مجموعة Tcp/ip وطبقاتها

= مجموعة Tcp/ip وطبقاتها =
= مجموعة TCP/IP وطبقاتها =
تكلمنا عن طبقات ISO/OSI وأقسامها ( تشمل كل مكونات الشبكة وليست البروتوكولات فقط ) ، والآن نتكلم عن الطبقات الخاصة بعائلة TCP/IP اي طبقات البروتوكولات ....
مجموعة بروتوكولات TCP/IP بحد ذاتها تم تطويرها في شكل طبقات كل طبقة مسؤولة عن جزء معين في عملية الاتصال ككل.. وكل طبقة تضم المزيج من البروكولات في هذه المجموعة .. وهي اربع طبقات كما يلي

Application Layer Telnet, FTP, e-mail, LPD SNMP TFTP SNMP Xwindow etc.
Host to Host/Transport Layer TCP, UDP
Internet Layer IP RFC791, ICMP RFC792, IGMP, ARP,RARP
Network Access Layer device driver and interface card, RFC894 – Ethernet/ Fast Ethernet, Token Ring,FDDI



DoD-TCP/IP Suit Model OSI Reference Model

طبقة التطبيقات
طبقة المعالجة والتطبيقات طبقة التمثيل
طبقة الجلسة

المضيف - المضيف طبقة النقل

الانترنت طبقة الشبكة

الوصول الي الشبكة طبقة وصل البيانات
الطبقة الفيزيائية

نلاحظ ان OSI تضم طبقات زائدة لا تدخل في ضمن البروتوكولات ...

يمكننا تقسيم البروتوكولات حسب وظيفتها الى ثلاث أقسام ( وليست الطبقات ( :
1 - بروتوكولات تطبيقات Application Protocols.
2 - بروتوكولات نقل Transport Protocols.
3 - بروتوكولات شبكة Network Protocols.

تعمل بروتوكولات التطبيقات في الطبقات العليا من Protocol Stack و تتلخص مهمتها في تبادل البيانات و تحقيق التفاعل بين التطبيقات و من أمثلتها:
Server Message Block (SMB)
Novell's NetWare Core Protocols (NCPs)
File Transfer Access and Management Protocol (FTAMP)

و من بروتوكولات التطبيقات الخاصة بالإنترنت :
File Transfer Protocol (FTP)
Telnet

أما بروتوكولات النقل فتستخدم لتوفير جلسات الإتصال بين الكمبيوترات على الشبكة و هي مسئولة عن صيانة جودة و دقة المعلومات المنقولة بين الأجهزة، و من أمثلتها:
الجزء الناقل من بروتوكول ميكروسوفت NWLink.
الجزء الناقل من بروتوكول NetBEUI
Sequenced Packet Exchange (SPX)
Transmission Control Protocol(TCP)

بينما تقدم بروتوكولات الشبكة خدمات ربط Link Services و تتلخص مهامها بما يلي:
1- عنونة و توجيه المعلومات Adressing/Routing.
2- البحث عن إخطاء في عملية الإرسال Error checking.
3- التعامل مع طلبات إعادة الإرسال .
4- تحديد قوانين الإتصال في بيئات محددة من الشبكات مثل إثرنت و Token Ring.
من الأمثلة على هذه البروتوكولاتما يلي:
Internet Protocol (IP)
Internetwork Packet Exchange (IPX)

وكل طبقة لديها عمل معين
1 - طبقة الوصل واحيانا تدعي طبقة ربط البيانات Dara-Link Layer او طبقة واجهة الشبكات Network Interface Layer تشمل عادة المشغل device driver في نظام التشغيل وتقابل بطاقة واجهة الشبكة في الحاسوب. والاثنين معا تعالج كل ما تتطلب التعامل مع العتاد والوسائط ( الاسلاك الخ ) ...

2 - طبقة الشبكات تدعي احيانا Internet layer تعالج حركة الرزمة مسيرتها في الشبكة مثل توجيه الرزم، وبروتوكولات مثل
IP/Internet Protocol, ICMP/Internet Message Control Protocol,
IGMP/Internet Group Management Protocol تخدم في هذه الطبقة مثلا ...

3 - طبقة النقل تقوم بمعالجة سير البيانات Flow of data بين الطرفين وتقدمها لطبقة التطبيقات التي فوقها .. وفي الحقيقة هناك نوعان من بروتوكول النقل TCP و UDP .

