اقرأ في هذا المقال
- ما هي طبقة النقل
- أساسيات طبقة النقل
- الخدمات التي تقدمها طبقة النقل
- خصائص طبقة النقل
- مهام طبقة النقل
- التواصل الشامل في طبقة النقل
- بروتوكولات طبقة النقل
تعمل طبقات النقل أي “الطبقة 4” بشفافية داخل الطبقات أعلاه لتسليم واستقبال البيانات دون أخطاء كما يقوم جانب الإرسال بتقسيم رسائل التطبيق إلى أجزاء أي حزم، ويمررها إلى طبقة الشبكة أي “الطبقة 3″، كما يقوم الجانب المستلم بعد ذلك بإعادة تجميع المقاطع في الرسائل ويمررها إلى طبقة التطبيق أي “الطبقة 7”.
ما هي طبقة النقل
طبقة النقل: هي الطبقة الرابعة في نموذج الربط البيني للنظام المفتوح “OSI“، وهي مسؤولة عن الاتصال من طرف إلى طرف عبر الشبكة، كما توفر اتصالاً منطقياً بين عمليات التطبيق التي تعمل على مضيفين مختلفين ضمن بنية طبقات من البروتوكولات ومكونات الشبكة الأخرى.
تجمع طبقة النقل مقاطع الرسائل من التطبيقات وتنقلها إلى الشبكة “الطبقة 3″، كما يتم إعادة تجميع المقاطع في رسائل مكتملة وتمريرها إلى “الطبقة 7″، كما أنّ طبقة النقل مسؤولة عن إدارة تصحيح الأخطاء ممّا يوفر الجودة والموثوقية للمستخدم النهائي.
- “OSI” هي اختصار لـ “Open Systems Interconnection”.
أساسيات طبقة النقل
تتيح هذه الطبقة للمضيف إرسال واستقبال البيانات أو الحزم أو الرسائل المصححة للأخطاء عبر الشبكة وهي مكون الشبكة الذي يسمح بتعدد الإرسال، و”الطبقة 4″ من نموذج “OSI” توفر طبقة النقل نقلاً شفافاً للبيانات بين المستخدمين النهائيين ممّا يوفر خدمات نقل بيانات موثوقة إلى الطبقات العليا، كما تسيطر طبقة النقل في موثوقية ارتباط محدد من خلال التحكم في التدفق والتجزئة وإلغاء التجزئة والتحكم في الأخطاء.
وبعض البروتوكولات مخططة للحالة والاتصال، وهذا يدل على أنّ طبقة النقل يمكنها مراقبة المقاطع وإعادة إرسال تلك التي تفشل، كما تقدم طبقة النقل أيضاً إقراراً بنقل البيانات بنجاح وترسل البيانات التالية في حالة عدم وجود أي أخطاء، والأمثلة النموذجية للطبقة 4 هي بروتوكول التحكم في الإرسال “TCP” وبروتوكول مخطط بيانات المستخدم “UDP“.
- “UDP” هي اختصار لـ “User datagram protocol”.
- “TCP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol”.
الخدمات التي تقدمها طبقة النقل
1- الاتصال الموجه نحو الاتصال
- تقوم الأجهزة الموجودة في نقاط نهاية اتصال الشبكة بإنشاء بروتوكول مصافحة مثل “TCP” لضمان قوة الاتصال قبل تبادل البيانات.
- يتمثل ضعف هذه الطريقة في أنه لكل رسالة تم تسليمها، وهناك حاجة للإقرار وإضافة حمل شبكة كبير مقارنة بحزم تصحيح الخطأ الذاتي.
- تتسبب الطلبات المتكررة في إبطاء كبير في سرعة الشبكة عند إرسال تدفقات البايت أو مخططات البيانات المعيبة.
2- تسليم نفس الطلب
- يضمن تسليم الحزم دائماً بتسلسل صارم من خلال تخصيص رقم لها.
- على الرغم من أن طبقة الشبكة مسؤولة إلّا أنّ طبقة النقل يمكنها إصلاح أي اختلافات في التسلسل ناتجة عن قطرات الحزم أو انقطاع الجهاز عن طريق إعادة ترتيبها.
3- تكامل البيانات
- باستخدام المجاميع الاختبارية يمكن ضمان تكامل البيانات عبر جميع طبقات التسليم.
- تضمن هذه المجاميع الاختبارية أنّ البيانات المرسلة هي نفس البيانات المستلمة وأنّها ليست فاسدة.
- يمكن إعادة إرسال المعلومات الضائعة أو التالفة عن طريق طلب إعادة الإرسال من طبقات أخرى.
4- التحكم في التدفق
- غالباً ما لا تمتلك الأجهزة الموجودة في نهاية كل اتصال بالشبكة أي وسيلة لمعرفة قدرات بعضها البعض من حيث معدل نقل البيانات.
- يمكن أن ينتهي الأمر بإرسال البيانات بشكل أسرع من السرعة التي يستطيع بها الجهاز المتلقي تخزينها مؤقتاً أو معالجتها، وعند حدوث ذلك يمكن أن تتسبب تجاوزات المخزن المؤقت في حدوث أعطال كاملة في الاتصال.
- على العكس من ذلك، إذا كان جهاز الاستقبال لا يستقبل البيانات بالسرعة الكافية، فإنّ هذا يتسبب في عدم تشغيل المخزن المؤقت، ممّا قد يؤدي إلى انخفاض غير ضروري في أداء الشبكة.
