The-Star
03-01-2006, 03:35 PM
مبادئ عمل البروتوكولات:-
البروتوكولات هي عبارة عن مجموعة من القوانين والإجراءات التي تستخدم للإتصال، وإن البروتوكولات في شبكات الكمبيوتر لها نفس المهمة، فهي تحدد القوانين والإجراءات التي تتحكم بالإتصال والتفاعل بين الكمبيوترات المختلفة على الشبكة.
هناك بعض الأمور يجب معرفتها فيما يخص البروتوكولات هي:-
1. هناك الكثير من البروتوكولات المختلفة في عملها ووظيفتها.
2. عدة بروتوكولات من الممكن أن تعمل معا لتنفيذ عمل ما.
3. لكل بروتوكول مزاياه و عيوبه.
4. يطلق على مجموعة البروتوكولات التي تعمل سويا اسم Protocol Stack أو Protocol Suite.
يمكن تخيل مجموعة من البروتوكولات على انها بناء مكون من عدة طوابق وفي كل طبقة يوجد بروتوكول معين يقوم بوظيفة محددة ويتكامل مع غيره من البروتوكولات في الطوابق الأخرى.
العملية الكاملة لنقل البيانات على الشبكة تمر بمجموعة من الخطوات، وفي كل خطوة معينة تنفذ مهام محددة لا يمكن تنفيذها في خظوة أخرى، ولكل خطوة بروتوكول محدد أو مجموعة بروتوكولات تحدد كيفية تنفيذ المهام المتعلقة بهذه الخطوة، كما أن هذه الخطوات تكون متشابهة لكل جهاز على الشبكة، كما يجب ملاحظة أن الجهاز المرسل يقوم باتباع هذه الخطوات من الأعلى الى الأسفل بينما يقوم الجهاز المستقبل باتباع هذه الخطوات بشكل معكوس من الأسفل الى الأعلى.
في الجهاز المرسل تكون البروتوكولات مسؤولة عن القيام بالمهام التالية:-
1. تقسيم البيانات الى حزم.
2. إضافة معلومات العنونة الى الحزم.
3. تحضير البيانات للإرسال.
بينما تقوم البروتوكولات في الجهاز المستقبل بالعمل التالي:-
1. التقاط حزم البيانات من وسط الإتصال.
2. إدخال حزم البيانات الى داخل الكمبيوتر عبر بطاقة الشبكة.
3. تجميع كل حزم البيانات المرسلة وقراءة معلومات التحكم المضافة الى هذه الحزم.
4. نسخ البيانات من الحزم الى ذاكرة مؤقتة لإعادة تجميعها.
5. تمرير البيانات المعاد تجميعها الى البرامج في صورة مفهومة قابلة للإستخدام.
حتى منتصف الثمانينات من القرن السابق كانت الشبكات المحلية معزولة وغير قادرة على الإتصال معا، الى أن تقدمت التقنيات المستخدمة في الشبكات وأصبحت هذه الشبكات قادرة على الإتصال فيما بينها لتكوين شبكات أكبر.
يطلق على حركة البيانات من الشبكة المصدر الى الشبكة الوجهة عبر عدة مسارات اسم التوجيه أو Routing.
أما البروتوكولات التي تدعم الإتصالات متعددة المسارات بين الشبكات المحلية فتسمى البروتوكولات القابلة للتوجيه Routable Protocols، ونظرا لأن هذه البروتوكولات تستخدم في ربط عدة شبكات محلية لتكوين شبكة واسعة فإن أهميتها في ازدياد مستمر.
تنقسم البروتوكولات بشكل عام الى قسمين:-
• Connection-Oriented.
• Connectionless.
يقوم البروتوكول من النوع الأول Connection-Oriented بإعداد اتصال مباشر يسمى دائرة ظاهرية أو افتراضية Virtual Circuit بين الأجهزة المتصلة في الشبكة، ويحقق هذا الإتصال المباشر موثوقية عالية لتسليم البيانات ولكنه قد يؤدي الى بطئ في عمل وأداء الشبكة.
يعتبر بروتوكول Transmission Control Protocol واختصار TCP مثالا واضحا على البروتوكولات محددة وجهة الإتصال Connection-Oriented.
