
شبكة محلية لاسلكية.

إيثرنت هي تقنية الشبكة المحلية السلكية الأكثر شيوعًا.

WLAN هي شبكة محلية تعتمد على التقنيات اللاسلكية. تتفاعل الأجهزة دون اتصالات الكابلات الفعلية. مثال على الطريقة الأكثر شيوعًا هو Wi-Fi.

تكوين TCP/IP لاستخدام عنوان IPv4 ثابت

يتم تعيين عنوان IPv4 ثابت مباشرةً في إعدادات الجهاز أو تلقائيًا عند الاتصال بالشبكة ويكون دائمًا.

لتكوين مكدس بروتوكول TCP/IP لاستخدام عنوان IPv4 دائم، أدخل الأمر ipconfig/all في وحدة التحكم وابحث عن البيانات التالية.

تكوين TCP/IP لاستخدام عنوان IPv4 الديناميكي

طرق نقل البيانات

يتم نقل البيانات عبر الوسيط المادي بثلاث طرق:

البسيط.
نصف المزدوجة.
الازدواج الكامل.

أمثلة على الاتصالات البسيطة:

البث التلفزيوني.
إشارة من الأقمار الصناعية لتحديد المواقع.

نصف مزدوج هو اتصال ثنائي الاتجاه. ومع ذلك، يمكن لعقدة واحدة فقط إرسال إشارة في المرة الواحدة. مع هذا النوع من الاتصال، لا يمكن لجهازين استخدام نفس القناة في نفس الوقت. قد لا يكون الاتصال الكامل في الاتجاهين ممكنًا ماديًا أو قد يؤدي إلى حدوث تصادمات. ويقال أنهم يتعارضون على وسيلة الإرسال. يُستخدم هذا الوضع عند استخدام الكابل المحوري.

مثال على الاتصال أحادي الاتجاه هو الاتصال عبر جهاز اتصال لاسلكي على تردد واحد.

الازدواج الكامل - اتصال كامل في الاتجاهين. يمكن للأجهزة بث الإشارة واستقبالها في نفس الوقت. أنها لا تتعارض على وسيلة الإرسال. يتم استخدام هذا الوضع عند استخدام تقنية Fast Ethernet والاتصال المزدوج الملتوي.

ومن الأمثلة على ذلك الاتصالات الهاتفية عبر شبكة الهاتف المحمول.

TCP/IP مقابل OSI

بدني.
القناة (رابط البيانات).
شبكة.
ينقل.
حصة.
عرض تقديمي.
طلب.

ليست هناك حاجة للتعمق أكثر من اللازم في هذا النموذج في هذا الوقت، ولكن على الأقل من الضروري الفهم السطحي.

تظل طبقة النقل دون تغيير. يؤدي نفس الوظائف.

طبقة الشبكة لم تتغير أيضًا. يؤدي نفس المهام بالضبط.

يمثل الاتصال المادي الاتصال الفعلي الفعلي - الإشارات الكهربائية والموصلات وما إلى ذلك. في حزمة بروتوكولات TCP/IP، تقرر دمج هاتين الطبقتين في طبقة واحدة، حيث أنهما تتعاملان مع الوسيط المادي.

يتم استدعاء مجموعة من البروتوكولات المتفق عليها على مستويات مختلفة، وتكون كافية لتنظيم الشبكات البينية مكدس البروتوكول. لكل مستوى يتم تحديد مجموعة من وظائف الاستعلام للتفاعل مع المستوى الأعلى، وهو ما يسمى واجهه المستخدم. يمكن وصف قواعد التفاعل بين جهازين بأنها مجموعة من الإجراءات لكل مستوى، والتي تسمى البروتوكولات.

هناك العديد من مجموعات البروتوكولات المستخدمة على نطاق واسع في الشبكات. هذه هي الأكوام التي تمثل معايير دولية ووطنية، والأكوام الخاصة التي أصبحت منتشرة على نطاق واسع بسبب انتشار المعدات من شركة معينة. تتضمن أمثلة مجموعات البروتوكولات الشائعة مكدس IPX/SPX من Novell، ومكدس TCP/IP المستخدم على الإنترنت والعديد من الشبكات المستندة إلى UNIX، ومكدس OSI الخاص بمنظمة المعايير الدولية، ومكدس DECnet الخاص بشركة المعدات الرقمية، والعديد من الأنظمة الأخرى.