- يضمن التحكم في التدفق إرسال البيانات بمعدل مقبول لكلا الجانبين من خلال إدارة تدفق البيانات.
5- التحكم بالمرور
- تخضع شبكات الاتصالات الرقمية لقيود النطاق الترددي وسرعة المعالجة، ممّا قد يعني قدراً هائلاً من الاحتمالات لازدحام البيانات على الشبكة.
- يمكن أن يؤثر ازدحام الشبكة هذا على كل جزء من أجزاء الشبكة تقريباً، كما يمكن لطبقة النقل تحديد أعراض العقد المثقلة بالحمل ومعدلات التدفق المنخفضة، واتخاذ الخطوات المناسبة لمعالجة هذه المشكلات.
6- المضاعفة
- يتطلب إرسال تدفقات حزم متعددة من تطبيقات غير ذات صلة أو من مصادر أخرى أي تعدد الإرسال عبر شبكة بعض آليات التحكم المخصصة للغاية، والتي توجد في طبقة النقل.
- يتيح تعدد الإرسال هذا استخدام التطبيقات المتزامنة عبر الشبكة، كما هو الحال عند فتح متصفحات إنترنت مختلفة على نفس الكمبيوتر.
- في نموذج “OSI”، تتم معالجة تعدد الإرسال في طبقة الخدمة.
7- اتجاه البايت
تفضل بعض التطبيقات تلقي تدفقات البايت بدلاً من الحزم، وتسمح طبقة النقل بنقل تدفقات البيانات الموجهة للبايت إذا لزم الأمر.
خصائص طبقة النقل
- طبقة النقل هي الطبقة الرابعة من الأعلى.
- يتمثل الدور الرئيسي لطبقة النقل في توفير خدمات الاتصال مباشرة لعمليات التطبيق التي تتفعل على مضيفين متنوعين.
- توفر طبقة النقل اتصالاً منطقياً بين عمليات التطبيق التي تعمل على مضيفين مختلفين، وعلى الرغم من أنّ عمليات التطبيق على مضيفين مختلفين غير متصلة مادياً، فإنّ عمليات التطبيق تستخدم الاتصال المنطقي الذي تتيحه طبقة النقل لإرسال الرسائل إلى بعضها البعض.
- يتم تنفيذ بروتوكولات طبقة النقل في الأنظمة النهائية ولكن ليس في أجهزة توجيه الشبكة.
- توفر شبكة الكمبيوتر أكثر من بروتوكول لتطبيقات الشبكة، وعلى سبيل المثال يعد “TCP” و”UDP” بروتوكولين لطبقة النقل يوفران مجموعة مختلفة من الخدمات لطبقة الشبكة.
- توفر جميع بروتوكولات طبقة النقل خدمة تعدد الإرسال أو فك تعدد الإرسال، كما يوفر خدمات أخرى مثل نقل البيانات الموثوق به وضمانات النطاق الترددي وضمانات التأخير.
- كل تطبيق في طبقة التطبيق لديه القدرة على إرسال رسالة باستخدام “TCP” أو “UDP”، كما يتصل التطبيق باستخدام أي من هذين البروتوكولين.
- سيتواصل كل من “TCP” و”UDP” بعد ذلك مع بروتوكول الإنترنت في طبقة الإنترنت، ويمكن للتطبيقات القراءة والكتابة إلى طبقة النقل، لذلك يمكن أن يكون الاتصال هو عملية ذات اتجاهين.
مهام طبقة النقل
- هذه الطبقة هي الأولى التي تكسر بيانات المعلومات، والتي توفرها طبقة التطبيق إلى وحدات أصغر تسمى المقاطع، ويقوم بترقيم كل بايت في المقطع ويحافظ على حساباتهم.
- تضمن هذه الطبقة أن البيانات يجب أن يتم استلامها بنفس التسلسل الذي تم إرسالها به.
- توفر هذه الطبقة تسليماً شاملاً للبيانات بين الأجهزة المضيفة التي قد تنتمي أو لا تنتمي إلى نفس الشبكة الفرعية.
- تم تجهيز جميع عمليات الخادم التي تهدف إلى الاتصال عبر الشبكة بنقاط وصول خدمة النقل المعروفة “TSAPs” والمعروفة أيضاً بأرقام المنافذ.
التواصل الشامل في طبقة النقل
تحدد عملية على مضيف واحد مضيفها النظير على الشبكة البعيدة عن طريق “TSAPs”، كما يتم تعريف برامج “TSAP” بشكل جيد للغاية والعملية التي تحاول التواصل مع نظرائها تعرف ذلك مسبقاً، فعلى سبيل المثال عندما يريد عميل “DHCP” الاتصال بخادم “DHCP” البعيد فإنّه يطلب دائماً على المنفذ رقم “67”، وعندما يريد عميل “DNS” الاتصال بخادم “DNS” البعيد فإنّه يطلب دائماً على المنفذ رقم “53 UDP”.
- “DNS” هي اختصار لـ “Domain Name System”.
- “DHCP” هي اختصار لـ “Dynamic Host Configuration Protocol”.
- “TSAPs” هي اختصار لـ “Transport”.
بروتوكولات طبقة النقل
1- بروتوكول التحكم بالإرسال
يوفر اتصالاً موثوقاً به بين مضيفين.
2- بروتوكول مخطط المستخدم
يوفر اتصالاً غير موثوق به بين مضيفين.
