طبقة عرض نموذج OSI نموذج شبكة OSI وصف مستويات نموذج الشبكة

فقط لأن البروتوكول عبارة عن اتفاقية تم تبنيها بين كيانين متفاعلين، في هذه الحالة جهازي كمبيوتر يعملان على شبكة، لا يعني أنه معياري بالضرورة. ولكن في الممارسة العملية، عند تنفيذ الشبكات، عادة ما تستخدم البروتوكولات القياسية. يمكن أن تكون هذه ذات علامات تجارية أو وطنية أو المعايير الدولية.

في أوائل الثمانينات، قام عدد من منظمات التقييس الدولية - ISO وITU-T وبعض المنظمات الأخرى - بتطوير نموذج لعب دورًا مهمًا في تطوير الشبكات. يُسمى هذا النموذج بنموذج ISO/OSI.

نموذج التشغيل البيني للأنظمة المفتوحة (الاتصال البيني للنظام المفتوح، OSI) يحدد مستويات مختلفة من التفاعل بين الأنظمة في شبكات تبديل الحزمةويعطيهم أسماء قياسية ويحدد الوظائف التي يجب أن تؤديها كل طبقة.

تم تطوير نموذج OSI بناءً على الخبرة الواسعة المكتسبة من إنشاء شبكات الكمبيوتر، وخاصة الشبكات العالمية، في السبعينيات. يستغرق الوصف الكامل لهذا النموذج أكثر من 1000 صفحة نصية.

في نموذج OSI (الشكل 11.6)، تنقسم وسائل الاتصال إلى سبعة مستويات: التطبيق، ممثلوالجلسة والنقل والشبكة والقناة والمادية. تتعامل كل طبقة مع جانب محدد من تفاعل جهاز الشبكة.

أرز. 11.6.

يصف نموذج OSI فقط اتصالات النظام التي ينفذها نظام التشغيل، نظام المرافقوالأجهزة. لا يتضمن النموذج وسائل للتفاعل مع تطبيق المستخدم النهائي. تنفذ التطبيقات بروتوكولات الاتصال الخاصة بها عن طريق الوصول إلى أدوات النظام. ولذلك فمن الضروري التمييز بين مستوى التفاعل بين التطبيقات و طبقة التطبيقات.

يجب أيضًا أن يؤخذ في الاعتبار أن التطبيق يمكن أن يتولى وظائف بعض الطبقات العليا لنموذج OSI. على سبيل المثال، تحتوي بعض أنظمة إدارة قواعد البيانات (DBMS) على أدوات مدمجة الوصول عن بعدإلى الملفات. في هذه الحالة، لا يستخدم التطبيق خدمة ملفات النظام عند الوصول إلى الموارد البعيدة؛ فهو يتجاوز الطبقات العليا من نموذج OSI ويصل مباشرة إلى مرافق النظام المسؤولة عنها مواصلاتالرسائل عبر الشبكة، والتي تقع في المستويات الدنيا من نموذج OSI.

لذلك، لنفترض أن أحد التطبيقات يقدم طلبًا إلى طبقة التطبيق، مثل خدمة الملفات. وبناءً على هذا الطلب، يقوم البرنامج على مستوى التطبيق بإنشاء رسالة بتنسيق قياسي. تتكون الرسالة النموذجية من رأس وحقل بيانات. يحتوي الرأس على معلومات الخدمة التي يجب تمريرها عبر الشبكة إلى طبقة التطبيق الخاصة بالجهاز الوجهة لإخباره بالعمل الذي يجب القيام به. في حالتنا، من الواضح أن الرأس يجب أن يحتوي على معلومات حول موقع الملف ونوع العملية التي يجب تنفيذها. يمكن أن يكون حقل بيانات الرسالة فارغًا أو يحتوي على بعض البيانات، مثل البيانات التي يجب كتابتها إلى جهاز التحكم عن بعد. ولكن من أجل إيصال هذه المعلومات إلى وجهتها، لا يزال هناك العديد من المهام التي يتعين حلها، والتي تقع مسؤوليتها على عاتق المستويات الأدنى.

بعد توليد الرسالة طبقة التطبيقاتيرسله إلى أسفل المكدس المستوى التمثيلي. بروتوكول المستوى التمثيليبناءً على المعلومات الواردة من رأس مستوى التطبيق، يقوم بتنفيذ الإجراءات المطلوبة وإضافة معلومات الخدمة الخاصة به إلى رأس الرسالة المستوى التمثيلي، والذي يحتوي على تعليمات للبروتوكول المستوى التمثيليآلة الوجهة. يتم تمرير الرسالة الناتجة إلى أسفل مستوى الجلسة، والذي بدوره يضيف رأسه، وما إلى ذلك (تضع بعض البروتوكولات معلومات الخدمة ليس فقط في بداية الرسالة في شكل رأس، ولكن أيضًا في النهاية، في شكل ما يسمى "مقطورة".) وأخيراً وصلت الرسالة إلى الأسفل، المستوى الجسدي والتي، في الواقع، تنقلها عبر خطوط الاتصال إلى الجهاز المتلقي. عند هذه النقطة، تكون الرسالة "متضخمة" بالعناوين من جميع المستويات (

نموذج ربط الأنظمة المفتوحة (OSI)هو الهيكل العظمي والأساس وقاعدة جميع كيانات الشبكة. يحدد النموذج بروتوكولات الشبكة، ويوزعها على 7 طبقات منطقية. من المهم ملاحظة أنه في أي عملية، ينتقل التحكم في نقل الشبكة من طبقة إلى أخرى، ويربط البروتوكولات في كل طبقة بشكل تسلسلي.

فيديو: نموذج OSI في 7 دقائق

الطبقات السفلى هي المسؤولة عن معلمات النقل المادي، مثل الإشارات الكهربائية. نعم - نعم، يتم إرسال الإشارات في الأسلاك باستخدام التمثيل في التيارات :) يتم تمثيل التيارات كسلسلة من الآحاد والأصفار (1 و0)، ثم يتم فك تشفير البيانات وتوجيهها عبر الشبكة. تغطي المستويات الأعلى الاستعلامات المتعلقة بعرض البيانات. نسبيًا، الطبقات العليا مسؤولة عن بيانات الشبكة من وجهة نظر المستخدم.

تمت صياغة نموذج OSI في الأصل كـ النهج القياسي، وهي بنية أو نمط يصف تفاعل الشبكة لأي تطبيق شبكة. دعونا نلقي نظرة فاحصة، أليس كذلك؟

#01: المستوى البدني

على المستوى الأول نماذج OSIتنتقل الإشارات المادية (التيارات، الضوء، الراديو) من المصدر إلى المتلقي. في هذا المستوى، نعمل باستخدام الكابلات، وجهات الاتصال في الموصلات، وترميز الآحاد والأصفار، والتعديل، وما إلى ذلك.

من بين التقنيات التي تعيش في المستوى الأول، يمكننا تسليط الضوء على المعيار الأساسي - إيثرنت. وهي الآن في كل بيت.

لاحظ أنه ليس فقط التيارات الكهربائية. تُستخدم أيضًا ترددات الراديو والموجات الضوئية أو الأشعة تحت الحمراء في كل مكان في الشبكات الحديثة.

أجهزة الشبكة التي تنتمي إلى المستوى الأول هي محاور ومكررات - أي قطع "غبية" من الأجهزة يمكنها ببساطة العمل مع إشارة مادية دون الخوض في منطقها (بدون فك التشفير).

#02: مستوى ارتباط البيانات

تخيل أننا تلقينا إشارة مادية من المستوى الأول - مادية. هذه مجموعة من الفولتية ذات السعات أو الموجات أو الترددات الراديوية المختلفة. عند الاستلام، يقوم المستوى الثاني بفحص أخطاء الإرسال وتصحيحها. في المستوى الثاني، نعمل بمفهوم "الإطار"، أو كما يقولون أيضًا "الإطار". هنا تظهر المعرفات الأولى - عناوين MAC. وهي تتكون من 48 بت وتبدو كالتالي: 00:16:52:00:1f:03.

طبقة الارتباط معقدة. لذلك، يتم تقسيمها تقليديًا إلى مستويين فرعيين: التحكم في القناة المنطقية (LLC، التحكم في الارتباط المنطقي) والتحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC، التحكم في الوصول إلى الوسائط).

