البرتكولات .tcp\ip
--------------------------------------------------------------------------------
مقدمــــــة :
إذا كنت تملك جهاز هاتف به خاصية الإتصال السريع أو هاتف جوال بخاصية حفظ الأسماء والأرقام فإنك قد فهمت ما أود الكتابة عنه اليوم ! هل فكرت يوما أن تفهم ماهو عنوان بروتوكول الإنترنت الخاص بك ؟ لا عليك فالحكاية سهله جدا وهذا البروتوكول مبني على حقيقة واقعية و هي أننا نستطيع التعامل مع الأسماء ونستطيع تذكرها أكثر من حفظ و تذكر الأرقام خاصة إذا كانت الأرقام طويلة ويصعب تذكرها ولذلك فنحن نلجأ الى تخزين الأسماء في أجهزة الهاتف بدلا من حفظ الأرقام ! ولكنك قد تتساءل مادخل هذه بتلك ؟ وحتى تستطيع فهم الموضوع لابد لنا من ذكر الخلفية التاريخية لها.....
المقدمه التاريخيه :-
وقد طور بروتوكول tcp/ip أساسا في عام 1969م من قبل وكالة مشاريع البحوث المطورة للدفاع الامريكي (US DEFENE ADVANCE RESEARCH PROJECTS AGENCY DARPA)
بحيث قام المسؤولون عن تطوير شبكة الإنترنت منذ بداية الستينات (أي منذ أن كانت الشبكة مقتصرة على بعض مراكز البحث العلمي التابعة للجامعات الأمريكية ووزارة الدفاع الأمريكية) بالإستفادة من نظام الهاتف في اعتماد طريقةالترقيم في تمييز كل مستخدم وتحديد البلد والمدينة والمنطقة التى يتصل منها والعكس صحيح أي انك لو تعرف اسم الشخص تستطيع الحصول على رقمه الهاتفي بالإتصال على دليل الإستعلامات ، و نتيجة لإعتماد انظمة الهاتف على هذه الطريقة أصبح يسهل إرسال وإستقبال المكالمات من أو الى ذلك الجهاز او المشترك في خدمة الهاتف. و في مجال الإنترنت فلقد تم الإعتماد على نفس طريقة الترقيم في خدمة الهاتف حتى يتم تمييز أي جهاز في الدنيا مرتبط بشبكة الإنترنت وبذلك تسهل عملية إرسال أو إستقبال المعلومات منه و يتمكن الناس من تمييز كل مستخدم للإنترنت بمعرفة عنوان الأي بي الخاص به ولذلك يمكن تشبيهه عنوان الأي بي برقم الهاتف. و في مجال الإنترنت اذا ما تم معرفة عنوان بروتوكول الإنترنت (الأي بي) يمكن الوصول الى اسم صاحب ذلك العنوان ...
