ما هي مجموعة البروتوكولات الأكثر شيوعًا اليوم لماذا. بروتوكولات ومعايير الشبكة. مقدمة في البروتوكولات

مكدس NetBIOS / SMB

تعاونت Microsoft و IBM في أدوات الشبكات لأجهزة الكمبيوتر الشخصية ، لذا فإن مجموعة بروتوكولات NetBIOS / SMB هي من بنات أفكارهم المشتركة. ظهرت أدوات NetBIOS في عام 1984 كإمتداد للشبكة للوظائف القياسية لنظام الإدخال / الإخراج الأساسي (BIOS) لجهاز الكمبيوتر الشخصي IBM لبرنامج شبكة كمبيوتر IBM ، والذي استخدم بروتوكول SMB للتنفيذ على مستوى التطبيق (الشكل 3) خدمات الشبكة.

تين. 3. NetBIOS / SMB المكدس

بروتوكول NetBIOSيعمل على ثلاثة مستويات من نموذج تفاعل الأنظمة المفتوحة: الشبكة والنقل والدورة... يمكن لـ NetBIOS توفير مستوى خدمة أعلى من IPX و SPX ، ولكن ليس لديه إمكانية توجيه. وبالتالي ، فإن NetBIOS ليس بروتوكول شبكة بالمعنى الدقيق للكلمة. يحتوي NetBIOS على العديد من وظائف الشبكة المفيدة التي يمكن أن تُنسب إلى طبقات الشبكة والنقل والجلسة ، ولكن لا يمكنه توجيه الحزم ، نظرًا لأن بروتوكول تأطير NetBIOS لا يقدم مثل هذا المفهوم كشبكة. هذا يحد من استخدام بروتوكول NetBIOS إلى شبكات LAN غير فرعية. يدعم NetBIOS كلاً من مخطط البيانات والتبادلات المهيأة للاتصال.

بروتوكول SMB، المقابلة للتطبيق والمستويات التمثيلية لنموذج OSI ، تحكم 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 مع طلبات لإنشاء الدلائل وحذفها وإنشاء الملفات وفتحها وإغلاقها والقراءة والكتابة إلى الملفات وإعادة تسمية الملفات وحذفها والبحث عن الملفات والحصول على سمات الملفات وتعيينها وحظر السجلات.

خدمة الطباعة. يمكن لمحطة العمل وضع الملفات في قائمة انتظار للطباعة على الخادم وتلقي معلومات حول قائمة انتظار الطباعة.

خدمة الرسائل. يدعم SMB المراسلة البسيطة بالوظائف التالية: إرسال رسالة بسيطة ؛ إرسال رسالة إذاعية ؛ إرسال بداية كتلة من الرسائل ؛ إرسال نص كتلة الرسالة ؛ إرسال نهاية كتلة الرسالة ؛ إعادة توجيه اسم المستخدم ؛ إلغاء الشحنة احصل على اسم الجهاز.

نظرًا للعدد الكبير من التطبيقات التي تستخدم وظائف API التي يوفرها NetBIOS ، فإن العديد من أنظمة تشغيل الشبكة تنفذ هذه الوظائف كواجهة لبروتوكولات النقل الخاصة بها. يحتوي NetWare على برنامج يحاكي وظائف NetBIOS المستندة إلى IPX ، وهناك برامج محاكاة NetBIOS لنظام التشغيل Windows NT ومكدس TCP / IP.

مكدس TCP / IP

يعد مكدس TCP / IP ، المعروف أيضًا باسم DoD stack و Internet stack ، أحد أكثر حزم بروتوكولات الاتصال شيوعًا. تم تطوير المكدس بمبادرة من وزارة الدفاع الأمريكية (DoD) لربط 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 هو البروتوكول الرئيسي في مكدس TCP / IP ويظهر باسم المكدس.

قدمت جامعة بيركلي مساهمة كبيرة في تطوير مكدس TCP / IP من خلال تنفيذ بروتوكولات المكدس في نسختها من نظام التشغيل UNIX OS. أدى التبني الواسع النطاق لـ UNIX إلى تبني بروتوكول IP وبروتوكولات أخرى على نطاق واسع في المكدس. هذا هو نفس المكدس الذي يدعم الإنترنت في جميع أنحاء العالم ، والذي يعد فريق مهام هندسة الإنترنت (IETF) التابع له مساهمًا رئيسيًا في تطوير معايير المكدس ، المنشورة في شكل مواصفات RFC.

نظرًا لأن مكدس TCP / IP قد تم تطويره قبل ظهور نموذج قابلية التشغيل التفاعلي للأنظمة المفتوحة ISO / OSI ، على الرغم من أنه يحتوي أيضًا على بنية ذات طبقات ، فإن مراسلات طبقات مكدس TCP / IP مع طبقات نموذج OSI أمر تعسفي إلى حد ما.

يتم عرض بنية بروتوكولات TCP / IP في الشكل 4. وتنقسم بروتوكولات TCP / IP إلى 4 طبقات.

تين. 4. TCP / IP مكدس

تتوافق الطبقة الدنيا (الطبقة الرابعة) - طبقة البوابات - مع الطبقات المادية وطبقات ارتباط البيانات لنموذج OSI. لا يتم تنظيم هذه الطبقة في بروتوكولات TCP / IP ، ولكنها تدعم جميع المعايير الشائعة للطبقة المادية وطبقة الارتباط: بالنسبة للقنوات المحلية ، فهي Ethernet و Token Ring و FDDI للقنوات العالمية - بروتوكولاتها الخاصة للعمل على الطلب التناظري- الخطوط العلوية والمؤجرة SLIP / PPP ، والتي تنشئ اتصالات من نقطة إلى نقطة عبر ارتباطات WAN التسلسلية ، وبروتوكولات X.25 و ISDN WAN. كما تم تطوير مواصفات خاصة تحدد استخدام تقنية ATM كوسيلة لنقل طبقة ارتباط البيانات.

الطبقة التالية (الطبقة الثالثة) هي طبقة التشغيل البيني ، والتي تتعامل مع إرسال مخططات البيانات باستخدام شبكات المنطقة المحلية المختلفة ، وشبكات المنطقة الواسعة X.25 ، وخطوط الاتصال الخاصة ، وما إلى ذلك. model) في بروتوكول المكدس المستخدم IP، الذي تم تصميمه في الأصل كبروتوكول نقل حزم في شبكات متسلسلة ، تتكون من عدد كبير من الشبكات المحلية ، التي توحدها كل من الاتصالات المحلية والعالمية. لذلك ، يعمل بروتوكول IP بشكل جيد في الشبكات ذات الهياكل المعقدة ، وذلك باستخدام عقلاني لوجود الأنظمة الفرعية فيها واستخدام النطاق الترددي لخطوط الاتصال منخفضة السرعة اقتصاديًا. IP هو بروتوكول مخطط بيانات.

جميع البروتوكولات المرتبطة بتجميع وتعديل جداول التوجيه ، مثل بروتوكولات جمع معلومات التوجيه ، تنتمي أيضًا إلى طبقة التشغيل البيني. RIP(توجيه بروتوكول الإنترنت) و OSPF(افتح أقصر مسار أولاً) وبروتوكول رسائل التحكم في الإنترنت ICMP(بروتوكول التحكم برسائل شبكة الانترنت). يهدف البروتوكول الأخير إلى تبادل المعلومات حول الأخطاء بين جهاز التوجيه والبوابة ، ونظام المصدر ونظام المستقبل ، أي لتنظيم التغذية الراجعة. بمساعدة حزم ICMP الخاصة ، تم الإبلاغ عن عدم إمكانية تسليم حزمة ، أو تجاوز عمر أو مدة تجميع حزمة من الأجزاء ، وقيم معلمات غير طبيعية ، وتغيير في مسار إعادة التوجيه ونوع الخدمة ، حالة النظام ، إلخ.