تعيش الأجهزة مثل المفاتيح والجسور في هذا المستوى. بالمناسبة! معيار Ethernet موجود هنا أيضًا. يقع بشكل مريح في المستويين الأول والثاني (1 و 2) من نموذج OSI.

#03: طبقة الشبكة

دعونا نصعد! تقدم طبقة الشبكة مصطلح "التوجيه" وبالتالي عنوان IP. بالمناسبة، يتم استخدامه لتحويل عناوين IP إلى عناوين MAC والعودة بروتوكول ARP.

عند هذا المستوى يحدث توجيه حركة المرور على هذا النحو. إذا أردنا الذهاب إلى الموقع موقع إلكتروني، ثم نرسل ونتلقى استجابة في شكل عنوان IP ونستبدله في الحزمة. نعم - نعم، إذا استخدمنا في المستوى الثاني مصطلح الإطار/الإطار، كما قلنا سابقًا، فهنا نستخدم الحزمة.

من الأجهزة يعيش هنا جلالة الراوتر :)

تسمى العملية التي يتم فيها نقل البيانات من الطبقات العليا إلى الطبقات السفلية التغليفالبيانات، وعندما يكون العكس تصاعديا من الأول ماديا إلى السابع، تسمى هذه العملية فك التغليفبيانات

#04: طبقة النقل

توفر طبقة النقل، كما يوحي اسمها، نقل البيانات عبر الشبكة. هناك نوعان من نجوم الروك الرئيسيين هنا - TCP وUDP. والفرق هو أنه يتم استخدام وسائل نقل مختلفة لفئات مختلفة من حركة المرور. المبدأ هو هذا:

• حركة المرور حساسة للخسائر- لا مشكلة، TCP (بروتوكول التحكم في الإرسال)! ويوفر التحكم في نقل البيانات.
• سنخسر قليلاً - ليس بالأمر الكبير- في الواقع، الآن بعد أن قرأت هذا المقال، ربما تكون قد فقدت بعض الحزم. ولكن هذا لا يشعر به بالنسبة لك كمستخدم. UDP (بروتوكول مخطط بيانات المستخدم) مفيد لك. ماذا لو كان هاتفاً؟ يعد فقدان الحزم هناك أمرًا بالغ الأهمية، نظرًا لأن الصوت في الوقت الفعلي سيبدأ ببساطة في "النعيق"؛

#05: طبقة الجلسة

اطلب من أي مهندس شبكة أن يشرح لك طبقة الجلسة. سيكون من الصعب عليه القيام بذلك، INFA 100٪. والحقيقة هي أنه في العمل اليومي، يتفاعل مهندس الشبكة مع الطبقات الأربع الأولى - المادية والقناة والشبكة والنقل. أما الباقي، أو ما يسمى بالمستويات "العليا"، فهي تتعلق أكثر بعمل مطوري البرامج :) لكننا سنحاول!

طبقة الجلسة مسؤولة عن إدارة الاتصالات، أو ببساطة، الجلسات. انه يمزقهم. تذكر الميم حول " لم يكن هناك استراحة واحدة"؟ نحن نتذكر. إذن هذا هو المستوى الخامس الذي تم تجربته :)

#06 طبقة العرض

في المستوى السادس، يتم تحويل تنسيقات الرسائل، مثل التشفير أو الضغط. JPEG وGIF، على سبيل المثال، موجودان هنا. المستوى مسؤول أيضًا عن نقل التدفق إلى الطبقة الرابعة (طبقة النقل).

#07 مستوى التطبيق

في الطابق السابع، على قمة جبل الجليد، تعيش طبقة التطبيقات! توجد هنا خدمات شبكة تتيح لنا، كمستخدمين نهائيين، تصفح الإنترنت. انظر، ما هو البروتوكول الذي تستخدمه لفتح قاعدة معارفنا؟ هذا صحيح، HTTPS. هذا الرجل من الطابق السابع. يوجد هنا أيضًا بروتوكول HTTP وFTP وSMTP البسيط.

هل كانت هذه المقالة مفيدة لك؟

أرجوك أخبرني لماذا؟

نأسف لأن المقال لم يكن مفيدًا لك: (من فضلك، إذا لم يكن الأمر صعبًا، وضح السبب؟ سنكون ممتنين جدًا للحصول على إجابة مفصلة. شكرًا لك على مساعدتنا في أن نصبح أفضل!

في علم الشبكات، كما هو الحال في أي مجال آخر من مجالات المعرفة، هناك طريقتان أساسيتان للتعلم: الانتقال من العام إلى الخاص والعكس. حسنًا، لا يعني ذلك أن الناس يستخدمون هذه الأساليب في شكلها النقي في الحياة، ولكن في المراحل الأولية، يختار كل طالب لنفسه أحد الاتجاهات المذكورة أعلاه. بالنسبة للتعليم العالي (على الأقل النموذج (ما بعد) السوفييتي) الطريقة الأولى هي الأكثر شيوعًا، وبالنسبة للتعليم الذاتي غالبًا ما تكون الطريقة الثانية: كان الشخص يعمل على الشبكة، ويحل المهام الإدارية الصغيرة لمستخدم واحد من وقت لآخر، و فجأة أراد أن يعرف كيف، في الواقع، كيف يعمل كل هذا الهراء؟

لكن الغرض من هذه المقالة ليس المناقشات الفلسفية حول منهجية التدريس. أود أن ألفت انتباه المسوقين الشبكيين المبتدئين إلى ذلك عاموالأهم من ذلك، كما هو الحال من الموقد، يمكنك الرقص في المتاجر الخاصة الأكثر تطورا. من خلال فهم نموذج OSI المكون من سبع طبقات وتعلم "التعرف" على طبقاته في التقنيات التي تعرفها بالفعل، يمكنك المضي قدمًا بسهولة في أي اتجاه تختاره لصناعة الشبكات. نموذج OSI هو الإطار الذي سيتم من خلاله تعليق أي معرفة جديدة حول الشبكات.

تم ذكر هذا النموذج بطريقة أو بأخرى في أي كتاب حديث عن الشبكات تقريبًا، وكذلك في العديد من مواصفات البروتوكولات والتقنيات المحددة. لعدم شعوري بالحاجة إلى إعادة اختراع العجلة، قررت نشر مقتطفات من أعمال ن. أوليفر، ف. أوليفر (المركز تقنيات المعلومات) بعنوان "دور بروتوكولات الاتصال والغرض الوظيفي للأنواع الرئيسية من المعدات في شبكات الشركات"، والذي أعتبره أفضل وأشمل منشور حول هذا الموضوع.

رئيس التحرير

نموذج

فقط لأن البروتوكول عبارة عن اتفاق بين كيانين متفاعلين، في هذه الحالة جهازي كمبيوتر يعملان على شبكة، لا يعني أنه بالضرورة معيار. لكن من الناحية العملية، عند تنفيذ الشبكات، فإنها تميل إلى استخدام البروتوكولات القياسية. وقد تكون هذه معايير خاصة أو وطنية أو دولية.

قامت منظمة المعايير الدولية (ISO) بتطوير نموذج يحدد بوضوح مستويات التفاعل المختلفة بين الأنظمة، ويعطيها أسماء قياسية، ويحدد العمل الذي يجب أن يقوم به كل مستوى. يُسمى هذا النموذج بنموذج الاتصال البيني للنظام المفتوح (OSI) أو نموذج ISO/OSI.

في نموذج OSI، ينقسم الاتصال إلى سبع طبقات أو طبقات (الشكل 1.1). يتعامل كل مستوى مع جانب واحد محدد من التفاعل. وهكذا تنقسم مشكلة التفاعل إلى 7 مسائل محددة، يمكن حل كل واحدة منها بشكل مستقل عن المشكلات الأخرى. تحتفظ كل طبقة بواجهات مع الطبقات التي فوقها وتحتها.

أرز. 1.1. نموذج التوصيل البيني للأنظمة المفتوحة ISO/OSI

يصف نموذج OSI اتصالات النظام فقط، وليس تطبيقات المستخدم النهائي. تنفذ التطبيقات بروتوكولات الاتصال الخاصة بها عن طريق الوصول إلى مرافق النظام. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن التطبيق يمكن أن يتولى وظائف بعض الطبقات العليا لنموذج OSI، وفي هذه الحالة، إذا لزم الأمر، فإن الشبكات البينية تصل مباشرة إلى أدوات النظام التي تؤدي وظائف الطبقات السفلية المتبقية من النموذج. نموذج OSI.