ماهو بروتوكول TCP/IP وماوظيفته ؟
إن الإنسان والكمبيوتر لهما ميزتان متشابهتان، وهي أن كل منهما يستعمل لغة معقدة للتفاهم. فإذا أراد شخصان يتحدثان لغتين مختلفتين، ولنقل العربية واليابانية مثلا أن يتفاهما، فإن عليهما أن يستخدما مترجما بينهما، أو أن يتحدث الاثنان بلغة ثالثة ولنقل الإنجليزية مثلا . إن أجهزة الكمبيوتر غير موحدة في طريقة صنعها أو تشغيلها، فهي تعمل بلغات وبنظم تشغيل مختلفة، منها نظام دوس ونظام يونكس ونظام ماكينتوش وغيره، ولكي نجعل هذه الأجهزة تتصل مع بعضها بواسطة شبكة واحدة ( الإنترنت) وتتفاهم فيما بينها من خلال تلك الشبكة، فإن الإنترنت يستخدم مجموعة بروتوكولات معينة، ودعنا هنا نسميها "لغة" من أجل التقريب، وهي: Transmission Control Protocol// Internet Protocol ويطلق عليها اختصارا TCP/IP لقد تم اختراعها سنة 1970، وكانت جزءا من أبحاث مؤسسة DARPA، التي قامت لتوصيل أنواع مختلفة من الشبكات وأجهزة الكمبيوتر. كان تمويل هذه المؤسسة عاما من أجل تطوير هذه "اللغة"، ولذلك فإنها تتصف بعدم تبعيتها لأحد ، والنتيجة أنها أصبحت ملكا عاما، وبالتالي لا يمكن لأحد ادعاء الحق باستخدامها له فقط. وأكثر من هذا فان بروتوكولات TCP/IP تتكون من عتاد Hardware وبرامج Software مستقلة، ولذلك فإن أي شخص يمكن له أن يكون متصلا بالإنترنت، ويشارك في المعلومات، مستخدما أي نوع من أجهزة الكمبيوتر. ما هو البروتوكول؟ البروتوكول بالنسبة للكمبيوتر على الإنترنت عبارة عن مجموعة القواعد التي تحدد كيف يمكن لأجهزة الكمبيوتر أن تتفاهم مع بعضها البعض عبر الشبكة التي تتواجد عليها. وشبكة الكمبيوتر تعني جهازي كمبيوتر أو أكثر متصلة مع بعضها البعض وقادرة على أن تتشارك في المعلومات . عندما تتحادث أجهزة الكمبيوتر مع بعضها البعض فإن ذلك يعني تبادلها مجموعة من الرسائل. وحتى يكون في إمكانها فهم تلك الرسائل والعمل على تنفيذها فإن على أجهزة الكمبيوتر الموافقة على العمل بقواعد واحدة متفق عليها. فإرسال واستقبال البريد الإلكتروني ونقل الملفات والمعلومات وغيرها هي أمثلة على ما تقوم به أجهزة الكمبيوتر عبر الشبكات باستخدام مجموعة القواعد التي تحدد طريقة تفاهم أجهزة الكمبيوتر مع بعضها أو ما أسميناه بالبروتوكول. إن البروتوكول يقوم بوصف الطريقة التي يجب على تلك الأجهزة أن تتبادل فيها الرسائل وتنتقل المعلومات . البروتوكول يختلف باختلاف نوع الخدمة التي تقدمها الشبكة. وعلى سبيل المثال فإن الإنترنت قد تأسس على مجموعة البروتوكولات التي تكون عائلة واحدة هي TCP/IP . في الواقع عبارة عن بروتوكولين مختلفين ولكنهما يعملان معا دوما في نظام الإنترنت، ولهذا السبب فإنهما أصبحا مقبولين لأن يوصفا بأنهما وكأنهما نظام واحد.
برتوكول الانترنت
اختصار للعبارة الإنجليزية (Internet protocol)، وينضوي هذا البروتوكول تحت مجموعة بروتوكولات (TCP/IP) التي تتحكم بتجزيء رسائل البيانات المُرسَلة إلى حُزَم (packets)، وتوجيه هذه الحُزَم من المرسِل إلى المستقبِل، إضافة إلى إعادة تجميع الحُزَم لتشكيل رسائل البيانات الأصلية لدى المستقبِل