المستوى التالي (المستوى الثاني) يسمى المستوى الرئيسي. في هذا المستوى ، يعمل بروتوكول التحكم في الإرسال TCP(بروتوكول التحكم في الإرسال) وبروتوكول مخطط بيانات المستخدم UDP(بروتوكول مخطط المستخدم). يوفر بروتوكول TCP اتصالاً ظاهريًا مستمرًا بين عمليات التطبيقات البعيدة. يوفر بروتوكول UDP نقل حزم التطبيق باستخدام طريقة مخطط البيانات ، أي بدون إنشاء اتصال افتراضي ، وبالتالي يتطلب عبء أقل من TCP.

المستوى الأعلى (المستوى الأول) يسمى مستوى التطبيق. على مدار سنوات الاستخدام في شبكات من مختلف البلدان والمؤسسات ، جمعت مكدس TCP / IP عددًا كبيرًا من البروتوكولات والخدمات على مستوى التطبيق: بروتوكول نسخ ملفات FTP ، وبروتوكولات التحكم عن بعد telnet و ssh ، وبروتوكول بريد SMTP ، وخدمات النص التشعبي لـ الوصول إلى المعلومات البعيدة ، مثل WWW وغيرها الكثير. دعنا نتناول بإيجاز بعض بروتوكولات المكدس الأكثر ارتباطًا بموضوع هذه الدورة التدريبية.

بروتوكول SNMP(بروتوكول إدارة الشبكة البسيط) يستخدم لتنظيم إدارة الشبكة. تنقسم مشكلة الإدارة هنا إلى مهمتين. المهمة الأولى تتعلق بنقل المعلومات. تحدد بروتوكولات نقل معلومات التحكم إجراء التفاعل بين الخادم وبرنامج العميل الذي يعمل على مضيف المسؤول. وهي تحدد تنسيقات الرسائل التي يتبادلها العملاء والخوادم ، بالإضافة إلى تنسيقات الأسماء والعناوين. التحدي الثاني يتعلق بالبيانات الخاضعة للرقابة. تنظم المعايير البيانات التي يجب تخزينها وتجميعها في البوابات وأسماء هذه البيانات وبناء جملة هذه الأسماء. يحدد معيار SNMP مواصفات قاعدة بيانات معلومات 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(بروتوكول نقل الملفات) يطبق الوصول إلى الملفات عن بعد. من أجل ضمان إرسال موثوق ، يستخدم FTP بروتوكول TCP الموجه نحو الاتصال كوسيلة للنقل. إلى جانب بروتوكول نقل الملفات ، يقدم FTP خدمات أخرى. لذلك يتم منح المستخدم الفرصة للعمل بشكل تفاعلي مع جهاز بعيد ، على سبيل المثال ، يمكنه طباعة محتويات كتالوجاته ، ويسمح بروتوكول نقل الملفات (FTP) للمستخدم بتحديد نوع وشكل البيانات المخزنة. أخيرًا ، يقوم FTP بمصادقة المستخدم. قبل الوصول إلى الملف ، وفقًا للبروتوكول ، يجب على المستخدمين تقديم اسم المستخدم وكلمة المرور الخاصة بهم.

في مكدس TCP / IP ، يقدم FTP أوسع نطاق من خدمات الملفات ، ولكنه أيضًا الأكثر صعوبة في البرمجة. يمكن للتطبيقات التي لا تتطلب جميع إمكانيات FTP استخدام بروتوكول مختلف وأكثر اقتصادا - وهو أبسط بروتوكول لنقل الملفات. TFTP(بروتوكول نقل الملفات التافهة). ينفذ هذا البروتوكول نقل الملفات فقط ، وكوسيلة نقل ، فإنه يستخدم بروتوكولًا أبسط من بروتوكول TCP بدون اتصال - UDP.

بروتوكول telnetيوفر نقل دفق البايت بين العمليات ، وكذلك بين العملية والمحطة. غالبًا ما يتم استخدام هذا البروتوكول لمحاكاة محطة كمبيوتر بعيد.

تشير مجموعة البروتوكولات ، أو في لغة مشتركة TCP / IP ، إلى بنية الشبكة للأجهزة الحديثة المصممة لاستخدام الشبكة. المكدس عبارة عن جدار يقع فيه كل لبنة مكونة فوق الأخرى ، ويعتمد عليها. بدأ استدعاء مكدس البروتوكول "مكدس TCP / IP" بفضل البروتوكولين الرئيسيين اللذين تم تنفيذهما - IP مباشرة و TCP المعتمد عليهما. ومع ذلك ، فهي فقط العناصر الرئيسية والأكثر شيوعًا. إن لم يكن المئات ، فعندئذ يتم استخدام العشرات من الآخرين حتى يومنا هذا لأغراض مختلفة.

تعتمد شبكة الويب العالمية التي اعتدنا عليها على بروتوكول HTTP (بروتوكول نقل النص التشعبي) ، والذي يعمل بدوره على أساس TCP. هذا مثال كلاسيكي على استخدام مكدس البروتوكول. هناك أيضًا بروتوكولات البريد الإلكتروني IMAP / POP و SMTP ، و shell SSH عن بُعد ، و RDP لسطح المكتب البعيد ، وقواعد بيانات MySQL ، و SSL / TLS ، وآلاف التطبيقات الأخرى ذات البروتوكولات الخاصة بها (..)

ما الفرق بين كل هذه البروتوكولات؟ انها بسيطة جدا. بالإضافة إلى أهداف التصميم المختلفة (على سبيل المثال ، السرعة والأمان والاستقرار ومعايير أخرى) ، يتم إنشاء البروتوكولات لغرض التمايز. على سبيل المثال ، هناك بروتوكولات على مستوى التطبيق تختلف باختلاف التطبيقات: IRC و Skype و ICQ و Telegram و Jabber - غير متوافقة مع بعضها البعض. إنها مصممة لأداء مهمة محددة ، وفي هذه الحالة ، فإن القدرة على الاتصال بواتساب في ICQ ليست محددة تقنيًا ، لأن التطبيقات تستخدم بروتوكولًا مختلفًا. لكن بروتوكولاتهم تستند إلى نفس بروتوكول IP.

يمكن أن يسمى البروتوكول تسلسلًا منتظمًا مخططًا للإجراءات في عملية يوجد فيها العديد من الموضوعات ، في الشبكة يطلق عليهم نظراء (شركاء) ، في كثير من الأحيان - عميل وخادم ، مع التركيز على ميزات بروتوكول معين. أبسط مثال على بروتوكول لعدم التفاهم حتى الآن هو المصافحة في اجتماع. كلاهما يعرف كيف ومتى ، ولكن السؤال عن السبب هو بالفعل سؤال للمطورين وليس مستخدمي البروتوكول. بالمناسبة ، تحتوي جميع البروتوكولات تقريبًا على مصافحة ، على سبيل المثال ، لضمان تعيين حدود البروتوكول والحماية من "الطيران على متن الطائرة الخطأ".

هذا هو بروتوكول TCP / IP لأكثر البروتوكولات شيوعًا. يتم عرض التسلسل الهرمي للتبعية هنا. يجب أن أقول إن التطبيقات تستخدم فقط البروتوكولات المحددة ، والتي قد يتم تنفيذها أو لا يتم تنفيذها داخل نظام التشغيل.

بلغة بسيطة للغاية ، هذه هي الخدمة البريدية.

لكل عضو في شبكة متوافقة مع IP عنوانه الخاص ، والذي يبدو كالتالي: 162.123.058.209. هناك 4.22 مليار من هذه العناوين لـ IPv4.