تنقسم مكدسات البروتوكول إلى ثلاثة مستويات:

ينقل؛

مُطبَّق.

بروتوكولات الشبكة

توفر بروتوكولات الشبكة الخدمات التالية: معالجة المعلومات وتوجيهها، والتحقق من الأخطاء، وطلب إعادة الإرسال، ووضع قواعد للتفاعل في بيئة شبكة معينة. فيما يلي بروتوكولات الشبكة الأكثر شيوعًا.

DDP(DatagramDeliveryProtocol).بروتوكول نقل بيانات Apple المستخدم في AppleTalk.

الملكية الفكرية(بروتوكول الإنترنت - بروتوكول الإنترنت). بروتوكول مكدس TCP/IP يوفر معلومات التوجيه والتوجيه.

إيبكس(InternetworkPacketeXchange) في NWLink. بروتوكول NovelNetWare يستخدم لتوجيه وإعادة توجيه الحزم.

نتبوي(NetBIOSExtendingUserInterface – ممتد واجهة المستخدمنظام الإدخال/الإخراج الأساسي للشبكة) . تم تطوير هذا البروتوكول بشكل مشترك بواسطة IBM وMicrosoft، وهو يوفر خدمات النقل لـ نت بيوس.

بروتوكولات النقل

توفر بروتوكولات النقل الخدمات التالية لنقل البيانات بشكل موثوق بين أجهزة الكمبيوتر. فيما يلي بروتوكولات النقل الأكثر شيوعًا.

اعبي التنس المحترفين(AppleTalkProtocol – بروتوكول معاملات AppleTalk) و ان بي بي(NameBindingProtocol - بروتوكول ربط الاسم). جلسة AppleTalk وبروتوكولات النقل.

نت بيوس (نظام الإدخال/الإخراج الأساسي للشبكة) . يقوم NetBIOS بإنشاء اتصال بين أجهزة الكمبيوتر و نتبوييوفر خدمات البيانات لهذا الاتصال.

اس بي اكس(SequencedPacketeXchange - تبادل الحزم المتسلسل) في بروتوكول NWLink.NovelNetWare المستخدم لضمان تسليم البيانات.

برنامج التعاون الفني(TransmissionControlProtocol - بروتوكول التحكم في الإرسال) بروتوكول مكدس TCP/IP المسؤول عن تسليم البيانات بشكل موثوق.

بروتوكولات التطبيق

تعد بروتوكولات التطبيق مسؤولة عن كيفية تواصل التطبيقات. فيما يلي بروتوكولات التطبيق الأكثر شيوعًا.

وكالة فرانس برس(بروتوكول ملف Apple Talk - بروتوكول ملف Apple Talk). جهاز التحكمملفات ماكنتوش.

بروتوكول نقل الملفات(بروتوكول نقل الملفات - بروتوكول نقل الملفات). بروتوكول مكدس TCP/IP يستخدم لتوفير خدمات نقل الملفات.

حزب المؤتمر الوطني(بروتوكول NetWare الأساسي - بروتوكول NetWare الأساسي). غلاف عميل NovelNetWare ومعيدي التوجيه.

سنمب(SimpleNetworkManagementProtocol) بروتوكول مكدس TCP/IP يستخدم لإدارة ومراقبة أجهزة الشبكة.

HTTP(HyperTextTransferProtocol) – بروتوكول نقل النص التشعبي والبروتوكولات الأخرى.

توفر مجموعة بروتوكولات الإنترنت اتصالات البيانات من طرف إلى طرف، حيث تحدد كيفية تعبئة البيانات ومعالجتها ونقلها وتوجيهها واستقبالها. يتم تنظيم هذه الوظيفة في أربع طبقات تجريدية تصنف جميع البروتوكولات المرتبطة وفقًا لنطاق الشبكات المعنية. الطبقة الأدنى إلى الأعلى هي طبقة الاتصال التي تحتوي على طرق اتصال للبيانات التي تبقى ضمن مقطع شبكة واحد (رابط)؛ طبقة الإنترنت، التي توفر التواصل بين الشبكات المستقلة؛ طبقة النقل، التي تتعامل مع الاتصال بين المضيفين؛ وطبقة التطبيق، التي توفر الاتصال بين العمليات للتطبيقات.

