شرح شبكات الحاسوب والإتصال

نوفمبر 01, 2020    أسئلة   

 شبكات الحاسوب والإتصال و معيارية انتقال المعلومة "Open Systems Interconnection"

أصبحنا نلاحظ الزيادة الكبيرة في أعداد الشبكات و أحجامها , والكثير من الشبكات تم بناؤها إعتماداً على استخدام التطبيقات المتنوعة من أجهزة و برامج , ونتيجةً لذلك أصبح هناك عدداً لا بأس به من الشبكات الغير متوافقة مع بعضها البعض , إضافةً لصعوبة الشبكات في استخدام مواصفات متنوعة للإتصال فيما بينها .

وفي ظل إطار حل هذه العقبة , أجرت المؤسسة العالمية للمقايس "International Organization For Standardization -ISO" بحوثاً كثيرة على مخططات الشبكات .وتمخضت تلك البحوث أن هناك حاجة مٌلِحة لتوليد وبناء نموذج شبكة يساعد المختصين في بناء الشبكات على تصميم وبناء الشبكات والتي من الممكن لها ان تعمل وتتصل مع بعضها البعض .

ولهذا في عام 1984م تم إصدار النموذج المرجعي  "OSI Reference Model" المدرج ضمن النموذج المرجعي الرئيسي , من أجل وصل الأنظمة المفتوحة وربطها , أي ربط الأنظمة التي تمتلك القدرة على الاتصال البيني رغم إختلاف معاييرها وتقنياتها.

تم تقسيم وظائف شبكات الحاسب إلى طبقات بناءً على نوذج هذه الوثيقة وهي:

1. 1-الطبقة الفيزيائية "The Physical Layer" .
2. 2-طبقة ربط البيانات "The Data Link Layer" .
3. 3-طبقة الشبكة "The Network Layer" .
4. 4-طبقة النقل "The Transport Layer" .
5. 5-طبقة الجلسة "The Session Layer" .
6. 6-طبقة التمثيل "The Presentation Layer" .
7. 7-طبقة التطبيق "The Application Layer" .

إن تقسم و تقطيع الشبكة إلى الطبقات السبع المذكورة يعود علينا بالفوائد التالية :

1. 1-إنقاص و تقليل التعقيد "Reduces Complexity" .
2. 2-عمل نظام موحد للواجهات "Standardize Interfaces" .
3. 3-الإصرار والتأكيد على نظرية وتقنية الوصل البيني للشبكات "Ensure Interoperable Technology" .
4. 4-تقسيم المشاريع الهندسية المعقدة إلى مشاكل صغيرة قابلة للتعامل معها بشكل أبسط  , والمعروفة بتسهيل الهندسة التراكبية "Facilitate Modular Engineering" .
5. 5-تسريع عملية تطور الشبكات "Accelerate Evolution" .

تم ترتيب هذه الطبقات على هذا الترقيم وهذه الشاكلة , لان كل طبقة تقدم خدمة للطبقات الأعلى منها وتستفيد من خدمات الطبقات الأسفل منها , والطبقة في جهازالمرسل تتصل بالطبقة ذاتها في جهاز المستقبل وتتبادل معها البيانات و المعلومات الخاصة بهذه الطبقة , كما هو موضح في الشكل التالي :

 

طريقة و آلية عمل طبقات OSI :-

تتم عملية إدراج للبيانات و المعلومات المراد إرسالها من خلال التطبيقات لتنتقل هذه المعلومات لتمر على كل الطبقات في الجهاز المرسل من أجل ترجمتها بدأً بطبقة التطبيقات وصولاً إلى الطبقة الفيزيائية .

 وبهذا تكون المعلومات تحولت إلى بتات جاهزة للإرسال بواسطة الأسلاك بعد إضافة كل طبقة المعلومات الخاصة للمعلومات التي سيت إرسالها . وهذه العملية يطلق عليها إسم "التغليف - Encapsulation " وعند وصولها لجهاز المستقبل قإن هذه البيانات و المعلومات تمر بطبقة OSI بصورة معكوسة بدأً بالطبقة الفيزيائية وصولاً بطبقة التطبيقات وهذه العملية يطلق عليها "فك التغليف - De Encapsulation "وهي المعلومات النهائية الناتجة والني يستطيع المستقبل رؤيتها على جهازه المستقبل .