لنفترض أن أحد أجهزة الكمبيوتر يريد الاتصال بآخر ويرسل له طردًا - "حزمة". سيتصل بـ TCP / IP "للخدمة البريدية" ويعطيها طرده ، موضحًا العنوان الذي يجب تسليمه إليه. على عكس العناوين الموجودة في العالم الحقيقي ، غالبًا ما يتم تخصيص عناوين IP نفسها لأجهزة كمبيوتر مختلفة بدورها ، مما يعني أن "ساعي البريد" لا يعرف مكان وجود الكمبيوتر الضروري فعليًا ، لذلك يرسل الحزمة إلى أقرب "مكتب بريد" - إلى لوحة الكمبيوتر الخاصة بالشبكة. ربما توجد معلومات حول مكان الكمبيوتر المطلوب ، أو ربما لا تكون هذه المعلومات موجودة. إذا لم يكن هناك ، يتم إرسال طلب العنوان إلى أقرب "مكاتب بريد" (مفاتيح). تتكرر هذه الخطوة من قبل جميع "مكاتب البريد" حتى يعثروا على العنوان المطلوب ، بينما يتذكرون عدد "مكاتب البريد" التي مر بها هذا الطلب ، وإذا تجاوز عددًا معينًا (كبير بما فيه الكفاية) ، فسيتم إعادته العودة مع ملاحظة "عنوان غير موجود". سيتلقى أول "مكتب بريد" قريبًا مجموعة من الردود من "مكاتب" أخرى مع خيارات للمسار إلى المرسل إليه. إذا لم يتم العثور على مسار قصير بدرجة كافية (عادةً 64 عملية نقل ، ولكن ليس أكثر من 255) ، فسيتم إرجاع الحزمة إلى المرسل. إذا تم العثور على مسار واحد أو أكثر ، فسيتم إرسال الطرد على أقصر طريق ، بينما ستتذكر "مكاتب البريد" هذا المسار لفترة من الوقت ، مما يتيح لك نقل الطرود اللاحقة بسرعة دون طلب عنوان من أي شخص. بعد التسليم ، سوف يجبر "ساعي البريد" المستلم على التوقيع على "إيصال" بأنه استلم الطرد وإعطاء هذا "الإيصال" إلى المرسل ، كدليل على تسليم الحزمة سليمة - التحقق من التسليم في TCP إلزامي. إذا لم يستلم المرسل مثل هذا الإيصال بعد فترة زمنية معينة ، أو إذا كان الإيصال يشير إلى تلف الطرد أو فقده أثناء الإرسال ، فسيحاول إرسال الطرد مرة أخرى.

TCP / IP عبارة عن مجموعة من البروتوكولات.

البروتوكول هو قاعدة. على سبيل المثال ، عندما يقولون لك مرحبًا ، فأنت تقول مرحبًا في المقابل (بدلاً من قول وداعًا أو عدم الرغبة في أن تكون سعيدًا). سيقول المبرمجون إننا نستخدم بروتوكول hello ، على سبيل المثال.

أي نوع من TCP / IP (الآن سيكون بسيطًا جدًا ، دع زملائك لا يتعرضون للقصف):

تذهب المعلومات إلى جهاز الكمبيوتر الخاص بك عبر الأسلاك (الراديو أو أي شيء آخر ليس مهمًا). إذا تم تمرير التيار عبر الأسلاك ، فهذا يعني 1. تم إيقاف التشغيل ، فهذا يعني 0. اتضح 10101010110000 وهكذا. 8 أصفار وواحد (بت) بايت. على سبيل المثال 00001111. يمكن تمثيل هذا كرقم ثنائي. في التدوين العشري ، البايت هو رقم من 0 إلى 255. هذه الأرقام تتطابق مع الأحرف. على سبيل المثال ، 0 هي A ، 1 هي B. (وهذا ما يسمى الترميز).

وبالتالي. من أجل أن يقوم جهازي كمبيوتر بنقل المعلومات بكفاءة عبر الأسلاك ، يجب عليهما توفير التيار وفقًا لنوع من القواعد - البروتوكولات. على سبيل المثال ، يجب أن يتفقوا على عدد المرات التي يمكن فيها تغيير التيار بحيث يمكن تمييز 0 عن 0 ثانٍ.

هذا هو البروتوكول الأول.

تتفهم أجهزة الكمبيوتر بطريقة ما أن أحدها قد توقف عن إعطاء المعلومات (مثل "قلت كل شيء"). للقيام بذلك ، في بداية تسلسل البيانات 010100101 ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر إرسال عدد قليل من البتات ، وطول الرسالة التي تريد إرسالها. على سبيل المثال ، يمكن أن تشير أول 8 بتات إلى طول الرسالة. أي ، أولاً ، في أول 8 بتات ، يتم إرسال الرقم المشفر 100 ثم إرسال 100 بايت. سينتظر الكمبيوتر المستقبل ثم 8 بتات التالية والرسالة التالية.

هنا لدينا بروتوكول آخر ، بمساعدته يمكنك نقل الرسائل (الكمبيوتر).

هناك العديد من أجهزة الكمبيوتر ، حتى يتمكنوا من فهم من يحتاج إلى إرسال رسالة ، يستخدمون عناوين كمبيوتر فريدة وبروتوكولًا يسمح لهم بفهم من يتم توجيه هذه الرسالة إليه. على سبيل المثال ، تعني أول 8 بتات عنوان المستلم ، والثماني بتات التالية - طول الرسالة. ثم رسالة. نحن فقط حشو بروتوكول واحد في آخر. بروتوكول IP مسؤول عن العنونة.

الاتصالات ليست دائما موثوقة. يستخدم بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP) لتسليم الرسائل بشكل موثوق (كمبيوتر). عند تشغيل بروتوكول TCP ، ستسأل أجهزة الكمبيوتر بعضها البعض عما إذا كانت قد استلمت الرسالة الصحيحة أم لا. يوجد أيضًا UDP - وهذا عندما لا تسأل أجهزة الكمبيوتر مرة أخرى عما إذا كانت قد استلمته. لماذا تحتاج إليها؟ أنت هنا تستمع إلى راديو الإنترنت. إذا وصلت بضع وحدات بايت مع وجود أخطاء ، فستسمع ، على سبيل المثال ، "psh" ثم موسيقى مرة أخرى. ليست قاتلة ، وليست مهمة بشكل خاص - يستخدمون UDP لهذا الغرض. ولكن إذا ساءت بضع بايتات أثناء تحميل الموقع ، فسوف تحصل على حماقة على الشاشة ولن تفهم أي شيء. بالنسبة للموقع ، استخدم TCP.

TCP / IP أيضًا (UDP / IP) عبارة عن بروتوكولات متداخلة تقوم بتشغيل الإنترنت. في النهاية ، تسمح هذه البروتوكولات بإرسال رسالة كمبيوتر كاملة وعلى وجه التحديد إلى العنوان.

هناك أيضًا بروتوكول http. السطر الأول هو عنوان الموقع ، الأسطر التالية هي النص الذي ترسله إلى الموقع. جميع أسطر http هي نصوص. وهو محشو في رسالة TCP ، والتي تتم معالجتها باستخدام IP وما إلى ذلك.

رد

كل هذه الأكوام ، باستثناء SNA في الطبقات السفلى - المادية والقناة - تستخدم نفس البئر موحدبروتوكولات Ethernet و Token Ring و FDDI وعدد من البروتوكولات الأخرى التي تسمح باستخدام نفس المعدات في جميع الشبكات. ولكن في المستويات العليا ، تعمل جميع المداخن وفقًا لبروتوكولاتها الخاصة. غالبًا ما لا تتوافق هذه البروتوكولات مع الطبقات الموصى بها بواسطة نموذج OSI. على وجه الخصوص ، عادةً ما يتم دمج وظائف الجلسة وطبقات العرض مع طبقة التطبيق. يرجع هذا التناقض إلى حقيقة أن نموذج OSI ظهر كنتيجة لتعميم الأكوام الموجودة والمستخدمة بالفعل ، وليس العكس.

مكدس OSI

يجب تمييز نموذج OSI ومكدس OSI بشكل واضح. في حين أن نموذج OSI هو إطار عمل مفاهيمي للتشغيل البيني للأنظمة المفتوحة ، فإن مكدس OSI عبارة عن مجموعة من مواصفات البروتوكول المحددة للغاية.

