ما هي طبقة التطبيق في شبكات الحاسوب Application layer

قد يتفاعل المستخدم بشكل مباشر أو غير مباشر مع التطبيقات، حيث تمثل طبقة التطبيق النقطة التي يبدأ عندها الاتصال الفعلي وينعكس، وبما أن هذه الطبقة تقع في الجزء العلوي من بروتوكول الطبقات، فهي لا تقدم خدماتها لأي طبقة أخرى. بل تعتمد طبقة التطبيق على طبقة النقل وجميع الطبقات التي تقع أسفلها لإيصال بياناتها أو نقلها إلى الجهاز المضيف البعيد.

ما هي طبقة التطبيق Application layer

طبقة التطبيق “Application layer”: هي أعلى طبقة في نموذج طبقات “OSI” و”TCP / IP”، حيث توجد هذه الطبقة في كل من النماذج ذات الطبقات نظراً لأهميتها في التفاعل مع تطبيقات المستخدم وهذه الطبقة مخصصة للتطبيقات التي تشارك في نظام الاتصالات.

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

• “TCP / IP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol/Internet Protocol”.

أساسيات طبقة التطبيق

عندما يريد بروتوكول طبقة التطبيق الاتصال ببروتوكول طبقة التطبيق النظير الخاص به على مضيف بعيد فإنّه يسلم البيانات أو المعلومات إلى طبقة النقل، حيث تقوم طبقة النقل بالباقي بمساعدة كل الطبقات الموجودة أسفلها.

هناك غموض في فهم طبقة التطبيق وبروتوكولها، حيث لا يمكن وضع كل تطبيق مستخدم في طبقة التطبيق، وباستثناء تلك التطبيقات التي تتفاعل مع نظام الاتصال وعلى سبيل المثال لا يمكن اعتبار تصميم برنامج أو محرر نصوص برامج طبقات تطبيقات، ومن ناحية أخرى عندما نستخدم متصفح الويب والذي يستخدم بالفعل بروتوكول نقل النص التشعبي “HTTP” للتفاعل مع الشبكة، و”HTTP” هو بروتوكول طبقة التطبيق.

مثال آخر هو بروتوكول نقل الملفات والذي يساعد المستخدم على نقل الملفات القائمة على النص أو الملفات الثنائية عبر الشبكة، كما يمكن للمستخدم استخدام هذا البروتوكول في أي برنامج قائم على واجهة المستخدم الرسومية مثل “FileZilla” أو “CuteFTP”، ويمكن للمستخدم نفسه استخدام “FTP” في وضع سطر الأوامر.

ومن ثم بغض النظر عن البرنامج الذي تستخدمه فهو البروتوكول الذي يتم اعتباره في طبقة التطبيقات المستخدمة بواسطة هذا البرنامج، و”DNS” هو بروتوكول يساعد بروتوكولات تطبيق المستخدم مثل “HTTP” لإنجاز عملها.

كما تُعد طبقة التطبيق أعلى نموذج اتصالات ربط الأنظمة المفتوحة “OSI”، حيث توفر طبقة التطبيق خدمات لبرنامج تطبيق لضمان إمكانية الاتصال الفعال مع برنامج تطبيق آخر على الشبكة، كما لا ينبغي اعتبار طبقة التطبيق كتطبيق كما يفهمها معظم الناس.

بدلاً من ذلك تُعد طبقة التطبيق مكوناً داخل تطبيق يتحكم في طريقة الاتصال بالأجهزة الأخرى، حيث إنّها خدمة طبقة تجريدية تخفي بقية التطبيق من عملية الإرسال، كما تعتمد طبقة التطبيق على جميع الطبقات الموجودة أسفلها لإكمال عمليتها، وفي هذه المرحلة يتم تقديم البيانات أو التطبيق بشكل مرئي يمكن للمستخدم فهمه.

• “DNS” هي اختصار لـ “Domain Name System”.

• “FTP” هي اختصار لـ “File Transfer Protocol”.

وظائف طبقة التطبيق

• يضمن تحديد جهاز الاستقبال وإمكانية الوصول إليه وجاهزيته لقبول البيانات.

• يتيح إذا كان ذلك مناسباً حدوث المصادقة بين الأجهزة لطبقة إضافية من الأمان.

• التأكد من وجود واجهات الاتصال الضرورية، وعلى سبيل المثال وجود واجهة “Ethernet” أو “Wi-Fi” في كمبيوتر المرسل.

• يضمن اتفاق الطرفين حول إجراءات استعادة الأخطاء وتكامل البيانات والخصوصية.

• يحدد البروتوكول وقواعد بناء جمله البيانات على مستوى التطبيق.

• يقدم البيانات الموجودة على الطرف المتلقي لتطبيق المستخدم.

أنواع برامج الوصول إلى الشبكة داخل طبقة التطبيق

• التطبيقات المدركة للشبكة، مثل البريد الإلكتروني.

• الخدمات على مستوى التطبيق، مثل نقل الملفات أو التخزين المؤقت للطباعة.

