ما هي الإطارات في شبكات الحاسوب Frames

جعلت الشبكات نقل المعلومات ومشاركتها أسهل، حيث تتيح الإنترنت مشاركة المعلومات داخل الشركات في الشبكات المحلية أو في جميع أنحاء العالم، كما أنّه أثناء المشاركة يتم تمثيل البيانات بالبايت وتحتوي وحدات بايت البيانات على تنسيق محدد في نموذج شبكة (OSI)؛ لأنّ كل طبقة لها وحدتها الخاصة وتعتمد وحدات البيانات أيضاً على البروتوكولات أو الاتصالات المعتمدة.

ما هي الإطارات في شبكات الحاسوب Frames

الإطارات (Frames): هي وحدة بيانات، حيث يعمل الإطار على المساعدة في تحديد حزم البيانات المستخدمة في هياكل الشبكات والاتصالات، كما تُساعد الإطارات أيضاً في تحديد كيفية تفسير متلقي البيانات لدفق البيانات من المصدر، والإطارات هي أجزاء صغيرة من رسالة في الشبكة بحيث يساعد في تحديد البيانات وتحديد الطريقة التي ينبغي بها فك تشفيرها وتفسيرها.

• “OSI” هي اختصار لـ “Open Systems Interconnection”.

أساسيات الإطارات Frames

يُعد الاختلاف الرئيسي بين الحزمة والإطار في الارتباط بطبقات (OSI) وبينما الحزمة هي أساس البيانات المعتمدة في طبقة الشبكة، فإنّ الإطار هو وحدة البيانات المستخدمة في طبقة ارتباط بيانات نموذج (OSI)، وكما يحتوي الإطار على معلومات حول الرسالة المرسلة أكثر من الحزمة وفي الشبكات يوجد نوعان من الإطارات هُما إطارات ثابتة الطول ومتغيرة الطول.

في الإطارات ذات الطول الثابت بحيث يعمل حجم الإطار كمحدد، ومن ثم ليست هناك حاجة لتخصيص حدود للإطار في الإطارات ذات الطول المتغير، ومن الصعب تحديد بداية الإطار ونهايته ومن ثم فمن الضروري تحديد بداية ونهاية الإطار، كما أنّ الإطارات لا تختلف كثيرا عن الحزم بحيث أنّها تحتوي على مزيد من المعلومات حول البيانات، وكما تتكون عملية التأطير من إضافة بعض البايتات الإضافية إلى الحزمة وتحويلها إلى إطار.

ما هو إطار طبقة ارتباط البيانات وحقول الإطار

أولاً: إطار طبقة ارتباط البيانات

إطار طبقة ارتباط البيانات: هو وحدة اتصال في طبقة ارتباط البيانات، كما تأخذ طبقة ارتباط البيانات الحزم من طبقة الشبكة وتغلفها في إطارات، حيث إذا أصبح حجم الإطار كبيراً جداً فيمكن تقسيم الحزمة إلى إطارات صغيرة الحجم، وفي نهاية جهاز الاستقبال تلتقط طبقة ارتباط البيانات الإشارات من الأجهزة وتجمعها في إطارات.

ثانياً: حقول إطار طبقة ارتباط البيانات

يتكون إطار طبقة ارتباط البيانات من الأجزاء التالية:

1- رأس الإطار

يحتوي على المصدر وعناوين الوجهة للإطار ووحدات بايت التحكم، كما يحتوي رأس الإطار على عنوان الوجهة وعنوان المصدر وثلاثة حقول تحكم من النوع و(seq) و(ack) تخدم الأغراض التالية:

• النوع، يوضح هذا الحقل ما إذا كان الإطار عبارة عن إطار بيانات أو يتم استخدامه لوظائف التحكم مثل التحكم في الخطأ والتدفق أو إدارة الارتباط وما إلى ذلك.

• التسلسل (seq)، يحتوي على الرقم التسلسلي للإطار لإعادة ترتيب الإطارات الخارجة عن التسلسل وإرسال إقرارات من المستقبِل.

• الإقرار (ack)، يحتوي هذا على رقم الإقرار لبعض الإطارات خاصةً عند استخدام التحميل على الظهر.

2- حقل الحمولة

يحتوي على الرسالة المراد تسليمها.

3- المقطع أو المقطورة Trailer

يتضمن على بتات اكتشاف الأخطاء وتصحيح الأخطاء، ويسمى أيضاً تسلسل فحص الإطار (FCS).

• “FCS” هي اختصار لـ “Frame check sequence”.

4- العلم Flag

علمان عند الطرفين يحددان بداية الإطار ونهايته.

ما هي إطارات طبقة ارتباط البيانات المحددة

قد يكون هيكل إطار طبقة ارتباط البيانات متخصصاً وفقاً لنوع البروتوكول المستخدم، حيث أنّ بنية الإطار المستخدمة في بروتوكولين بروتوكول نقطة إلى نقطة (PPP)، والتحكم في ارتباط البيانات عالي المستوى (HDLC) مختلفان.

