مباديء شبكات الحاسوب
شرح لكيفية تناقل الباينات بين الاجهزة ضمن شبكات الحواسيب.
هل فكرت في يوم من الأيام بكيفية تناقل البيانات بين الأجهزة المرتبطة بالشبكة؟ سيوضح لك هذا الشرح المبسط كيفية إرسال و استلام هذه البيانات من قبل الأجهزة وكيفية معرفة الجهاز المطلوب وصول المعلومات إليه والبرنامج المحدد في ذلك الجهاز.
في البداية, لنتعرف إلى نبذة بسيطة عن الإعدادات المطلوبة في أي جهاز ليتمكن من تبادل المعلومات عبر الشبكات.
1. عنوان بروتوكول الإنترنيت IP Adress. وهو يمثل عنوان الجهاز على الشبكة, يتكون هذا العنوان من اربع بايتات (Bytes) وكما معروف بأن كل بايت يتكون من ثمانية بتات (Bits) لذلك ممكن أن يحمل البايت أي قيمة من صفر إلى 255. مثال على عنوان بروتوكول الإنترنت 192.168.2.105
2. قناع الشبكة الفرعية Subnet Mask. ويتكون أيضاً من أربعة بايتات و يمكن من خلاله تحديد حجم الشبكة الفرعية وبذلك يمكن تحديد وجود أي عنوان اخر ضمن نفس الشبكة الفرعية المرتبط الجهاز إليها أو في شبكة اخرى. تتخاطب الأجهزة المرتبطة بشبكة فرعية واحدة بشكل مباشر دون الحاجة إلى الموجهات, أما إذا كان العنوان المطلوب التخاطب معه في شبكة اخرى فيتم إرسال المعلومات إلى الموجهات لتقوم بتوصيلها إلى تلك الشبكة. مثال على قناع الشبكة الفرعية 255.255.255.0
3. البوابة الافتراضية Default Gateway. وتمثل عنوان الموجه الافتراضي الذي يجب على الجهاز إرسال المعلومات له في حال لم يكن الجهاز الثاني ضمن المطلوب التخاطب معه ضمن نفس الشبكة الفرعية. مثال على عنوان البوابة الافتراضية 192.168.2.1
4. مخدم اسم النطاق DNS Server. حيث إن DNS هي مختصر لـ Domain Name Server. كما ذكرنا سابقاً فإن التخاطب بين أي جهازين يعتمد على عناوين بروتوكول الإنترنت IP Address, لكن من الصعب على الإنسان حفظ عناوين جميع الأجهزة أو المواقع التي يريد الوصول إليها, لذلك يقوم هذا المخدم بتخزين جداول لعناوين الأسماء ليسهل تذكرها. مثلا, إذا كنت تريد الوصول إلى الموقع Postatna.com فأنت بحاجة إلى تحديد عنوان بروتوكول الإنترنت IP Address الخاص بهذا الموقع, تخيل الآن كم عنوان يجب أن تحفظ, لذلك يعمل مخدم اسم النطاق كعمل دليل الهاتف, عندما تقوم بطلب اتصال مع Postatna.com, يقوم جهازك في البداية بالاتصال بمخدم اسم النطاق و تطلب منه عنوان بروتوكول الإنترنت IP Address الخاص بهذا الموقع. إن وجد المخدم هذا العنوان ضمن الجداول المخزونة فيه فسيقوم مباشرة بإرسال العنوان الخاص بالاسم المطلوب, أما إذا كان العنوان غير موجود في جداوله فأنه سيقوم بطلب هذا العنوان من مخدمات مخصصة لهذا العمل ثم يقوم بإرساله و خزنه في جداوله لتكون العملية اسرع في المرة القادمة. يقوم جهازك بعد ذلك بإنشاء الاتصال مع العنوان الذي قام مخدم اسم النطاق بتجهيزه.
يمكن إدخال هذه الإعدادات يدوياً إلى الجهاز أو يمكن للجهاز الحصول على هذه المعلومات بشكل أوتوماتيكي من احد الأجهزة الموجودة ضمن الشبكة الفرعية. تسمى الخدمة التي تقوم بتجهيز هذه العناوين إلى الأجهزة بـ DHCP و تكون عادة موجودة في الموجهات المستخدمة للاتصال بالإنترنت.
اصبح من الواضح الآن إن أي جهاز يحتاج إلى عنوان بروتوكول الإنترنت الخاص بالمخدم المطلوب منه الخدمة ليتمكن من التخاطب معه. سيقوم الجهاز أيضاً بمطابقة عنوان المخدم مع مدى الشبكة الفرعية المستخرج من عنوان الجهاز نفسه مع قناع الشبكة الفرعية ليتمكن من تحديد وجهة المعلومات, فإن كان المخدم المطلوب التواصل معه ضمن الشبكة الفرعية فسيقوم بإرسال المعلومات إلى المخدم مباشرة, أما إذا كان المخدم المطلوب إرسال البيانات إليه خارج الشبكة الفرعية فيجب عليه إرسال هذه المعلومات إلى الموجه الافتراضي ليقوم بتوجيهها إلى الشبكة المطلوبة عن طريق جداول إعادة توجيه محددة داخل الموجهات. لكن معرفة عناوين المرسل و المستلم ليست كافية لإجراء أي تبادل للمعلومات حيث يمكن لأي من الجهازين أن يحتوي على اكثر من برنامج تحتاج إلى التخاطب عبر الشبكة مع خدمات موجودة على اكثر من مخدم أو اكثر من خدمة على مخدم واحد لذلك يجب تحديد رقم المنفذ Port No لتحديد الخدمة المطلوبة و البرنامج الذي قام بطلب الخدمة. بتحديد عنوان الجهاز و رقم المنفذ نحصل على ما يسمى بالقابس Socket و هو ما يستخدم فعليا في تناقل البيانات حيث يحدد هذا القابس عنوان الجهاز المطلوب التواصل معه و الخدمة أو البرنامج المطلوب إيصال المعلومات إليه. مثل 143.95.247.97:80 يعني المخدم بالعنوان 143.95.247.97 على المنفذ رقم 80.
يكون الاتصال بين الجهاز و المخدم بطريقة المخدم و العميل حيث يكون المخدم بحالة استعداد لاستقبال طلبات الارتباط عن طريق رقم منفذ محدد مسبقاً و يمثل هذا الرقم نوع الخدمة المطلوبة حيث من الممكن تقديم اكثر من خدمة على نفس المخدم لكن لا يمكن تقديم اكثر من خدمة على منفذ واحد في حين يمكن تقديم نفس الخدمة الى اكثر من عميل عن طريق نفس المنفذ. مثال على ذلك يستخدم المنفذ رقم 80 في اغلب الاحيان لتجهيز خدمة HTTP المستخدمة بتوفير صفحات الإنترنت, في حين يستخدم المنفذ 21 لتقديم خدمة نقل الملفات FTP, لذلك من الممكن أن يقوم مخدم واحد بتوفير الخدمتين معاً و يمكن لأكثر من عميل الارتباط بأي من الخدمتين أو الخدمتين معاً. أما بالنسبة إلى العميل, فيقوم الجهاز يفتح منفذ برقم عشوائي لكل برنامج يطلب الاتصال بمخدم اخر, ليتمكن المخدم من إرسال المعلومات المطلوبة إلى الجهاز المطلوب و البرنامج المحدد.