طبقة التقديم وطبقة التطبيقات

يقتصر عمل طبقة التقديم على وظيفة واحدة وهى ترجمة الصيغة (Syntax) بين الانظمة المختلفة .فى بعض الحالات ،تستخدم الحاسبات المتصلة ببعضها عبر شبكة بصيغ مختلفة ، وطبقة التطبيق هي التي تتيح لها امكانية العثور على صيغة مشتركة للاتصال عبر الشبكة .حين يؤسس نظامان اتصالا على طبقة التقديم ، فانهما يتبادلان رسائل تحتوى معلومات عن الصيغ المشتركة بينهما ،ويختاران معا الصيغة التي سيستخدمها اثناء الجلسة.
لكل واحد من النظامين المشتركين فى الاتصال صيغة مجردة (Abstract Syntax) ، وهى الشكل الطبيعي لاتصال كل واحد منهما . اثناء عملية الوصول الى صيغة مشتركة ، يختار النظامان صيغة نقل (Transfer syntax) ، ويحول النظام المستقبل صيغة النقل الى صيغته المجردة .يستطيع اي نظام ان يختار صيغة نقل تقدم خدمات اضافية حين يطلب منه
 ذلك ،مثل ضغط البيانات او تشفيرها. 
ثانيا :طبقة التطبيقات :
طبقة التطبيق هي نقطة الدخول التي تستخدمها البرامج للوصول الى النموذج OSI والاستفادة من موارد الشبكة .تقدم معظم بروتوكولات طبقة الشبكة خدمات تستخدمها البرامج للوصول الى الشبكة ،مثل بروتوكول نقل البريد البسيط ،الذى تستخدمه معظم برامج البريد الالكتروني لارسال الرسائل الالكترونية .
فى بعض الحالات ،كما فى حالة بروتوكول نقل الملفات ،يكون بروتوكول طبقة التطبيقات هو البرنامج نفسه.
غالبا ما تتضمن بروتوكولات طبقة التطبيق وظائف طبقتي الجلسة والتقديم .والنتيجة ،يتالف مكدس البروتوكولات المثالى من اربعة بروتوكولات منفصلة ، تعمل على طبقة التطبيق ،النقل ، الشبكة ، وربط البيانات. 

(The session layer ) طبقة الجلسة

طبقة الجلسة هى النقطة التى يبدا فيها الاختلاف بين البروتوكولات المستخدمة على الشبكات و نموذج OSI بالظهور .

لاتوجد بروتوكولات مستقلة لطبقة الجلسة كما هو الحال فى الطبقات اسفلها، وانما تضمن وظائف الجلسة مع بروتوكولات اخرى تتضمن وظائف طبقتى التقديم والتطبيق .تهتم طبقة النقل ، الشبكة ،ربط البيانات ،والطبقة الفيزيائية بالنقال السليم للبيانات عبر الشبكة ، بينما لا تتدخل بروتوكولات طبقة الجلسة والطبقات التى فوقها بعملية الاتصال . تقدم طبقة الجلسة 22 خدمة ،يهتم الكثير منها بطريقة تبادل المعلومات بين الانظمة .الخدمتان الاهم بينها هما تنظيم الحوارات وفصل الحوارات .حيث يسمى تبادل المعلومات بين اى نظامين على الشبكة حوارا.

وعلية تنظيم الحوارات هى اختيار الاسلوب الذى يستخدمه النظامان لتبادل الرسائل . حين يبدا الحوار ، يختار النظامين احد الاسلوبين ،اسلوب التناوب ثنائى الاتجاه TWA ، او اسلوب التزامن ثنائى الاتجاه TWS .فى اسلوب التناوب ثنائى الاتجاه يتبادل النظامان الدور فى ارسال البيانات ،ولا يسمح سوى للنظام صاحب الدور بارسال البيانات وهذا يحد من المشاكل الناتجة عن تصادم الرسائل اثناء النقل . اسلوب التزامن ثنائى الاتجاه معقد اكثر ،بسبب عدم وجود دور وبالتالى امكانية ارسال المعلومات من النظامين فى اى وقت وحتى فى نفس الوقت.