أولاً: بروتوكول نقطة إلى نقطة

بروتوكول نقطة إلى نقطة (PPP): هو بروتوكول اتصال لطبقة ارتباط البيانات التي تُستخدم لنقل البيانات متعددة البروتوكولات بين جهازي كمبيوتر متصلين مباشرة أي من نقطة إلى نقطة.

• “PPP” هي اختصار لـ “Point-to-Point Protocol”.

حقول إطار PPP

• العلم، يتكون من 1 بايت بنمط البت 01111110.

• العنوان، 1 بايت وهو 11111111 في حالة البث.

• التحكم، 1 بايت مضبوط على قيمة ثابتة قدرها 11000000.

• البروتوكول، 1 بايت أو 2 بايت التي تحدد نوع البيانات الواردة في حقل الحمولة.

• الحمولة، هذا يحمل البيانات من طبقة الشبكة، والحد الأعلى لطول حقل الحمولة (1500 بايت).

• تسلسل فحص الإطار (FCS): هو تسلسل فحص إطار 2 بايت أو 4 بايت لاكتشاف الخطأ والكود القياسي المستخدم هو رمز التكرار الدوري (CRC).

ملاحظة:“CRC” هي اختصار لـ “Cyclic redundancy check”.

ثانياً: بروتوكول التحكم في ارتباط البيانات عالي المستوى HDLC

التحكم في ارتباط البيانات عالي المستوى (HDLC): هو عبارة عن مجموعة من بروتوكولات الاتصال لطبقة ارتباط البيانات لنقل البيانات بين نقاط الشبكة أو العقد.

• “HDLC” هي اختصار لـ “High-Level Data Link Control”.

حقول إطار HDLC

• العلم، إنّه تسلسل 8 بت مع نمط بت 01111110.

• العنوان، يحتوي على عنوان المتلقي، وقد يكون حقل العنوان من 1 بايت إلى عدة بايت.

• التحكم، هو 1 بايت أو 2 بايت تحتوي على معلومات التحكم في التدفق والخطأ.

• الحمولة، هذا يحمل البيانات من طبقة الشبكة، وقد يختلف طوله من شبكة إلى أخرى.

• تسلسل فحص الإطار (FCS): هو تسلسل فحص إطار 2 بايت أو 4 بايت لاكتشاف الخطأ. الكود القياسي المستخدم هو رمز التكرار الدوري (CRC).

مبدأ عمل الإطارات Frame

• ظهر مصطلح الإطار من الشبكات على وجه الخصوص من الاتصال عبر الخطوط التسلسلية حيث يقوم المرسل “بإطار” البيانات، والتي هي مجموعة من البتات من خلال إضافة أحرف محددة قبل البيانات المنقولة وبعدها.

• يمكن اعتبار الإطار على أنّه مجموعة بيانات معتمدة في طبقة ارتباط البيانات، كما يتألف الإطار من علامات تحدد بداية ونهاية الحزمة (Beginning and End) وعناوين للإرسال والاستقبال.

• إطارات إيثرنت مختلفة الطول، مع عدم توفر إطار أقل من (64 ثماني بتات) أو أكبر من (1518 ثماني بت) أي الرأس والبيانات و(CRC).

• تتضمن تنسيقات إطار (Ethernet) على المصدر المادي وكذلك عناوين (MAC) الوجهة للجهاز.

• بالإضافة إلى تعيين المصدر والوجهة يتضمن كل إطار يتم إرساله عبر (Ethernet) على تمهيد وحقل نوع وحقل بيانات وفحص التكرار الدوري (CRC).

• يتكون التمهيد من (64 بت) من (0s) النابض و(1s) للمساعدة في استلام مزامنة الواجهات.

• يقوم مجال (CRC) في الكشف عن أخطاء الإرسال، كما يحدد هذا الحقل الصحيح المتألف من (16 بت) نوع البيانات التي يحملها الحقل.

• من وجهة نظر الإنترنت، يُعد حقل نوع الإطار ضرورياً ومسؤولاً عن التعريف الذاتي.

• عندما ينتقل الإطار إلى الجهاز المحدد، يخصص نظام التشغيل وحدة برنامج البروتوكول التي يجب أن تتفق مع الإطار بمساعدة نوع الإطار.

• تقوم ميزة إطارات التعريف الذاتي في أنّها تتيح اعتماد بروتوكولات مختلفة معاً على جهاز حاسوب واحد، وتتيح بدمج بروتوكولات مختلفة على نفس الشبكة المادية التي تفتقر التداخل.

ملاحظة:“MAC” هي اختصار لـ “Media Access Control”.

الفرق بين الإطار Frames والحزمة Packet

ملاحظة:“IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.