يتم تطوير بنية الإنترنت والبروتوكولات في نموذج TCP/IP بواسطة المجتمع الدولي المفتوح للمصممين IETF.

قصة

مكدس بروتوكول TCP/IPتم إنشاؤه بناءً على NCP (بروتوكول التحكم في الشبكة) من قبل مجموعة من المطورين بقيادة فينتون سيرف في عام 1972. في يوليو 1976، أظهر فينت سيرف وبوب خان لأول مرة نقل البيانات باستخدام بروتوكول TCP على مدى ثلاثة شبكات مختلفة. اتبعت الحزمة المسار التالي: سان فرانسيسكو - لندن - جامعة جنوب كاليفورنيا. وفي نهاية رحلتها، كانت الحزمة قد قطعت مسافة 150 ألف كيلومتر دون أن تفقد أي جزء منها. في عام 1978، قرر سيرف وجون بوستل وداني كوهين إنشاء وظيفتين منفصلتين في TCP: TCP وIP (بروتوكول الإنترنت باللغة الإنجليزية،بروتوكول الشبكة البينية). كان TCP مسؤولاً عن تقسيم الرسالة إلى مخططات بيانات وتوصيلها عند نقطة الإرسال النهائية. كان IP مسؤولاً عن إرسال (مع التحكم في الاستلام) مخططات البيانات الفردية. هذه هي الطريقة التي ولد بها بروتوكول الإنترنت الحديث. وفي 1 يناير 1983، تحولت ARPANET إلى بروتوكول جديد. ويعتبر هذا اليوم هو تاريخ الميلاد الرسمي للإنترنت.

طبقات مكدس TCP/IP

تتضمن حزمة بروتوكولات TCP/IP أربع طبقات:

تنفذ البروتوكولات الموجودة في هذه المستويات وظائف نموذج OSI بشكل كامل. كل تفاعلات المستخدم في شبكات IP مبنية على حزمة بروتوكولات TCP/IP. المكدس مستقل عن وسيط نقل البيانات الفعلي، والذي يضمن، على وجه الخصوص، تفاعلًا شفافًا تمامًا بين الشبكات السلكية واللاسلكية.

توزيع البروتوكولات حسب مستويات نموذج TCP/IP

مُطبَّق
(طبقة التطبيقات)

على سبيل المثال، HTTP، RTSP، FTP، DNS

ينقل

طبقة النقل

مستوى الشبكة (الإنترنت).

طبقة وصل البيانات

عند تصميم حزمة بروتوكول على مستوى الارتباط، يتم أخذ التشفير المقاوم للضوضاء في الاعتبار - مما يجعل من الممكن اكتشاف وتصحيح الأخطاء في البيانات بسبب تأثير الضوضاء والتداخل على قناة الاتصال.

مقارنة مع نموذج OSI

لا يتم تمييز الطبقات الثلاث العليا في نموذج OSI، أي طبقة التطبيق وطبقة العرض وطبقة الجلسة، بشكل منفصل في نموذج TCP/IP، الذي يحتوي فقط على طبقة تطبيق فوق طبقة النقل. على الرغم من أن بعض تطبيقات بروتوكول OSI الخالص، مثل X.400، تجمع بين الاثنين أيضًا، إلا أنه لا يوجد أي شرط بأن مكدس بروتوكول TCP/IP يجب أن يتراكب مع بنية متجانسة فوق طبقة النقل. على سبيل المثال، يعمل بروتوكول تطبيق NFS من خلال بروتوكول تمثيل البيانات الخارجية (XDR)، والذي يعمل بدوره من خلال بروتوكول استدعاء الإجراء عن بعد (RPC). يوفر RPC نقلًا موثوقًا للبيانات حتى يتمكن من استخدام نقل UDP بأفضل جهد بأمان.

لقد فسر العديد من المؤلفين نموذج TCP/IP بطرق مختلفة ولا يتفقون على أن طبقة الارتباط أو نموذج TCP/IP بأكمله يلتقط اهتمامات طبقة OSI 1 (الطبقة المادية) أو يفترض أن طبقة الأجهزة تقع أسفل طبقة الارتباط.