يمكن لتطبيق المستخدم النهائي استخدام أدوات تفاعل النظام ليس فقط لتنظيم حوار مع تطبيق آخر يعمل على جهاز آخر، ولكن أيضًا لتلقي خدمات خدمة شبكة معينة، على سبيل المثال، الوصول إلى الملفات البعيدة أو استلام البريد أو الطباعة على طابعة مشتركة.

لذلك، لنفترض أن أحد التطبيقات يقدم طلبًا إلى طبقة التطبيق، مثل خدمة الملفات. وبناءً على هذا الطلب، يقوم البرنامج على مستوى التطبيق بإنشاء رسالة ذات تنسيق قياسي تحتوي على معلومات الخدمة (الرأس) وربما البيانات المرسلة. يتم بعد ذلك إعادة توجيه هذه الرسالة إلى مستوى الممثل. تضيف طبقة العرض رأسها إلى الرسالة وتمرر النتيجة إلى طبقة الجلسة، والتي بدورها تضيف رأسها، وهكذا. تنص بعض تطبيقات البروتوكول على أن الرسالة لا تحتوي على رأس فحسب، بل تحتوي أيضًا على مقطع دعائي. وأخيرًا، تصل الرسالة إلى الطبقة المادية الأدنى، والتي تنقلها فعليًا عبر خطوط الاتصال.

عندما تصل رسالة إلى جهاز آخر عبر الشبكة، فإنها تتحرك لأعلى بشكل تسلسلي من مستوى إلى آخر. يقوم كل مستوى بتحليل ومعالجة وحذف رأس مستواه، وتنفيذ الوظائف المقابلة لهذا المستوى وتمرير الرسالة إلى المستوى الأعلى.

وبالإضافة إلى مصطلح الرسالة، هناك أسماء أخرى يستخدمها متخصصو الشبكات للإشارة إلى وحدة تبادل البيانات. تستخدم معايير ISO للبروتوكولات من أي مستوى مصطلح "وحدة بيانات البروتوكول" - وحدة بيانات البروتوكول (PDU). بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يتم استخدام إطار الأسماء والحزمة ومخطط البيانات.

وظائف طبقة نموذج ISO/OSI

الطبقة المادية: تتعامل هذه الطبقة مع نقل البتات عبر القنوات المادية مثل الكبل المحوري أو الكبل المزدوج الملتوي أو كبل الألياف الضوئية. ويرتبط هذا المستوى بخصائص وسائط نقل البيانات المادية، مثل عرض النطاق الترددي، والحصانة من الضوضاء، والمقاومة المميزة وغيرها. وعلى نفس المستوى، يتم تحديد خصائص الإشارات الكهربائية، مثل متطلبات حواف النبضة، ومستويات الجهد أو التيار للإشارة المرسلة، ونوع التشفير، وسرعة نقل الإشارة. بالإضافة إلى ذلك، تم توحيد أنواع الموصلات والغرض من كل جهة اتصال هنا.

يتم تنفيذ وظائف الطبقة المادية في جميع الأجهزة المتصلة بالشبكة. على جانب الكمبيوتر، يتم تنفيذ وظائف الطبقة المادية بواسطة محول الشبكة أو المنفذ التسلسلي.

مثال على بروتوكول الطبقة المادية هو مواصفات تقنية 10Base-T Ethernet، التي تحدد الكبل المستخدم كزوج ملتوي غير محمي من الفئة 3 مع مقاومة مميزة تبلغ 100 أوم، وموصل RJ-45، الحد الأقصى لطولالجزء المادي بطول 100 متر، رمز مانشستر لتمثيل البيانات الموجودة على الكابل، وغيرها من خصائص البيئة والإشارات الكهربائية.

طبقة ربط البيانات: الطبقة المادية تنقل البتات ببساطة. وهذا لا يأخذ في الاعتبار أنه في بعض الشبكات التي يتم فيها استخدام خطوط الاتصال (المشتركة) بالتناوب بين عدة أزواج من أجهزة الكمبيوتر المتفاعلة، قد يكون وسيط النقل المادي مشغولاً. ولذلك، فإن إحدى مهام طبقة الارتباط هي التحقق من توفر وسط الإرسال. مهمة أخرى لطبقة الارتباط هي تنفيذ آليات اكتشاف الأخطاء وتصحيحها. للقيام بذلك، في طبقة ارتباط البيانات، يتم تجميع البتات في مجموعات تسمى الإطارات. تضمن طبقة الارتباط أن يتم إرسال كل إطار بشكل صحيح عن طريق وضع تسلسل خاص من البتات في بداية ونهاية كل إطار لوضع علامة عليه، كما تحسب المجموع الاختباري عن طريق جمع كل بايتات الإطار بطريقة معينة وإضافة المجموع الاختباري إلى الإطار. عندما يصل الإطار، يقوم جهاز الاستقبال مرة أخرى بحساب المجموع الاختباري للبيانات المستلمة ويقارن النتيجة بالمجموع الاختباري من الإطار. إذا تطابقت، يعتبر الإطار صحيحًا ومقبولًا. إذا لم تتطابق المجاميع الاختبارية، فسيتم تسجيل خطأ.

في بروتوكولات طبقة الارتباط المستخدمة في الشبكات المحلية، تم وضع بنية معينة من الاتصالات بين أجهزة الكمبيوتر وطرق معالجتها. على الرغم من أن طبقة ارتباط البيانات توفر توصيل الإطار بين أي عقدتين على شبكة محلية، إلا أنها تفعل ذلك فقط في شبكة ذات طوبولوجيا اتصال محددة جدًا، وهي بالضبط الطوبولوجيا التي تم تصميمها من أجلها. تشتمل الطبولوجيا النموذجية التي تدعمها بروتوكولات طبقة ارتباط LAN على الناقل المشترك والحلقة والنجمة. ومن أمثلة بروتوكولات طبقة الارتباط Ethernet وToken Ring وFDDI و100VG-AnyLAN.

في الشبكات المحلية، يتم استخدام بروتوكولات طبقة الارتباط بواسطة أجهزة الكمبيوتر والجسور والمحولات وأجهزة التوجيه. في أجهزة الكمبيوتر، يتم تنفيذ وظائف طبقة الارتباط من خلال الجهود المشتركة لمحولات الشبكة وبرامج التشغيل الخاصة بها.

في الشبكات العالمية، التي نادرًا ما يكون لها طوبولوجيا منتظمة، تضمن طبقة ارتباط البيانات تبادل الرسائل بين جهازي كمبيوتر متجاورين متصلين بخط اتصال فردي. من أمثلة بروتوكولات نقطة إلى نقطة (كما تسمى غالبًا هذه البروتوكولات) بروتوكولات PPP وLAP-B المستخدمة على نطاق واسع.

مستوى الشبكة: يعمل هذا المستوى على تشكيل نظام نقل موحد يوحد عدة شبكات بمبادئ مختلفة لنقل المعلومات بين العقد الطرفية. دعونا نلقي نظرة على وظائف طبقة الشبكة باستخدام الشبكات المحلية كمثال. يضمن بروتوكول طبقة ارتباط الشبكة المحلية تسليم البيانات بين أي عقد في الشبكة فقط مع ما هو مناسب طوبولوجيا نموذجية. يعد هذا قيدًا صارمًا للغاية ولا يسمح ببناء شبكات ذات بنية متطورة، على سبيل المثال، الشبكات التي تجمع بين عدة شبكات مؤسسية في شبكة واحدة، أو شبكات موثوقة للغاية حيث توجد اتصالات متكررة بين العقد. من أجل الحفاظ على بساطة إجراءات نقل البيانات للطوبولوجيا القياسية، ومن ناحية أخرى، للسماح باستخدام طبولوجيا عشوائية، يتم استخدام طبقة شبكة إضافية. في هذا المستوى يتم تقديم مفهوم "الشبكة". في هذه الحالة، تُفهم الشبكة على أنها مجموعة من أجهزة الكمبيوتر المتصلة ببعضها البعض وفقًا لأحد الهياكل النموذجية القياسية واستخدام أحد بروتوكولات طبقة الارتباط المحددة لهذه الهيكلية لنقل البيانات.

