دراسة تفصيلية باللغة العربية لبروتوكول (TCP/IP)،،وهي عبارة عن ستة حلقات





الجزء الأول (TCP/IP).. 4 Idiots
مقدمة...
يمثل(TCP/IP) من الناحية العلمية مجموعة من الوسائل التي تمكن الحواسيبالمشبوكة من الاتصال فيما بينها، بصرف النظر عما إذا كانت تنتمي إلى الشبكة ذاتهاأو إلى شبكات منفصلة، وما إذا كانت من نوع واحد أومن أنواع مختلفة،
ويمثل(TCP/IP) مجموعة من المعايير القياسية، المستقلة عن منصات العتاد التي تؤمن الاتصال فيمابينها،
وهو يجسر الفجوة بين الحواسيب ونظم التشغيل والشبكات المختلفة، و(TCP/IP) كذلك البروتوكول الذي يحرك شبكة الانترنت العالمة التي يعود إليها الفضل الأساسيفي شهرتها الواسعة,,
تقوم بروتوكولات(TCP/IP) علي تقنية(Packet Switching)تبديلالرزم,, وتبديل الرزم تعني,, , تقسيم البيانات إلي رزم(Packet)منفصلة وحيدة الهويةالتي تشكل بعد جمعها البيانات كليا.
*** نظرة عن (TCP/IP)
فيالسبعينيات قامت وكالة مشروع الأبحاث المتطورة(ARPA) بتطوير تقنية تبديل الرزم وتمربطها ب
بروتوكول التحكم في الشبكة [Network Control Protocol](NCP)
ولم يكن(TCP) بروتوكول التحكم في النقل,, نشرت في وثائق(RFC)أقراء الشرح حول(RFC)
وهي وثائقتشرح وتحدد قياسات الانترنت,, ألا س1981نة راجع الوثيقة رقم 793 و791
وطور بروتوكول (TCP/IP) نتيجة لأبحاث ولتها وكالة مشروع الأبحاث المتطورة(ARPA)
التابعة للحكومة الأمريكية في مطلع السبعينيات،
وبفضل بروتوكول(TCP/IP) أصبح بإمكانشبكات البحوث العلمية حول العالم أن تتصل لتشكل فيما بينها شبكة افتراضية يشار إليها باسم(Internet Work)،
وتعتبر هذه الشبكة الافتراضية ,,النموذج الأول لشبكةالانترنت بعد أن تحول الخليط الذي كان قائما من الشبكات والذي عرف باسم (ARPA net) إلىالعمل وفقا لبروتوكول(TCP/IP) ،,
وأصبحت الشبكة الناتجة العمود الفقري لشبكة الإنترنتالتي نعرفها اليوم.
************************************************** ***********************



أساسيات(TCP/IP)
(TCP/IP) [Transmission Control Protocol / Internet Protocol]

بمعنى,, بروتوكول التحكم بالنقل / بروتوكول انترنت,, ويعرف البروتوكول في مصطلحات الشبكات,,,,,
بأنه طريقة قياسية متفقعليها، تتيح للحواسيب تبادل البيانات،
ويتألف(TCP/IP) من بروتوكولات عديدة تربو علىالمائة،,
ولذلك كثيرا ما يشار إليها بعبارة مجموعة(TCP/IP) ، حيث يشكل(TCP) و(IP) البروتوكولين الأساسيين في المجموعة .


تمثل برمجيات(TCP/IP) التي تركبها علىحاسوبك ،, تجسيدا محددا لهذا البروتوكول ملائما خصيصا لمنصة العتاد التي تستخدمها،,
وتتضمن هذه البرمجيات عادة برامج تطبيقية عالية المستوى مثل(FTP) بروتوكول نقلالملفات والذي يسمح للمستخدمين بإنجاز نقل الملفات عبر الشبكة،, من خلال سطر الأوامر المستخدمة لنظام التشغيل المستخدم في أجهزتهم,,


البروتوكول( Protocol )

هو اللغة التي تتخاطب بها أجهزة الكمبيوترالمتصلة عبر الشبكة،, بهدف تبادل المعلومات,, وإذا أردنا,,, تعريف البروتوكول بلغةتقنية،
نقول أنه وصف رسمي لهيئات الرسائل والقواعد التي يجب على كمبيوترين إتباعهالتبادل تلك الرسائل,,
يستطيع البروتوكول وصف تفاصيل البنية التحتية للواجهة البينيةبين كمبيوترين إتباعها لتبادل تلك الرسائل,, تستطيع البروتوكولات وصف تفاصيل البنيةالتحتية للواجهة البينية بين كمبيوترين,,
مثل ترتيب البتات والبايتات المرسلة عبرالأسلاك,,
وتستطيع أيضاً،, وصف عمليات التبادل التي تجري بين البرامج على مستوىالبنية الفوقية
مثل الطريقة التي يتبادل بها برنامجان،, الملفات عبر الإنترنت.