بينما البروتوكولات من النوع الثاني Connectionless فإنها لا توفر اتصالا مباشرا مع الكمبيوتر المستقبل قبل إرسال البيانات، مما يعني أن البيانات تنتقل بسرعة أكبر مما يحسن من أداء الشبكة، ولكن هذه الطريقة ليست تامة الموثوقية نظرا لأنه لا سبيل لمعرفة فيما إذا حدثت أخطاء أثناء الإرسال أم لم تحدث، ويعتبر بروتوكولInternet Protocol واختصارت IP مثالا واضحا على البروتوكولات عديمة الإتصال Connectionless.
ملاحظة:-
يجب أن ينظم عمل البروتوكولات المختلفة حتى لا يحدث أي تعارض أو نقص في عملها، ويطلق على تنظيم المهام بين البروتوكولات المختلفة اسم layering.
كما بينا سابقا فإن Protocol Stack هي مجموعة من البروتوكولات المتكاملة في عملها معا، وكل طبقة في هذه المجموعة تحتوي على بروتوكول مختلف يقوم بوظيفة مختلفة.
تحدد الطبقات السفلى من Protocol Stack الكيفية التي تسمح لمصنعي الشبكات إعداد أجهزتهم للإتصال مع أجهزة مصنعين آخرين و يطلق على بروتوكولات الطبقات السفلى من المجموعة اسم البروتوكولات منخفضة المستوى Low-Level Protocols.
بينما تحدد الطبقات العليا من Protocol Stack الطريقة التي تتفاهم فيها برامج الإتصال، ويطلق على بروتوكولات الطبقات العليا اسم البروتوكولات مرتفعة المستوىHigh-Level Protocols.
كلما ارتفعنا في طبقات Protocol Stack كلما زاد تعقيد البروتوكولات في هذه الطبقات.
مفهوم Binding:-
يطلق مصطلح Binding على الطريقة التي يتم بها ربط البروتوكولات وترتيبها معا لتكوين Protocol Stack.
ترتيب ربط البروتوكولات معا يحدد الترتيب الذي يسلكه نظام التشغيل في تنفيذه لبروتوكولات الشبكة، فإذا كانت هناك مجموعة من البروتوكولات مرتبطة معا لتعمل مع بطاقة الشبكة، فإن هذا الإرتباط يحدد الترتيب في تشغيل هذه البروتوكولات لتحقيق اتصال ناجح.
فلو افترضنا أن بروتوكول TCP/IP مرتبط مع مجموعة من البروتوكولات الأخرى بحيث يكون هو البروتوكول الأول الذي يتم تشغيله، فإذا فشل تشغيله يتم الإنتقال تلقائيا الى البروتوكول الذي يليه في المجموعة المرتبطة معا.
عملية ربط البروتوكولات معا تسمح بمقدار كبير من المرونة في إعداد الشبكة، كما من الممكن إعداد عملية الربط لتتناسب مع احتياجات المستخدم، ومن الممكن إعادة تنظيم عملية الربط لتتناسب مع مكونات أو بروتوكولات جديدة.
الفرق ما بين البروتوكولات المختلفة:-
لنلق نظرة على شبكة محلية تستخدم أجهزتها بروتوكولي نقل هما TCP/IP وNetBEUI أو NetBIOS Extended User Interface، كل من هذه البروتوكولات له خصائص قوة، فبروتوكول TCP/IP فعال في نقل المعلومات عبر شبكة الإنترنت بينما بروتوكول NetBEUI فتأثيره فعال أكثر في نقل البيانات عبر الشبكة المحلية، ففي مثل هذه الشبكة إذا أراد المستخدمون الإتصال عبر الشبكة المحلية فبإمكانهم جعل البروتوكول NetBEUI هو البروتوكول الإفتراضي، وإذا أرادوا الإتصال بشبكة الإنترنت فإنهم يستخدمون بروتوكول TCP/IP.
يطلق على البروتوكولات التي تستخدم من قبل مصنعين و منتجين مختلفين اسم Protocol Standars.