فصل الحوارات هى عملية انشاء نقاط تفحص فى مجرى البيانات تتيح للنظامين المتصلين تنسيق اعمالها .تختلف درجة الصعوبة الانشاء لنقاط التفحص بحسب استخدام الاسلوبين.

طبقة النقل (Transport layer)

تقدم بروتوكولات طبقة النقل خدمات تتم الخدمات التي تقدمها طبقة الشبكة .غالبا ما يلاحظ ان بروتوكولات طبقة النقل وطبقة الشبكة المستخدمة لتقل البيانات تشكل زوجا منسجما ، يظهر ذلك واضحا فى حالة TCP\IP فهو يتضمن البروتوكول TCP الذى يعمل على طبقة النقل ، والبروتوكول IP الذى يعمل على طبقة الشبكة. معظم اطقم البروتوكولات تحتوى على بروتوكولين او اكثر فى الطبقة (طبقة النقل ) حيث تقدم هذه البروتوكولات مستويات مختلفة من الخدمات .البروتوكول الذى يستخدم احيانا بدلا من TCP هو بروتوكول المخططات البيانية للمستخدم (User Datagram Protocol(UDP يتيح ايضا طقم البروتوكولات IPX خيارات لبروتوكولات طبقة النقل ، تتضمن البروتوكولين البروتوكول الاساسي ل(NetWare Core Protocol(NCP والتبادل المسلسل للرزم Sequended Packet Exchange. الفرق بين البروتوكولات التي تقدمها طبقة النقل ضمن اي طقم بروتوكولات هو ان بعضها يعتمد فى عمله على الاتصال وبعضها الاخر يعمل بدون اتصال .البروتوكول القائم على الاتصال ( Connection -oriented) هو البروتوكول الذى يتبادل فيه النظامان المتصلان رسائل لتاسيس اتصال بينهما قبل نقل اية بيانات.يتضمن ان كلا النظامين نشط وجاهز لتبادل البيانات . البروتوكول TCP على سبيل المثال ، بروتوكول قائم على الاتصال ، حين نستخدم مستعرض الويب للاتصال بملقم الانترنت، يقوم المستعرض والملقم اولا بما يعرف بالمصافحة  ثلاثية الاتجاه (Three-Way Handshake) لتاسيس الاتصال .بعد ذلك فقط يمكن للمستعرض ان يرسل عنوان صفحة الويب المطلوبة الى الملقم ، عند الانتهاء من ارسال البيانات ، تقوم الانظمة بمصافحة مشابهة لقطع الاتصال . تقدم البروتوكولات القائمة على الاتصال خدمات اضافية ايضا مثل الاشعار باستلام الرزم (Packet Acknowledge)  ،تقطيع البيانات (Data Segmentation) ، التحكم بالجريان ( Flow Control) ، وكشف وتصحيح الاخطاء .تستخدم الانظمة هذا النوع من البروتوكولات القائمة على الاتصال انها موثوقة (Reliable) .الوثوقية هنا اصلاح تقنى يدل على ان كل رزمة منقولة باستخدام البروتوكول سيقوم النظام المستقبل بالاشعار باستلامها والتحقق من نقلها بدون اخطاء .المشكلة فى هذا النوع من البروتوكولات انه يزيد الة حد كبير كمية تبادل بيانات التحكم بين النظامين .فبالاضافة للرسائل الزائدة اللازمة لتاسيس الاتصال وانهائه ، فان الترويسات التي تطبقها البروتوكولات عديمة الاتصال .فى حالة الطقم TCP\IP ، يستخدم البروتوكول TCP ، يستخدم البروتوكول TCP ترويسة بحجم 20 بايت بينما يستخدم البروتوكول UDP ترويسة بحجم 8 بايت فقط.
البروتوكولات عديم الاتصال (Connectionless) هي البروتوكولات التي لا تحتاج لاتصال تمهيدي بين النظامين قبل ارسال بيانات التطبيق .يرسل النظام المرسل البيانات ببساطة الى النظام الى النظام الوجهة دون علم منه ان كان هذا النظام جاهزا لاستلامها او ان كان هذا النظام موجودا اصلا. تستخدم الانظمة البروتوكولات عديمة الاتصال بشكل عام للتعاملات المقتضبة التى تتالف فقط من طلبات واستجابات .تعمل الاستجابة الت يقوم بها النظام المستقبل دور بطاقة اشعار بالاستلام .
تقدم البروتكولات لطبقة النقل بشكل علام مسارا عبر الطبقات التى فوقها ، فمثل ما تفعل بروتكولات طبقة  ربط البيانات تماما ، فان الترويستان اللتان يضعهما البروتوكولان TCPو UDP  مثلا يتضمنان ارقام منافذ تميز التطبيق الذى ولد الرزمة زالتطبيق الموجهة اليه.
زمن الجدير ذكره ان البروتوكولات القائمة على الاتصال والبروتوكولات عديم الاتصال لا تقتصر على طبقة النقل فقط ، فبروتوكولات طبقة الشبكة مثلا عديم الاتصال عادة ، لانها تترك الوظائف الوثوقية لبروتوكولات طبقة النقل.