السبب الذي يجعل من(TCP/IP) مهما للغاية هذه الأيام لأنه يسمحللشبكات المستقلة بالاتصال مع الإنترنت,، أو الاتصال مع بعضها لتشكل شبكات إنترانتخاصة,، تتصل الشبكات المكونة للإنترانت فيزيائيا بواسطة أجهزة تسمى الموجهات(Router) أوموجهات(IP) والموجه هو حاسوب يقوم بنقل رزم من البيانات من حاسوب لآخر.

تنتقلالمعلومات ضمن شبكة إنترانت العاملة وفق بروتوكول(TCP/IP) في وحدات منفصلة,,
تسمى رزم
IP (IP PACKET)أو جزئيات بيانات IP (IP Data grams)
وتؤمن برمجيات(TCP/IP) الاتصال بين أي حاسوبين متصلين إلى شبكة تعمل وفقا لهذا البروتوكول,,
ويخفيبروتوكول(TCP/IP) عمليا الموجهات ومعمارية لشبكة ويجعل كل شيء يبدو كشبكة كبيرةواحدة ....

وكما أن الصلة إلى شبكة(Ethernet) تعرف بواسطة هوية(Ethernet ID)بطول48 بت,،
وكذلك فإن الوصل إلى الانترانت يعرف بواسطة عنوان(IP) بطول32 بت،,
ويعبر عن هذاالعنوان بواسطة أعداد عشرية منقطة مثل 128.2.3.44

وعند إسناد عنوان(IP) لحاسوببعيد يمكن لحاسوب مرتبط إلى إنترانت أو إنترنت أن يرسل البيانات إلى ذلك الكمبيوترتماما كما لو أن الحاسوبين بين جزء من الشبكة الفيزيائية نفسها ..
يقدم(TCP/IP) حلا لمسألة إمكانية تبادل البيانات بين حاسوبين متصلين إلى الانترانت ذاته,،
ولكنهما ينتميان إلى شبكات فيزيائية مختلفة،, ويأتي حل هذه المسألة في أجزاء متعددةبحيث يؤدي كل عضو من عائلة(TCP/IP) نصيبه في حل جزء من المسألة.


يرسل بروتوكول(IP) وهو البروتوكول الأهم في طاقم(TCP/IP) رزم بيانات(IP) عبر الانترانت،,
ويتطلب ذلكالقيام بعملية هامة للغاية تسمي التوجيه(Routing)أي أن اختيار الممر الذي ستسلكه رزمالبيانات عبر الشبكة للوصول منAإلى B


ويمثل(TCP) بروتوكول المستوى الأعلىالذي يسمح لتطبيقات منفذة على حواسيب مضيفة مختلفة بتبادل تيارات(Streams) منالبيانات,،
ويقسم بروتوكول(TCP) تيارات البيانات إلى كتل تسمى مقاطع[(TCP/IP) Segments]
ويقوم بنقل هذه المقاطع مستخدما بروتوكول(IP)
وفي معظم الحالات ترسل كل قطعة(TCP/IP) بواسطة رزمة البيانات(IP) وحيدة،,

ولكن عند الضرورة يقوم بروتوكول(TCP) بتقسيم المقطعإلى عدة رزم بيانات(IP) ,،
بحيث تصبح متوافقة مع إطارات البيانات الفيزيائية التيتحمل البيانات والبايتات بين الحواسيب المضيفة على الشبكة,, بما أن بروتوكول(IP) لايضمن وصول رزم البيانات بالترتيب ذاته الذي أرسل به,,

يقوم بروتوكول(TCP) بتجميعمقاطع(TCP) في الطرف الآخر ليشكل منها تيار بيانات متصلا,،

يعتبر كل من(FTP)و(Telnet) مثالا مألوفا لتطبيقات(TCP/IP) المعتمدة على(TCP)
ويمثل بروتوكول(UDP)عضوا آخر مهمافي مجموعة(TCP/IP) وهو بروتوكول رزم بيانات المستخدم,،
وهو مشابه لبروتوكول(TCP) ,, لكنهأكثر بدائية،,
ويعتبر(TCP) بروتوكول موثوق لأنه يقوم بالتحري عن الأخطاء المحتملة(Error Checking) وإجراءات المصافحة(Handshaking)اللازمة للتأكد من أن البيانات تصلسليمة إلى هدفها .