مبدأ عمل طبقة التطبيق

عادةً ما يتم تصميم شبكة الكمبيوتر بناءً على مخطط الشبكة، حيث يتم تعريف هذا الهيكل بناءً على نموذج ربط الأنظمة المفتوحة “OSI” ويتكون من سبع طبقات من وظائف الشبكة، وطبقة التطبيق هي أعلى مستوى داخل “OSI” والتي تُعرف بالطبقة السابعة، كما إنّها طبقة الشبكة التي تدير برامج الاتصال على الشبكة بما في ذلك بروتوكول نقل الملفات “FTP” وبروتوكول نقل النص التشعبي “HTTP” والبريد الإلكتروني.

تعمل هذه البرامج على تمكين متصفحات الإنترنت وتطبيقات البريد الإلكتروني من مشاركة البيانات عبر الشبكة، وتبدأ الشبكة بكابل مادي وتنتهي بتطبيق الكمبيوتر ويتم فرض البيانات من خلال عدة مستويات من التحولات أثناء نقل الاتصال عادةً، وهذه عملية ضرورية لضمان اتباع قواعد الأمان وجودة البيانات المناسبة، كما تم إنشاء نموذج “OSI” لتمكين المرونة في بروتوكولات البرامج.

في نموذج “OSI” تعمل الطبقات ضمن هيكل هرمي لإرسال الرسائل عبر الشبكة، كما تستخدم معظم شبكات الكمبيوتر اليوم بروتوكول التحكم في الإرسال القياسي “TCP / IP“، كلغة اتصال للإنترنت وكما يستخدم بروتوكول الشبكة هذا نموذج “OSI” كمخطط لكيفية تفاعل أجهزة وبرامج الشبكة، وكل طبقة في النموذج لها مسؤولية محددة داخل هيكل الشبكة.

تم تصميم نموذج “OSI” على أساس التسلسل الهرمي للمسؤولية وتفرض هذه القواعد على كل طبقة اتباع عمليات تسليم محددة عند إرسال رسالة عبر الهيكل، وطبقة التطبيق مطلوبة لاتباع قواعد التسليم لطبقة العرض وهو المستوى التالي ضمن سلسلة التسلسل الهرمي، كما تتضمن هذه القواعد عادةً متطلبات التنسيق والتشفير والحجم المحدد قبل قبول الرسالة بالمستوى التالي في السلسلة.

تتضمن طبقة التطبيق مجموعة متنوعة من البروتوكولات التي يحتاجها المستخدمون بشكل عام. من بين هذه البروتوكولات، يُعد “HTTP” أحد أكثرها استخدامًا، حيث يُشكّل الأساس لشبكة الويب العالمية. عندما يطلب المتصفح صفحة ويب، يرسل اسم الصفحة المطلوبة إلى الخادم باستخدام بروتوكول “HTTP”، ويقوم الخادم بدوره بإرجاع الصفحة المطلوبة. كما تُستخدم بروتوكولات تطبيقات أخرى لنقل الملفات وإرسال البريد الإلكتروني وتوزيع أخبار الشبكة.

توفر طبقة التطبيق وصول المستخدم النهائي الكامل إلى مجموعة متنوعة من خدمات الشبكة المشتركة لتدفق بيانات نموذج “OSI” الفعال، كما تتمتع هذه الطبقة بالعديد من المسؤوليات بما في ذلك معالجة الأخطاء والاسترداد وتدفق البيانات عبر الشبكة والتدفق الكامل للشبكة.

كما أنّها تستخدم لتطوير التطبيقات القائمة على الشبكة، حيث كما يتم استخدام أكثر من “15 بروتوكولاً” في طبقة التطبيق، بما في ذلك بروتوكول نقل الملفات و”Telnet” وبروتوكول نقل الملفات البسيط وبروتوكول إدارة الشبكة البسيط.

• “HTTP” هي اختصار لـ “Hyper Text Transfer Protocol”.

مسؤوليات طبقة التطبيق

أولاً: تجريد الشبكة: توفر طبقة التطبيق تجريداً للشبكة الأساسية للمستخدم النهائي والتطبيق.

ثانياً: الوصول إلى الملفات ونقلها: يسمح باستخدام الوصول إلى الملفات أو تنزيلها أو تحميلها من أو إلى مضيف بعيد.

ثالثاً: خدمات البريد: وهي تتيح للمستخدمين استخدام خدمات البريد.

رابعاً: تسجيل الدخول عن بعد: يسمح بتسجيل الدخول إلى مضيف بعيد

خانساً: شبكة الويب العالمية WWW: يُعد الوصول إلى صفحات الويب أيضاً جزءاً من هذه الطبقة.

الخدمات التي تقدمها طبقة التطبيق

طبقة التطبيق هي الطبقة السابعة من نموذج “OSI” والطبقة الوحيدة التي تتفاعل مباشرة مع المستخدم النهائي، كما تقدم طبقة التطبيقات العديد من الخدمات ومنها:

• بروتوكول نقل الايميل البسيط.

• نقل الملف.

• تصفح الانترنت.

• الدردشة على شبكة الإنترنت.

• عملاء البريد الإلكتروني.

• مشاركة بيانات الشبكة.

• المحطات الافتراضية.

• عمليات الملفات والبيانات المختلفة.