البوابة (Gate way)

البوابة جهاز يربط بين نظامين يستخدمان:

1- بروتوكولات مختلفة .

2- تصميم متباين لحزم البيانات.

3- لغات مختلفة .

4- تصاميم مختلفة.

تستطيع البوابات ربط الشبكات التي تعمل فى بيئات مختلفة مثلا ويندوز NT وشبكة انظمة IBM وتقوم بتسلم البيانات من الشبكة الاولى ثم تقوم بازالة كل معلومات البروتوكول منها ثم تعيد تشكيل الحزمة وتضيف اليها معلومات البروتوكول فى الشبكة المستقبلة، اذا ما تقوم البوابة به حقا هو عملية تحويل كاملة من بروتوكول الى بروتوكول اخر .

تعتبر البوابة ذات مهمة محددة ، وغالبا يتم توفير مزود خاص فى الشبكات الواسعة للعب دور البوابة ونظرا لان العمليات التي تقوم بها البوابة من تحويل بين البروتوكولات يعتبر من الامور المستهلكة لذاكرة وموارد الجهاز فانه يستحسن ان يكون الجهاز القائم بدور البوابة مخصص فقط لهذه المهمة وان لا توكل اليه مهام اخرى.

تتمثل مزايا البوابة فيما يلى :

1- تقوم البوابات بمهمتها المحددة بكفاءة وفعالية.

2- تخفف من الحمل على باقي الاجهزة .

اما العيوب فتتمثل فى ما يلى:

1- ان مهامها محدودة للغاية .

2- بطئ عملها.

3- مكلفة الثمن.

يشير مصطلح "الموجه Router" دائما الى جهاز برمجي او عتادي يصل بين شبكتين محليتين على مستوى طبقة الشبكة لكن عند الحديث عن TCP\IP غالبا ما يشار للموجهات باستخدام المصطلح "بوابة Gate way" على سبيل المثال ، عند تكوين عميل TCP\IP على نظام ويندوز نضع عنوان البوابة الافتراضية وهى فعليا موجه على الشبكة المحلية التي يستخدمها النظام للوصول الى الشبكات الاخرى .

ايضا ، يمكن ان تشير البوابات الى جهاز برمجي او عتادي يعمل على طبقة التطبيق ويقدم واجهة بين البرنامجين .

على سبيل المثال ، توجد بوابة بريد الكتروني تتيح للمستخدمين الذين يستخدمون احد انظمة البريد الالكتروني ارسال رسائلهم الى مستخدمين اخرين يستخدمون نظام بريد الكتروني اخر لناخذ مثالا على بوابة البريد الالكتروني :

1- تستقبل البوابة رسالة فى شكل معين .

2- تترج الرسالة الى شكل جديد يستطيع المستقبل استخدامه .

3- توجه الرسالة الى مستقبلها .