بروتوكولات الخاصة بالطبقات :-

كل طبقة من طبقات OSI تمتلك بروتوكول أو أكثر يعمل عليه , لأن الحاسبات المتصلة يجب أن تستخدم نفس اللغة أي أنها يجب أن تستخدم نفس البروتوكول .ولأن كل طبقة من النموذج لها بروتوكولاتها الخاصة بها فإن المعلومات والبيانات أثناء إنتقالها عبر الطبقات تبدو انها تمر عبر مكدس من البروتوكولات , هذا المكدس يتكون من كافة بروتوكولات الطبقات .

نموذج OSI :-

 

1- الطبقة الفيزيائية :-

وهي التي تتولى عملية إرسال المعلومات و البيانات التي تُجَهز بواسطة الطبقات العليا من خلال وسط إرسال , وتتم عملية تمثيل البيانات من نصوص و اصوات و صور في ظل وجود نبضات كهربائية تسمى " الجهد - Voltage " على الأسلاك الناقلة النحاسية أو عبر نبضات مرئية " ضوئية " ضمن ألياف بصرية .

كما توجد مكونات عاملة في الطبقة مثل " الكابل و الموزع و المكرر " , حيث أن هذه الأجهزة لا تعدل المعلومات , و البيانات في هذه الطبقة تكون على شكل " بتات - Bits " أي نبضات كهربائية .

2- طبقة وصل البيانات والمعلومات "Data Link " :-

الطبقة التي تقوم بربط وإيصال البمعلومات و البيانات إلى وسائط التشبيك و الإرسال الفيزيائي , وهذا يحدد للبيانات والمعلومات وجهتها وطريقها المقصود في الشبكة , وهي بمثابة الجسر الموثوق للبيانات عبر وصلة فيزيائية بإستخدام العناوين MAC وهو العنوان الفيزيائي المتاح على بطاقة الشبكة , حيث تقوم بعمل إطارات "Framing" من أجل تجميع بتات المعلومات وتنظيمها والتحكم في إنسيابها .

3- طبقة الشبكة " Network " :-

وهي الطبقة المسؤولة عن تحويل وترجمة العناوين المنطقية إلى عناوين مادية بلغة خاصة تفهمها الشبكة , فهي المسؤولة عن عنونة الرسائلة .

ولتبسيط الفكرة فإن العنوان المنطقي كالايميل الالكتروني او عنوان انترنت مثل ip 192.168.0.100 فيكون بالعنوان المادي على الشكل التالي "A.01.60.8c.01.03.5" وحينها تقوم هذه الطبقة بإنتقاء و اختيار أفضل و أنسب مسار بين المرسل و المستقبل , ومثال للأجهزة التي تعمل ضمن هذه الطبقة أجهزة الراوترات او الموجهات "Routers" .

4- طبقة النقل :-

وهي النقل و وصل طرف بطرف بين تطبيقات المصدر و الوجهة , وتتضمن خدمات النقل الأساسية الآتية :

1. *تصسيم بيانات التطبيقات إلى أجزاء "Segments" .
2. *ضمان دقة وصول البيانات والمعلومات , حيث أنها ترسل رسالة مفادها تأكيد إستلامها للبيانات في جهاز المستقبل .
3. *الإدارة و التحكم في تدفق البيانات والمعلومات .

أبرز بروتوكولات الطبقة الرابعة "UTP,TCP" , ومهمتهما مراقبة و تتبع المحادثات المتنوعة التي تدخل الشبكة في نفس الوقت عن طريق إستخدام أرقام المنافذ .

5- طبقة الجلسة "Session" :-

الطبقة التي تتيح لتطبيقين بمزامنة الإتصال بينهما و مبادلة المعلومات و البيانات , حيث تقسم الطبقة الإتصالات بين نظامين أجزاء ووحدات حوار وتقدم التزامن الأقصى و الأدنى عبر هذا الإتصال , ببساطة فإنها تتيح لبرنامجين على جهازي حاسوب بإجراء و تنفيذ اتصال و انهائه .

كما أنها مسؤولة عن التعرف على كافة الأجهزة و عناوينها و إستنتاج تقارير عن الاتصالات التي تُحدِثها ومن خصائص هذه الطبقة أيضاً القيام بمهام الإدارة مثل ترتيب وتنظيم الرسائل المرسلة من حيث وقت ارسالها ومدة الارسال لكل رسالة .