وبالتالي، يتم تنظيم تسليم البيانات داخل الشبكة بواسطة طبقة ارتباط البيانات، ولكن تتم معالجة تسليم البيانات بين الشبكات بواسطة طبقة الشبكة.

عادةً ما يتم استدعاء رسائل طبقة الشبكة الحزم. عند تنظيم تسليم الحزم على مستوى الشبكة، يتم استخدام هذا المفهوم "رقم الشبكة". وفي هذه الحالة، يتكون عنوان المستلم من رقم الشبكة ورقم الكمبيوتر الموجود على هذه الشبكة.

ترتبط الشبكات ببعضها البعض عن طريق أجهزة خاصة تسمى أجهزة التوجيه. جهاز التوجيههو جهاز يقوم بجمع معلومات حول طوبولوجيا اتصالات الشبكة البينية، وبناءً عليها، يقوم بإعادة توجيه حزم طبقة الشبكة إلى الشبكة الوجهة. من أجل نقل رسالة من مرسل موجود على إحدى الشبكات إلى مستلم موجود على شبكة أخرى، يتعين عليك إجراء عدد من عمليات النقل العابر (القفزات) بين الشبكات، مع اختيار المسار المناسب في كل مرة. وبالتالي، فإن المسار هو سلسلة من أجهزة التوجيه التي تمر الحزمة من خلالها.

تسمى مشكلة اختيار أفضل مسار التوجيهوحلها هو المهمة الرئيسية على مستوى الشبكة. ومما يزيد هذه المشكلة تعقيدًا حقيقة أن أقصر الطرق ليس هو الأفضل دائمًا. غالبًا ما يكون معيار اختيار المسار هو وقت نقل البيانات على طول هذا المسار، ويعتمد ذلك على سعة قنوات الاتصال وكثافة حركة المرور، والتي يمكن أن تتغير بمرور الوقت. تحاول بعض خوارزميات التوجيه التكيف مع التغيرات في التحميل، بينما تتخذ خوارزميات أخرى قرارات بناءً على متوسطات طويلة المدى. يمكن اختيار المسار بناءً على معايير أخرى، على سبيل المثال، موثوقية الإرسال.

على مستوى الشبكة، يتم تعريف نوعين من البروتوكولات. يشير النوع الأول إلى تعريف القواعد الخاصة بنقل حزم بيانات العقدة النهائية من العقدة إلى جهاز التوجيه وبين أجهزة التوجيه. هذه هي البروتوكولات التي يُقصد بها عادةً عندما يتحدث الأشخاص عن بروتوكولات طبقة الشبكة. تشتمل طبقة الشبكة أيضًا على نوع آخر من البروتوكول يسمى بروتوكولات تبادل معلومات التوجيه. باستخدام هذه البروتوكولات، تقوم أجهزة التوجيه بجمع معلومات حول هيكل اتصالات الشبكة البينية. يتم تنفيذ بروتوكولات طبقة الشبكة من خلال وحدات برامج نظام التشغيل، بالإضافة إلى برامج وأجهزة التوجيه.

من أمثلة بروتوكولات طبقة الشبكة بروتوكول شبكة الإنترنت IP لمكدس TCP/IP وبروتوكول شبكة الإنترنت لمكدس Novell IPX.

طبقة النقل: في الطريق من المرسل إلى المستلم، قد تكون الحزم تالفة أو مفقودة. في حين أن بعض التطبيقات لديها طريقة خاصة بها في معالجة الأخطاء، إلا أن هناك تطبيقات أخرى تفضل التعامل مع اتصال موثوق به على الفور. تتمثل مهمة طبقة النقل في التأكد من أن التطبيقات أو الطبقات العليا من المكدس - التطبيق والجلسة - تنقل البيانات بدرجة الموثوقية التي تتطلبها. يحدد نموذج OSI خمس فئات من الخدمة التي تقدمها طبقة النقل. وتتميز هذه الأنواع من الخدمات بجودة الخدمات المقدمة: الاستعجال، والقدرة على استعادة الاتصالات المنقطعة، وتوافر وسائل تعدد الاتصالات المتعددة بين بروتوكولات التطبيقات المختلفة من خلال بروتوكول نقل مشترك، والأهم من ذلك، القدرة على اكتشاف و تصحيح أخطاء الإرسال، مثل تشويه الحزم وفقدانها وتكرارها.

يتم تحديد اختيار فئة خدمة طبقة النقل، من ناحية، بمدى حل مشكلة ضمان الموثوقية من خلال التطبيقات والبروتوكولات ذات المستويات الأعلى من طبقة النقل، ومن ناحية أخرى، يعتمد هذا الاختيار على مدى موثوقية نظام نقل البيانات بأكمله عبر الإنترنت. لذلك، على سبيل المثال، إذا كانت جودة قنوات الاتصال عالية جدًا، وكان احتمال حدوث أخطاء لم يتم اكتشافها بواسطة بروتوكولات المستوى الأدنى صغيرًا، فمن المعقول استخدام إحدى خدمات طبقة النقل خفيفة الوزن التي لا تتحمل العديد من عمليات التحقق والمصافحة وغيرها من التقنيات لزيادة الموثوقية. لو مركباتكانت في البداية غير موثوقة للغاية، فمن المستحسن اللجوء إلى خدمة مستوى النقل الأكثر تطورًا، والتي تعمل باستخدام الحد الأقصى من الوسائل لاكتشاف الأخطاء وإزالتها - عن طريق إنشاء اتصال منطقي أولاً، ومراقبة تسليم الرسائل باستخدام المجاميع الاختباريةوالترقيم الدوري للحزم، وتحديد مهلة التسليم، وما إلى ذلك.

كقاعدة عامة، يتم تنفيذ جميع البروتوكولات، بدءًا من طبقة النقل وما فوقها برمجةالعقد النهائية للشبكة - مكونات أنظمة تشغيل الشبكة الخاصة بها. تتضمن أمثلة بروتوكولات النقل بروتوكولات TCP وUDP الخاصة بمكدس TCP/IP وبروتوكول SPX الخاص بمكدس Novell.

طبقة الجلسة: توفر طبقة الجلسة إدارة المحادثة لتسجيل الطرف النشط حاليًا وتوفر أيضًا تسهيلات المزامنة. يتيح لك هذا الأخير إدراج نقاط التفتيش في عمليات النقل الطويلة بحيث يمكنك في حالة الفشل العودة إلى نقطة التفتيش الأخيرة، بدلاً من البدء من جديد. من الناحية العملية، يستخدم عدد قليل من التطبيقات طبقة الجلسة، ونادرا ما يتم تنفيذها.

طبقة العرض: توفر هذه الطبقة ضمانًا بأن المعلومات التي تنقلها طبقة التطبيق سيتم فهمها بواسطة طبقة التطبيق في نظام آخر. إذا لزم الأمر، تقوم طبقة العرض التقديمي بتحويل تنسيقات البيانات إلى بعض تنسيقات العرض التقديمي الشائعة، وعند الاستقبال، وفقًا لذلك، تقوم بإجراء التحويل العكسي. وبهذه الطريقة، يمكن لطبقات التطبيق التغلب، على سبيل المثال، على الاختلافات النحوية في تمثيل البيانات. على هذا المستوى، يمكن إجراء تشفير وفك تشفير البيانات، والذي بفضله يتم ضمان سرية تبادل البيانات لجميع خدمات التطبيقات في وقت واحد. مثال على البروتوكول الذي يعمل في طبقة العرض التقديمي هو بروتوكول طبقة المقابس الآمنة (SSL)، الذي يوفر رسائل آمنة لبروتوكولات طبقة التطبيق الخاصة بمكدس TCP/IP.

طبقة التطبيق: طبقة التطبيق هي في الواقع مجرد مجموعة من البروتوكولات المتنوعة التي من خلالها يصل مستخدمو الشبكة إلى الموارد المشتركة مثل الملفات أو الطابعات أو صفحات الويب ذات النص التشعبي، كما ينظمون تعاونهم، على سبيل المثال، باستخدام البروتوكول بريد إلكتروني. عادة ما تسمى وحدة البيانات التي تعمل عليها طبقة التطبيق رسالة .