بخلاف حزم البروتوكولات الأخرى ، فإن مكدس OSI متوافق تمامًا مع نموذج OSI ويتضمن مواصفات البروتوكول لجميع طبقات الاتصال السبع المحددة في هذا النموذج. في الطبقات السفلية ، يدعم مكدس OSI بروتوكولات Ethernet و Token Ring و FDDI و WAN و X.25 و ISDN - أي أنه يستخدم بروتوكولات الطبقة الدنيا خارج المكدس مثل جميع المكدسات الأخرى. يتم تحديد وتنفيذ بروتوكولات الشبكة والنقل وطبقات الجلسة الخاصة بمكدس OSI من قبل العديد من الشركات المصنعة ، لكنها لا تزال غير مستخدمة على نطاق واسع. البروتوكولات الأكثر شيوعًا في مكدس OSI هي بروتوكولات التطبيقات. وتشمل هذه: بروتوكول نقل الملفات FTAM ، وبروتوكول مضاهاة محطة VTP ، وبروتوكولات مكتب المساعدة X.500 ، والبريد الإلكتروني X.400 ، والعديد من البروتوكولات الأخرى.

تعتبر بروتوكولات مكدس OSI معقدة وغامضة في مواصفاتها. كانت هذه الخصائص نتيجة للسياسة العامة لمطوري المكدس ، الذين سعوا إلى مراعاة جميع الحالات وجميع التقنيات الموجودة في بروتوكولاتهم. إلى ذلك ، يجب أيضًا إضافة عواقب عدد كبير من التسويات السياسية التي لا مفر منها في اعتماد المعايير الدولية بشأن قضية ملتهبة مثل إنشاء شبكات كمبيوتر مفتوحة.

نظرًا لتعقيدها ، تتطلب بروتوكولات OSI الكثير من طاقة معالجة وحدة المعالجة المركزية ، مما يجعلها أكثر ملاءمة للأجهزة القوية بدلاً من شبكات الكمبيوتر الشخصية.

كومة OSIهو معيار دولي مستقل عن الشركة المصنعة. وهي مدعومة من قبل حكومة الولايات المتحدة في برنامج GOSIP الخاص بها ، والذي يتطلب من جميع شبكات الكمبيوتر المثبتة في مكاتب الحكومة الأمريكية بعد عام 1990 إما دعم مكدس OSI بشكل مباشر أو توفير الوسائل للانتقال إلى هذا المكدس في المستقبل. ومع ذلك ، فإن مكدس OSI أكثر شيوعًا في أوروبا منه في الولايات المتحدة ، حيث يوجد عدد أقل من الشبكات القديمة التي تقوم بتشغيل بروتوكولات احتكارية في أوروبا. لا تزال معظم المنظمات تخطط للانتقال إلى مكدس OSI ، وقد بدأ عدد قليل جدًا من المشاريع التجريبية. ومن بين أولئك الذين يعملون في هذا الاتجاه البحرية الأمريكية و NFSNET. تعد AT&T واحدة من أكبر البائعين الذين يدعمون OSI ، وتستند شبكة Stargroup الخاصة بها بالكامل على هذا المكدس.

مكدس TCP / IP

تم إطلاق مكدس TCP / IP بواسطة وزارة الدفاع الأمريكية منذ أكثر من 20 عامًا لربط ARPAnet التجريبية بشبكات أخرى كمجموعة من البروتوكولات الشائعة لبيئات الحوسبة غير المتجانسة. تم تقديم مساهمة كبيرة في تطوير مكدس TCP / IP ، الذي حصل على اسمه من بروتوكولات IP و TCP الشهيرة ، من قبل متخصصين من جامعة بيركلي ، الذين طبقوا بروتوكولات المكدس في إصدار UNIX من نظام التشغيل. أدت شعبية نظام التشغيل هذا إلى اعتماد واسع النطاق لبروتوكولات TCP و IP والبروتوكولات الأخرى في المكدس. تُستخدم هذه المكدس اليوم لتوصيل أجهزة الكمبيوتر بشبكة الإنترنت العالمية للمعلومات ، وكذلك في عدد كبير من شبكات الشركات.

يدعم مكدس TCP / IP في الطبقة السفلية جميع المعايير الشائعة للطبقات المادية ووصلة البيانات: بالنسبة للشبكات المحلية - هذه هي Ethernet و Token Ring و FDDI للشبكات العالمية - بروتوكولات للعمل على الاتصال الهاتفي التناظري والخطوط المؤجرة SLIP وبروتوكولات PPP و X.25 LAN و ISDN.

البروتوكولات الرئيسية للمكدس ، التي أعطتها اسمها ، هي IP و TCP. تشير هذه البروتوكولات في مصطلحات نموذج OSI إلى الشبكة وطبقات النقل ، على التوالي. يضمن IP أن يتم نقل الحزمة عبر الشبكة المتسلسلة ، بينما يضمن TCP موثوقية تسليمها.

على مدار سنوات الاستخدام في شبكات من مختلف البلدان والمؤسسات ، استوعب مكدس TCP / IP عددًا كبيرًا من البروتوكولات على مستوى التطبيق. وتشمل هذه البروتوكولات الشائعة مثل بروتوكول نقل ملفات FTP ، وبروتوكول مضاهاة محطة telnet ، وبروتوكول بريد SMTP المستخدم في البريد الإلكتروني عبر الإنترنت ، وخدمات النص التشعبي WWW ، وغيرها الكثير.

اليوم ، يعد مكدس TCP / IP أحد أكثر حزم بروتوكولات النقل استخدامًا لشبكات الكمبيوتر.

في الواقع ، على الإنترنت وحده ، يوجد حوالي 10 ملايين جهاز كمبيوتر حول العالم تتواصل مع بعضها البعض باستخدام مكدس بروتوكولات TCP / IP.

أدى النمو السريع في شعبية الإنترنت إلى تغييرات في ميزان القوى في العالم. بروتوكولات الاتصال- بدأت بروتوكولات TCP / IP ، التي تم بناء الإنترنت عليها ، في مزاحمة القائد بلا منازع في السنوات الماضية - مكدس IPX / SPX من Novell. اليوم في العالم ، تجاوز العدد الإجمالي لأجهزة الكمبيوتر التي تم تثبيت مكدس TCP / IP عليها عدد أجهزة الكمبيوتر التي يتم تشغيل مكدس IPX / SPX عليها ، وهذا يشير إلى تغيير في موقف مسؤولي الشبكة المحلية من البروتوكولات تستخدم على أجهزة كمبيوتر سطح المكتب ، نظرًا لأنها كانت موجودة في وقت سابق ، كانت بروتوكولات Novell اللازمة للوصول إلى خوادم ملفات NetWare موجودة في كل مكان تقريبًا. تستمر عملية تطوير مكدس TCP / IP إلى مكانة رائدة في جميع أنواع الشبكات ، والآن تحتوي حزمة تسليم أي نظام تشغيل صناعي بالضرورة على تطبيق برمجي لهذه المجموعة.

على الرغم من أن بروتوكولات TCP / IP مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالإنترنت ، ويعمل كل من الملايين من أجهزة كمبيوتر الإنترنت فوق هذا المكدس ، إلا أن هناك عددًا كبيرًا من الشبكات المحلية والشركات والشبكات المحلية التي لا تشكل جزءًا مباشرًا من الإنترنت والتي أيضا استخدام TCP / IP. لتمييز هذه الشبكات عن الإنترنت ، يطلق عليها شبكات TCP / IP ، أو ببساطة شبكات IP.