 ومن بين البروتوكولات التي تضمها هذه الشبكة الآتي :

1. *بروتوكول الجلسة "Apple Talk ASP" .
2. *بروتوكول الإدارة و التحكم بالجلسة لبنية الشبكة الرقمية "DNA SCP" .
3. *"Network File System - NFS" .

*تقوم الطبقة بأخذ عينة من الجزء الأخير من المعلومات و البيانات المرسلة عند توقف الشبكة عن العمل وهذا من أجل إستكمال إرسال المعلومات والبيانات عند عودة الشبكة إلى العمل من النقطة التي توقف عندها الإرسال .

6- طبقة العرض "Presentation" :-

وهي الطبقة المسؤولة عن تشكيل البيانات والمعلومات للطبقة العليا أو السفلى حسب العملية هل هي إرسال أم إستقبال , وهي مكلفة بترجمة البروتوكولات من أجل تحويل الصيغ المختلفة للصور إلى صيغة قابلة للقراءة وتقلل البتات عن طريق ضغط البيانات والمعلومات , والصيغ تكون مثل "JPEG - MIDI - MPEG" .

7- طبقة التطبيقات "Applications" :-

وهي الطبقة التي يستطيع المستخدم التحكم فيها بشكل مباشر .

وهي الطبقة الوحيدة المختلفة عن باقي الطبقات لأنها لا تقدم أي خدمات لأي طبقة أخرى من الطبقات التي ذكرنها سابقاً بل فقط التطبقات الواقعة خارج نموذج OSI مثل برامج معالجة النصوص و برامج أوراق العمل .

فهذه الطبقة داعمة لعدد من البرامج منها : برامج نقل المستندات و قواعد البيانات وبرامج الايميل الالكتروني , ومن بين البروتوكولات العاملة في هذه الطبقة "HTTP,Telnet" .

حزم البيانات "Data Packages" :-

تقسم البيانات إلى مجموعات أو حزم للإبتعاد عن الأخطاء حيث يقوم نظام التشغيل بتقسيم المعلومات و البيانات إلى حزم ليسهل التحكم في ارسال المعلومات بعد تجميعها والتأكد من عدم وجود أخطاء فيها , وهذه الحزم تشمل أنواع متعددة و مختلفة من البيانات مثل بيانات التحكم وهي معلومات التوقيت و التوجيه الصحيح والسليم للبيانات , كما أنها تحتوي على شفرة التحكم في عملية النقل وشفرة تصحيح الأخطاء و المشاكل .

إلا أن كافة الحزم تشترك فيما بينها على ما يأتي :

1. *عنوان جهاز الكمبيوتر المُرسِل .
2. *البيانات و المعلومات المرسلة .
3. *عنوان جهاز الكمبيوتر المستقبِل .

وجميع هذه الحزم تتضمن معلومات مشتركة فما بينها وهي :

1. *عرض تعليمات عن طريقة التمرير .
2. *إخبار المستلم طريقة التقاط و استقبال الحزم .
3. *الفحص الدقيق للبيانات و المعلومات وضمان خلوها من الأخطاء و المشاكل .

مكونات الحزم ثلاثة أقسام هي :

1. *الرأس "Header" .
2. *البيانات "Data" .
3. *الذيل "Footer" .

 

الرأس يحتوي على : عنوان المرسل و المستقبل و التوقيت .
البيانات تحتوي على : المعلومات و البيانات المرسلة .
الذيل يحتوي على : معلومات و بيانات عن البروتوكول المستعمل في عملية الإرسال .

المنفذ "Port" :-

هو الرقم المخصص للتعامل مع البرنامج على الشبكة .

وقيمة الأرقام المعينة للمنفذ تكون بين "0-65535" , والمنفذ يكون معرف على "TCP أو UDP" .

كما أن هناك مجموعة من المنافذ التي تم حجزها للإستخدام من قبل التطبيقات و البرامج المعروفة مثل :

1. *تطبيقات "FTP" يأخذ منفذ رقم 20 او 21 .
2. *تطبيقات "HTTP" وتستخدم منفذ رقم 80 .
3. *تطبيقات البريد أو الايميل الالكتروني وتستخدم منفذ رقم 25 .

ولمن لا يعرف "FTP" : فهو بروتوكول نقل المعلومات و البيانات .  

*إذا أعجبك الشرح من كورس سوفت إنسخ الرابط وشاركه مع الأصدقاء على منصات التواصل لنشر الفائدة*