ما هي بروتوكولات ارتباط البيانات في شبكة الحاسوب

تعمل بروتوكولات ارتباط البيانات في طبقة ارتباط البيانات الخاصة بنموذج “OSI” وأعلى الطبقة المادية بشكل مباشر، ويجب أن يمنع بروتوكول التحكم في ارتباط البيانات فقدان البيانات الناجم عن قدرات الإرسال أو الاستلام غير المتطابقة، ويوفر إجراء التحكم في التدفق والذي عادة ما يكون عبارة عن آلية نافذة منزلقة بسيطة وهذه الوظيفة.

ما هو بروتوكول التحكم في ارتباط البيانات

بروتوكول التحكم في ارتباط البيانات: هو بروتوكول اتصال يحول روابط البيانات المشوشة المعرضة للخطأ إلى قنوات اتصال خالية من أخطاء الإرسال، ويتم تقسيم البيانات إلى إطارات وكل منها محمي بواسطة المجموع الاختباري، ويتم إعادة إرسال الإطارات عدة مرات حسب الحاجة لإنجاز الإرسال الصحيح.

يجب أن توفر بروتوكولات التحكم في ارتباط البيانات نقلاً شفافاً للبيانات وتُستخدم استراتيجيات “Bit stuffing or byte stuffing” لإخفاء أنماط التحكم التي تحدث في النص الذي يتم إرساله، وتُستخدم إطارات التحكم لبدء أو إيقاف الاتصالات المنطقية عبر الروابط وقد يتم توفير العنونة لدعم عدة اتصالات افتراضية على نفس الارتباط المادي.

ما هي الخدمات التي توفرها بروتوكولات ارتباط البيانات

أولاً: التأطير

• ينقسم تدفق البتات من الطبقة المادية إلى إطارات بيانات يتراوح حجمها من بضع مئات إلى بضعة آلاف بايت.

• يتم تقسيم هذه الإطارات على أنظمة مختلفة، وعن طريق إضافة رأس إلى الإطار الذي يحتوي على عنوان المرسل والمستقبل.

ثانياً: التحكم في التدفق

• من خلال تقنيات التحكم في التدفق.

• يتم نقل البيانات بطريقة بحيث لا يغرق المرسل السريع جهاز الاستقبال البطيء.

ثالثاً: اكتشاف الأخطاء أو التصحيح

هذه هي تقنيات اكتشاف وتصحيح إطارات البيانات التي تعرضت للتلف أو الضياع أثناء الإرسال.

رابعاً: الإرسال متعدد النقاط

يتم تنظيم الوصول إلى القنوات المشتركة والنقاط المتعددة في حالة البث والشبكات المحلية.

• “OSI” هي اختصار لـ “Open System Interconnections”.

أنواع بروتوكولات ارتباط البيانات

أولاً: بروتوكول ارتباط البيانات المتزامن SDLC

• تم تحسين “SDLC” بواسطة “IBM” في السبعينيات كجزء من هندسة شبكات الأنظمة.

• تم استخدامه لتوصيل الأجهزة البعيدة بأجهزة الكمبيوتر المركزية.

• يستخدم للتحقق من أنّ وحدات البيانات تصل بشكل صحيح وبالتدفق الصحيح من نقطة شبكة إلى أخرى.

ملاحظة:“SDLC” هي اختصار لـ “Software Development Lifecycle” و”IBM” هي اختصار لـ “International Business Machines”.

ثانياً: بروتوكول ارتباط البيانات عالي المستوى HDLC

• يعتمد “HDLC” على “SDLC” ويوفر خدمة غير موثوقة وخدمة موثوقة.

• إنّه بروتوكول موجه للبتات ويستعمل على كل من الاتصالات من نقطة إلى نقطة ومتعددة النقاط.

ملاحظة: “HDLC” هي اختصار لـ “High-level Data Link Control”.

ثالثاً: بروتوكول واجهة الخط التسلسلي SLIP

• هذا بروتوكول بسيط لنقل وحدات البيانات بين مزود خدمة الإنترنت “ISP” والمستخدم المنزلي عبر ارتباط الطلب الهاتفي.

• لا يوفر تسهيلات الكشف عن الأخطاء أو تصحيحها.

ملاحظة:“SLIP” هي اختصار لـ “Serial Line Internet Protocol” و”ISP” هي اختصار لـ “Internet service provider”.

رابعاً: بروتوكول نقطة إلى نقطة PPP

بروتوكول نقطة إلى نقطة: هو بروتوكول يستخدم هذا لنقل البيانات متنوعة البروتوكولات بين جهازي كمبيوتر متصلين مباشرة أي من نقطة إلى نقطة، وإنّه بروتوكول موجه للبايت يستخدم على نطاق واسع في اتصالات النطاق العريض ذات الأحمال الثقيلة والسرعات العالية.

ملاحظة:“PPP” هي اختصار لـ “Point-to-Point Protocol”.

خامساً: بروتوكول التحكم في الارتباط LCP

بروتوكول التحكم في الارتباط “LCP“: هو أحد بروتوكولات “PPP” المسؤول عن إنشاء وتكوين واختبار وصيانة وإنهاء الروابط للإرسال، كما أنّه يضفي تفاوضاً على إعداد الخيارات واستخدام الميزات من خلال نقطتي النهاية للروابط.

• “LCP” هي اختصار لـ “Link Control Protocol”.