الجهات المخولة بالإتفاق على مثل هذه البروتوكولات تتضمن مايلي:-
• The International Standards Organization واختصارا ISO.
• Institute of Electrical and Electronic Engineers واختصارا IEEE.
• International Telecommunications Union واختصارا ITU.
تنقسم البروتوكولات حسب وظيفتها الى ثلاث أقسام هي:-
1. بروتوكولات التطبيقات Application Protocols.
2. بروتوكولات النقل Transport Protocols.
3. بروتوكولات شبكة Network Protocols.
تعمل بروتوكولات التطبيقات في الطبقات العليا من Protocol Stack وتتلخص مهمتها في تبادل البيانات وتحقيق التفاعل بين التطبيقات ومن أمثلتها:-
1. Server Message Block واختصارا SMB.
2. Novell’s NetWare Core Protocols واختصارا NNCPs.
3. File Transfer Access and Management Protocol واختصارا FTAMP.
بروتوكولات التطبيقات الخاصة بالإنترنت:-
1. File Transfer Protocol واختصارا FTP.
2. Telnet.
أما بروتوكولات النقل فتستخدم لتوفير جلسات الإتصال بين الكمبيوترات على الشبكة وهي مسؤولة عن صيانة جودة ودقة المعلومات المنقولة بين الأجهزة، ومن أمثلتها مايلي:-
• الجزء الناقل من بروتوكول مايكروسوفت NWLink.
• الجزء الناقل من بروتوكول NetBEUI.
• Sequenced Packet Exchange واختصارا SPE.
• Transmission Control Protocol واختصارا TCP.
بينما تقدم بروتوكولات الشبكة خدمات ربط Link Services وتتلخص مهامها في مايلي:-
1. عنونة و توجيه المعلومات.
2. البحث عن إخطاء في عملية الإرسال.
3. التعامل مع طلبات إعادة الإرسال.
4. تحديد قوانين الإتصال في بيئات محددة من الشبكات مثل إثرنت وToken Ring.
من الأمثلة على هذه البروتوكولات مايلي:-
• Internet Protocol واختصارا IP.
• Internetwork Packet Exchange واختصارا IPX.
البروتوكولات هي عبارة عن مجموعة من القوانين والإجراءات التي تستخدم للإتصال، وإن البروتوكولات في شبكات الكمبيوتر لها نفس المهمة، فهي تحدد القوانين والإجراءات التي تتحكم بالإتصال والتفاعل بين الكمبيوترات المختلفة على الشبكة.
هناك بعض الأمور يجب معرفتها فيما يخص البروتوكولات هي:-
1. هناك الكثير من البروتوكولات المختلفة في عملها ووظيفتها.
2. عدة بروتوكولات من الممكن أن تعمل معا لتنفيذ عمل ما.
3. لكل بروتوكول مزاياه و عيوبه.
4. يطلق على مجموعة البروتوكولات التي تعمل سويا اسم Protocol Stack أو Protocol Suite.
يمكن تخيل مجموعة من البروتوكولات على انها بناء مكون من عدة طوابق وفي كل طبقة يوجد بروتوكول معين يقوم بوظيفة محددة ويتكامل مع غيره من البروتوكولات في الطوابق الأخرى.
العملية الكاملة لنقل البيانات على الشبكة تمر بمجموعة من الخطوات، وفي كل خطوة معينة تنفذ مهام محددة لا يمكن تنفيذها في خظوة أخرى، ولكل خطوة بروتوكول محدد أو مجموعة بروتوكولات تحدد كيفية تنفيذ المهام المتعلقة بهذه الخطوة، كما أن هذه الخطوات تكون متشابهة لكل جهاز على الشبكة، كما يجب ملاحظة أن الجهاز المرسل يقوم باتباع هذه الخطوات من الأعلى الى الأسفل بينما يقوم الجهاز المستقبل باتباع هذه الخطوات بشكل معكوس من الأسفل الى الأعلى.
في الجهاز المرسل تكون البروتوكولات مسؤولة عن القيام بالمهام التالية:-
1. تقسيم البيانات الى حزم.
2. إضافة معلومات العنونة الى الحزم.
3. تحضير البيانات للإرسال.