4 - طبقة التطبيقات تقوم بمعالجة تفاصيل البرامج ... مثل telnet,ftp,smtp الخ



( كان من المفروض ان يكون هذا المقال شرحا شاملا للطبقات الاربع ولكن بض القراء طلبو تقسيم المقال الي جزئيات صغيرة ووولذلك تم تقسيمه الي عدة اجزاء وتم تأخير موضوع Subnetting إلي أجل آخر )



التكوين المنطقي لأبسط عقدة في الشبكة كما يلي

----------------------------

| network applications |

| |

|... \ | / .. \ | / ...|

| ----- ----- |

| |TCP| |UDP| |

| ----- ----- |

| \ / |

| -------- |

| | IP | |

| ----- -*------ |

| |ARP| | |

| ----- | |

| \ | |

| ------ |

| |ENET| |

| ---@-- |

----------|-----------------

|

----------------------o---------

Ethernet Cable كبل ايثرنت

الصورة 1 – عقدة مبسطة لشبكة TCP/IP





هذا تكوين منطقي لعقدة أو جهاز في الشبكة تعتمد علي معمارية الطبقات ... والتي تحدد سلوك هذا الجهاز علي الإنترنت ... المربعات تمثل مرحلة معالجة البيانات ,, والخطوط توصل المربعات ترينا الطريق التي تسلكه البيانات إلي الأمام ..

أما الخط الأفقي في الأسفل فتمثل كبل ايثرنت،، وO تمثل الـ Transceiver .. و النجمة * تمثل عنوان IP و@ تمثل عنوان Ethernet



= ==بنية وحدة بيانات المرسلة والمصطلحات

The formation of a transmitted unit of information

رزم البيانات تنتقل من طبقة إلي أخرى في نموذج OSI حتى الطبقة الأخيرة تتعرض للتغيير، وهي إضافة ترويسات والتذييلات إلي الرزم . وفي كل طبقة تسمي وحدة البيانات بأسماء مختلفة :

الطبقة اسم الطبقة اسم وحدة البيانات



7 التطبيقات بيانات/معلومات المستخدم user data

6 التمثيل بيانات data

5 الجلسة بيانات data

4 النقل مقطع segment

3 الشبكة رزمة packet

2 ربط البيانات إطار *****

1 الفيزيائية بتات/قناة بتات bit steam



Packet رزمة

Datagram جزئية بيانات

Segment مطقع

Stream تيار

***** إطار

data flow سريان البيانات

Message رسالة



وهنا بعض المصطلحات الأخرى بالتفصيل

جزئية بيانات Datagram : رزمة المتواجدة في طبقة الشبكات التي تستخدم خدمات الشبكة من نوع الاتصال الحقيقي .



الرسالة Message : تسمية أخرى للبيانات المتواجدة فوق طبقة الشبكة، وأيضا هذه الاصطلاح تطلق علي البيانات في طبقة التطبيقات .



الخلية Cell : وحدة بيانات التي تتواجد في طبقة ربط البيانات Data-Link وبطول متغير، واغلب الأحيان توجد في شبكات من نوع WAN مثل ATM ( 53 بت ).



وحدة بيانات data unit : اصطلاح عام للبيانات في أي طبقة كان.



المشغل Driver : برنامج تقوم بالاتصال مباشرة مع كرت واجهة الشبكة مثل Ethernet .

والنموذجModule برنامج تقوم بالاتصال مع المشغل، أو تطبيقات الشبكة Network Application أو مع نموذج آخر..

فكما نري تاخذ وحدة بيانات data عدة اسماء مختلفة تبعا لموقعها في مكدس TCP/IP

في طبقة ايثرنت تدعي إطار ايثرنت، واذا كان بين طبقة ايثرنت ونموذج ايبي تدعي رزمة IP، واذا كان بين نموذج IP ونموذج UDP تدعي جزئية بيانات datagram، واذا كان بين نموذج IPونموذج TCP تدعي مطقع TCP ، واذا كان في طبقة تطبيقات الشبكة

تدعي رسالة تطبيق Applicatio Message ...للمزيد حول هذه الاسماء يمكنك مراجعة الوثيقة المعنونة RFC1122





==== نظرة إلي تكوين عقدة في الشبكة من زاوية البروتوكولات...

=== مسار البيانات في المكدس

والآن دعنا نتبع البيانات مسارها في المكدس كما هي في الصورة الأولى، البرنامج التي تعتمد علي TCP تمرر البيانات من طبقة التطبيقات إلي نموذج TCP، أما البرنامج التي تعتمد علي UDP تمررها علي نموذج UDP.. برامج FTP تعتبر مثلا علي البرامج التي تعتمد علي TCP، والمكدس في حالتها تكون FTP/TCP/IP/Ethernetأما SNMP مثلا تعتبر مثالا علي البرامج المعتمدة علي UDP والمكدس في حالتها تكون SNMP/UDP/IP/Ethernet



1 2 3 ... n 1 2 3 ... n

\ | / | \ | | / ^

\ | | / | \ | | / |

------------- flow ---------------- flow

|multiplexer| of |de-multiplexer| of

------------- data ---------------- data

| | | |

| v | |

1 1

الصورة الثانية : المازجات والموزعات

n-to-1 multiplexer and 1-to-n de-multiplexer





كما في الصورةا الثانية نموذج TCP ونموذج UDP ومشغل Ethernet تعتبر Multiplexerمازجات N - to –1 (أي تضع عدة قنوات في قناة واحدة من اجل إرسالها إلي الخارج ) ....