كيف يتم التطبيق ؟؟؟؟
ولكي يمكن تطبيق هذا الشئ كان لا بد لهم من الوصول الى نظام موحد للشبكة يمكنهم من تطبيق هذا النظام على الإنترنت على
أولا : أن يكون لهذا النظام الموحد قدرة على ازالة الحواجز الناتجة عن الإختلافات في مواصفات واشكال و أنواع أجهزة الكمبيوتر المرتبطة مع بعضها البعض بواسطة الشبكة
ثانيا : عدم تأثر هذا النظام بالتطورات التي تطرأ على التكنولوجيا المرتبطة بصناعة أجهزة الحاسب
ثالثا : أن يقوم هذا النظام بإرسال و إستقبال المعلومات على شكل حزم صغيرة من المعلومات تكون قادرة على حرية التنقل والحركة من عقدة الى اخرى في الشبكة دون الإعتماد على الإتصال المفتوح و الدائم بين جهازين كما هو الحال في الهاتف وهذ المطلب كان لأسباب عسكرية وتلبية لخاصية عدم الإعتماد على خط تنقل واحد للمعلومات تفاديا لإنقطاع خدمة تراسل المعلومات في حال
وجود دمار أو خلل على احد فروع الشبكة
وعلى هذه الخلفية تم تطوير نظامين وهما المعروفين ب
(TCP) Transmission Control Protocol and (IP) Internet protocol
ماذا يعني TCP/IP
TCP يعنـــي لنا
و مهمة هذا البروتوكول هوالتأكد من أن حزمة المعلومات التي أرسلت من نقطة (عقدة) الى أخرى قد وصلت كاملة أم لا وكذلك يقوم هذا البروتوكول بتنبيه الجهاز المرسل في حالة تعثر وصول المعلومة الى وجهتها المطلوبة
IP يعني لنا
و هو نظام التوجيه وهي مسؤولة عن تحديد العقد و المسارات التي تسلكها حزم المعلومات للوصول الى الجهاز الهدف
ماذا خلف تلك الأسماء في البرتوكول؟
سنحاول في هذه المقالة ان نبسط المسألة على قدر المستطاع ونحاول بقدر المستطاع تجنب الحسابات خاصة بين الأنظمة العددية
في الحقيقة ان كل اسم موقع أو اسم مقدم خدمة أو اسم مستخدم مشترك في الإنترنت هو في الواقع عبارة عن مجموعة من الارقام الثنائية (صفر و واحد) و يتكون عنوان بروتوكول الإنترنت من 32 خانة من الأرقام الثنائية وهو ما يعبر عنه ب 32 بت ، وإذا علمنا ان كل 8 بت تكون لنا ما بعرف بالبايت وهي التي تمثل لنا الحروف و الأرقام ، أي كل بايت يمكن أن يمثل حرف هجائي واحد أو أي عدد مكون من الارقام من صفر الى تسعة(النظام العشري) ولقد قام المطورون لشبكة الإنترنت بإعتماد الأرقام من صفر الى مائتين وخمس و خمسين 255 وعلى هذا الأساس فإنه يمكن لنا قسمة 32 بت على ثمانية و يكون الناتج هو 4 بايت أي أنهم وبإختصار شديد وضعوا أساس هذه الأرقام على أساس أربعة حقول من الأرقام تفصل بينهم نقطة و هذه الأرقام تتراوح مابين العدد صفر و 255 و مثال على ذلك نكتب لكم هذا الرقم كنموذج
208.148.28.60
63.209.3.102
فإذا قمت الان بكتابة رسالة الكترونية ووضعت عنوان صديقك أو طلبت زيارة موقع على الشبكة وذلك بكتابة اسم الموقع يقوم المتصفح لديك بإرسال هذا الطلب على شكل حزمة من المعلومات( وبها عنوان بروتوكول الإنترنت الخاص بك) مباشرة الى أحد أجهزة مقدم الخدمة لك و من ثم الى شبكة الإنترنت و حينها يقوم الخادم الخاص لإسم النطاق
DOMIAN NAME SERVER
بترجمة ما قمت بطباعته كإسم الموقع أو عنوان صديقك البريدي الى الرقم الثنائي الأساسي و بالتالي يرسل تلك المعلومة أو الطلب