نظرًا لأن مكدس TCP / IP قد تم تصميمه في الأصل للإنترنت العالمي ، فإنه يحتوي على العديد من الميزات التي تمنحه ميزة على البروتوكولات الأخرى عندما يتعلق الأمر ببناء الشبكات التي تتضمن اتصالات عالمية. على وجه الخصوص ، فإن الخاصية المفيدة للغاية التي يمكن من خلالها استخدام هذا البروتوكول في الشبكات الكبيرة هي قدرته على تجزئة الحزم. في الواقع ، غالبًا ما تتكون الشبكة المركبة المعقدة من شبكات مبنية على مبادئ مختلفة تمامًا. يمكن أن يكون لكل شبكة من هذه الشبكات قيمتها الخاصة للحد الأقصى لطول وحدة البيانات المرسلة (الإطار). في هذه الحالة ، عند الانتقال من شبكة ذات طول أقصى أكبر إلى أخرى بطول أقصى أقصر ، قد يكون من الضروري تقسيم الإطار المرسل إلى عدة أجزاء. بروتوكول IP الخاص بمكدس TCP / IP يحل هذه المشكلة بشكل فعال.

ميزة أخرى لتقنية TCP / IP هي نظام العنونة المرن ، مما يسهل ، مقارنة بالبروتوكولات الأخرى ذات الغرض المماثل ، تضمين شبكات التقنيات الأخرى في الشبكة البينية (الشبكة المترابطة أو المركبة). تسهل هذه الخاصية أيضًا استخدام مكدس TCP / IP لبناء شبكات غير متجانسة كبيرة.

يستخدم مكدس TCP / IP قدرات البث بشكل مقتصد للغاية. هذه الخاصية ضرورية ببساطة عند العمل على قنوات اتصال بطيئة ، نموذجية لشبكات المنطقة الواسعة.

ومع ذلك ، فإن الثمن الذي يجب دفعه مقابل الفوائد هو متطلبات الموارد العالية وتعقيد إدارة شبكة IP. يعد تنفيذ الوظائف القوية لبروتوكولات مكدس TCP / IP مكلفًا حسابيًا. يؤدي نظام العنونة المرن ورفض عمليات البث إلى التواجد في شبكة IP للعديد من الخدمات المركزية مثل DNS و DHCP وما إلى ذلك. تعمل كل خدمة من هذه الخدمات على تبسيط إدارة الشبكة وتكوين المعدات ، ولكنها تتطلب في نفس الوقت اهتمامًا وثيقًا من المسؤولين ...

يمكنك إعطاء إيجابيات وسلبيات أخرى ، ولكن تظل الحقيقة أن TCP / IP هو اليوم أكثر مجموعة بروتوكولات شعبية ، ويستخدم على نطاق واسع في كل من الشبكات العالمية والمحلية.

مكدس IPX / SPX

هذا المكدس هو حزمة بروتوكولات Novell الأصلية التي تم تطويرها لنظام تشغيل شبكة NetWare في أوائل الثمانينيات. شبكة تبادل حزم الإنترنت وبروتوكولات طبقة الجلسة (IPX وتبادل الحزم المتسلسل ، SPX) ، التي أعطت المكدس اسمها ، هي تكيف مباشر لبروتوكولات XNS من Xerox ، والتي هي أقل شيوعًا من IPX / SPX.

ترتبط شعبية مكدس IPX / SPX ارتباطًا مباشرًا بنظام التشغيل Novell NetWare ، والذي ظل لفترة طويلة الرائد العالمي من حيث عدد الأنظمة المثبتة ، على الرغم من انخفاض شعبيته بشكل كبير مؤخرًا ، ومن حيث نموه يتخلف بشكل ملحوظ عن Microsoft Windows NT.

ترجع العديد من ميزات مكدس IPX / SPX إلى اتجاه الإصدارات السابقة من NetWare OS (حتى الإصدار 4.0) للعمل في شبكات المنطقة المحلية الصغيرة ، والتي تتكون من أجهزة كمبيوتر شخصية ذات موارد متواضعة. من المفهوم أن أجهزة كمبيوتر Novell احتاجت إلى بروتوكولات تتطلب الحد الأدنى من ذاكرة الوصول العشوائي (يقتصر على 640 كيلو بايت من أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM والتي تعمل بنظام MS-DOS) والتي من شأنها أن تعمل بسرعة على المعالجات منخفضة الطاقة. نتيجة لذلك ، عملت بروتوكولات مكدس IPX / SPX حتى وقت قريب بشكل جيد في الشبكات المحلية ولم تكن جيدة جدًا في شبكات الشركات الكبيرة ، لأنها أثقلت الحمل الزائد على الاتصالات العالمية البطيئة بحزم البث التي يتم استخدامها بشكل مكثف من قبل العديد من بروتوكولات هذا المكدس (على سبيل المثال ، لإقامة اتصال بين العملاء والخوادم). هذا الظرف ، بالإضافة إلى حقيقة أن مكدس IPX / SPX مملوك لشركة Novell ، ويتطلب ترخيصًا لتنفيذه (أي لم يتم دعم المواصفات المفتوحة) ، لفترة طويلة يقتصر نطاقه على شبكات NetWare فقط. ومع ذلك ، منذ إصدار الإصدار

تم إطلاق مكدس TCP / IP بواسطة وزارة الدفاع الأمريكية (DoD) منذ أكثر من 20 عامًا لربط ARPANET التجريبي بشبكات أخرى كمجموعة من البروتوكولات الشائعة لبيئات الحوسبة غير المتجانسة. ساهمت جامعة بيركلي بشكل كبير في تطوير مكدس TCP / IP ، الذي حصل على اسمه من بروتوكولات IP و TCP المشهورة ، حيث نفذت بروتوكولات المكدس في نسختها من نظام التشغيل Unix OS. أدت شعبية نظام التشغيل هذا إلى اعتماد واسع النطاق لبروتوكولات TCP و IP والبروتوكولات الأخرى في المكدس. اليوم ، يتم استخدام هذا المكدس لتوصيل أجهزة الكمبيوتر على الإنترنت ، وكذلك في عدد كبير من شبكات الشركات.

نظرًا لأن مكدس TCP / IP قد تم تصميمه في الأصل للإنترنت ، فإنه يحتوي على العديد من الميزات التي تمنحه ميزة على البروتوكولات الأخرى عندما يتعلق الأمر ببناء شبكات تتضمن اتصالات عالمية. على وجه الخصوص ، فإن الخاصية المفيدة للغاية التي تجعل من الممكن استخدام هذا البروتوكول في الشبكات الكبيرة هي قدرته على تجزئة الحزم. في الواقع ، غالبًا ما تتكون الشبكة الكبيرة المركبة من شبكات مبنية على مبادئ مختلفة تمامًا. يمكن أن يكون لكل شبكة من هذه الشبكات قيمتها الخاصة للحد الأقصى لطول وحدة البيانات المرسلة (الإطار). في هذه الحالة ، قد يتطلب الانتقال من شبكة ذات طول أقصى أكبر إلى شبكة بطول أقصى أقصر تقسيم الإطار المرسل إلى عدة أجزاء. بروتوكول IP الخاص بمكدس TCP / IP يحل هذه المشكلة بشكل فعال.

ميزة أخرى لتقنية TCP / IP هي نظام العنونة المرن ، الذي يجعل من الأسهل من البروتوكولات الأخرى ذات الغرض المماثل تضمين شبكات من تقنيات مختلفة في شبكة مركبة. تسهل هذه الخاصية أيضًا استخدام مكدس TCP / IP لبناء شبكات غير متجانسة كبيرة. يستخدم مكدس TCP / IP عمليات البث بشكل مقتصد جدًا. هذه الخاصية ضرورية للغاية عند العمل على قنوات اتصال بطيئة ، وهي نموذجية لشبكات المنطقة الواسعة.