الموجه(Router)

الموجه Router :
هو جهاز يستخدم لتوسيع الشبكة المحلية ويحقق اتصالا فى البيئات المختلفة التي تتكون من اقسام شبكات ذوات تصاميم وبروتوكولات مختلفة.
تقوم الموجهات باعمال مختلفة:
1-ترشيح حركة المرور بين الاقسام المختلفة للشبكة.
2- ربط اقسام الشبكة معا.
ولكنها وبعكس الجسور لا تسمح بمرور الرسائل الموجهة لجميع المستخدمين .
بشكل عام توفر الموجهات تحكما افضل بحركة المرور بين الشبكات.
تستطيع الموجهات قراءة المعلومات المعقدة لعنونة الشبكة والتي تحملها حزم البيانات ، كما تستطيع ان توجه الحزم عبر عدة الشبكات وتقوم بذلك بتبادل معلومات محددة للبروتوكولات بين الشبكات المختلفة.
كما تقوم الموجهات بمشاركة معلومات التوجيه مع الوجهات الاخرى على الشبكة ، وذلك يتيح لها استخدام هذه المعلومات لاعادة توجيه ضمن روابط الشبكة الواسعة التي يفشل فيها تحقيق الاتصال ، تستطيع الموجهات الربط بين الشبكات المحلية والشبكات الواسعة بالقيام بترجمة بروتوكول الطبقة الثالثة او بمعنى ادق ترجمة عنوان الوجهة فى حزمة البيانات من صيغة يفهمها بروتوكول بروتوكول الشبكة ايا كان هذا البروتوكول .
يقوم الموجه بمراقبة المسارات على الشبكة وتحديد اقلها ازدحاما لتوجيه حزم البيانات عبرها ، وفى حالة ان اصبح هذا المسار الذى يتم اختياره فى مزدحما فى المستقبل فانه من الممكن اختيار مسار اخر .
تستخدم الموجهات جداول التوجيه لتحديد عنوان وجهة الروم التي يستقبلها.
يحتوى جدول التوجيه على المعلومات التالية:
1- جميع عناوين الشبكة.
2- كيفية الاتصال بالشبكات الاخرى.
3- المسارات المتوفرة بين الموجهات بالشبكة.
تتعرف الموجهات على ارقام الشبكة التي تسمح لها بالتحدث مع غيرها من الموجهات على الشبكة ، وتتعرف كذلك على عناوين الشبكات التي تنتمى لها كل بطاقة شبكة.
من المهم ان نلاحظ ان جداول التوجيه التي يستخدمها الموجهات تختلف عن ذلك التي يستخدمها الجسور ، ويكمن الاختلاف فى ان جداول التوجيه للموجهات فى الجسور تحتوى على عناوين بروتوكول MAC لكل جهاز على الشبكة، بينما تحتوى جداول التوجيه للجسور على عناوين الشبكات المرتبطة معا وليس على عنوان كل جهاز على الشبكة.
تستخدم الموجهات خوارزميات توجيه مختلفة مع جداول التوجيه ، وهذه الخوارزميات تتضمن :
1- بروتوكول معلومات التوجيه.
2- اول واقصر طريق مفتوح .
3- بروتوكول خدمات ال Netware.
خوارزمية RIP فهي تفتح للنوع المسمى خوارزميات شعاع المسافة وهى كما هو واضح من اسمها تعتمد على حساب المسافة وتعتمد فى هذه الطريقة على ما يسمى بالاوزان والمعيار هو كم قفزة اي موجه يفصلنا عن الهدف فاذا كان موجه واحد فالوزن هو 1، موجهان فالوزن هو2 وهكذا.
يرسل الموجه وبشكل دوري معلوماته عن الشبكة بكاملها . ولانجاز هذه العملية يجب معرفة طبولوجية الشبكة التي يرسل عبرها الى الموجهات المجاورة له.