أنواع و فئات العناوين
لا نود الدخول في تفاصيل هذه الأنواع و الغوص في اعماقها ولكن نكتفي بلمحة بسيطة عنها
تنقسم عناوين بروتوكول الإنترنت الى ثلاث أقسام و يتفرع من كل منها عدة اقسام اخرى ونكتفي بذكر المهم منها بإختصار شديد و هي
Class based addressing العناوين المعتمدة على التصنيف
وهي ثلاث فئات ، كلها تعتمد على نفس الأساس وهو اثنين وثلاثين بت منقسمة الى اربعة مجموعات من الأرقام العشرية وتفصل بينهم نقطة ولكن تختلف هذه الفئات في طريقة استخدام الأرقام العشرية
الفئة الأولى : وهي مخصصة للشركات الكبيرة و في هذه الفئة يتم استخدام أول مجموعة من الارقام لتحديد هوية الشبكة و اخر ثلاث ارقام لتحديد هوية المستضيف و تم تخصيص الأرقام من
000.000.000.000 -to- 127.255.255.255
لهذه الفئة مما يؤدي الى امكانية الحصول على 16777216 عنوان مختلف من هذه الفئة
الفئة الثانية : وهي مخصصة للشركات والهيئات المتوسطه و في هذه الفئة يتم استخدام أول مجموعتين من الأرقام لتعريف الشبكة و اخر مجموعتين من الأرقام لتحديد هوية المستضيف و تم تخصيص الأرقام من
128.000.000.000 -TO- 191.255.255.255
لهذه الفئة مما يؤدي الى امكانية الحصول على 65537 عنوان مختلف
الفئة الثالثة : و هي مخصصة للشركات الصغيرة و في هذه الفئة يتم استخدام أول ثلاث مجموعات من الأرقام لتحديد هوية الشبكة و اخر مجموعة ارقام لتحديد هوية المستضيف و تم تخصيص الأرقام من
192.000.000.000 -TO- 223.255.255.255
لهذه الفئة مما يؤدي الى امكانية الحصول على 256 عنوان مختلف
وهناك فئتين (رابعة وخامسة) ولكن ليست منتشرة و مازالت تحت التطوير
Subnettingالتفريع الشبكي
و هي مخصصة للشركات الصغيرة جدا و يتم فيها مشاركة عدة شركات و تقاسمها لنفس الشبكة وبذلك تتشارك عدة شبكات صغيرة في عنوان شبكة واحدة من الفئة الثالثة على ان يتم تخصيص أحد الثلاث مجموعات الرقمية الأولى لواحدة من تلك الشركات المشاركة
Classless Interdomain Routingالعناوين دون التصنف
و هي مخصصة لكبار مزودي الخدمة وهو ما يعرف ب SUPER NETTING
كيف يعتمد ؟؟
و تعتمد هذه الطريقة على استخدام مئات من العناوين من الفئة الثالثة و تكوين خليط من الأرقام المرتبطة مع بعضها منطقيا و هو ما يعرف بطريقة
(Variable Length Subnetting)
وهي لا تختلف عن الفئات السابقة سوى في وجود علامة (/) بعد العنوان الأصلي و يليها رقم يرمز الى هوية الشبكة
طبقات البرتوكول
سنتعرف على الطبقات الاربع المكون منها هذا البروتوكول العجيب وترتيبها وعمل كل منها
وسنلقي نظرة على ادوات الفحص وتتبع الأخطاء أثناء الإرسال
الطبقات الأربع وبنية الشبكة
الطبقات عبارة عن مجموعة من التوصيات التي تستخدم عند تصميم بينة الشبكة و تعتمد كل المصانع عند تصميم عتاد الشبكات على هذه الطبقات للقيام بامرين وهما إتصال كل طبقة مع الاخرى
إعتماد كل طبقة على الطبقات الأخرى بدون ان يكون هناك تعامل حقيقي مع طريقة عمل كل طبقة
ولتوضيح الطبقات عبارة عن مجموعة من البروتوكولات الموجوده في عددة مستويات كل طبقة تقوم بخدمة ما تقدمها للطبقة التي فوقها وتتطلب هي الخدمة من الطبقه التي تحتها
