يتم استخدام نموذج مرجعي مثل “OSI” بشكل متكرر في وضع الاتصال والذي ينص على كيفية توصيل البيانات بين تطبيقين برمجيين في الكمبيوتر وكما يتكون هذا النموذج من 7 طبقات، حيث يكون لكل طبقة بروتوكولات ومسؤوليات الأمان الخاصة بها وتم تطوير هذا في عام 1984م من قبل المنظمة الدولية للمعايير “ISO”، واليوم يتم تعريف النموذج على أنه نهج معماري للاتصالات بين أجهزة الكمبيوتر.
ما هي طبقة النقل في نموذج OSI
طبقة النقل “Transport Layer”: هي الطبقة الرابعة من الأعلى في نموذج “OSI“، وتتمثل الوظيفة الرئيسية لهذه الطبقة في التعرف على المعلومات المستلمة من طبقتها أعلاه وتقسيمها إلى وحدات يمكن إدارتها ونقل المعلومات المقسمة إلى طبقة الشبكة، وحتى التأكد من وصول المعلومات المقسمة بالكامل بشكل صحيح إلى الوجهة، كما تضمن الطبقة النقل الفعال للبيانات وفي النهج الذي يفصل طبقاتها أعلاه عن التعديلات التي لا مهرب منها في تكنولوجيا الأجهزة.
- “OSI” هي اختصار لـ “Open Systems Interconnection”.
- “ISO” هي اختصار لـ “International Organization for Standardization”.
أساسيات بروتوكول النقل في الشبكات
لإنشاء خدمة موثوقة بين جهازين على الشبكة يتم تنفيذ بروتوكولات النقل، والتي تشبه إلى حد ما بروتوكولات ارتباط البيانات المطبقة في الطبقة 2، ويكمن الاختلاف الرئيسي في حقيقة أنّ طبقة ارتباط البيانات تستخدم قناة مادية بين جهازي توجيه بينما تستخدم طبقة النقل شبكة فرعية، وفيما يلي القضايا المتعلقة بتنفيذ بروتوكولات النقل:
1- أنواع الخدمة
- تحدد طبقة النقل أيضاً نوع الخدمة المقدمة للمستخدمين من طبقة الجلسة.
- يعد الاتصال الخالي من الأخطاء من نقطة إلى نقطة لتسليم الرسائل بالترتيب الذي تم إرسالها به إحدى الوظائف الرئيسية لطبقة النقل.
2- التحكم في الخطأ
- يعد اكتشاف الأخطاء واستردادها جزءًا لا يتجزأ من الخدمة الموثوقة، وبالتالي فهي ضرورية لأداء آليات التحكم في الأخطاء على أساس شامل.
- للتحكم في الأخطاء من الأجزاء المفقودة أو المكررة تتيح طبقة النقل أرقام تسلسل مقاطع فريدة للحزم المختلفة للرسالة، ممّا يؤدي إلى إنشاء دوائر افتراضية وممّا يسمح بدائرة افتراضية واحدة فقط لكل جلسة.
3- التحكم في التدفق
- القاعدة الأساسية للتحكم في التدفق هي الحفاظ على التآزر بين عملية سريعة وعملية بطيئة.
- تتيح طبقة النقل عملية سريعة لمواكبة عملية بطيئة.
- يتم إرسال إقرارات الشكر لإدارة التحكم في التدفق من طرف إلى طرف.
- تُستخدم خوارزميات العودة N لطلب إعادة إرسال الحزم التي تبدأ برقم الحزمة N.
- يُستخدم التكرار الانتقائي لطلب حزم معينة ليتم إعادة إرسالها.
4- تأسيس أو تحرير الاتصال
- تقوم طبقة النقل بإنشاء وتحرير الاتصال عبر الشبكة.
- يتضمن ذلك آلية تسمية بحيث يمكن لعملية على جهاز واحد أن تشير إلى من ترغب في التواصل معه.
- تتيح طبقة النقل إنشاء اتصالات وحذفها عبر الشبكة لتعدد تدفقات الرسائل على قناة اتصال واحدة.
5- تعدد الإرسال أو مضاعفة الإرسال
- تنشئ طبقة النقل اتصال شبكة منفصل لكل اتصال نقل تتطلبه طبقة الجلسة.
- لتحسين الإنتاجية تُنشئ طبقة النقل اتصالات شبكة متعددة.
- عندما لا تكون مسألة معدل النقل مهمة، فإنّها تعمل على تعدد إرسال عدة اتصالات نقل على نفس اتصال الشبكة، ممّا يقلل من تكلفة إنشاء اتصالات الشبكة وصيانتها.
- عندما يتم مضاعفة عدة اتصالات، فإنّها تتطلب إزالة تعدد الإرسال عند الطرف المستقبل.