بينما تقوم البروتوكولات في الجهاز المستقبل بالعمل التالي:-
1. التقاط حزم البيانات من وسط الإتصال.
2. إدخال حزم البيانات الى داخل الكمبيوتر عبر بطاقة الشبكة.
3. تجميع كل حزم البيانات المرسلة وقراءة معلومات التحكم المضافة الى هذه الحزم.
4. نسخ البيانات من الحزم الى ذاكرة مؤقتة لإعادة تجميعها.
5. تمرير البيانات المعاد تجميعها الى البرامج في صورة مفهومة قابلة للإستخدام.
حتى منتصف الثمانينات من القرن السابق كانت الشبكات المحلية معزولة وغير قادرة على الإتصال معا، الى أن تقدمت التقنيات المستخدمة في الشبكات وأصبحت هذه الشبكات قادرة على الإتصال فيما بينها لتكوين شبكات أكبر.
يطلق على حركة البيانات من الشبكة المصدر الى الشبكة الوجهة عبر عدة مسارات اسم التوجيه أو Routing.
أما البروتوكولات التي تدعم الإتصالات متعددة المسارات بين الشبكات المحلية فتسمى البروتوكولات القابلة للتوجيه Routable Protocols، ونظرا لأن هذه البروتوكولات تستخدم في ربط عدة شبكات محلية لتكوين شبكة واسعة فإن أهميتها في ازدياد مستمر.
تنقسم البروتوكولات بشكل عام الى قسمين:-
• Connection-Oriented.
• Connectionless.
يقوم البروتوكول من النوع الأول Connection-Oriented بإعداد اتصال مباشر يسمى دائرة ظاهرية أو افتراضية Virtual Circuit بين الأجهزة المتصلة في الشبكة، ويحقق هذا الإتصال المباشر موثوقية عالية لتسليم البيانات ولكنه قد يؤدي الى بطئ في عمل وأداء الشبكة.
يعتبر بروتوكول Transmission Control Protocol واختصار TCP مثالا واضحا على البروتوكولات محددة وجهة الإتصال Connection-Oriented.
بينما البروتوكولات من النوع الثاني Connectionless فإنها لا توفر اتصالا مباشرا مع الكمبيوتر المستقبل قبل إرسال البيانات، مما يعني أن البيانات تنتقل بسرعة أكبر مما يحسن من أداء الشبكة، ولكن هذه الطريقة ليست تامة الموثوقية نظرا لأنه لا سبيل لمعرفة فيما إذا حدثت أخطاء أثناء الإرسال أم لم تحدث، ويعتبر بروتوكولInternet Protocol واختصارت IP مثالا واضحا على البروتوكولات عديمة الإتصال Connectionless.
ملاحظة:-
يجب أن ينظم عمل البروتوكولات المختلفة حتى لا يحدث أي تعارض أو نقص في عملها، ويطلق على تنظيم المهام بين البروتوكولات المختلفة اسم layering.
كما بينا سابقا فإن Protocol Stack هي مجموعة من البروتوكولات المتكاملة في عملها معا، وكل طبقة في هذه المجموعة تحتوي على بروتوكول مختلف يقوم بوظيفة مختلفة.
تحدد الطبقات السفلى من Protocol Stack الكيفية التي تسمح لمصنعي الشبكات إعداد أجهزتهم للإتصال مع أجهزة مصنعين آخرين و يطلق على بروتوكولات الطبقات السفلى من المجموعة اسم البروتوكولات منخفضة المستوى Low-Level Protocols.
بينما تحدد الطبقات العليا من Protocol Stack الطريقة التي تتفاهم فيها برامج الإتصال، ويطلق على بروتوكولات الطبقات العليا اسم البروتوكولات مرتفعة المستوىHigh-Level Protocols.
كلما ارتفعنا في طبقات Protocol Stack كلما زاد تعقيد البروتوكولات في هذه الطبقات.
مفهوم Binding:-
يطلق مصطلح Binding على الطريقة التي يتم بها ربط البروتوكولات وترتيبها معا لتكوين Protocol Stack.