سادساً: بروتوكول التحكم في الشبكة NCP

• تُستخدم هذه البروتوكولات للتفاوض بشأن المعلمات والتسهيلات الخاصة بطبقة الشبكة.

• لكل بروتوكول طبقة أعلى مدعوم من “PPP”، ويوجد “NCP” واحد.

ملاحظة:“NCP” هي اختصار لـ “Network Control Program”.

أساسيات بروتوكولات ارتباط البيانات

تضمن طبقة ارتباط البيانات تمرير جميع حزم المعلومات الخالية من الأخطاء، ويتأكد من تعيين البروتوكول المادي المناسب للبيانات، وطبقة ارتباط البيانات هي الطبقة 2 في نموذج “OSI” وتُعد الوظائف الرئيسية الثلاث لطبقة ارتباط البيانات في التعامل مع أخطاء الإرسال، وتحسين تدفق البيانات وإتاحة واجهة واضحة المعالم لطبقة الشبكة.

عندما ينقل البيانات إلى طبقة الشبكة فإنّه يستخدم أجهزة ضبط الوقت وأرقام التسلسل للتحقق من وجود أخطاء لضمان تلقي جميع البيانات، وتتضمن طبقة ارتباط البيانات على خدمات وبروتوكولات مختلفة لإكمال مهامها والبروتوكولات هي القواعد المطلوبة لتمرير البيانات بنجاح إلى الطبقة التالية.

هناك عنونة مادية ويختلف هذا اختلافاً عن عنونة الشبكة لأنّه عندما تختلف عناوين الشبكة بين النقاط أو الأجهزة في الشبكة، فإنّ العنوان المادي يحدد الأجهزة على مستوى طبقة الارتباط كطريقة للتمييز بين الأجهزة الفردية الموجودة على نفس الوسيط المادي، وهناك كل من طوبولوجيا الشبكة وتسلسل الإطارات.

تعتبر مواصفات طوبولوجيا الشبكة مهمة لأنّها تحدد كيفية ربط الأجهزة بشبكة أكبر وتقوم بعض الوسائط بتوصيل الأجهزة بطوبولوجيا الناقل بينما يستخدم البعض الآخر الهيكل الدائري، كما يتيح تسلسل الإطارات داخل طبقة ارتباط البيانات إعادة ترتيب الإطارات التي يتم إرسالها خارج التسلسل على الطرف المستقبل للإرسال، وهذا مهم للغاية لأنّه يعني أنّه يمكن التحقق من الحزمة من خلال البتات في رأس الطبقة 2 والتي يتم إرسالها مع البيانات.

وتسمح طبقة ارتباط البيانات بالتحكم في التدفق وفي هذا فإنّه يمكّن أي أجهزة استقبال على رابط لإخطار الجيران في المنبع أو المصب إذا تم اكتشاف أي ازدحام، وبعد ذلك يمكن للنظام إرسال هذه المعلومات إلى بروتوكولات الطبقة الأعلى وإعادة توجيه تدفق حركة المرور لمنع أي نسخ احتياطية أو تباطؤ.

ما هي أنواع الإرسال في بروتوكول ارتباط البيانات

في الشبكات والاتصالات يتم نقل وحدة بيانات أي إطار وحزمة من عقدة إلى أخرى، ويُعرف بروتوكول ارتباط البيانات والمعروف باسم “بروتوكول الطبقة 2″، بأنّه مسؤول عن ضمان أنّ البتات والبايتات المستلمة متطابقة مع البتات والبايتات المرسلة، وعلى سبيل المثال في شبكة محلية إذا تم تقسيم الرسالة إلى “100 حزمة” واستقبلت المحطة “97”، يضمن بروتوكول ارتباط البيانات أنّ هذه “97” خالية من الأخطاء، لكنّه لا يعرف الثلاثة المفقودة.

1- انتقال غير متزامن

• نشأت من “teletypes” الميكانيكية يتم التعامل مع كل بايت كوحدة منفصلة مع بتات البدء والإيقاف.

• إنّه الشكل الشائع للإرسال بين الكمبيوتر والمودم التماثلي وغالباً ما يكون هناك حد أدنى للتحقق من الأخطاء.

2- انتقال متزامن

• تم تطوير الإرسال المتزامن للمطاريف المركزية، حيث يرسل كتل متجاورة من البيانات ومع محطات إرسال واستقبال متزامنة مع توقيت بعضها البعض.

• يتم تضمين التحقق من الخطأ.

• ومن الأمثلة على ذلك “SDLC” الخاص بـ “IBM” و”HDLC” الدولي و”DDCMP (DECnet)” الخاص بالمعدات الرقمية.

ملاحظة:“DDCMP” هي اختصار لـ “Digital Data Communications Message Protocol”.

3- الشبكات المحلية LAN

• تستخدم شبكات “Ethernet” و”Wi-Fi” المصممة لسرعات إرسال أعلى طرقاً تستشعر وجود ناقل وتتضمن فحص الأخطاء.

• في شبكات “Ethernet” و”Wi-Fi” يتم تقسيم طبقة ارتباط البيانات إلى طبقتين فرعيتين.

• التحكم في الارتباط المنطقي “LLC” هو واجهة لطبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط “MAC”.

• يعتبر “MAC” أيضاً من الأجهزة لأنّ الوظائف مضمنة في رقائق جهاز الإرسال والاستقبال.

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