هناك مجموعة واسعة جدًا من بروتوكولات طبقة التطبيقات. دعونا نعطي أمثلة على الأقل لعدد قليل من التطبيقات الأكثر شيوعًا لخدمات الملفات: NCP في نظام التشغيل Novell NetWare، وSMB في مايكروسوفت ويندوز NT وNFS وFTP وTFTP مضمنة في مكدس TCP/IP.

نموذج OSI، على الرغم من أهميته الكبيرة، فهو مجرد واحد من نماذج الاتصال العديدة. قد تختلف هذه النماذج ومجموعات البروتوكول المرتبطة بها في عدد الطبقات ووظائفها وتنسيقات الرسائل والخدمات المقدمة في الطبقات العليا والمعلمات الأخرى.

خصائص مكدسات بروتوكول الاتصال الشائعة

لذلك، فإن تفاعل أجهزة الكمبيوتر في الشبكات يحدث وفقًا لقواعد معينة لتبادل الرسائل وتنسيقاتها، أي وفقًا لبروتوكولات معينة. مجموعة بروتوكولات منظمة هرميًا، حل مشكلةيسمى التفاعل بين عقد الشبكة مكدس بروتوكول الاتصال.

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 الخاص بـ Novell، ومكدس TCP/IP المستخدم في شبكات الانترنتوفي العديد من الشبكات القائمة على التشغيل أنظمة يونيكسومكدس OSI الخاص بالمنظمة الدولية للتوحيد القياسي ومكدس DECnet التابع لشركة Digital Equipment Corporation وبعض الآخرين.

إن استخدام مجموعة معينة من بروتوكولات الاتصال في الشبكة يحدد إلى حد كبير وجه الشبكة وخصائصها. قد تستخدم الشبكات الأصغر مكدسًا واحدًا فقط. في شبكات الشركات الكبيرة الاتصال شبكات مختلفةكقاعدة عامة، يتم استخدام عدة مكدسات بالتوازي.

تطبق معدات الاتصالات بروتوكولات الطبقة الدنيا الأكثر توحيدًا من بروتوكولات الطبقة العليا، وهذا شرط أساسي للنجاح تعاونالمعدات من مختلف الشركات المصنعة. تعتبر قائمة البروتوكولات التي يدعمها جهاز اتصال معين من أهم مميزات هذا الجهاز.

تنفذ أجهزة الكمبيوتر بروتوكولات الاتصال في شكل عناصر برمجية مقابلة لنظام تشغيل الشبكة، على سبيل المثال، يتم تنفيذ بروتوكولات مستوى الارتباط عادةً في شكل برامج تشغيل محول الشبكة، ويتم تنفيذ بروتوكولات المستوى الأعلى في شكل مكونات الخادم والعميل من خدمات الشبكة.

تعد القدرة على العمل بشكل جيد في بيئة نظام تشغيل معينة سمة مهمة لمعدات الاتصالات. يمكنك غالبًا قراءة الإعلانات الخاصة بمحول الشبكة أو لوحة الوصل التي تم تصميمها خصيصًا للعمل على شبكة NetWare أو UNIX. وهذا يعني أن مطوري الأجهزة قاموا بتحسين خصائصها للبروتوكولات المستخدمة في نظام تشغيل الشبكة، أو لإصدار معين من تنفيذها إذا تم استخدام هذه البروتوكولات في أنظمة تشغيل مختلفة. نظرا لخصائص تنفيذ البروتوكولات في أنظمة التشغيل المختلفة، فإن إحدى خصائص معدات الاتصالات هي شهادة القدرة على العمل في بيئة نظام تشغيل معين.

في المستويات الأدنى - الارتباط المادي ورابط البيانات - تستخدم جميع الأكوام تقريبًا نفس البروتوكولات. هذه بروتوكولات موحدة جيدًا: Ethernet وToken Ring وFDDI وبعض البروتوكولات الأخرى، والتي تسمح باستخدام نفس المعدات في جميع الشبكات.

تعد بروتوكولات الشبكة والطبقة العليا للأكوام القياسية الحالية متغيرة للغاية ولا تتوافق عمومًا مع الطبقات الموصى بها في نموذج ISO. على وجه الخصوص، في هذه الأكوام، غالبًا ما يتم دمج وظائف طبقة الجلسة والعرض التقديمي مع طبقة التطبيق. يرجع هذا التناقض إلى حقيقة أن نموذج ISO ظهر نتيجة لتعميم الأكوام الموجودة بالفعل والمستخدمة بالفعل، وليس العكس.

مكدس OSI

يجب التمييز بين مكدس بروتوكول OSI ونموذج OSI. في حين أن نموذج OSI يحدد من الناحية النظرية الإجراء الخاص بتفاعل الأنظمة المفتوحة، ويقسم المهمة إلى 7 طبقات، ويوحد غرض كل طبقة ويقدم أسماء قياسية للطبقات، فإن مكدس OSI عبارة عن مجموعة من مواصفات البروتوكول المحددة للغاية التي تشكل نظامًا متسقًا مكدس البروتوكول. يتم دعم حزمة البروتوكول هذه من قبل حكومة الولايات المتحدة في برنامج GOSIP الخاص بها. الجميع شبكات الحاسبيجب أن تدعم التثبيتات الحكومية بعد عام 1990 مكدس OSI بشكل مباشر أو توفر وسيلة للانتقال إلى هذا المكدس في المستقبل. ومع ذلك، فإن مكدس OSI أكثر شيوعًا في أوروبا منه في الولايات المتحدة، نظرًا لأن أوروبا لديها عدد أقل من الشبكات القديمة المثبتة التي تستخدم البروتوكولات الخاصة بها. هناك أيضًا حاجة كبيرة إلى مكدس مشترك في أوروبا، نظرًا لوجود العديد من البلدان المختلفة.

هذا معيار دولي مستقل عن الشركة المصنعة. يمكن أن يتيح التعاون بين الشركات والشركاء والموردين. ويتسم هذا التفاعل بالتعقيد بسبب مشكلات المعالجة والتسمية وأمن البيانات. تم حل كل هذه المشكلات جزئيًا في مكدس OSI. تتطلب بروتوكولات OSI قدرًا كبيرًا من قوة الحوسبة المعالج المركزيمما يجعلها أكثر ملاءمة للأجهزة القوية بدلاً من الشبكات حواسيب شخصية. تخطط معظم المؤسسات فقط للانتقال إلى مكدس OSI. ومن بين العاملين في هذا الاتجاه وزارة البحرية الأمريكية وشبكة NFSNET. واحدة من أكبر الشركات المصنعة التي تدعم OSI هي AT&T. تعتمد شبكة Stargroup الخاصة بها بالكامل على مكدس OSI.

لأسباب واضحة، فإن مكدس OSI، على عكس الأكوام القياسية الأخرى، يتوافق تمامًا مع نموذج التوصيل البيني OSI؛ فهو يتضمن مواصفات لجميع الطبقات السبع لنموذج التوصيل البيني للأنظمة المفتوحة (الشكل 1.3).

أرز. 1.3. مكدس OSI

على تدعم حزمة OSI بروتوكولات Ethernet وToken Ring وFDDI، بالإضافة إلى بروتوكولات LLC وX.25 وISDN. ستتم مناقشة هذه البروتوكولات بالتفصيل في أقسام أخرى من الدليل.

خدمات الشبكة والنقل والدورةالمستوياتتتوفر أيضًا في مكدس OSI، ولكنها ليست شائعة جدًا. تنفذ طبقة الشبكة كلاً من البروتوكولات القائمة على الاتصال وغير المتصلة. يخفي بروتوكول نقل مكدس OSI، المتوافق مع الوظائف المحددة له في نموذج 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. تم تحديد 5 فئات من خدمة النقل، من أدنى فئة 0 إلى أعلى فئة 4، والتي تختلف في درجة تحمل الخطأ ومتطلبات استعادة البيانات بعد الأخطاء.

خدمات مستوى التطبيق تشمل نقل الملفات، والمضاهاة الطرفية، وخدمات الدليل، والبريد. ومن بين هذه الخدمات الواعدة، خدمة الدليل (معيار X.500)، والبريد الإلكتروني (X.400)، وبروتوكول المحطة الافتراضية (VT)، وبروتوكول نقل الملفات والوصول والإدارة (FTAM)، وبروتوكول إعادة التوجيه وإدارة الوظائف (JTM). . في الآونة الأخيرة، ركزت ISO جهودها على الخدمات ذات المستوى الأعلى.