حاول العديد من المؤلفين دمج الطبقتين 1 و2 من نموذج OSI في نموذج TCP/IP، حيث يُشار إليهما عادة في المعايير الحديثة (مثل IEEE وITU). يؤدي هذا غالبًا إلى نموذج من خمس طبقات، حيث يتم تقسيم طبقة الاتصال أو طبقة الوصول إلى الشبكة إلى طبقتين 1 و2 من نموذج OSI.

لا تتعلق جهود تطوير بروتوكول IETF بالطبقات الصارمة. قد لا تتبع بعض بروتوكولاتها نموذج OSI النقي، على الرغم من أن طلبات RFC تشير إليه أحيانًا وغالبًا ما تستخدم أرقام طبقة OSI الأقدم. لقد ذكرت IETF بشكل متكرر أن بروتوكول الإنترنت وتصميم البنية يجب ألا يتوافق مع متطلبات OSI. يحتوي RFC 3439، الذي يتناول بنية الإنترنت، على قسم بعنوان "الطبقة التي تعتبر ضارة".

على سبيل المثال، تعتبر طبقات الجلسة والعرض التقديمي لحزمة OSI مضمنة في طبقة التطبيق لحزمة TCP/IP. يمكن العثور على وظيفة طبقة الجلسة في بروتوكولات مثل HTTP وSMTP، وهي أكثر وضوحًا في بروتوكولات مثل Telnet وSession Initiation Protocol (SIP). يتم أيضًا تنفيذ وظيفة طبقة الجلسة من خلال ترقيم المنافذ لبروتوكولي TCP وUDP، اللذين يمتدان على طبقة النقل في مجموعة TCP/IP. يتم تنفيذ وظائف طبقة العرض التقديمي في تطبيقات TCP/IP باستخدام معيار MIME لتبادل البيانات.

تظهر التعارضات أيضًا في نموذج OSI الأصلي، ISO 7498، عندما لا تتم معالجة ملاحق هذا النموذج، مثل ISO 7498/4 Management Framework أو ISO 8648 التنظيم الداخلي لطبقة الشبكة (IONL). عند مراجعة وثائق IONL وإطار الإدارة، يتم تعريف ICMP وIGMP على أنهما بروتوكولات تحكم في الطبقة لطبقة الشبكة. وبالمثل، يوفر IONL إطارًا لـ "كائنات التقارب المعتمدة على الشبكة الفرعية" مثل ARP وRARP.

يمكن تغليف بروتوكولات IETF بشكل متكرر، كما يتضح من بروتوكولات الأنفاق مثل تغليف التوجيه العام (GRE). يستخدم GRE نفس الآلية التي يستخدمها OSI للنفق في طبقة الشبكة. هناك خلاف حول كيفية ملاءمة نموذج TCP/IP في نموذج OSI لأن الطبقات في هذه النماذج ليست متماثلة.

بالإضافة إلى ذلك، لا يستخدم نموذج OSI طبقة إضافية - "الشبكات البينية" - بين طبقات ربط البيانات والشبكة. مثال على البروتوكول المثير للجدل هو ARP أو STP.

إليك كيفية تناسب بروتوكولات TCP/IP تقليديًا مع نموذج OSI:

توزيع البروتوكولات حسب مستويات نموذج OSI

	تكب / إب	OSI
7	مُطبَّق	مُطبَّق	على سبيل المثال HTTP، SMTP، SNMP، FTP، Telnet، SSH، SCP، SMB، NFS، RTSP، BGP
6		التمثيل	على سبيل المثال، XDR، AFP، TLS، SSL
5		حصة	على سبيل المثال، ISO 8327 / CCITT X.225، RPC، NetBIOS، PPTP، L2TP، ASP
4	ينقل	ينقل	على سبيل المثال، TCP، UDP، SCTP، SPX، ATP، DCCP، GRE
3	شبكة	شبكة	على سبيل المثال ICMP، IGMP، CLNP، OSPF، RIP، IPX، DDP، ARP
2	قناة	قناة	على سبيل المثال إيثرنت، حلقة رمزيةوHDLC وPPP وX.25 وترحيل الإطار وISDN وATM وSPB وMPLS
1	قناة	بدني	على سبيل المثال الكابلات الكهربائية، والاتصالات اللاسلكية، وكابلات الألياف الضوئية، والأشعة تحت الحمراء

عادةً، في مكدس TCP/IP، يتم دمج الطبقات الثلاث العليا لنموذج OSI (التطبيق والعرض التقديمي والجلسة) في تطبيق واحد. نظرًا لأن مثل هذه المكدس لا توفر بروتوكولًا موحدًا لنقل البيانات، يتم نقل وظائف تحديد نوع البيانات إلى التطبيق.