- في حالة طبقة النقل يحدث الاتصال فقط بين عمليتين وليس بين جهازين، ومن ثم يُعرف الاتصال في طبقة النقل أيضًا باسم اتصال نظير إلى نظير أو اتصال من عملية إلى عملية.
- تتيح عملية تعدد الإرسال الاستخدام المتزامن لمختلف التطبيقات من خلال الشبكة التي تعمل على المضيف.
- تقدم طبقة النقل المنهجية التي تسمح بنقل تدفقات الحزمة من تطبيقات متعددة في نفس الوقت على الشبكة.
- يقر النقل بالحزم المتلقاة من العمليات المختلفة التي يتم تمييزها بواسطة أرقام المنافذ ثم نقلها إلى طبقة الشبكة بعد إضافة رؤوس مناسبة.
6- التجزئة وإعادة التجميع
- عندما تتلقى طبقة النقل رسالة كبيرة من طبقة الجلسة، فإنّها تقسم الرسالة إلى وحدات أصغر حسب المتطلبات، وهذه العملية تسمى التجزئة.
- بعد ذلك يتم تمريره إلى طبقة الشبكة.
- على العكس من ذلك عندما تعمل طبقة النقل كعملية استلام، فإنّها تعيد ترتيب أجزاء الرسالة قبل إعادة تجميعها في رسالة.
7- المعالجة
- تتعامل طبقة النقل مع عنونة أو تسمية إطار، كما أنّه يفرق بين الاتصال والمعاملة.
- معرفات الاتصال هي منافذ أو مآخذ توصيل تسمي كل إطار، لذلك يعرف الجهاز المستلم العملية التي تم إرسالها منها.
- هذا يساعد في تتبع المحادثات متعددة الرسائل.
- تعالج المنافذ أو المقابس عمليات حفظ متعددة في نفس الموقع.
8- عملية التسليم
نظراً لأنّ طبقة ارتباط البيانات تحتاج إلى عنوان “MAC” أي يحتوي على عنوان “48 بت” في بطاقة “NIC” ثم لكل جهاز مضيف، ومن المصدر إلى مضيفي الوجهة لتسليم الإطار المناسب وطبقة الشبكة تحتاج إلى عنوان “IP” لتوجيه الحزم الصحيح، وفي نفس النهج يحتاج النقل لاحقاً إلى رقم المنفذ لتسليم أجزاء من المعلومات بشكل صحيح إلى عملية محددة كل ذلك من خلال العمليات المختلفة التي تعمل على مضيف معين، ورقم المنفذ هو عنوان “16 بت” يستخدم لتعريف برنامج العميل والخادم بشكل مميز.
- “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.
- “MAC” هي اختصار لـ “Media Access Control”.
- “NIC” هي اختصار لـ “Network Interface Card”.
9- اتصال من طرف إلى طرف
تتحمل طبقة النقل مسؤولية إنشاء اتصال من طرف إلى طرف بين مضيفين مختلفين ومن أجل هذا الاتصال، تستخدم بشكل أساسي بروتوكول مخطط بيانات المستخدم وبروتوكول التحكم في الإرسال و”TCP“، وهو بروتوكول موثوق به ومكيف للاتصال يستخدم بروتوكول المصافحة من أجل إنشاء اتصال قوي بين الأجهزة المضيفة.
كما يتأكد “TCP” من التسليم الآمن للمعلومات ويتم تنفيذه في تطبيقات متعددة، ومن ناحية أخرى “UDP” هو بروتوكول تم ترحيله وغير دقيق يضمن تسليم البيانات بشكل جيد، وإنّه قابل للتطبيق في المواقف التي بها مشكلات قليلة فيما يتعلق بالخطأ أو معالجة التدفق وتحتاج إلى نقل معلومات ضخمة مثل مؤتمرات الفيديو، ويتم استخدامه حتى في بروتوكولات الإرسال المتعدد.
- “UDP” هي اختصار لـ “User Datagram Protocol”.
- “TCP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol”.
10- التحكم في الازدحام
التحكم في الازدحام: هي الحالة التي تحاول فيها عدة مصادر على الشبكة إرسال المعلومات وتبدأ المخازن المؤقتة لجهاز التوجيه في تجاوز سعة التخزين بسبب فقدان الحزمة، ونتيجة لذلك تزداد الحزم المرسلة من المصادر ويزداد الازدحام، وفي هذا السيناريو تُظهر طبقة النقل آلية التحكم في الازدحام بطرق متعددة.
يستخدم نوع الحلقة المفتوحة للتحكم في الازدحام لوقف الازدحام ونوع الحلقة المغلقة للتحكم في الازدحام للقضاء تماماً على حالة الازدحام في الشبكة بمجرد حدوثها، كما يوفر بروتوكول “TCP” أيضاً طريقة “AIMD” للتحكم في الازدحام.
- “AIMD” هي اختصار لـ “Additive increase/multiplicative decrease”.
