إن فهم اتصالات البيانات في الشبكة أمر معقد. سأوضح في هذه المقالة بسهولة كيفية توصيل جهازي كمبيوتر ببعضهما البعض، ونقل واستقبال معلومات البيانات أيضًا باستخدام بروتوكول Tcp/IP ذو الخمس طبقات.
ما هو اتصال البيانات؟
يستخدم مصطلح "اتصالات البيانات" لوصف نقل المعلومات من موقع إلى آخر باستخدام وسيلة مثل الاتصال السلكي. عندما تكون جميع الأجهزة التي تتبادل البيانات في نفس المبنى أو في مكان قريب، نقول أن نقل البيانات يتم محليًا.
في هذا السياق، "المصدر" و"المتلقي" لهما تعريفات واضحة. يشير المصدر إلى جهاز إرسال البيانات، في حين يشير جهاز الاستقبال إلى جهاز استقبال البيانات. الهدف من توصيل البيانات ليس إنشاء معلومات عند المصدر أو الوجهة، بل نقل البيانات والحفاظ عليها أثناء العملية.
غالبًا ما تستخدم أنظمة اتصالات البيانات خطوط نقل البيانات لتلقي البيانات من أماكن بعيدة وإرسال النتائج المعالجة مرة أخرى إلى تلك الأماكن البعيدة نفسها. يعطي الرسم البياني في الشكل نظرة عامة أكثر شمولاً لشبكات اتصالات البيانات. تطورت تقنيات نقل البيانات العديدة المستخدمة حاليًا تدريجيًا، إما كتحسين لتقنيات نقل البيانات الموجودة مسبقًا أو كبديل لها. ثم هناك حقل الألغام المعجمي وهو اتصال البيانات، والذي يتضمن مصطلحات مثل معدل الباود، وأجهزة المودم، وأجهزة التوجيه، والشبكة المحلية (LAN)، والشبكة الواسعة (WAN)، وTCP/IP، والتي ISDN، ويجب التنقل فيها عند اتخاذ قرار بشأن وسيلة الإرسال. ونتيجة لذلك، من المهم أن ننظر إلى الوراء ونتعامل مع هذه المفاهيم وتطور تقنيات نقل البيانات.
بروتوكول TCP/IP ذو الخمس طبقات:
لضمان عمل TCP/IP بشكل صحيح، يجب علينا توفير الحد الأدنى من البيانات التي يتطلبها بتنسيق مفهوم عالميًا عبر الشبكات. إن بنية البرنامج المكونة من خمس طبقات تجعل هذا التنسيق ممكنًا.
يحصل TCP/IP على الأساسيات التي يتطلبها لنقل بياناتنا عبر الشبكة من كل طبقة من هذه الطبقات. يتم تنظيم الوظائف في "طبقات" خاصة بالمهمة هنا. لا توجد ميزة واحدة في هذا النموذج لا تساعد بشكل مباشر إحدى الطبقات العديدة في أداء وظيفتها بشكل أفضل.
فقط الطبقات المتجاورة هي التي يمكنها التواصل. يتم تحرير البرامج التي تعمل في الطبقات العليا من مسؤولية تنفيذ التعليمات البرمجية في الطبقات السفلية. لإنشاء اتصال مع مضيف بعيد، على سبيل المثال، يجب أن يعرف رمز التطبيق فقط كيفية تقديم طلب في طبقة النقل. يمكن أن تعمل دون فهم نظام التشفير الأساسي للبيانات المرسلة. الأمر متروك للطبقة المادية للتعامل مع ذلك. وهو مسؤول عن نقل البيانات الأولية، التي هي مجرد سلسلة من 0 و1، بالإضافة إلى تنظيم معدل البت وتحديد الاتصال أو التكنولوجيا اللاسلكية أو الكابل الكهربائي الذي يربط الأجهزة.
يتضمن بروتوكول TCP/IP ذو الخمس طبقاتطبقة التطبيق، وطبقة النقل، وطبقة الشبكة، وطبقة ارتباط البيانات، والطبقة الماديةدعونا نتعرف على طبقات TCP/IP هذه.
1. الطبقة المادية:تتعامل الطبقة المادية مع الارتباط السلكي أو اللاسلكي الفعلي بين الأجهزة الموجودة في الشبكة. فهو يحدد الموصل، والاتصال السلكي أو اللاسلكي بين الأجهزة، ويرسل البيانات الأولية (0 و1) مع تنظيم معدل نقل البيانات.
2. طبقة ربط البيانات:يتم إنشاء اتصال بين عقدتين متصلتين فعليًا على الشبكة وقطعهما في طبقة ارتباط البيانات. يقوم بذلك عن طريق تقسيم حزم البيانات إلى إطارات قبل إرسالها في طريقها. يستخدم التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) عناوين MAC لربط الأجهزة وتحديد حقوق إرسال البيانات واستقبالها، بينما يحدد التحكم في الارتباط المنطقي (LLC) بروتوكولات الشبكة، ويقوم بالتحقق من الأخطاء، ومزامنة الإطارات.
3. طبقة الشبكة:الاتصالات بين الشبكات هي العمود الفقري للإنترنت. "طبقة الشبكة" لعملية اتصالات الإنترنت هي المكان الذي تتم فيه هذه الاتصالات عن طريق تبادل حزم البيانات بين الشبكات. الطبقة الثالثة من نموذج الاتصال البيني للأنظمة المفتوحة (OSI) هي طبقة الشبكة. يتم استخدام العديد من البروتوكولات، بما في ذلك بروتوكول الإنترنت (IP)، على هذا المستوى لأغراض مثل التوجيه والاختبار والتشفير.
4. طبقة النقل:إن إنشاء اتصال بين مضيف ومضيف هو مسؤولية طبقات الشبكة. بينما تتمثل مسؤولية طبقة النقل في إنشاء اتصال من منفذ إلى منفذ. لقد نجحنا في نقل البيانات من الكمبيوتر A إلى الكمبيوتر B من خلال تفاعل الطبقة المادية وطبقة ربط البيانات وطبقة الشبكة. بعد إرسال البيانات إلى جهاز الكمبيوتر من أ إلى ب، كيف يمكن للكمبيوتر ب التعرف على التطبيق الذي تم نقل البيانات من أجله؟
وبناءً على ذلك، من الضروري إسناد المعالجة إلى تطبيق معين عبر منفذ. وبالتالي، يمكن استخدام عنوان IP ورقم المنفذ لتحديد البرنامج قيد التشغيل الخاص بالمضيف بشكل فريد.
5. طبقة التطبيق:تعد المتصفحات وعملاء البريد الإلكتروني أمثلة على البرامج من جانب العميل التي تعمل في طبقة التطبيق. يتم توفير البروتوكولات التي تسهل الاتصال بين البرامج وعرض المعلومات المفيدة للمستخدمين النهائيين. يعد بروتوكول نقل النص التشعبي (HTTP)، وبروتوكول نقل الملفات (FTP)، وبروتوكول مكتب البريد (POP)، وبروتوكول نقل البريد البسيط (SMTP)، ونظام اسم المجال (DNS) كلها أمثلة على البروتوكولات التي تعمل في طبقة التطبيق (DNS). .