و البروتوكول TCP/IP مكون من اربع طبقات وهي
Application -1
Transport -2
Internet -3
Network Interface -4
وكل طبقه تتكون من عدد برتوكولات وتقوم بعمل محدد لخدمة الحواسيب في الشبكة وتمكينها من الإتصال عبر الشبكة
ويبدأ الترتيب في الطبقات من تحت إلى أعلى وتكون طبقة Network Interface هي أول طبقة تتعامل مع الشبكة إذ تتلخص مهمتها في معرفة البنية المستخدمة في الشبكة هل هي Ethernet او Token-Ring
اما طبقة Internet فهي مسؤولة عن عنونة الرزم من البيانات بواسطة IP
وطبقة Transport فهي المسؤولة عن وصول الرزم المرسلة بواسطة طبقة Internet وتستخدم إما بروتوكول TCP او UDP
وتبقى طبقة Application هي الطبقة المسؤولة عن التأكد من الترميز المرسل عبر الشبكة يستخدم نفس الأبجدية فمعظم الحواسيب تستخدم الترميز ASCII ولكن يوجد بعض الحواسيب التي تستخدم الترميز EBCDIC لأجهزة IBM و أيضا هذه الطبقة مسؤولة عن البرامج المستخدمة في التعامل عبر الشبكة مثل البريد الأكتروني وبرامج قواعد البيانات
إذا كما نلاحظ أن كل طبقة تقوم بخدمة مختلفة عن الأخرى وتقوم بعمل مهم يخدم مهمة الإرسال كما في الشكل
مكونات البروتوكول TCP/IP
البروتوكول TCP Transmission Control Protocol
كما نعلم أن البرتوكول TCP/IP مكون من بروتوكولات مختلفة كل منها له عمل أو خدمة يقدمها من أجل الإرسال عبر الشبكة وأول بروتوكول هو TCP وهو عبارة عن برتوكول يتحقق من وصول الإرسال وهو من نوع Connection-based ويحتاج إلى أنشاء جلسة عمل قبل أرسال البيانات بين الحواسيب كما يتأكد من أن جميع الرزم التي أرسلت قد تم إستقبالها من الجهاز الاخر وإذا لم تصل هذه الرزم يقوم TCP بإرسالها مره ثانية وإذا تم الإستلام يأخذ شهادة مصادقة ويقوم بإرسال الدفعه التالية............ وتتم عملية Connection Based كما يلي يتفق الحاسبان على الطريقة الأصلح لتحديد كمية البيانات التي سوف يتم إرسالها في وقت واحد وعلى أرقام المصادقة التي سيتم إرسالها عند استلام البيانات وما هو الوقت المناسب لقطع الإتصال ... هذا ما يسمى إنشاء جلسة عمل
وكما ترى فإن هذا البروتوكول قد يسبب حملا زائدا عند إرسال كمية كبيرة من البيانات
البروتوكول UDP User Datagram Protocol
أما البرتوكول الثاني فهو UDP وهذا البرتوكول هو من نوع Noconnection-Based بمعنى الإتصال غير الموثق وهو لا ينشئ جلسة عمل بين الحواسيب أثناء الاتصال وهو لا يضمن وصول البينات مثل ما ارسلت به وهو عكس TCP ولكن هذا البرتوكول له مميزات تجعل يستحب إستخدامه في بعض الحالات مثل عند إرسال بينات جماعية عامة وعند الحاجة إلى السرعة وسرعته من عدم حاجته إلى التحقق من دقه الإرسال ويستخدم في نقل الوسائط المتعدده مثل الصوت و الفديو لان الوسائط لا تحتاج إلى دقه الوصول ونستطيع أن نقول أن هذا البروتوكول ذو فاعلية كبيرة وسريع الأداء... ومن أهم الاسباب التي أدت إلى إنشاء البروتوكول UDP أن الإرسال عبر هذا البروتوكول لا يتطلب إلا القليل من الحمل و الوقت إذ أن رزمة UDP لا تحتوي على كل المعطيات التي ذكرت مع البروتوكول TCP لمراقبة الإرسال .. لذلك سمى بروتوكول الإتصال غير الموثق
