الحزم في شبكات الحاسوب Packets

يمكن تصنيف كل شيء يتدفق عبر الشبكة كجزء من البيانات المرفقة في حزمة، ويمكن الإشارة إلى حزمة الشبكة أو حزمة “IP” على أنّها وحدة بيانات أي “1 كيلو بايت” إلى “1.5 كيلو بايت”، وتتدفق من الأصل إلى عنوان الوجهة أي من المرسل إلى جهاز الاستقبال داخل الإنترنت أو شبكة تبديل الحزمة.

ما هي الحزم في الشبكات Packets

الحزم “Packets”: هي الوحدات الأساسية للاتصال عبر شبكة “TCP / IP“، وتقوم الأجهزة الموجودة على شبكة “TCP / IP” بتقسيم البيانات إلى أجزاء صغيرة، ممّا يسمح للشبكة باستيعاب مختلف نطاقات النطاق والسماح بمسارات متعددة إلى وجهة وإعادة إرسال أجزاء البيانات التي تم قطعها أو فقدها، وكل قطعة عبارة عن حزمة وهو مصطلح قابل للتبديل مع مخطط البيانات.

كما تُعد بإنّها الوحدات الأساسية لنقل المعلومات عبر الشبكة، حيث يتم تقسيم كل المعلومات التي يرسلها المرسل إلى هياكل صغيرة لتمكين النقل السهل والسريع عبر روابط الشبكة، وبدون هذه التجزئة سيكون من الصعب جداً نقل أجزاء كبيرة من المعلومات عبر الشبكة.

• “TCP / IP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol/Internet Protocol”.

أساسيات الحزم في شبكات الحاسوب Packets

في الشبكات تُعتبر الحزمة جزءاً صغيراً من رسالة أكبر، والبيانات المرسلة عبر شبكات الكمبيوتر مثل الإنترنت مقسمة إلى حزم، ثم يتم إعادة تجميع هذه الحزم بواسطة الكمبيوتر أو الجهاز الذي يستقبلها وافترض أنّ أليس تكتب رسالة لكن فتحة بريد عريضة بما يكفي لقبول مغلفات بحجم بطاقة فهرسة صغيرة.

وبدلاً من كتابة رسالتها على ورق عادي ثم محاولة حشوها عبر فتحة البريد قُسمت الرسالة إلى أقسام أقصر بكثير وكل منها يتكون من بضع كلمات وكتبت هذه الأقسام على بطاقات الفهرسة، حيث تقوم بتسليم مجموعة البطاقات والتي يتم وضعها لقراءة الرسالة بأكملها.

هذا مشابه لكيفية عمل الحزم على الإنترنت، وافترض أنّ المستخدم يحتاج إلى تحميل صورة ولا ينتقل ملف الصورة من خادم ويب إلى كمبيوتر المستخدم في قطعة واحدة، بدلاً من ذلك يتم تقسيمها إلى حزم بيانات وإرسالها عبر الأسلاك والكابلات وموجات الراديو الخاصة بالإنترنت ثم يتم تجميعها بواسطة كمبيوتر المستخدم في الصورة الأصلية.

تطورت الحزم بسبب الحاجة إلى أن تكون الشبكات والإنترنت بلا اتصال أي أن يتم بناؤها بطريقة لا يلزم فيها إنشاء جلسة مُعدة مسبقًا قبل أن يتمكن أحد الطرفين من الإرسال إلى طرف آخر، وبدون الحاجة إلى اتصال محدد مسبقاً يمكن لأي جهاز كمبيوتر إرسال إرسال شبكة إلى الشبكة دون الحاجة إلى فعل أي شيء للتأكد من أن الطرف المستقبل يستقبله بالفعل.

كما تم تطوير الشبكة الأصلية التي أصبحت الإنترنت والتي أرادت شبكة إلكترونية يمكنها مقاومة هجوم كبير، وستتمتع هذه الشبكة المثالية بالقدرة على نقل البيانات ديناميكياً من خلال تغيير المسارات بالإضافة إلى القدرة على إعادة إرسال البيانات المفقودة إذا تم تدمير أي عقدة فجأة.

كما ستفشل الشبكة الثابتة القائمة على الاتصال إذا تم تدمير العقد لأنّ فقدان أي اتصال فردي سيؤدي إلى تعطيل سلسلة كاملة من المسارات المحددة مسبقاً، وفي المقابل ستظل الشبكة غير المتصلة تعمل لأنّ البيانات ستعثر ببساطة على مسار بديل، لكي تعمل الشبكة غير المتصلة بالإنترنت، وكانت تتطلب وحدات بيانات أو حزماً صغيرة وقابلة للفصل.

مكونات الحزم في شبكات الحاسوب Packets

• مجموعة من الرؤوس.

• الحمولة ولبيانات الفعلية التي يتم إرسالها.

• المقطورة وتسمى أحياناً التذييل.

ويتكون الرؤوس مما يلي

• إصدار بروتوكول الإنترنت “IP”.

• طول الرأس.

• نوع الخدمة “ToS” وتسمى أيضاً نقطة رمز الخدمات المميزة ونادراً ما تستخدم.