وصف نموذج TCP/IP في الأدبيات التقنية

ملحوظات

نماذج OSI وTCP/IP. قاعدة المعرفة osLogic.ru
نماذج شبكات TCP/IP وOSI. تعلم سيسكو
فاسيليف إيه إيه، تيلينا آي إس، إيزباككوف يو إس، بيتروف في إن. نظم المعلومات: كتاب مدرسي للجامعات. - سان بطرسبرج. : بيتر، 2010. - 544 ص. - ردمك 978-5-49807-158-9.
أندرو كروشيك، فينود كومار، نعمان لاغاري وآخرون.برمجة شبكات .NET للمحترفين / العابرين. من الانجليزية في ستريلتسوف. - م: لوري، 2005. - 400 ص. - ردمك 1-86100-735-3. - ردمك 5-85582-170-2.

طبقة النقل (TL)يحدد قواعد نقل الحزم عبر الشبكة. تراقب طبقة النقل التسليم الشامل للحزم الفردية، ولا تأخذ في الاعتبار أي تبعيات بين هذه الحزم (حتى تلك التي تنتمي إلى نفس الرسالة). فهو يتعامل مع كل حزمة كما لو كان كل جزء ينتمي إليها رسالة منفصلة، بغض النظر عما إذا كان هذا هو الحال بالفعل أم لا. تضمن بروتوكولات طبقة النقل وصول جميع الرسائل إلى وجهتها سليمة وترتيب الحزم بترتيبها الأصلي. في طبقة النقل، يتم تنفيذ التحكم في انتهاك المعلومات والتحكم في الأخطاء، بالإضافة إلى التحكم في التدفق على طول مسار الوجهة المصدر بأكمله.

تقوم طبقة النقل بالمهام التالية:

معالجة نقطة الخدمة. غالبًا ما تقوم أجهزة الكمبيوتر بتشغيل برامج متعددة في نفس الوقت. ولهذا السبب، فإن التسليم من المصدر إلى الوجهة يعني التسليم ليس فقط من كمبيوتر إلى آخر، ولكن أيضًا من عملية معينة (برنامج قيد التشغيل) على أحد أجهزة الكمبيوتر إلى عملية معينة (برنامج قيد التشغيل) على جهاز آخر. ولذلك، يجب أن يتضمن رأس طبقة النقل نوع عنوان يسمى عنوان نقطة الخدمة (أو عنوان المنفذ). تقوم طبقة الشبكة بتسليم كل حزمة إلى عنوان الكمبيوتر الصحيح؛ تقوم طبقة النقل بتسليم الرسالة الكاملة للعملية الصحيحة على ذلك الكمبيوتر.
التقسيم وإعادة التجميع. يتم تقسيم الرسالة إلى أجزاء قابلة للنقل، تحتوي كل قطعة على رقم تسلسلي. تمكن هذه الأرقام طبقة النقل، بعد الوصول إلى وجهتها، من إعادة تجميع الرسالة بشكل صحيح واستبدال الحزم التي فقدت أثناء الإرسال.
إدارة الاتصال. يمكن أن تكون طبقة النقل موجهة نحو الاتصال (نقل بدون اتصال) أو نقل موجهة نحو الاتصال (وضع مخطط البيانات). تقوم طبقة النقل بدون اتصال (عبر اتصال افتراضي محدد مسبقًا) بمعالجة كل مقطع كحزمة مستقلة وتسليمها إلى طبقة النقل في الجهاز الوجهة. تقوم طبقة النقل الموجهة للاتصال أولاً بإنشاء اتصال بطبقة النقل على الكمبيوتر الوجهة قبل تسليم الحزم. بعد نقل كافة البيانات، ينتهي الاتصال.
في الوضع غير المتصل، تُستخدم طبقة النقل لإرسال مخططات بيانات فردية دون ضمان تسليمها الموثوق. يتم استخدام الوضع الموجه للاتصال لتوصيل البيانات بشكل موثوق.
التحكم في التدفق. مثل طبقة ربط البيانات، تكون طبقة النقل مسؤولة عن التحكم في التدفق. ومع ذلك، يتم التحكم في التدفق عند هذا المستوى من البداية إلى النهاية.
التحكم في الأخطاء. مثل طبقة ربط البيانات، تكون طبقة النقل مسؤولة عن التحكم في الأخطاء. تضمن طبقة نقل الإرسال وصول الرسالة الكاملة إلى طبقة نقل الاستقبال دون أخطاء (تلف أو خسارة أو تكرار). عادةً ما يتم تصحيح الخطأ من خلال إعادة الإرسال.

