أساسيات بروتوكولات الاتصالات

يلعب بروتوكول الاتصال دوراً رئيسياً عندما يتحول “HTTP” إلى “HTTPS” وإلّا يصبح الاستخدام المكثف لشهادة طبقة مآخذ التوصيل الآمنة “SSL” هو المعيار، كما تُستخدم أنواع أخرى من البروتوكولات حزم البيانات داخل مسارات الشبكة العالمية، وفي بعض الأحيان تبدو مثل فيزياء الجسيمات، لذلك تتقدم التكنولوجيا يوماً بعد يوم.

ما هو بروتوكولات الاتصال؟

بروتوكولات الاتصال: هي أوصاف رسمية لتنسيقات الرسائل الرقمية وقواعدها، ومطلوب منهم تبادل الرسائل في أو بين أنظمة الحوسبة، وبروتوكولات الاتصال مهمة في أنظمة الاتصالات والأنظمة الأخرى لأنّها تخلق الاتساق والعالمية لإرسال واستقبال الرسائل.

يمكن أن تقزم بروتوكولات الاتصالات في العمل على المصادقة واكتشاف الأخطاء وتصحيحها وإرسال الإشارات، كما يمكنهم أيضاً تحديد وبناء الدلالات ومزامنة الاتصالات التماثلية والرقمية، حيث يتم استخدام بروتوكولات الاتصالات في الأجهزة والبرامج.

تتوفر الآلاف من بروتوكولات الاتصالات المستعملة في كل مكان في الاتصالات التماثلية والرقمية، ولا يمكن لشبكات الكمبيوتر أن تعمل بدونها، كما يتم استخدام بروتوكولات اتصال مختلفة في الشبكات المتقدمة، ويضمن إنترنت الأشياء “IoT” أحدث بروتوكولات الاتصالات المتطورة لتوصيل مجموعة واسعة من الأجهزة بشبكة عالمية.

• “IoT” هي اختصار لـ ” Internet of things”.

• “HTTP” هي اختصار لـ “Hypertext Transfer Protocol”.

• “SSL” هي اختصار لـ “Secure Sockets Layer”.

لماذا بروتوكول الاتصال مهم؟

تساعد بروتوكولات الاتصال أجهزة الشبكة المتنوعة على التحدث مع بعضها البعض عن طريق إرسال الإشارات التماثلية والإشارات الرقمية، وكذلك الملفات المختلفة ومعالجة البيانات من جهاز إلى أجهزة أخرى.

وهذه الأنواع من البروتوكولات قابلة للتطبيق في شبكات الاتصالات والكمبيوتر، حيث يتم تنفيذ القواعد المناسبة لنقل المعلومات من المصدر إلى الوجهة، وأكثر البروتوكولات حيوية داخل الشبكات هي بروتوكول التحكم في الإرسال “TCP” وبروتوكول مخطط بيانات المستخدم “UDP“.

• “TCP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol”.

• “UDP” هي اختصار لـ “User datagram protocol”.

كيفية عمل بروتوكولات الاتصال:

قبل أن يتم الإرسال الناجح يجب أن تتفق أجهزة الاتصالات المتصلة بالشبكة على العديد من الجوانب المادية للبيانات التي سيتم تبادلها، وتسمى المعايير التي تحدد عمليات إرسال البيانات “البروتوكولات” حيث هناك العديد من خصائص الإرسال التي يمكن أن يحددها البروتوكول، وعلى سبيل المثال قد تتضمن الخصائص التي تتناولها البروتوكولات ما يلي:

• حجم الحزمة.

• سرعة انتقال.

• أنواع تصحيح الخطأ.

• تقنيات المصافحة والمزامنة.

• تعيين العنوان.

• عمليات التسليم.

• التحكم في التدفق.

• ضوابط تسلسل الحزم.

• التوجيه.

• تنسيق العنوان.

بالنسبة لأي عملية إرسال بيانات داخل الشبكة من المهم استخدام بروتوكول فعال يحدد قواعد أو اتفاقيات أو إرشادات معينة، وبمساعدة هذا البروتوكول يمكن تصميم اتصال محمي بين عقد الشبكة المتنوعة لتبادل البيانات، كما يتم تعريف البروتوكولات على أنّها طبقات منفصلة، حيث تم تصميم كل طبقة خصيصاً لأداء مهمة محددة، وبالنسبة لمواصفات البروتوكول من المهم تحديد عمليته الرئيسية التي يجب تشكيلها جنباً إلى جنب مع التقنية التي تستخدم البروتوكول الذي سيعمل.