تحدد توصيات X.400 الحد الأدنى التالي من مجموعة الخدمات المطلوبة التي سيتم تقديمها للمستخدمين: التحكم في الوصول، وصيانة معرفات رسائل النظام الفريدة، تسليم الرسالة أو إشعار عدم التسليم مع السبب، إشارة نوع محتوى الرسالة، إشارة تحويل محتوى الرسالة، الإرسال والطوابع الزمنية للتسليم، واختيار فئة التسليم (عاجل، غير عاجل، عادي)، تسليم البث المتعدد، التسليم المتأخر (حتى نقطة زمنية محددة)، تحويل المحتوى إلى واجهة مع أنظمة البريد غير المتوافقة مثل خدمات التلكس والفاكس، والاستعلام عما إذا كان تم تسليم رسالة محددة، والقوائم البريدية، التي قد يكون لها بنية متداخلة، وسيلة لحماية الرسائل من الوصول غير المصرح به، بناءً على نظام تشفير المفتاح العام غير المتماثل.

الغرض من التوصيات X.500هو تطوير المعايير العالمية مكتب المساعدة. تتطلب عملية توصيل الرسالة معرفة عنوان المستلم، وهي مشكلة في الشبكات الكبيرة، لذلك لا بد من وجود مكتب مساعدة يساعد في الحصول على عناوين المرسلين والمستلمين. بشكل عام، خدمة X.500 عبارة عن قاعدة بيانات موزعة للأسماء والعناوين. من المحتمل أن يُسمح لجميع المستخدمين بتسجيل الدخول إلى قاعدة البيانات هذه باستخدام مجموعة محددة من السمات.

يتم تعريف العمليات التالية في قاعدة بيانات الأسماء والعناوين:

• القراءة - الحصول على عنوان باسم معروف،
• طلب - الحصول على اسم بناءً على سمات العنوان المعروفة،
• التعديل الذي يتضمن حذف وإضافة السجلات في قاعدة البيانات.

وتنبع التحديات الرئيسية التي تواجه تنفيذ توصيات X.500 من حجم هذا المشروع، الذي يزعم أنه خدمة مرجعية عالمية. ولذلك، فإن تنفيذ البرامج لتوصيات X.500 مرهق للغاية ويفرض متطلبات عالية على أداء الأجهزة.

بروتوكول VTيحل مشكلة عدم التوافق بين بروتوكولات المحاكاة الطرفية المختلفة. حاليًا، يحتاج مستخدم الكمبيوتر الشخصي المتوافق مع كمبيوتر IBM الشخصي إلى شراء ثلاثة أجهزة برامج مختلفةلمحاكاة المحطة الطرفية أنواع مختلفةواستخدام بروتوكولات مختلفة. إذا كان كل كمبيوتر مضيف لديه برنامج بروتوكول محاكاة طرفي ISO، فسيحتاج المستخدم فقط إلى برنامج واحد يدعم بروتوكول VT. في معيارها، قامت ISO بتجميع وظائف المحاكاة الطرفية المستخدمة على نطاق واسع.

نقل الملفات هو خدمة الكمبيوتر الأكثر شيوعًا. الوصول إلى الملفات، المحلية والبعيدة، مطلوب من قبل جميع التطبيقات - محرري النصوصأو البريد الإلكتروني أو قواعد البيانات أو برامج التشغيل عن بعد. توفر ISO مثل هذه الخدمة في البروتوكول فتام. إلى جانب معيار X.400، فهو معيار مكدس OSI الأكثر شيوعًا. يوفر FTAM تسهيلات لتوطين محتوى الملف والوصول إليه ويتضمن مجموعة من التوجيهات لإدراج محتوى الملف واستبداله وتوسيعه ومسحه. يوفر FTAM أيضًا تسهيلات لمعالجة الملف ككل، بما في ذلك إنشاء الملف وحذفه وقراءته وفتحه وإغلاقه واختيار سماته.

بروتوكول الشحن والتحكم في العمل جتميسمح للمستخدمين بإعادة توجيه العمل الذي يجب إكماله على الكمبيوتر المضيف. إن لغة التحكم في الوظيفة التي تتيح إرسال المهمة تخبر الكمبيوتر المضيف بالإجراءات التي يجب تنفيذها على البرامج والملفات. يدعم بروتوكول JTM معالجة الدفعات التقليدية ومعالجة المعاملات وإدخال المهام عن بعد والوصول إلى قاعدة البيانات الموزعة.

مكدس TCP/IP

يعد مكدس TCP/IP، والذي يُطلق عليه أيضًا مكدس DoD ومكدس الإنترنت، واحدًا من أكثر مجموعات بروتوكولات الاتصال شيوعًا واعدة. إذا تم توزيعه حاليًا بشكل أساسي على الشبكات التي تعمل بنظام التشغيل UNIX، فسيتم تنفيذه في أحدث الإصداراتتعد أنظمة تشغيل الشبكات لأجهزة الكمبيوتر الشخصية (Windows NT وNetWare) شرطًا أساسيًا جيدًا للنمو السريع في عدد عمليات تثبيت مكدس TCP/IP.

تم تطوير المكدس بمبادرة من وزارة الدفاع الأمريكية (DoD) منذ أكثر من 20 عامًا لربط شبكة ARPAnet التجريبية بشبكات الأقمار الصناعية الأخرى كمجموعة من البروتوكولات الشائعة لبيئات الحوسبة غير المتجانسة. دعمت شبكة ARPA المطورين والباحثين في المجالات العسكرية. في شبكة ARPA، تم إجراء الاتصال بين جهازي كمبيوتر باستخدام بروتوكول الإنترنت (IP)، والذي يعد حتى يومنا هذا أحد البروتوكولات الرئيسية في مكدس TCP / IP ويظهر باسم المكدس.

قدمت جامعة بيركلي مساهمة كبيرة في تطوير مكدس TCP/IP من خلال تطبيق بروتوكولات المكدس في نسختها من نظام التشغيل UNIX. أدى الاعتماد الواسع النطاق لنظام التشغيل UNIX أيضًا إلى اعتماد IP وبروتوكولات المكدس الأخرى على نطاق واسع. يعمل في جميع أنحاء العالم على نفس المكدس شبكة المعلوماتالإنترنت، الذي يعد قسمه، فريق عمل هندسة الإنترنت (IETF)، مساهمًا رئيسيًا في تحسين معايير المكدس المنشورة في شكل مواصفات RFC.

نظرًا لأنه تم تطوير مكدس TCP/IP قبل ظهور نموذج الاتصال البيني للأنظمة المفتوحة ISO/OSI، على الرغم من أنه يحتوي أيضًا على بنية متعددة المستويات، فإن توافق مستويات مكدس TCP/IP مع مستويات نموذج OSI مشروط إلى حد ما .

يظهر هيكل بروتوكولات TCP/IP في الشكل 1.4. تنقسم بروتوكولات TCP/IP إلى 4 طبقات.

أرز. 1.4. مكدس TCP/IP

الأدنى ( المستوى الرابع ) - المستوى بين واجهات الشبكة- يتوافق مع الطبقات المادية وطبقات وصلة البيانات لنموذج OSI. لا يتم تنظيم هذا المستوى في بروتوكولات TCP/IP، ولكنه يدعم جميع المعايير الشائعة لطبقة ربط البيانات المادية: بالنسبة للقنوات المحلية، فهي Ethernet وToken Ring وFDDI، للقنوات العالمية - بروتوكولاتها الخاصة للعمل على الاتصال التناظري- الخطوط العلوية والمستأجرة SLIP/PPP، والتي تنشئ اتصالات من نقطة إلى نقطة عبر الروابط التسلسلية الشبكات العالميةوبروتوكولات WAN X.25 وISDN. كما تم تطوير مواصفات خاصة تحدد استخدام تقنية ATM كوسيلة لنقل طبقة ارتباط البيانات.