طبقة الجلسة SL- وحدة تحكم حوار الشبكة. يقوم بإنشاء وصيانة ومزامنة التفاعلات بين أنظمة الاتصال.

باستخدام طبقة الجلسة، يتم تنظيم حوار بين الأطراف، ويتم تسجيل الطرف الذي بدأ الحوار، وأي طرف نشط وكيف ينتهي الحوار.

مهام طبقة الجلسة هي كما يلي:

إدارة الحوار. طبقة الجلسةيسمح لنظامين بالدخول في الحوار. يسمح بتبادل الرسائل بين عمليتين. في هذه الحالة، تكون الأوضاع التالية ممكنة: إما أحادي الاتجاه (مسار واحد في كل مرة) أو مزدوج الاتجاه (مساران في نفس الوقت). على سبيل المثال، قد يكون الحوار بين الوحدة الطرفية والحاسوب المركزي أحادي الاتجاه.
التزامن. طبقة الجلسةيسمح لعملية إضافة نقاط التفتيش (نقاط المزامنة) إلى دفق البيانات. على سبيل المثال، إذا أرسل النظام ملفًا مكونًا من 2000 صفحة، فمن المستحسن إدراج نقاط فحص بعد كل 100 صفحة لضمان استلام كل وحدة مكونة من 100 صفحة والتعرف عليها بشكل مستقل. في هذه الحالة، إذا حدث انتهاك أثناء إرسال الصفحة 523، فسيتم إرسال الصفحة الوحيدة المطلوبة وسيتم إرسالها مرة أخرى بعد ذلك. استرجاع النظام- الصفحة 501 (الصفحة الأولى من المائة الخامسة)

طبقة العرضيتعامل مع شكل تقديم المعلومات إلى المستويات الأدنى، على سبيل المثال، إعادة تشفير المعلومات أو تشفيرها.

مهام طبقة العرض هي:

إعادة ترميز المعلومات. عادةً ما تتبادل العمليات (البرامج قيد التشغيل) على النظامين المعلومات في شكل سلاسل أحرف وأرقام وما إلى ذلك. يجب تغيير المعلومات إلى تدفقات البت قبل إرسالها. نظرًا لأن أجهزة الكمبيوتر المختلفة تستخدم أنظمة تشفير مختلفة، طبقة العرضهو المسؤول عن قابلية التشغيل البيني بين طرق التشفير المختلفة هذه. طبقة العرضعند المرسل يغير المعلومات من نموذج خاص بالمرسل إلى نموذج عام. طبقة العرضفي الكمبيوتر المستقبل، يستبدل التنسيق الشائع بتنسيق جهاز الاستقبال الخاص به.
التشفير. لتقديم معلومات حساسة، يجب أن يوفر النظام السرية. التشفير يعني أن المرسل يحول المعلومات الأصلية إلى نموذج آخر ويرسل الرسالة الناتجة عبر الشبكة. يجب أن يكون فك التشفير هو عكس العملية الأصلية تمامًا من أجل إعادة الرسالة إلى شكلها الأصلي.
ضغط. يؤدي ضغط البيانات إلى تقليل عدد البتات الموجودة في المعلومات. يصبح ضغط البيانات ذا أهمية خاصة في نقل الوسائط المتعددة مثل النص والصوت والفيديو.