ومع ذلك ، كما هو الحال دائمًا ، هناك ثمن يجب دفعه مقابل الفوائد ، والثمن هو ارتفاع متطلبات الموارد وتعقيد إدارة شبكة IP. يعد تنفيذ الوظائف القوية لمكدس TCP / IP مكلفًا من الناحية الحسابية. ينتج عن العنونة المرنة ورفض عمليات البث مجموعة متنوعة من الخدمات المركزية مثل DNS و DHCP وما شابه ذلك على شبكة IP. تم تصميم كل خدمة من هذه الخدمات لتسهيل إدارة الشبكة ، ولكنها تتطلب في نفس الوقت اهتمامًا وثيقًا من المسؤولين .

هناك 4 طبقات محددة في مكدس TCP / IP.

مستوى التطبيقيتوافق مكدس TCP / IP مع الطبقات الثلاث العليا لنموذج OSI: التطبيق والعرض التقديمي والجلسة. يدمج الخدمات التي يقدمها النظام مع التطبيقات المخصصة. على مدار سنوات الاستخدام في شبكات العديد من البلدان والمنظمات ، تراكمت مكدس TCP / IP عددًا كبيرًا من بروتوكولات وخدمات طبقة التطبيق. وتشمل هذه البروتوكولات الشائعة مثل File Transfer Proocol (FTP) ، و Terminal Emulation (telnet) ، و Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) ، و HyperText Transfer Protocol (HTTP) ، وغيرها الكثير. يتم نشر بروتوكولات طبقة التطبيق على الأجهزة المضيفة.

بنية مكدس TCP / IP

طبقة النقليمكن أن يوفر مكدس TCP / IP نوعين من الخدمة للطبقة العليا:

□ يتم توفير التسليم المضمون بروتوكول التحكم بالإرسال(بروتوكول التحكم في الإرسال ، TCP) ؛

□ التسليم كلما كان ذلك ممكنا ، أو مع بذل أفضل الجهود ، يضمن بروتوكول مخطط المستخدم(بروتوكول مخطط بيانات المستخدم ، UDP).

من أجل ضمان تسليم موثوق للبيانات ، ينص بروتوكول TCP على إنشاء اتصال منطقي ، والذي يسمح له بترقيم الحزم ، وتأكيد استلامها بالإيصالات ، في حالة الفقد ، وتنظيم عمليات إعادة الإرسال ، والتعرف على التكرارات وإتلافها ، وتسليم الحزم إلى طبقة التطبيق بالترتيب الذي تم إرسالها به ... يسمح هذا البروتوكول للكائنات الموجودة على أجهزة الكمبيوتر المرسلة والمستقبلة بالاتصال في وضع الازدواج الكامل. يتيح بروتوكول TCP إمكانية تسليم دفق من البايتات المتكونة على أحد أجهزة الكمبيوتر دون أخطاء إلى أي كمبيوتر آخر في الشبكة المركبة. يقسم TCP تدفق البايتات إلى أجزاء وينقلها إلى طبقة العمل البيني الأساسية. بعد أن يتم تسليم هذه الأجزاء بواسطة طبقة الإنترنت إلى وجهتها ، يعيد TCP تجميعها في دفق مستمر من البايت.

البروتوكول الثاني لهذه الطبقة - UDP - هو أبسط بروتوكول مخطط بيانات ، والذي يستخدم عندما لا يتم طرح مشكلة تبادل البيانات الموثوق به على الإطلاق ، أو يتم حلها عن طريق مستوى أعلى - طبقة التطبيق أو تطبيقات المستخدم.

يعمل بروتوكولات النقل TCP و UDP أيضًا كحلقة وصل بين طبقة التطبيق المجاورة وطبقة التشغيل البيني. من بروتوكول التطبيق ، تقبل طبقة النقل مهمة لنقل البيانات بجودة واحدة أو أخرى ، وبعد التنفيذ يبلغها. يُنظر إلى الطبقة الأساسية لبروتوكولات التشغيل البيني TCP و UDP على أنها نوع من الأدوات ، ليست موثوقة للغاية ، ولكنها قادرة على نقل حزمة في رحلة مجانية ومحفوفة بالمخاطر عبر شبكة متسلسلة.

يتم تثبيت وحدات البرامج التي تنفذ بروتوكولات TCP و UDP ، مثل وحدات بروتوكول طبقة التطبيق ، على المضيفين.

طبقة الشبكةوتسمى أيضا مستوى الإنترنت، هو جوهر بنية TCP / IP بالكامل. هذه الطبقة ، التي تتوافق وظائفها مع طبقة الشبكة الخاصة بنموذج OSI ، هي التي تضمن حركة الحزم داخل الشبكة المعقدة المتكونة من التوصيل البيني للعديد من الشبكات. تدعم بروتوكولات طبقة الشبكة واجهة بطبقة نقل عليا ، وتتلقى طلبات منها لنقل البيانات عبر شبكة متسلسلة ، بالإضافة إلى طبقة أساسية من واجهات الشبكة ، والتي سنناقش وظائفها لاحقًا.

بروتوكول طبقة الشبكة الرئيسي هو بروتوكول الإنترنت (IP). وتتمثل مهمتها في إعادة توجيه الحزمة بين الشبكات - من موجه إلى آخر حتى تصل الحزمة إلى الشبكة الوجهة. على عكس بروتوكولات التطبيق والنقل ، يتم نشر IP ليس فقط للمضيفين ولكن على جميع البوابات. IP هو بروتوكول مخطط بيانات للتسليم بدون اتصال.

غالبًا ما يُشار إلى طبقة الشبكة TCP / IP على أنها بروتوكولات تؤدي وظائف مساعدة فيما يتعلق بـ IP. هذه هي ، أولاً وقبل كل شيء ، بروتوكولات التوجيه RIP و OSPF ، التي تدرس هيكل الشبكة ، وتحدد المسارات وترسم جداول التوجيه ، بناءً على بروتوكول IP الذي يحرك الحزم في الاتجاه الصحيح. للسبب نفسه ، يمكن أن يُنسب بروتوكولان آخران إلى طبقة الشبكة: بروتوكول رسائل التحكم في الإنترنت (ICMP) ، المصمم لجهاز التوجيه لإرسال معلومات حول الأخطاء التي حدثت أثناء إرسال الحزمة بواسطة جهاز التوجيه ، وبروتوكول إدارة مجموعة الإنترنت (ICMP) . ، IGMP) ، والذي يستخدم لتوجيه الحزمة إلى عناوين متعددة في وقت واحد.

التمييز الأيديولوجي للعمارة المكدسة TCP / IP من طبقات الحزم الأخرى هو تفسير الوظائف ذات المستوى الأدنى - مستوى واجهة الشبكة.

تنفذ الطبقات السفلية من نموذج OSI (القناة والمادية) عددًا كبيرًا من وظائف الوصول إلى وسيط الإرسال ، وتأطير ومحاذاة مستويات الإشارة الكهربائية ، والتشفير والمزامنة ، وبعض الوظائف الأخرى. تقع كل هذه الميزات المحددة للغاية في قلب بروتوكولات الاتصال مثل Ethernet و Token Ring و PPP و HDLC والعديد من البروتوكولات الأخرى.

في المستوى الأدنى من مكدس TCP / IP ، تكون المهمة أبسط بكثير - فهي مسؤولة فقط عن تنظيم التفاعل مع تقنيات الشبكات المضمنة في الشبكة المركبة. يعامل TCP / IP أي شبكة في شبكة مركبة كوسيلة لنقل الحزم إلى جهاز التوجيه التالي في المسار.

يمكن تبسيط مهمة توفير واجهة بين تقنية TCP / IP وأي تقنية شبكة وسيطة أخرى:

لتحديد طريقة تجميع (تغليف) حزمة بروتوكول الإنترنت في وحدة من البيانات المرسلة لشبكة وسيطة ؛

لتحديد طريقة تحويل عناوين الشبكة إلى عناوين لتقنية هذه الشبكة الوسيطة.

يجعل هذا النهج شبكة TCP / IP المركبة مفتوحة لتضمين أي شبكة ، بغض النظر عن تقنية نقل البيانات الداخلية التي تستخدمها الشبكة. لكل تقنية جديدة ، يجب تطوير وسائل الواجهة الخاصة بها. وبالتالي ، لا يمكن تحديد وظائف هذا المستوى بشكل نهائي.