تجزئة وتوجيه البيانات

اولا:التجزئة:Fragmenting:
قد يتوجب على الرزم التي تنشئها طبقة الشبكة عبور الكثير من الشبكات المختلفة فى طريقها الى وجهتها ، وقد يكون لبروتوكول طبقة ربط البيانات التي تصادفها هذه الرزم خصائص وامكانيات مختلفة ، من هذه الامكانيات ، الحجم الاقصى للرزمة التي يستطيع البروتوكول نقلها .
على سبيل المثال اقصى حجم للاطار الذى يستطيع البروتوكول Token Ring نقله هو4500بايت الا ان Ethernet لا يستطيع التعامل مع اطر اكبر من 1500 بايت . عند توجيه الرزمة الكبيرة الى شبكة تستخدم البروتوكول Ethernet ينبغى على البروتوكول طبقة الشبكة تجزئة هذه الرزمة الى اجزاء لا يزيد حجم الواحد منها عن 1500 بايت تسمى هذه العملية بالتجزئة  Fragmenting .
خلال عملية التجزئة ، يجرى بروتوكول طبقة الشبكة الرزمة الى اجزاء صغيرة بما يكفي لنقلها عبر بروتوكول طبقة ربط البيانات ، يصبح كل جزء رزمة قائمة بذاتها ويحتوى على المعلومات اللازمة لاتمام الرحلة الى طبقة الشبكة الموجه اليها .لا يتم اعادة تجميع الاجزاء حتى تصل جميع الرزم الاجزاء الى النظام الهدف .فى بعض الحالات ، قد تتم الرزم ، وتجزئة كل جزء من الثانية قبل الوصول الى الوجهة النهائية.
ثانيا:التوجيه:Routing:
التوجيه هو عملية توجيه الرزم من مصدرها ، عبر شبكة وصولا الى وجهتها النهائية باستخدام افضل مسار ممكن.
على الشبكات المعقدة جدا مثل الانترنت او شبكات الشركات الضخمة ،يمكن الوصول الى اية وجهة عبر عدة مسارات مختلفة. ينشئ مصممو الشبكات عن قصد ارتباطات فائضة بحيث يظل ممكنا ايجاد سبيل عبر الشبكة الى الوجهة النهائية فى حالة فشل احد الحاسبات على الشبكة.
ترتبط الشبكات المحلية التي تتالف منها الشبكة الجامعة بواسطة موجهات . ان عمل الموجه استلام الشحنات الواردة من احدى الشبكات وارسالها الى وجهة معينة على شبكة محلية اخرى .
تقسم الانظمة الى نوعين من حيث الاتصالات على الشبكات الجامعة ،هما:
1- الانظمة الطرفية .
2- الانظمة الانتقالية.
الانظمة الطرفية هي المصادر التي تاتى منها الرزم وفى نفس الوقت الوجهة المحتملة لاي رزمة ، فى حين ان الموجهات هى الانظمة الانتقالية. تستخدم الانظمة الطرفية كا الطبقات السبع فى نموذج OSI ، فى حين ان الرزم التي تصل الى الانظمة الانتقالية لا تتجاوز اكثر من حدود طبقة الشبكة ، حيث يقوم الموجه بمعالجتها وارسالها للاسفل ثانية لنقلها الى وجهتها الثانية ،تحتفظ الموجهات بمعلومات عن الشبكة ضمن جداول تخزن فى الذاكرة لتستطيع توجيه الرزم بشكل صحيح الى وجهتها . ويمكن وضع المعلومات هذه الجداول اما يدويا من قبل مدير الشبكة او جمعها اليا (اوتوماتيكيا) من الموجهات الاخرى باستخدام بروتوكولات توجيهمخصصة . يعين كل مدخل فى جدول التوجيه عنوان شبكة اخرى والموجه الذى يجب ان تمر الرزم عبره للوصول الى تلك الشبكات.
تحتوى مداخل جدول التوجيه ايضا على مصفوفة تدل على فاعلية ذلك الموجه بالمقارنة مع غيره .فى حالة وجود اكثر من طريق للوصول الوجهه المعينة ، يختار الموجه  الطريق الافضل ويمرر الرزمة للاسفل نحو طبقة ربط البيانات لارساله الى الموجه المحدد فى مدخل جدول التوجيه . فى الشبكات الضخمة ، يمكن ان تكون عملية التوجيه معقدة الى حد كبير الا ان الجزء الاكبر منها يكون اوتوماتيكيا وغير مرئي من المستخدم .
 كما تعين ترويسة بروتوكول طبقة ربط البيانات بروتوكول طبقة الشبكة الذى ولد البيانات التي تنقلها ، تمييز ترويسة بروتوكول طبقة الشبكة بروتوكول طبقة النقل التي استلمت منه البيانات التي تنقلها. بهذه المعلومات ، يستطيع النظام المستقبل تمرير الرزم الى بروتوكول طبقة النقل الصحيح.