ترتيب ربط البروتوكولات معا يحدد الترتيب الذي يسلكه نظام التشغيل في تنفيذه لبروتوكولات الشبكة، فإذا كانت هناك مجموعة من البروتوكولات مرتبطة معا لتعمل مع بطاقة الشبكة، فإن هذا الإرتباط يحدد الترتيب في تشغيل هذه البروتوكولات لتحقيق اتصال ناجح.
فلو افترضنا أن بروتوكول TCP/IP مرتبط مع مجموعة من البروتوكولات الأخرى بحيث يكون هو البروتوكول الأول الذي يتم تشغيله، فإذا فشل تشغيله يتم الإنتقال تلقائيا الى البروتوكول الذي يليه في المجموعة المرتبطة معا.
عملية ربط البروتوكولات معا تسمح بمقدار كبير من المرونة في إعداد الشبكة، كما من الممكن إعداد عملية الربط لتتناسب مع احتياجات المستخدم، ومن الممكن إعادة تنظيم عملية الربط لتتناسب مع مكونات أو بروتوكولات جديدة.
الفرق ما بين البروتوكولات المختلفة:-
لنلق نظرة على شبكة محلية تستخدم أجهزتها بروتوكولي نقل هما TCP/IP وNetBEUI أو NetBIOS Extended User Interface، كل من هذه البروتوكولات له خصائص قوة، فبروتوكول TCP/IP فعال في نقل المعلومات عبر شبكة الإنترنت بينما بروتوكول NetBEUI فتأثيره فعال أكثر في نقل البيانات عبر الشبكة المحلية، ففي مثل هذه الشبكة إذا أراد المستخدمون الإتصال عبر الشبكة المحلية فبإمكانهم جعل البروتوكول NetBEUI هو البروتوكول الإفتراضي، وإذا أرادوا الإتصال بشبكة الإنترنت فإنهم يستخدمون بروتوكول TCP/IP.
يطلق على البروتوكولات التي تستخدم من قبل مصنعين و منتجين مختلفين اسم Protocol Standars.
الجهات المخولة بالإتفاق على مثل هذه البروتوكولات تتضمن مايلي:-
• The International Standards Organization واختصارا ISO.
• Institute of Electrical and Electronic Engineers واختصارا IEEE.
• International Telecommunications Union واختصارا ITU.
تنقسم البروتوكولات حسب وظيفتها الى ثلاث أقسام هي:-
1. بروتوكولات التطبيقات Application Protocols.
2. بروتوكولات النقل Transport Protocols.
3. بروتوكولات شبكة Network Protocols.
تعمل بروتوكولات التطبيقات في الطبقات العليا من Protocol Stack وتتلخص مهمتها في تبادل البيانات وتحقيق التفاعل بين التطبيقات ومن أمثلتها:-
1. Server Message Block واختصارا SMB.
2. Novell’s NetWare Core Protocols واختصارا NNCPs.
3. File Transfer Access and Management Protocol واختصارا FTAMP.
بروتوكولات التطبيقات الخاصة بالإنترنت:-
1. File Transfer Protocol واختصارا FTP.
2. Telnet.
أما بروتوكولات النقل فتستخدم لتوفير جلسات الإتصال بين الكمبيوترات على الشبكة وهي مسؤولة عن صيانة جودة ودقة المعلومات المنقولة بين الأجهزة، ومن أمثلتها مايلي:-
• الجزء الناقل من بروتوكول مايكروسوفت NWLink.
• الجزء الناقل من بروتوكول NetBEUI.
• Sequenced Packet Exchange واختصارا SPE.
• Transmission Control Protocol واختصارا TCP.
بينما تقدم بروتوكولات الشبكة خدمات ربط Link Services وتتلخص مهامها في مايلي:-
1. عنونة و توجيه المعلومات.
2. البحث عن إخطاء في عملية الإرسال.
3. التعامل مع طلبات إعادة الإرسال.
4. تحديد قوانين الإتصال في بيئات محددة من الشبكات مثل إثرنت وToken Ring.
من الأمثلة على هذه البروتوكولات مايلي:-
• Internet Protocol واختصارا IP.
• Internetwork Packet Exchange واختصارا IPX.