طبقة واجهة الشبكةفي مكدس TCP / IP غير منظم. يدعم جميع التقنيات الشعبية ؛ لشبكات المنطقة المحلية - هذه هي Ethernet و Token Ring و FDDI و Fast Ethernet و Gigabit Ethernet للشبكات العالمية - بروتوكولات من نقطة إلى نقطة SLIP و PPP وتقنيات X.25 و Frame Relay و ATM.

عادةً ، عندما تظهر تقنية LAN أو WAN جديدة ، يتم دمجها بسرعة في مكدس TCP / IP من خلال تطوير وثيقة RFC مقابلة تحدد طريقة لتغليف حزم IP في إطاراتها (على سبيل المثال ، RFC 1577 ، والتي تحدد تشغيل IP عبر شبكات ATM ، ظهرت في عام 1994 بعد وقت قصير من اعتماد معايير ATM الرئيسية).

يعمل كل بروتوكول اتصال مع بعض وحدات البيانات المرسلة. أحيانًا يتم تحديد أسماء هذه الوحدات بالمعيار ، ولكن في كثير من الأحيان يتم تحديدها ببساطة عن طريق التقاليد. لقد طور مكدس TCP / IP مصطلحًا راسخًا في هذا المجال على مر السنين (الشكل 4.15).

تدفق البيانات، أو مجرد دفق ، يشير إلى البيانات القادمة من التطبيقات إلى مدخلات بروتوكولات طبقة النقل - TCP و UDP.

شرائح TCP "شرائح" من دفق البيانات.

تين. 4.15. أسماء PDU في TCP / IP

غالبًا ما يشار إلى وحدة بيانات UDP باسم مخطط البيانات، أو مخطط البيانات. مخطط البياناتهو اسم عام لوحدات البيانات المستخدمة بواسطة البروتوكولات غير المتصلة. ينتمي بروتوكول IP أيضًا إلى مثل هذه البروتوكولات ، لذلك تسمى وحدة البيانات الخاصة به أيضًا مخطط البيانات. ومع ذلك ، غالبًا ما يتم استخدام مصطلح آخر - الحزمة.

في مكدس TCP / IP ، من المعتاد استدعاء الإطارات ، أو الإطارات ، ووحدات البيانات الخاصة بأي تقنية يتم فيها تعبئة حزم IP لنقلها لاحقًا عبر شبكات شبكة مركبة. لا يهم الاسم المستخدم لوحدة البيانات هذه في تقنية الشبكة المكونة. بالنسبة لـ TCP / IP ، يكون الإطار عبارة عن إطار Ethernet وخلية ATM وحزمة X.25 ، حيث تعمل جميعها كحاوية يتم فيها نقل حزمة IP عبر الشبكة المتسلسلة.

أكوام البروتوكول

مكدس البروتوكول هو مجموعة منظمة بشكل هرمي من بروتوكولات الشبكة ذات المستويات المختلفة ، وهي كافية لتنظيم وضمان تفاعل العقد في الشبكة. يتم استخدام عدد كبير من حزم بروتوكولات الاتصال حاليًا في الشبكات. أكثر الحزم شيوعًا هي: TCP / IP و IPX / SPX و NetBIOS / SMB و Novell NetWare و DECnet و XNS و SNA و OSI. كل هذه الأكوام ، باستثناء SNA ، في الطبقات السفلى - المادية والقناة - تستخدم نفس البروتوكولات المعيارية جيدًا Ethemet و Token Ring و FDDI وبعض البروتوكولات الأخرى ، والتي تسمح باستخدام نفس المعدات في جميع الشبكات. ولكن في المستويات العليا ، تعمل جميع المداخن وفقًا لبروتوكولاتها الخاصة. غالبًا ما لا تتوافق هذه البروتوكولات مع الطبقات الموصى بها بواسطة نموذج OSI. على وجه الخصوص ، عادةً ما يتم دمج وظائف الجلسة وطبقات العرض مع طبقة التطبيق. يرجع هذا التناقض إلى حقيقة أن نموذج OSI ظهر كنتيجة لتعميم الأكوام الموجودة والمستخدمة بالفعل ، وليس العكس.

تم تطوير جميع البروتوكولات المضمنة في المكدس بواسطة نفس الشركة المصنعة ، أي أنها قادرة على العمل بأسرع ما يمكن وكفاءة.

من النقاط المهمة في عمل معدات الشبكة ، ولا سيما محول الشبكة ، ربط البروتوكولات. يسمح لك باستخدام حزم بروتوكولات مختلفة أثناء تقديم محول شبكة واحد. على سبيل المثال ، يمكنك استخدام حزم TCP / IP و IPX / SPX في نفس الوقت. إذا حدث خطأ فجأة أثناء محاولة إنشاء اتصال مع المرسل إليه باستخدام الحزمة الأولى ، فسيتم التبديل تلقائيًا إلى استخدام البروتوكول من الحزمة التالية. نقطة مهمة في هذه الحالة هي النظام الملزم ، لأنه يؤثر بشكل لا لبس فيه على استخدام بروتوكول أو آخر من مكدسات مختلفة.

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

NetWare هو نظام تشغيل شبكة ومجموعة من بروتوكولات الشبكة المستخدمة في هذا النظام للتفاعل مع أجهزة الكمبيوتر العميلة المتصلة بالشبكة. تستند بروتوكولات الشبكة للنظام إلى مكدس بروتوكول XNS. يدعم NetWare حاليًا TCP / IP و IPX / SPX. كانت Novell NetWare شائعة في الثمانينيات والتسعينيات من القرن الماضي بسبب كفاءتها على أنظمة التشغيل ذات الأغراض العامة. إنها الآن تقنية قديمة.

طورت Xerox مكدس بروتوكول نقل الإنترنت لخدمات شبكة Xerox (XNS) لنقل البيانات عبر شبكات الإيثرنت. يحتوي على 5 مستويات.

الطبقة 1 - وسيط الإرسال - تنفذ وظائف الطبقة المادية وطبقة الارتباط في نموذج OSI:

* يدير تبادل البيانات بين الجهاز والشبكة ؛

* توجيه البيانات بين الأجهزة على نفس الشبكة.

الطبقة 2 - البوابة - تتوافق مع طبقة الشبكة في نموذج OSI:

* يدير تبادل البيانات بين الأجهزة الموجودة في شبكات مختلفة (يوفر خدمة مخطط 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 ووجهة البيانات.

المستوى 4 - التحكم - يتوافق مع الجلسة والمستويات التمثيلية في نموذج OSI:

* يدير عرض البيانات.

* يدير السيطرة على موارد الجهاز.

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

* يوفر وظائف معالجة البيانات للمهام التطبيقية.

مكدس بروتوكولات TCP / IP (بروتوكول التحكم في الإرسال / بروتوكول الإنترنت) هو الأكثر انتشارًا وعمليًا إلى حد بعيد. يعمل على الشبكات المحلية بجميع الأحجام. هذا المكدس هو المكدس الرئيسي على الإنترنت العالمي. تم تنفيذ دعم المكدس على أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام التشغيل UNIX. نتيجة لذلك ، نمت شعبية TCP / IP. تتضمن حزمة بروتوكولات TCP / IP عددًا لا بأس به من البروتوكولات التي تعمل على مستويات مختلفة ، ولكنها حصلت على اسمها من بروتوكولين - TCP و IP.

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 لتقديم البيانات عبر شبكة متسلسلة باستخدام أحد بروتوكولات النقل مثل TCP أو UDP.

تستخدم الطبقة السفلية من مكدس TCP / IP بروتوكولات نقل البيانات القياسية ، مما يجعل من الممكن استخدامها في الشبكات باستخدام أي تقنية شبكة وعلى أجهزة الكمبيوتر مع أي نظام تشغيل.