انواع Ip\address

الطرق المستخدمة فى الاي بي ادرس :
الطريقة الكلاسيكية الساكنة Static:
يقوم مدير الشبكة Network manager بوضع العناوين المنطقية لجميع الحواسيب الموجودة على الشبكة ضمن خطة منهجية معروفة من البداية بحيث يجب لا يتغير الا اذا قام هو بتغيرها.
الطريقة الديناميكية Dynamic:
تمنح الحواسيب هنا عناوين منطقية بشكل ديناميكية باستخدام طرق معينة يحصل الحاسوب على عنوان طبقة الشبكة عندما يريد الاتصال بالشبكة فقط.
وهنا ستنشا لدينا مشكلة بسيطة وهى كيف تتم الترجمة بين العنوان المنطقي والفيزيائي فى الاتجاهين ، ولاجل هذه المشكلة تم ايجاد بروتوكولات خاصة لحلها ومنها:
بروتوكول حل العنوان Address Resolution Protocol
يستخدم لمعرفة العنوان الفيزيائي لمحطة ما فى حالة العنوان المنطقي لها .
وكمثال على عمل البروتوكول ، اذا كانت لدينا محطة A تريد ارسال معطيات الى محطة اخرى B (حيث A وB موجودتان على نفس الشبكة المحلية ) ، تقوم المحطة A بارسال طلب ARP Request الى جميع المحطات (عن طريق البث Broad casting) والذى يتضمن العنوان المنطقي للمحطة  B ، تستقبل كل محطة موجودة على تلك الشبكة هذا الطلب ولكن واحدة فقط ستتعرف عليه من خلال عنوانها المنطقي ، تجيب المحطة  B عن هذا الطلب باعطاء عنوانها الفيزيائي MAC  Address .
وفى حالة كون AوB غير موجودتين على نفس الشبكة المحلية والتجهيز C مثلا (موجه مثلا) يقوم بدور الوسيط بينهما فان C هو الذى يستقبل الطلب من A وبما انه يعرف ان B واقعة على الجزء للشبكة المتصل به فيقوم بارسال رسالة اجابة Reply الى A تتضمن العنوان الفيزيائي ماك ادرس الخاص به ( الموجه C) حيث يحتفظ المحطة A بالعنوان الفيزيائي ل C وتقوم بارسال الطرود اليه وهو يقوم بدوره بايصالها ل B.
بروتوكول حل العنوان المعكوس (RARP):
يسمح هذا البروتوكول لمحطة ما ان تتعرف على عنوانها المنطقى بالاستناد الى عنوانها الفيزيائى .وتحتاج الى هذا البروتوكول فى حالة عدم امتلاك المحطة قرصا صلبا او فى حالة وصل المحطة للمرة  الاولى  على الشبكة ، فعندما تريد الاقلاع ترسل المحطة التى تريد معرفة عنوانها المنطقى طلب يتضمن عنوانها الفيزيائى وتستقبله كافة محطات الشبكة ولدينا  فى هذه الحالة بروتوكول RARP الذى سيجيب على هذا الطلب باجابة RARPتحتوى على العنوان المنطقى للمحطة.
يعتمد البروتوكول الاى بى خاصة به للعنونة مستقل كليا عن عناوين طبقة ربط البيانات . يعين كل حاسب على الشبكة تستخدم بروتوكول الاى بى عنوانا على شكل 32Bit من قبل المدير للشبكة. يميز هذا العنوان الشبكة التى توجد عليها الحاسوب والحاسوب نفسه، بحيث يمكن لكل عنوان ان يميز كل حاسوب بشكل فريد .
بينما فى الشبكات التى تستخدم البروتوكول IPX ،يعين عنوان مستقل لتمييزالشبكة التى يوجد الحاسوب عليها ويستخدم العنوان العتادى ماك ادرس لتمييز اى حاسوب على الشبكة.فى الشبكات التى تستخدم البروتوكول NetBEUI يتم تمييز كل حاسوب باستخدام اسم Net BIOS يعطى للنظام اثناء عملية التنصيب.