تشتمل مواصفات البروتوكول بشكل أساسي على ثلاثة مكونات مختلفة تتضمن قسم رأس التضمين الذي يحتوي على المعلومات التفصيلية للبروتوكول، وتعريف واضح للتقنية التي سيتم من خلالها تنفيذ البروتوكول جنباً إلى جنب مع الخدمات التي تؤديها طبقاته المنفصلة.

كما يمكن النظر إلى بروتوكولات الاتصال على أنّها مجموعة من الإرشادات التي تمكن المستخدم من إرسال كتلة من البيانات من موقع إلى آخر، ولنقل البيانات بشكل فعال تستعمل عقد الشبكة أساليب واضحة، ويضمن استعمال بروتوكولات الاتصال تعزيز الأمن لاتصالات الشبكة بين عقد الشبكة المتصلة.

تحدد الأنواع المختلفة من بروتوكولات الاتصال قواعد معينة لإنشاء اتصال بين عقدتين مختلفتين للشبكة كما تتضمن هذه بروتوكول التحكم في الإرسال، وبروتوكول مخطط بيانات المستخدم وبروتوكول نقل الملفات وحتى العديد من البرامج الأخرى الموجودة، كما يتم استخدام بروتوكول الاتصال المناسب في الشبكة حسب متطلبات الشبكة.

تُستخدم بروتوكولات الاتصال بشكل أساسي لنقل البيانات في الاتصالات التماثلية والرقمية، وبالإضافة إلى ذلك يمكن ضمان التزامن باستخدام بروتوكول الاتصال الفعال هذا، وهذا بسبب تقنيات معالجة الأخطاء والدلالات المستخدمة في البروتوكولات، كما يمكن دمج بروتوكولات الاتصال إمّا في عناصر الأجهزة أو البرامج وتستخدم بشكل أساسي في الاتصالات الرقمية للاتصال بين عقد الشبكة.

الاختلافات بين بروتوكولات النظام Inter:

تشمل البروتوكولات بين الأنظمة بشكل أساسي “UART” و”USART” و”USB”:

ملاحظة:“UART” هي اختصار لـ “Universal Asynchronous Transmitter and Receiver”.

ملاحظة:“USART” هي اختصار لـ “Universal Synchronous and Asynchronous Data Transmitter and Receiver”.

ملاحظة:“USB” هي اختصار لـ “Universal Serial Bus”.

الاختلافات بين بروتوكولات النظام الداخلي:

ملاحظة:“SCL” هي اختصار لـ “serial data line” و”SDL” هي اختصار لـ “serial clock line”.

ملاحظة:“MISO” هي اختصار لـ “Master In Slave Out” و”MOSI” هي اختصار لـ “Master Output Slave Input”.

ملاحظة:“SS” هي اختصار لـ “Secure Shell” و”CAN” هي اختصار لـ “Controller Area Network”.

ملاحظة:“SPI” هي اختصار لـ “serial peripheral interface” و”I2C” هي اختصار لـ “inter integrated circuit “.

أهمية بروتوكولات الاتصال:

في الأساس هناك حاجة أساسية لبروتوكولات الاتصال، حيث تساعد هذه البروتوكولات في إنشاء اتصال مع مستخدمين أو أكثر دون مواجهة أي صعوبة، كما تُستخدم هذه البروتوكولات في شبكات الكمبيوتر وكذلك في الاتصالات السلكيةواللاسلكية، حيث يتم تنفيذ القواعد المناسبة لنقل المعلومات من الأصل إلى الوجهة.

كما يُعد أهم البروتوكولات في الشبكات هي بروتوكول التحكم في الإرسال وبروتوكول مخطط بيانات المستخدم “TCP” و”UDP”، حيث يتكون كلا البروتوكولين من “65535 بروتوكولات” بحيث يتم توفير خدمات متعددة للمستخدمين، وعلاوة على ذلك في المستقبل أيضاً ستزداد أهمية بروتوكولات الاتصال بعدة أضعاف.