المرحلة التالية ( المستوى الثالث ) هي طبقة الشبكة البينية التي تتعامل مع نقل مخططات البيانات باستخدام شبكات محلية مختلفة، وشبكات منطقة X.25، وخطوط مخصصة، وما إلى ذلك. يستخدم المكدس البروتوكول الملكية الفكرية، والذي تم تصميمه في الأصل كبروتوكول لإرسال الحزم في شبكات مركبة تتكون من عدد كبير من الشبكات المحلية المتصلة بواسطة اتصالات محلية وعالمية. لذلك، يعمل بروتوكول IP بشكل جيد في الشبكات ذات الطبولوجيا المعقدة، وذلك باستخدام وجود الأنظمة الفرعية فيها بشكل عقلاني والإنفاق الاقتصادي الإنتاجيةخطوط اتصالات منخفضة السرعة. بروتوكول IP هو بروتوكول مخطط البيانات.

كما يشمل مستوى الشبكات البينية كافة البروتوكولات المتعلقة بتجميع وتعديل جداول التوجيه مثل بروتوكولات جمع معلومات التوجيه قطع.(توجيه بروتوكول الإنترنت) و OSPF(افتح أقصر مسار أولاً)، بالإضافة إلى بروتوكول رسائل التحكم بالإنترنت ICMP(بروتوكول التحكم برسائل شبكة الانترنت). تم تصميم البروتوكول الأخير لتبادل معلومات الخطأ بين جهاز التوجيه والبوابة، والنظام المصدر ونظام الوجهة، أي لتنظيم تعليق. باستخدام حزم ICMP الخاصة، يتم الإبلاغ عن أنه من المستحيل تسليم حزمة، أو أنه تم تجاوز عمر أو مدة تجميع الحزمة من الأجزاء، أو قيم المعلمات الشاذة، أو تغيير في مسار إعادة التوجيه ونوع الخدمة، أو حالة النظام، الخ.

المرحلة التالية ( المستوى الثاني) يسمى الأساسية. يعمل بروتوكول التحكم في الإرسال على هذا المستوى برنامج التعاون الفني(بروتوكول التحكم في الإرسال) وبروتوكول مخطط بيانات المستخدم UDP(بروتوكول مخطط المستخدم). يوفر بروتوكول TCP اتصالاً افتراضيًا مستقرًا بين عمليات التطبيق عن بعد. يضمن بروتوكول UDP إرسال حزم التطبيق باستخدام طريقة مخطط البيانات، أي دون إنشاء اتصال افتراضي، وبالتالي يتطلب حملًا أقل من TCP.

افضل مستوى ( المستوى الأول) يسمى تطبيقيا. على مدى سنوات عديدة من الاستخدام في شبكات البلدان والمنظمات المختلفة، تراكمت مجموعة TCP/IP عددًا كبيرًا من البروتوكولات والخدمات على مستوى التطبيق. وتشمل هذه البروتوكولات المستخدمة على نطاق واسع مثل بروتوكول نسخ الملفات FTP وبروتوكول محاكاة محطة telnet والبريد بروتوكول SMTP، المستخدمة في البريد الإلكتروني عبر الإنترنت وفرعه الروسي RELCOM، وخدمات النص التشعبي للوصول إلى المعلومات عن بعد، مثل WWW وغيرها الكثير. دعونا نلقي نظرة فاحصة على بعض منها التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بموضوعات هذه الدورة.

بروتوكول سنمبيستخدم (بروتوكول إدارة الشبكة البسيط) لتنظيم إدارة الشبكة. وتنقسم مشكلة الإدارة هنا إلى مشكلتين. المهمة الأولى تتعلق بنقل المعلومات. تحدد بروتوكولات نقل معلومات التحكم الإجراء الخاص بالتفاعل بين الخادم وبرنامج العميل الذي يعمل على مضيف المسؤول. وهي تحدد تنسيقات الرسائل التي يتم تبادلها بين العملاء والخوادم، بالإضافة إلى تنسيقات الأسماء والعناوين. ويتعلق التحدي الثاني بالبيانات الخاضعة للرقابة. تنظم المعايير البيانات التي يجب تخزينها وتجميعها في البوابات، وأسماء هذه البيانات، وصياغة هذه الأسماء. يحدد معيار SNMP المواصفات قاعدة المعلوماتبيانات إدارة الشبكة. تحدد هذه المواصفات، المعروفة باسم قاعدة معلومات الإدارة (MIB)، عناصر البيانات التي يجب على المضيف أو البوابة تخزينها والعمليات المسموح بها عليها.

بروتوكول نقل الملفات بروتوكول نقل الملفات(نقل الملفالبروتوكول) ينفذ الوصول إلى الملفات عن بعد. من أجل ضمان النقل الموثوق، يستخدم FTP بروتوكول الاتصال - TCP - كوسيلة نقل. بالإضافة إلى بروتوكول نقل الملفات، يقدم FTP خدمات أخرى. وهذا يعطي للمستخدم الفرصة العمل التفاعليفباستخدام جهاز بعيد، على سبيل المثال، يمكنه طباعة محتويات أدلةه؛ ويتيح بروتوكول نقل الملفات (FTP) للمستخدم تحديد نوع وتنسيق البيانات التي سيتم تخزينها. وأخيرًا، يقوم FTP بمصادقة المستخدمين. قبل الوصول إلى الملف، يتطلب البروتوكول من المستخدمين تقديم اسم المستخدم وكلمة المرور الخاصة بهم.

في مكدس TCP/IP، يقدم FTP المجموعة الأكثر شمولاً من خدمات الملفات، ولكنه أيضًا الأكثر تعقيدًا من حيث البرنامج. يمكن للتطبيقات التي لا تتطلب جميع إمكانيات FTP استخدام بروتوكول آخر أكثر فعالية من حيث التكلفة - وهو بروتوكول نقل الملفات البسيط تفتب(بروتوكول نقل الملفات التافه). ينفذ هذا البروتوكول نقل الملفات فقط، والنقل المستخدم أبسط من بروتوكول TCP، وهو بروتوكول بدون اتصال - UDP.

بروتوكول التلنتيوفر نقل دفق من البايتات بين العمليات، وكذلك بين العملية والمحطة. في أغلب الأحيان، يتم استخدام هذا البروتوكول لمحاكاة محطة كمبيوتر بعيدة.

مكدس IPX/SPX

هذا المكدس هو مكدس بروتوكول Novell الأصلي، والذي طوره لنظام تشغيل شبكة NetWare الخاص به في أوائل الثمانينيات. تعد بروتوكولات تبادل حزم الإنترنت (IPX) وبروتوكولات تبادل الحزم المتسلسلة (SPX)، والتي تعطي المكدس اسمها، بمثابة تعديلات مباشرة لبروتوكولات XNS الخاصة بشركة Xerox، والتي تعد أقل شيوعًا بكثير من IPX/SPX. من حيث عمليات التثبيت، تعد بروتوكولات IPX/SPX هي الرائدة، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن نظام التشغيل NetWare نفسه يحتل مكانة رائدة بحصة من عمليات التثبيت في جميع أنحاء العالم تبلغ حوالي 65%.

يتم عرض عائلة بروتوكول Novell وتوافقها مع نموذج ISO/OSI في الشكل 1.5.

أرز. 1.5. مكدس IPX/SPX

على المستويات المادية وربط البيانات تستخدم شبكات Novell جميع البروتوكولات الشائعة لهذه المستويات (Ethernet وToken Ring وFDDI وغيرها).

على مستوى الشبكة يعمل البروتوكول في مكدس Novell إيبكس، بالإضافة إلى بروتوكولات تبادل معلومات التوجيه قطع.و NLSP(مشابه لبروتوكول OSPF الخاص بمكدس TCP/IP). IPX هو بروتوكول يتعامل مع توجيه الحزم وتوجيهها على شبكات Novell. تعتمد قرارات توجيه IPX على حقول العناوين الموجودة في رأس الحزمة بالإضافة إلى المعلومات الواردة من بروتوكولات تبادل معلومات التوجيه. على سبيل المثال، يستخدم IPX المعلومات المتوفرة بواسطة RIP أو NLSP (بروتوكول حالة ارتباط NetWare) لإعادة توجيه الحزم إلى الكمبيوتر الوجهة أو جهاز التوجيه التالي. يدعم بروتوكول IPX فقط طريقة مخطط البيانات لتبادل الرسائل، والتي بسببها يستهلك موارد الحوسبة اقتصاديًا. لذلك، يوفر بروتوكول IPX ثلاث وظائف: تعيين عنوان، وإنشاء مسار، وإرسال مخططات البيانات.