طبقة التطبيق (AL)هي مجموعة من البروتوكولات المتبادلة بين العقد البعيدة التي تنفذ نفس المهمة (البرنامج). طبقة التطبيقاتيسمح للمستخدم (شخص أو برمجة) الوصول إلى الشبكة. ويوفر واجهات المستخدم والدعم لخدمات مثل البريد الإلكتروني والوصول عن بعد وتحويل الأموال وإدارة قواعد البيانات العامة وأنواع أخرى من خدمات المعلومات الموزعة.

أمثلة على الخدمات التي تقدمها طبقة التطبيق:

محطة الشبكة الافتراضية. المحطة الافتراضية للشبكة هي إصدار برنامج من محطة فعلية، فهي تسمح للمستخدم بتسجيل الدخول إلى مضيف بعيد. للقيام بذلك، يقوم التطبيق بإنشاء محاكاة برمجية للمحطة الطرفية على المضيف البعيد. يتصل كمبيوتر المستخدم مع محطة البرنامج، والتي بدورها تتواصل مع المضيف، والعكس صحيح. يعرّف المضيف البعيد هذا الاتصال على أنه اتصال بأحد المحطات الطرفية الخاصة به ويسمح بالدخول.
نقل الملفات والوصول إليها وإدارتها. يتيح هذا التطبيق للمستخدم الوصول إلى الملفات الموجودة على مضيف بعيد لتعديل البيانات أو قراءتها، واسترداد الملفات من كمبيوتر بعيد لاستخدامها على كمبيوتر محلي، وإدارة الملفات على كمبيوتر بعيد.
خدمات بريدية. يوفر هذا التطبيق قاعدة لإرسال وتخزين البريد الإلكتروني.
خدمات الدليل. يوفر هذا التطبيق مصادر قواعد البيانات الموزعة والوصول إلى المعلومات العالمية حول مختلف الكائنات والخدمات.

مكدس بروتوكول الإنترنت

تم تطوير مكدس بروتوكول Internet2 قبل نموذج OSI. ولذلك، فإن الطبقات الموجودة في مكدس بروتوكول الإنترنت لا تتوافق مع الطبقات المقابلة في نموذج OSI. تتكون حزمة بروتوكولات الإنترنت من خمس طبقات: المادية، وصلة البيانات، والشبكة، والنقل، والتطبيق. توفر الطبقات الأربع الأولى المعايير المادية وواجهة الشبكة والشبكات البينية ووظائف النقل التي تتوافق مع الطبقات الأربع الأولى من نموذج OSI. يتم تمثيل الطبقات الثلاث العليا في نموذج OSI في حزمة بروتوكول الإنترنت بطبقة واحدة تسمى طبقة التطبيق. 1.3.

أرز. 1.3.

ARP	بروتوكول تحليل العنوان	عنوان العثور على البروتوكول
ماكينة الصراف الآلي	وضع النقل غير المتزامن	وضع النقل غير المتزامن
بغب	بروتوكول البوابة	بروتوكول توجيه الحافة
DNS	نظام اسم المجال	نظام اسم المجال
إيثرنت	شبكة إيثرنت	شبكة إيثرنت
FDDI	الألياف الموزعة واجهة البيانات	واجهة البيانات الموزعة بالألياف الضوئية
HTTP	بروتوكول نقل النص التشعبي	بروتوكول نقل النص التشعبي
بروتوكول نقل الملفات	نقل الملفبروتوكول	بروتوكول نقل الملفات
ICMP	بروتوكول التحكم برسائل شبكة الانترنت	التحكم في بروتوكول الرسائل
IGMP	بروتوكول إدارة مجموعة الإنترنت	بروتوكول إدارة مجموعة الإنترنت (المستخدم).
الملكية الفكرية	بروتوكول إنترنت	بروتوكول إنترنت
NFS	نظام ملفات الشبكة	بروتوكول الوصول إلى الشبكة أنظمة الملفات
OSPF	افتح أقصر طريق أولا	افتح بروتوكول تفضيلات القناة الأقصر
بد	التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن	التسلسل الهرمي الرقمي العصري
تعادل القوة الشرائية	بروتوكول نقطة إلى نقطة	بروتوكول الاتصال من نقطة إلى نقطة