وتعتبر موزعات De-Multiplexer أيضا 1- to- nفي نفس الوقت ( أي توزع البيانات الواردة في قناة واحدة إلي عدة قنوات )





والآن : فلنقل أن هناك بيانات واردة،، أول محطتها ستكون ايثرنت ( وهنا تسمي إطار Ethernet *****) ومشغل ايثرنت تقوم بتمريرها إلي الأعلى ، أما نموذج بروتوكول ARPحل العناوين أو نموذج بروتوكول IPفي حقل النوع Type في إطار ايثرنت تحدد فيما إذا كانت تمررالي ARP أو IP



فلنقل أن البيانات مررت إلي نموذج IP، وIP تقوم بدورها بتمرير البيانات إلي الأعلى TCP أو UDP حسبما تخبرها حقل Protocol في ترويسة IP لرزم البيانات ..



فلنقل أنها أي البيانات مررت إلى نموذج UDP،، وتسمي هنا Application Message وبدورها تمرر إلي تطبيق الشبكة حسبما تخبرها حقل المنفذ Port في ترويسة الرزمة ...

وإذا مررت إلى TCP بنفس الشكل تمرر إلى تطبيق الشبكة حسب حقل Port في ترويسة TCP ..

عملية المزج ( مزج بيانات القنوات القادمة من اعلي الطبقة إلي الطبقات السفلي ) سهلة نسبا .. فكل نموذج/ بروتوكول تقوم بإضافة ترويسة/نهاية خاصة بها إلى رزمة البيانات .. وبذلك يمكن توزيعها في الطرف الآخر ...



البيانات القادمة من برامج تطبيقات الشبكة تمرر سواء إلى TCP/UDP إلى الأسفل ، فنموذج IP وأخيرا الطبقة الفيزيائية Network Interface Driver مثل Ethernet ..



وغني عن الذكر، أن تقنية إنترنت تدعم أنواع عتاد مختلفة للشبكات،، والايثرنت تعتبر اكثر شيوعا في الشبكات الفيزيائية ...

الجهاز في صورة رقم بــ لديها واجهة/ اتصال ايثرنت واحدة .... وبذلك لديها عنوان ايثرنت أو MAC Address مكونة من 6 بايتات، اي 48 بتات... 24 منها رقم تعريف خاص للشركة المنتجة ..



ونفس الجهاز لديها عنوان IP مكونة من 4 بتات كما ذكرنا أعلاه .. هذا العنوان تتواجد في المكدس في اسفل نموذج IP، وتكون لكل جهاز في الانترنت عنوان IP وحيد .

والجهاز المتصل بالانترنت دائما تعرف عنوانها الخاص سواء عنوان IP أو Ethernet ...

( لاحظ أننا نتكلم عن جهاز متصل بشبكة أي عن عقدة ما في الشبكة ... )





والآن نأخذ شكلا آخر للجهاز ....

الجهاز إذا كان متصلا إلى بطاقتين ايثرنت ستكون كما يلي المكدس





----------------------------

| network applications |

| |

|... \ | / .. \ | / ...|

| ----- ----- |

| |TCP| |UDP| |

| ----- ----- |

| \ / |

| -------- |

| | IP | |

| ----- -*----*- ----- |

| |ARP| | | |ARP| |

| ----- | | ----- |

| \ | | / |

| ------ ------ |

| |ENET| |ENET| |

| ---@-- ---@-- |

----------|-------|---------

| |

| ---o---------------------------

| Ethernet Cable 2

---------------o----------

Ethernet Cable 1

الصورةالثالثة : عقدة شبكة مع 2 بطاقة ايثرنت

لاحظ أن هذا الجهاز لديه واجهتين شبكة .. أي بطاقتين ايثرنت ... وبذلك تصبح لديها زوجا من عنوان IP وزوجا من عنوان Ethernet ..

وفي هذه الحالة نموذج IP تعتبر مازجn - to - m وموزع المزج m - to - n



1 2 3 ... n 1 2 3 ... n

\ | | / | \ | | / ^

\ | | / | \ | | / |

------------- flow ---------------- flow

|multiplexer| of |de-multiplexer| of

------------- data ---------------- data

/ | | \ | / | | \ |

/ | | \ v / | | \ |

1 2 3 ...