ولا يعتبر بروتوكول(UPD)موثوق لأنه لا يضمن وصول رزمالبيانات بالترتيب الذي أرسلت به أو يضمن حتى مجرد وصولها,،
وإذا كانت الموثوقيةالمطلوبة فإن تحقيقها يقع على عاتق التطبيق المعني,,
ومع ذلك يبقي لبروتوكول(UDP)مكانه في عالم(TCP/IP) وثمة عدد من التطبيقات التي تستخدمه,, ويعد بروتوكول إدارةالشبكة البسيطة (SNMP)المتوفر مع معظم أدوات (TCP/IP) أحد تطبيقاتها بروتوكول(UDP)

تلعب بروتوكولات أخرى أدوارا هي أقل بروزا لكنها لا تقل أهمية عن غيرهافي تشغيل شبكات(TCP/IP) فمثلا يترجم حل شفرة العنوان(ARP)عنوان(IP) إلى عنوان شبكةفيزيائي,،
مثل عناوين ايثرنت,، وهناك بروتوكول حل شفرة العنوان العكسي(RARP)
وهو يؤديالوظيفة المعاكسة أي أنه يحول العنوان الفيزيائي إلى عنوان(IP)
أما بروتوكول رسائلالتحكم بإنترنت(ICMP)
فهو بروتوكول داعم يستخدم(IP) لإيصال معلومات التحكم,،
وتلكالمتعلقة بحصول خطأ أثناء نقل رزم(IP) ،, إذا لم تكن الموجه قادرة مثلا على إرسال رزمبيانات(IP)
يقوم باستعمال(ICMP)لإعلام المرسل بوجود مشكله



تنقسمالبروتوكولات بشكل عام إلى قسمين:



1. النوع الأول (Connection-Oriented)
2. النوع الثاني (Connectionless)



النوع الأول :

يقوم البروتوكول من النوع الأول(Connection - Oriented)
بإعداد اتصال مباشر تسمى دائرة ظاهرية أو افتراضية(Virtual Circuit)بين الأجهزةالمتصلة في الشبكة
ويحقق هذا الاتصال المباشر موثقيه عالية لتسليم البياناتولكنه قد يؤدي إلى بطئ في عمل وأداء الشبكة.

يعتبر بروتوكول (TCP) (Transmission Control Protocol)
مثالا واضح على البروتوكولات محددة وجهة الاتصال(Connection – Oriented)


النوع الثاني :

أما البروتوكولات من النوع الثاني(Connectionless)
فإنهالا توفر اتصال مباشرا مع الكمبيوتر المستقبل قبل إرسال البيانات،, مما يعني أنالبيانات تنتقل بسرعة أكبر مما يحسن من أداء الشبكة,،

ولكن هذه الطريقة ليست تامةالموثوقية نظرا لأنه لا سبيل لمعرفة فيما إذا حدثت أخطاء أثناء الإرسال أم لا.
يعتبر بروتوكول(UDP) مثالا واضح على البروتوكولات عديمة الاتصال(Connectionless)








معمارية الطبقات

(TCP/IP) و(ISO/OSI)

عند مناقشةمعماريات الشبكة،, غالبا ما يستخدم مصممو الشبكات نموذج (ISO/OSI)
منظمة المقاييسالعالمية / وصل الأنظمة المفتوحة (OSI) (Open System Interconnection)
هذه الطبقات السبع ،,حيث تمثل كل طبقة في النموذج مستوي من فعاليات الشبكة,،
ونجد في أخر الطبقةالفيزيائية( Physical Layer )

والتي تمثل الوسط الفيزيائي الذي تنتقل المعلومات منخلاله أي كابلات التشبيك ,، وتوضع فوق تلك الطبقة طبقة توصيل البيانات( Data - Link Layer )والتي توفر خدماتها بواسطة بطاقات الشبكة,،