• حجم مخطط البيانات، وحجم الرأس بالإضافة إلى الحمولة بالبايت.

• التعريف، أي رقم “16 بت”، حيث يجمع الكمبيوتر الوجهة بين التعريف وعنوان المصدر لتعريف الحزمة بشكل فريد، ويستخدم هذه المعرفات الفريدة لإعادة تجميع البيانات من الحزم.

• الإشارات، وتستخدم قليلاً للسماح لجهاز التوجيه بمعرفة ما إذا كان يمكنه تجزئة حزمة أم لا وهذا مهم نظراً لأنّ العديد من الشبكات مقيدة بأقصى حجم للحزم التي يمكنها إعادة توجيهها.

• إزاحة التجزئة، وقيمة مستخدمة للمساعدة في إعادة بناء حزمة مجزأة.

• مدة البقاء “TTL”، والحد الأقصى لعدد القفزات التي يمكن أن تستغرقها الحزمة.

• البروتوكول أي نوع الحزمة أي “TCP” و”UDP” و”ICMP” و”IGMP”.

• المجموع الاختباري للرأس، أي قيمة تستخدم لاكتشاف الأخطاء والفساد.

• عنوان المصدر أي عنوان “IP”، حيث نشأت الحزمة.

• عنوان الوجهة أي عنوان “IP” الذي تنتقل إليه الحزمة.

• الخيارات ونادراً ما تستخدم.

ملاحظة:“ToS” هي اختصار لـ “Type of Service”.

ملاحظة: “TTL” هي اختصار لـ “Time-to-live”.

ملاحظة:“UDP” هي اختصار لـ “User datagram protocol”.

ملاحظة:“ICMP” هي اختصار لـ “Internet Control Message Protocol.

ملاحظة:“IGMP” هي اختصار لـ “Internet Group Management Protocol”.

كيفية إرسال بريد إلكتروني عبر تبديل الحزمة

عند إرسال رسالة بريد إلكتروني يتم إرسال طلب على الإنترنت عبر لغة ترميز النص التشعبي “HTML” أو الرسومات أو محدد موقع المعلومات أو تنسيق التبادل، كما تقسم بروتوكولات التحكم في الإرسال الخاصة بالإنترنت “TCP / TCP / IP” الملف إلى وحدات بايت أو أجزاء صغيرة من المعلومات لتمكين التوجيه الفعال، وعادةً ما تحتوي حزمة “البايت” أو البريد الإلكتروني على واحد إلى ألف ونصف بايت من المعلومات لتمكينهم من الوصول إلى وجهتهم والبيانات بما في ذلك:

• عنوان “IP” الخاص بالمرسل.

• عنوان “IP” الخاص بالمستلم.

• معلومات حول عدد حزم المعلومات التي تم تقسيم البريد الإلكتروني إليها.

• رقم هذه الحزمة المحددة.

ملاحظة:يمكن أن تتخذ الحزم الفردية لملف معين طرقاً مختلفة عبر الإنترنت، وبمجرد وصولهم تتم إعادة تجميعهم في الملف الأصلي بواسطة طبقة “TCP” التي تستقبلهم.

ملاحظة:“HTML” هي اختصار لـ “Hyper-Text Mark Up Language”.

لماذا تستخدم الحزم

من الناحية النظرية يمكن إرسال بيانات وملفات ذات طول ثابت عبر الإنترنت دون تقسيمها إلى أجزاء أصغر، كما يمكن لجهاز كمبيوتر إرسال البيانات إلى جهاز آخر في شكل سلسلة طويلة من البتات غير المنقطعة أي وحدات من الكهرباء النبضية يمكن لأجهزة الكمبيوتر فهمها.

ومع ذلك فإنّ هذا النهج غير عملي إذا تم استخدام أكثر من جهازي كمبيوتر، حيث يتم توصيل الخط الطويل من البتات الذي يمر عبر الأسلاك بين مركزي بيانات، بحيث لا يمكن لأي كمبيوتر تابع لجهة خارجية استخدام هذه الأسلاك نفسها لإرسال المعلومات، كما سيتعين على الكمبيوتر الإضافي الانتظار في الطابور لدوره.

كيفية عمل حزمة الشبكة

• يتم إرسال كل حزمة شبكة أو وحدة بيانات إلى عنوان وجهتها باستخدام أفضل مسار متاح وهذا هو المسار الذي تسلكه جميع الحزم الأخرى داخل الرسالة أو لا يسلكها أي منها.

• هذا يجعل الشبكة أكثر كفاءة، حيث يوازن الحمل عبر أجزاء متعددة من المعدات من ميلي ثانية إلى ميلي ثانية.

• إذا كانت هناك مشكلة في عنصر واحد من معدات الشبكة أثناء إرسال رسالة، فيمكن إعادة توجيه الحزم باستخدام أجهزة التوجيه لضمان تسليم الرسالة بأكملها.

أنواع الحزم

اعتمادا على الشبكة المستخدمة يمكن أيضاً الإشارة إلى الحزم على أنّها:

• الإطارات.

• الكتل.

• الخلايا.

• الشرائح.