اقرأ في هذا المقال
- ما هي طبقة الشبكة في شبكات الحاسوب
- الخدمات التي تقدمها طبقة الشبكة
- بعض الخدمات الأخرى المتوقعة من طبقة الشبكة
- مزايا خدمات طبقة الشبكة
- عيوب خدمات طبقة الشبكة
- خدمات طبقة الشبكة في تدفق المنتجات بين مصدر ووجهة معينة
يمكن أن تعمل طبقة الشبكة في وضع عدم الاتصال وكذلك في الوضع الموجه للاتصال، وفي الشبكات المحلية تتم معالجة الإطار وتوجيهه بين العقد المتصلة بنفس الشبكة المحلية، وباستخدام عنوان نقطة التعلق.
ما هي طبقة الشبكة في شبكات الحاسوب
طبقة الشبكة: هي الطبقة هي الطبقة الثالثة من نموذج “OSI”، وهي الطبقة الدنيا التي تدير الإرسال من طرف إلى طرف وتوفر خدمات لطبقة النقل، كما يتمثل الدور الأساسي لطبقة الشبكة في توجيه الرسائل المرتبطة بطبقة البروتوكول الأعلى فوقها وعبر الشبكة والشبكة التي تربط أنظمة “DTE” الموزعة.
تُعرف طبقة الشبكة أيضاً باسم الطبقة غير النشطة أو الطبقة الخالية نظراً لافتقارها إلى الوظائف في شبكات المنطقة المحلية، حيث إذا كانت الشبكة تتألف من عدة شبكات مترابطة بدلاً من شبكة “LAN” واحدة فإنّ بروتوكول طبقة الشبكة يكون أكثر تعقيداً، كما إنّها طبقة برمجية بالكامل.
وهدف طبقة الشبكة هو دعم الخدمات المنطقية للعديد من المستخدمين المرتبطين بشبكات متعددة ومن ثم يجب أن تكون الخدمات المدعومة مستقلة عن التكنولوجيا الأساسية، وبهذه الطريقة يتطلب استخدام العميل للخدمة إزعاجاً مع التنفيذ المادي للشبكة لإرسال رسائلهم.
- “OSI” هي اختصار لـ “Open Systems Interconnection Model”.
- “DTE” هي اختصار لـ “Data terminal equipment”.
- “LAN” هي اختصار لـ “Local Area Network”.
الخدمات التي تقدمها طبقة الشبكة
أولاً: التوجيه
عندما تؤثر الحزمة على اتصال إدخال جهاز التوجيه سيقوم جهاز التوجيه بنقل الحزم إلى اتصال ناتج جهاز التوجيه، وعلى سبيل المثال يجب إعادة توجيه حزمة من S1 إلى R1 إلى جهاز التوجيه التالي S2.
ثانياً: العنونة المنطقية
تعمل طبقة ارتباط البيانات بتنفيذ العنونة المادية وتنفذ طبقة الشبكة عنونة منطقية، كما يمكن اعتماده للتحديد بين نظام المصدر والوجهة.
ثالثاً: توفير الإنترنت
هذا هو الدور المركزي لطبقة الشبكة الذي يوفر اتصالاً منطقياً بين أنواع الشبكات المختلفة.
رابعاً: التجزئة
تجزئة الحزم إلى الحد الأدنى من وحدات البيانات المفردة التي تمر عبر شبكات متعددة.
خامساً: خدمات الأمان
- توفر طبقة الشبكة الأمان من خلال استخدام عنصر جلسة بين المصدر والمضيف الوجهة.
- تقوم طبقة الشبكة في المضيف المصدر بتشفير الحمولات من مخططات البيانات التي يتم نقلها إلى المضيف الوجهة.
- في هذه الطبقة يقوم المضيف الوجهة بفك تشفير الحمولة.
سادساً: اتصال الشبكة
- عندما تتلقى طبقة الشبكة طلب اتصال من طبقة النقل، فإنّها تنشئ اتصالاً بالشبكة عبر الشبكة الفرعية، لهذا فإنّه يستخدم اتصالات ارتباط البيانات.
- تتفاعل طبقة شبكة النظام النهائي مع طبقة الشبكة لنقطة وصول الشبكة الفرعية لهذا الغرض.
سابعاً: اكتشاف الخطأ
- تستخدم طبقة الشبكة وظائف اكتشاف الأخطاء لضمان الحفاظ على جودة الخدمة المقدمة عبر اتصال الشبكة.
- يتم اكتشاف معظم الأخطاء وتصحيحها في طبقة ارتباط البيانات.
- والأخطاء المتبقية في طبقة الشبكة تقوم بإخطار أي منها.
- يعتمد على جودة الخدمة المقدمة وتضم طبقة الشبكة آلية لاستعادة الأخطاء.
بعض الخدمات الأخرى المتوقعة من طبقة الشبكة
أولاً: التحكم في الخطأ
على الرغم من أنّه يمكن تنفيذه في طبقة الشبكة إلّا أنّه لا يفضل عادةً لأنّ حزمة البيانات في طبقة الشبكة ربما تكون مجزأة في كل جهاز توجيه، ممّا يجعل التحقق من الأخطاء غير فعال في طبقة الشبكة.