تتوافق طبقة النقل الخاصة بنموذج OSI في مكدس Novell مع بروتوكول SPX، الذي ينفذ نقل الرسائل الموجهة للاتصال.

بالقمة مستويات التطبيق والعرض والجلسةتعمل بروتوكولات NCP وSAP. بروتوكول حزب المؤتمر الوطني(NetWare Core Protocol) هو بروتوكول للتفاعل بين خادم NetWare وقذيفة محطة العمل. يقوم بروتوكول طبقة التطبيق هذا بتنفيذ بنية خادم العميل في الطبقات العليا من نموذج OSI. باستخدام وظائف هذا البروتوكول، تتصل محطة العمل بالخادم، وتقوم بتعيين أدلة الخادم لأحرف محركات الأقراص المحلية، وتتصفح نظام ملفات الخادم، وتنسخ الملفات المحذوفة، يغير سماته، وما إلى ذلك، ويقوم أيضًا بالتقسيم طابعة الشبكةبين محطات العمل.

تستخدم الخوادم وأجهزة التوجيه SAP للإعلان عن خدماتها وعناوين شبكاتها. يسمح بروتوكول SAP لأجهزة الشبكة بتحديث المعلومات باستمرار حول الخدمات المتوفرة حاليًا على الشبكة. عند بدء التشغيل، تستخدم الخوادم SAP لإعلام بقية الشبكة بخدماتها. عندما يتم إيقاف تشغيل الخادم، فإنه يستخدم SAP لإعلام الشبكة بتوقف خدماته.

على شبكات Novell، تقوم خوادم NetWare 3.x بإرسال حزم بث SAP كل دقيقة. تعمل حزم SAP على انسداد الشبكة بشكل كبير، لذا فإن إحدى المهام الرئيسية لأجهزة التوجيه التي تصل إلى الاتصالات العالمية هي تصفية حركة المرور من حزم SAP وحزم RIP.

يتم تحديد ميزات مكدس IPX/SPX بواسطة ميزات نظام التشغيل NetWare، أي اتجاهه الإصدارات السابقة(حتى 4.0) للعمل في شبكات محلية صغيرة تتكون من أجهزة كمبيوتر شخصية ذات موارد متواضعة. ولذلك، احتاج Novell إلى بروتوكولات تتطلب الحد الأدنى من عدد البروتوكولات ذاكرة الوصول العشوائي(محدود في أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM والتي تعمل بنظام MS-DOS بسعة 640 كيلو بايت) والتي يمكن تشغيلها بسرعة على معالجات ذات طاقة معالجة منخفضة. ونتيجة لذلك، عملت بروتوكولات مكدس IPX/SPX بشكل جيد حتى وقت قريب في الشبكات المحلية، ولم تكن تعمل بشكل جيد في شبكات الشركات الكبيرة، نظرًا لأنها أدت إلى زيادة تحميل الارتباطات العالمية البطيئة بحزم البث التي يتم استخدامها بشكل مكثف بواسطة العديد من البروتوكولات في هذه المكدس (على سبيل المثال، إنشاء اتصالات بين العملاء والخوادم).

هذا الظرف، بالإضافة إلى حقيقة أن مكدس IPX/SPX هو ملك لشركة Novell ويتطلب ترخيصًا لتنفيذه، وقد أدى لفترة طويلة إلى تقييد توزيعه على شبكات NetWare فقط. ومع ذلك، بحلول الوقت الذي تم فيه إصدار NetWare 4.0، كانت Novell قد أجرت ولا تزال تجري تغييرات كبيرة على بروتوكولاتها بهدف تكييفها للعمل في شبكات الشركات. الآن يتم تطبيق مكدس IPX/SPX ليس فقط في NetWare، ولكن أيضًا في العديد من أنظمة تشغيل الشبكات الشائعة الأخرى - SCO UNIX، وSun Solaris، وMicrosoft Windows NT.

مكدس NetBIOS/SMB

عملت Microsoft وIBM معًا على أدوات الشبكات لأجهزة الكمبيوتر الشخصية، لذا فإن حزمة بروتوكولات NetBIOS/SMB هي من بنات أفكارهما المشتركة. تم تقديم NetBIOS في عام 1984 كامتداد للشبكة لميزات نظام الإدخال/الإخراج الأساسي (BIOS) القياسي الخاص بـ IBM PC برنامج الشبكةشبكة الكمبيوتر الشخصي من شركة IBM، والتي تستخدم على مستوى التطبيق (الشكل 1.6) بروتوكول SMB (كتلة رسائل الخادم) لتنفيذ خدمات الشبكة.

أرز. 1.6. مكدس NetBIOS/SMB

بروتوكول نت بيوسيعمل على ثلاثة مستويات من نموذج تفاعل الأنظمة المفتوحة: الشبكة والنقل والدورة. يمكن لـ NetBIOS توفير مستوى أعلى من الخدمة من بروتوكولي IPX وSPX، لكنه لا يتمتع بقدرات التوجيه. وبالتالي، فإن NetBIOS ليس بروتوكول شبكة بالمعنى الدقيق للكلمة. يحتوي NetBIOS على العديد من وظائف الشبكة المفيدة التي يمكن أن تعزى إلى طبقات الشبكة والنقل والجلسة، ولكن لا يمكن استخدامه لتوجيه الحزم، نظرًا لأن بروتوكول تبادل إطارات NetBIOS لا يقدم مفهومًا مثل الشبكة. وهذا يحد من استخدام بروتوكول NetBIOS للشبكات المحلية التي لم يتم تقسيمها إلى شبكات فرعية. يدعم NetBIOS كلاً من مخططات البيانات والاتصالات القائمة على الاتصال.

بروتوكول الشركات الصغيرة والمتوسطة، المطابق للتطبيق والمستويات التمثيلية لنموذج OSI، ينظم تفاعل محطة العمل مع الخادم. تتضمن وظائف SMB العمليات التالية:

• إدارة الجلسة. إنشاء وكسر قناة منطقية بين محطة العمل وموارد الشبكة لخادم الملفات.
• الوصول إلى الملف. يمكن لمحطة العمل الاتصال بخادم الملفات لطلب إنشاء الدلائل وحذفها، وإنشاء الملفات وفتحها وإغلاقها، وقراءة الملفات والكتابة إليها، وإعادة تسمية الملفات وحذفها، والبحث عن الملفات، والحصول على سمات الملف وتعيينها، وقفل السجلات.
• خدمة الطباعة. يمكن لمحطة العمل وضع الملفات في قائمة انتظار للطباعة على الخادم والحصول على معلومات حول قائمة انتظار الطباعة.
• خدمة الرسائل. يدعم SMB المراسلة البسيطة بالوظائف التالية: إرسال رسالة بسيطة؛ إرسال رسالة إذاعية؛ إرسال بداية كتلة الرسالة؛ إرسال نص كتلة الرسالة؛ إرسال نهاية كتلة الرسالة؛ اسم المستخدم إلى الأمام؛ إلغاء الشحنة؛ الحصول على اسم الجهاز.

نظرًا للعدد الكبير من التطبيقات التي تستخدم وظائف API التي يوفرها NetBIOS، تقوم العديد من أنظمة تشغيل الشبكات بتنفيذ هذه الوظائف كواجهة لبروتوكولات النقل الخاصة بها. لدى NetWare برنامج يحاكي وظائف NetBIOS استنادًا إلى بروتوكول IPX، كما توجد برامج محاكاة لـ NetBIOS لنظام التشغيل Windows NT ومكدس TCP/IP.

لماذا نحتاج إلى هذه المعرفة القيمة؟ (الافتتاحية)

سألني أحد الزملاء ذات مرة سؤالاً صعبًا. حسنًا، يقول، أنت تعرف ما هو نموذج OSI... ولماذا تحتاجه، ما هي الفائدة العملية من هذه المعرفة: إلا إذا كنت تتباهى أمام الأغبياء؟ هذا ليس صحيحا، فوائد هذه المعرفة هي نهج منهجي لحل العديد من المشاكل العملية. على سبيل المثال:

• استكشاف الأخطاء وإصلاحها (