الطبقة الأعلى هي طبقة التطبيقات( Application Layer )
وهي التي تنفذ فيها برامج التطبيقات العاملة في بيئةالشبكة.
العملية الكاملة لنقل البيانات على الشبكة تمر بمجموعة من الخطوات,،وفي كل خطوة معينة تنفذ مهام محددة لا يمكن تنفيذها في خطوة أخرى ,،
ولكل خطوةبروتوكول محدد أو مجموعة بروتوكولات في طبقة محددة تحدد كيفية تنفيذ المهامالمتعلقة بهذه الخطوة.
كما أن هذه الخطوات تكون متشابهة لكل جهاز على الشبكة,، كمايجب ملاحظة أن الجهاز المرسل يقوم بإتباع هذه الخطوات من الأعلى إلى الأسفل بينمايقوم الجهاز المستقبل بإتباع هذه الخطوات بشكل عكسي من الأسفل إلى الأعلى,, يوضح الشكل الرسمي مخطط(TCP/IP) مع نموذج(ISO/OSI)

ويوضح الشكل كذلك البنية لطبقة البروتوكول(TCP/IP)
ويظهرالعلاقة بين نواة البروتوكولين,, عند نزول مقطع بيانات من شبكة التطبيقات إلى بطاقةالتشبيك,، فإنها تنتقل عبر وحدات(TCP/IP) المتتالية ويتم رزمها بالمعلومات التيتتطلبها وحدة(TCP/IP) المناظرة في الطرف الآخر,، في كل خطوة من المسار,,
وتكون عند وصولالبيانات إلى بطاقة التشبيك وتكون على شكل إطار(***************)ايثرنت قياسي ,,
وتقوم برمجيات(TCP/IP) في الجهة المستقبلة بإعادة تشكيل البيانات الأصلية للتطبيق المستقبل ,,
وذلكبالتقاط أطار ايثرنت وتمريرها عبر مكدس(TCP/IP) ,،

وتتمثل أفضل الطرق لفهم(TCP/IP) منالداخل باستخدام برامج من نوع(Sniffer)
مقتفي الأثر للنظر داخل الإطارات التيتجول حول الشبكة.
وملاحظة المعلومات المضافة من قبل وحدات(TCP/IP) المتعددة.


لتصوير الدور الذي يلعبه(TCP/IP) في العالم الحقيقي للشبكات,,
لننظر إلى مايحدث عند قيام برنامج التصفح الشبكي(Web)الذي يستخدم بروتوكول نقل النص المتشعب(HTTP) باسترجاع صفحة البيانات بهيئة(HTML)من مزود شبكة(Web) في الانترنت.
يستخدم مصفحالشبكة تجريدا برمجيا عالي المستوى ،,

يسمى المقبس(Socket) لتشكل وصلة افتراضية إلىالمزود ولاسترجاع صفحة(Web) يرسل المتصفح الشبكة أمر(GET) بلغة(HTTP) إحضار إلى المزود ,، وذلك بكتابة الأمر إلى المقبس,,

فتقوم برمجيات المقبس بدورها باستخدام بروتوكول(TCP) لإرسال البتات والبايتات المشكلة لأمر(GET)
إلى مزود(Web)ويقسم(TCP) البيانات ويمررالمقاطع المنفردة إلى وحدة(IP) التي ترسلها بدورها على شكل رزم بيانات إلى مزود (Web)
إذا كان متصفح الشبكة والمزود متصلين بشبكات فيزيائية مختلفة كما هو الحال عادةفعندها تذهب رزم البيانات من شبكة إلى أخرى,،
إلى حين وصولها إلى الشبكة التي يتصلبها المزود فيزيائيا وتسلم رزم البيانات بالنتيجة إلى المستقبل ويعاد تشكيلها بحيثتدور بالنسبة لمزود(Web)الذي يقرأ كتل البيانات بتنفيذ عملية القراءة من المقبسكتيار مستمر من البيانات ويبدو ظهور البيانات المكتوبة آلي المقبس في أحدىالنهايات,، عند النهاية الأخرى بالنسبة للمزود ولمتصفح الشبكة,،

وكأنه يتم بفعل سحري ،,لكن في الأعماق تحدث كل أصناف التفاعلات المعقدة ،، لخلق الانطباع بحصول تدفق متصلللبيانات عبر الشبكة .
ومجمل ما يقوم به(TCP) هو تحويل عدد كبير من الشبكاتالصغيرة إلى شبكة كبيرة وتقديم كافة الخدمات والتطبيقات اللازمة للاتصال بين هذهالشبكات ,، عبر شركة إنترنت الناتجة عن هذا الوصل.

المصدر: منتديات مدينة الاحلام