في البداية ، تم تطوير TCP / IP للاستخدام في شبكات واسعة النطاق ، وهذا هو السبب في أنها مرنة قدر الإمكان. على وجه الخصوص ، نظرًا لقدرة تجزئة الحزمة ، فإن البيانات ، على الرغم من جودة قناة الاتصال ، تصل في أي حال إلى المرسل إليه. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لوجود بروتوكول IP ، يصبح من الممكن نقل البيانات بين مقاطع الشبكة غير المتجانسة.

عيب بروتوكول TCP / IP هو تعقيد إدارة الشبكة. لذلك ، من أجل الأداء الطبيعي للشبكة ، يلزم وجود خوادم إضافية ، على سبيل المثال ، DNS ، DHCP ، وما إلى ذلك ، والتي تستغرق صيانتها معظم وقت مسؤول النظام. Limoncelli T. ، Hogan K. ، Cheilap S. - إدارة النظام والشبكات. الطبعة الثانية. عام 2009. 944 ثانية

مكدس بروتوكول IPX / SPX (تبادل حزم الشبكات المتسلسلة / تبادل الحزم المتسلسل) هو تطوير وخاصية Novell. تم تطويره لتلبية احتياجات نظام التشغيل Novell NetWare ، والذي احتل حتى وقت قريب أحد المناصب الرائدة بين أنظمة تشغيل الخادم.

يعمل بروتوكولات IPX و SPX على طبقات الشبكة والنقل الخاصة بنموذج ISO / OSI ، على التوالي ، وبالتالي يكمل كل منهما الآخر تمامًا.

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

لسوء الحظ ، تركز مجموعة بروتوكولات IPX / SPX في البداية على خدمة الشبكات الصغيرة ، لذا فإن استخدامها غير فعال في الشبكات الكبيرة: الاستخدام المفرط للبث على خطوط الاتصال منخفضة السرعة أمر غير مقبول.

في الطبقات المادية ووصلة البيانات ، يدعم مكدس OSI بروتوكولات Ethernet و Token Ring و FDDI ، بالإضافة إلى بروتوكولات LLC و X.25 و ISDN ، أي أنه يستخدم جميع بروتوكولات الطبقة المنخفضة الشائعة التي تم تطويرها خارج المكدس ، مثل معظم مكدسات أخرى. تتضمن طبقة الشبكة بروتوكول الشبكة الموجهة للاتصال (CONP) نادر الاستخدام نسبيًا وبروتوكول الشبكة غير المتصل (CLNP). بروتوكولات توجيه مكدس OSI هي ES-IS (النظام النهائي - النظام المتوسط) بين الأنظمة النهائية والمتوسطة و IS-IS (النظام المتوسط ​​- النظام المتوسط) بين الأنظمة الوسيطة. تخفي طبقة النقل الخاصة بمكدس OSI التمييز بين خدمات الشبكة الموجهة للاتصال وغير المتصلة بحيث يتلقى المستخدمون الجودة المطلوبة للخدمة بغض النظر عن طبقة الشبكة الأساسية. لتحقيق ذلك ، تتطلب طبقة النقل من المستخدم تحديد جودة الخدمة المطلوبة. توفر خدمات التطبيقات نقل الملفات ومحاكاة المحطة الطرفية وخدمة الدليل والبريد. الأكثر شيوعًا هي خدمة الدليل (X.500) والبريد الإلكتروني (X.400) وبروتوكول المحطة الافتراضية (VTP) ونقل الملفات وبروتوكول الوصول والتحكم (FTAM) ونقل المهام وبروتوكول التحكم (JTM).

مجموعة بروتوكولات شائعة إلى حد ما طورتها IBM و Microsoft ، على التوالي ، ركزت على استخدامها في منتجات هذه الشركات. مثل TCP / IP ، تعمل البروتوكولات القياسية مثل Ethernet و Token Ring وغيرها في طبقة الارتباط المادي وبيانات مكدس NetBIOS / SMB ، مما يجعل من الممكن استخدامها مع أي معدات شبكة نشطة. في المستويات العليا ، يعمل بروتوكولات NetBIOS (نظام الإدخال / الإخراج الأساسي للشبكة) و SMB (Server Message Block).

تم تطوير بروتوكول NetBIOS في منتصف الثمانينيات من القرن الماضي ، ولكن سرعان ما تم استبداله ببروتوكول NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) الأكثر فاعلية ، والذي يسمح لك بتنظيم تبادل معلومات فعال للغاية في شبكات لا تزيد عن 200 جهاز كمبيوتر.

لتبادل البيانات بين أجهزة الكمبيوتر ، يتم استخدام الأسماء المنطقية التي يتم تعيينها ديناميكيًا لأجهزة الكمبيوتر عندما تكون متصلة بالشبكة. في هذه الحالة ، يتم توزيع جدول الأسماء على كل كمبيوتر موجود على الشبكة. يتم أيضًا دعم العمل باستخدام أسماء المجموعات ، مما يسمح لك بنقل البيانات إلى عدة مستلمين في وقت واحد.

المزايا الرئيسية لبروتوكول NetBEUI هي السرعة ومتطلبات الموارد المنخفضة للغاية. إذا كنت بحاجة إلى تنظيم تبادل سريع للبيانات في شبكة صغيرة تتكون من جزء واحد ، فلا يوجد بروتوكول أفضل لهذا. بالإضافة إلى ذلك ، لتسليم الرسائل ، لا يعد الاتصال الثابت شرطًا إلزاميًا: في حالة عدم وجود اتصال ، يستخدم البروتوكول طريقة مخطط البيانات ، عندما يتم تزويد الرسالة بعنوان المستلم والمرسل و "المقاصة" ، بالانتقال من كمبيوتر إلى آخر.

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

أما بالنسبة لبروتوكول SMB (Server Message Block) ، فإنه ينظم الشبكة على أعلى ثلاثة مستويات - الجلسة والعرض ومستويات التطبيق. باستخدامه يصبح من الممكن الوصول إلى الملفات والطابعات وموارد الشبكة الأخرى. تم تحسين هذا البروتوكول عدة مرات (تم إصدار ثلاثة إصدارات) ، مما جعل من الممكن استخدامه حتى في أنظمة التشغيل الحديثة مثل Microsoft Vista و Windows 7. بروتوكول SMB عالمي ويمكن إقرانه مع أي بروتوكول نقل تقريبًا ، من أجل مثال TCP / IP و SPX.

تحتوي حزمة بروتوكولات DECnet (شبكة شركة المعدات الرقمية) على 7 طبقات. على الرغم من الاختلاف في المصطلحات ، فإن طبقات DECnet تشبه إلى حد بعيد طبقات نموذج OSI. تطبق DECnet مفهوم بنية شبكة الحمض النووي (هندسة الشبكة الرقمية) ، التي طورتها DEC ، والتي بموجبها يمكن دمج أنظمة الحوسبة غير المتجانسة (أجهزة الكمبيوتر من فئات مختلفة) التي تعمل في ظل أنظمة تشغيل مختلفة في شبكات معلومات موزعة جغرافيًا.

تم تصميم بروتوكول IBM System Network Architecture (SNA) للتواصل عن بعد مع أجهزة الكمبيوتر الكبيرة ويحتوي على 7 طبقات. يعتمد SNA على مفهوم الجهاز الرئيسي (المضيف) ويوفر وصولاً طرفية عن بُعد إلى حواسيب IBM المركزية. السمة المميزة الرئيسية لنظام SNA هي أن كل محطة طرفية يمكنها الوصول إلى أي تطبيق مضيف. يتم تنفيذ بنية شبكة النظام بناءً على طريقة الوصول إلى الاتصالات الافتراضية (VTAM) في الكمبيوتر المضيف. يدير VTAM جميع خطوط ومحطات الاتصالات ، مع وصول كل محطة وصول إلى جميع التطبيقات.