ثانياً: التحكم في التدفق
- ينظم كمية البيانات التي يمكن للمصدر إرسالها دون زيادة التحميل على جهاز الاستقبال.
- إذا كان المصدر ينتج بيانات بمعدل أسرع جداً من قدرة جهاز الاستقبال على استهلاكها فسيكون جهاز الاستقبال محملاً بالبيانات.
- للتحكم في تدفق البيانات يجب على المتلقي إرسال ملاحظات إلى المرسل لإبلاغ الأخير بأنّه مثقل بالبيانات.
- يوجد نقص في التحكم في التدفق في تصميم طبقة الشبكة.
- لا يوفر أي تحكم في التدفق بشكل مباشر.
- يتم إرسال مخططات البيانات من قبل المرسل عندما تكون جاهزة، دون أي اهتمام بجاهزية المتلقي.
ثالثاً: التحكم في الازدحام
- يحدث الازدحام عندما يتجاوز عدد مخططات البيانات التي يرسلها المصدر سعة الشبكة أو أجهزة التوجيه.
- هذه مشكلة أخرى في بروتوكول طبقة الشبكة.
- إذا استمر الازدحام فقد تصل أحيانًا حالة ينهار فيها النظام ولا يتم تسليم أية مخططات بيانات.
- على الرغم من تنفيذ التحكم في الازدحام بشكل غير مباشر في طبقة الشبكة، إلّا أنّه لا يزال هناك نقص في التحكم في الازدحام في طبقة الشبكة.
مزايا خدمات طبقة الشبكة
- توفر خدمة الحزم في طبقة الشبكة سهولة نقل حزم البيانات.
- يزيل الحزم أيضاً نقاط الفشل الفردية في أنظمة اتصالات البيانات.
- تعمل أجهزة التوجيه الموجودة في طبقة الشبكة على تقليل حركة مرور الشبكة عن طريق إنشاء مجالات التصادم والبث.
- بمساعدة إعادة التوجيه، يتم نقل حزم البيانات من مكان إلى آخر في الشبكة.
عيوب خدمات طبقة الشبكة
- يوجد نقص في التحكم في التدفق في تصميم طبقة الشبكة.
- يحدث الازدحام أحياناً بسبب وجود عدد كبير جداً من مخططات البيانات في الشبكة والتي تفوق قدرة الشبكة أو أجهزة التوجيه، ونتيجة لذلك قد تسقط بعض أجهزة التوجيه بعض مخططات البيانات وقد تفقد بعض المعلومات المهمة.
- على الرغم من وجود التحكم في الأخطاء بشكل غير مباشر في طبقة الشبكة إلّا أنّ هناك نقصاً في آليات التحكم في الأخطاء المناسبة نظراً لوجود حزم بيانات مجزأة، ويصبح التحكم في الأخطاء صعب التنفيذ.
خدمات طبقة الشبكة في تدفق المنتجات بين مصدر ووجهة معينة
أولاً: تسليم الحزم بالترتيب
تضمن هذه الخدمة وصول الحزم إلى الوجهة بالترتيب الذي تم إرسالها به.
ثانياً: الحد الأدنى المضمون لعرض النطاق الترددي
تحاكي خدمة طبقة الشبكة هذه سلوك ارتباط إرسال بمعدل بت محدد وعلى سبيل المثال “1 ميجابت في الثانية” بين مضيفي الإرسال والاستقبال، وطالما أنّ المضيف المرسل يرسل بتات كجزء من الحزم بمعدل أقل من معدل البت المحدد، فلن يتم فقد أي حزمة وستصل كل حزمة في غضون تأخير مُحدد مسبقاً من مضيف إلى مضيف وعلى سبيل المثال في غضون “40 مللي ثانية”.
ثالثاً: الحد الأقصى المضمون للاهتزاز
تضمن هذه الخدمة أن مقدار الوقت بين إرسال حزمتين متتاليتين عند المرسل يساوي مقدار الوقت بين استلامهما في الوجهة أو أنّ هذا التباعد لا يتغير بأكثر من بعض القيمة المحددة.
رابعاً: خدمات الأمان
باستخدام مفتاح جلسة سري لا يعرفه إلا مضيف المصدر والوجهة يمكن لطبقة الشبكة في مضيف المصدر تشفير حمولات جميع مخططات البيانات التي يتم إرسالها إلى المضيف الوجهة، كما ستكون طبقة الشبكة في المضيف الوجهة مسؤولة عن فك تشفير الحمولات.
ومع هذه الخدمة سيتم توفير السرية لجميع قطاعات طبقة النقل “TCP” و”UDP” بين مضيفي المصدر والوجهة، وبالإضافة إلى السرية يمكن أن توفر طبقة الشبكة سلامة البيانات وخدمات مصادقة المصدر.
- “TCP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol”.
- “UDP” هي اختصار لـ “User Datagram Protocol”.