البروتوكول IP Internet Protocol
وهو يعد من أهم البروتوكولات لوجود عنصر العنونة الذي يستخدمه لإعطاء كل حاسب على الشبكة رقما خاصا به ويسمى عنوان انترنت IP Address وهو عنوان متفرد ليس له شبيه في النطاق الشبكي ويتميز IP بميزتين مهمتين وهي التوجيه و شطر الرزم و إعاده الرزم فالتوجيه يقوم بفحص العنوان الموجود على الرزمه ويعطيه تصريح تجول في أرجاء الشبكة وهذا التصريح له مده محددة فإذا انتهت هذه الفترة الزمنية ذابت تلك الرزمه ولم تعد تسبب إزدحام داخل الشبكة ..و عملية التشطير تستخدم في التوليف بين بعض انواع الشبكات المختلفة مثل شبكة Token-Ring و Ethernet بسبب ما لشبكة توكن رنغ من سعه في نقل الإشارات لذالك وجب تشطيرها ثم إعادة التجميع مره اخرى
البروتوكول ICMP Internet Control Message Protocol
وهو مسؤول عن رسائل الاخطاء التي تتعلق بتامين وصول IP ويحتوي على رسائل من اشهرها التي تاتي مع الاداة Ping وهي رسالة EchoReqest و Echo Reply
البروتوكول ARP Address Resolution Protocol
يقوم هذا البروتوكول بعمل جدا مهم وهو وصف وإرشاد خدمة IP عن العنوان الفيزيايئ للعنوان المطلوب اذ يقوم IP عند إستلام طلب الإتصال بحاسب ما مثلا X يتوجه فورا إلى خدمة ARP ويسأله عن مكان هذا العنوان على الشبكة ثم يقوم البروتوكول ARP بالبحث عن العنوان في ذاكرته فإذا وجده قدم خريطة دقيقة للعنوان و إذا كان العنوان لحاسب في شبكة بعيدة يقوم ARP بتوجيه IP إلى عنوان الموجه Router ثم يقوم هذا الموجه بتسليم الطلب ل ARP حتى يبحث عن العنوان الفيزيايئ لرقم ال IP
كيف يعرف هذا البوتوكول العنوان الفيزيايئ للحواسيب يعرفه برقم كرت الشبكة إذ كل كرت يصنع من المصانع المختللفة يكون له رقم فريد لا يشبه رقم اخر فيحتفظ ARP بهذه الارقام في ذاكرته التي تشبه قاعدة البيانات بجميع الارقام الخاصة في محيط الشبكة ،،وهذا البروتوكول من أدوت الفحص التي تستخدم في مراقبة الشبكة وتحديد بعض المشاكل
الخلاصة
برتكول(TCP\IP) اصبح متطورا جدا يساعد الشبكات المختلفة التي صمّمت من قبل المختصين في شبكة الشبكات ("الإنترنت"). هو كان ناجح أوليا لأنه وزّع بضعة خدمات أساسية تلك حاجات لكلّ شخص (ارسال الملفات، بريد إلكتروني، اتصال عن بعد) و عبر عدد كبير جدا من أنظمة الخدمه والعملاء. ويمكن عدّة حاسبات في قسم صغير يمكن أن يستعمل نظام السيطرة على الارسال برتكول(TCP\IP) (سويّة مع الأنظمة الأخرى) على شبكة إتصالات محلية واحدة. ويزوّد مكوّن (IP) التوجيه من القسم إلى شبكة المشاريع، ثمّ إلى الشبكات الإقليمية، وأخيرا إلى الإنترنت العالمية. على ساحة المعركة شبكة الإتصالات التي ستطور،التصميّم لذي طور نظام السيطرة على الارسال برتكول(TCP\IP) الّذي سيكون قويّ البنية وتتعافى آليا من أيّ عقدة أو تخابر فشل خطّ.و هذا التصميم يسمح لبناء الشبكات الكبيرة جدا بالإدارة بالأقل مركزية. على أية حال، بسبب التحسّن الآلي، مشاكل شبكة يمكن أن تذهب بسرعه .
أخوكم ابو وسام
M.G