ما هي شبكة حزم البيانات في الاتصالات PDN 

حزمة الشبكة هي مجموعة أساسية من البيانات التي يتم تكوينها معًا ونقلها عبر شبكة كمبيوتر وعادةً ما تكون شبكة تبديل الحزمة مثل الإنترنت، حيث تشكل كل حزمة أو جزء من البيانات جزءاً من رسالة كاملة وتحمل معلومات العنوان ذات الصلة التي تساعد في تحديد الكمبيوتر المرسل والمستلم المقصود للرسالة.

ما هي شبكة حزم البيانات PDN

شبكة حزم البيانات (PDN): هو وصف عام لشبكة توفر خدمات البيانات، وتبديل الحزم هو طريقة لنقل البيانات يتم فيها تقسيم الرسالة إلى عدد من الأجزاء التي يتم إرسالها بشكل مستقل، على أي مسار هو الأمثل لكل حزمة وإعادة تجميعها في الوجهة، والإنترنت عبارة عن شبكة حزم بيانات.

• “PDN” هي اختصار لـ “Packet data network”.

أساسيات شبكة حزم البيانات PDN

تتكون حزمة الشبكة من ثلاثة أجزاء وهي رأس الحزمة والحمولة والمقطورة، يقوم حجم وهيكل حزمة الشبكة على بنية الشبكة الأساسية أو البروتوكول المستخدم، ومن الناحية المفاهيمية تشبه حزمة الشبكة الحزمة البريدية، وفي هذا السيناريو يكون الرأس هو الصندوق أو المغلف والحمولة عبارة عن محتوى والمقطورة هي التوقيع، كما يحتوي العنوان على إرشادات تتعلق بالبيانات الموجودة في الحزمة.

تعمل حزمة الشبكة عن طريق اختيار أفضل مسار متاح لوجهتها، وهذا هو المسار الذي تسلكه جميع الحزم الأخرى داخل الرسالة، ممّا يجعل حركة مرور الشبكة أكثر كفاءة من حيث موازنة الحمل عبر أجزاء مختلفة من المعدات.

وعلى سبيل المثال إذا كانت هناك مشكلة تتعلق بقطعة من المعدات أثناء إرسال الرسائل فسيتم إعادة توجيه الحزم من خلال أجهزة التوجيه لضمان وصول الرسالة بأكملها إلى وجهتها، وبشكل عام تعمل معظم الشبكات اليوم على مكدس (TCP / IP) ممّا يتيح للأجهزة المتصلة بالإنترنت التواصل مع بعضها البعض عبر شبكات مختلفة.

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

ما هي أجزاء حزمة الشبكة في شبكة حزم البيانات PDN

تتشابه حزم الشبكة في وظيفتها مع الحزمة البريدية، بحيث تمر حزمة الشبكة أو وحدة البيانات عبر عملية التغليف، والتي تضيف معلومات إليها أثناء انتقالها نحو وجهتها وتحديد المكان الذي تبدأ فيه وتنتهي، كما تتكون حزمة الشبكة من الأجزاء الثلاثة التالية:

أولاً: رأس الحزمة

الرأس: هو بداية الحزمة أو الجزء الأمامي منها ويرى أي جهاز معالجة أو استقبال، مثل جهاز توجيه أو محول والرأس أولاً، كما يتم تضمين الحقول الـ 13 التالية في عنوان بروتوكول (IPv4) مثلاً:

• إصدار، يشير هذا الحقل إلى تنسيق عنوان الإنترنت.

• طول رأس الإنترنت (IHL): هو طول رأس الإنترنت بكلمات 32 بت التي تشير إلى بداية البيانات.

• نوع الخدمة، يشير هذا إلى المعلمات المجردة لجودة الخدمة المطلوبة.

• الطول الإجمالي: هو طول مخطط البيانات المقاس بالثمانيات التي تتضمن رأس الإنترنت والبيانات ويسمح هذا الحقل أن يصل طول مخطط البيانات إلى 65.535 ثماني بتات.

• هوية، يقوم المرسل بتعيين قيمة تعريف للمساعدة في تجميع أجزاء مخطط البيانات.

• الأعلام، هذه هي أعلام التحكم المختلفة.

• جزء الإزاحة: هو حقل المكان الذي ينتمي إليه هذا الجزء في مخطط البيانات، ويتم قياس إزاحة الجزء بوحدات من ثماني ثماني بتات أو 64 بت، والجزء الأول يقابل الصفر.

• وقت الانتقال (TTL): هو الحد الأقصى للوقت الذي يُسمح فيه لمخطط البيانات بالبقاء في نظام الإنترنت، حيث إذا كان هذا الحقل يحتوي على قيمة صفر فيجب تدمير مخطط البيانات.

• البروتوكول: هو بروتوكول المستوى التالي المستخدم في جزء البيانات في مخطط بيانات الإنترنت.

• المجموع الاختباري للرأس، يكتشف المجموع الاختباري وجود تلف في رأس الحزم.

• عنوان المصدر، هذا هو عنوان IP المصدر 32 بت.

• عنوان الوجهة، هذا هو عنوان IP الوجهة 32 بت.

• الخيارات: هذا الحقل اختياري ويمكن أن يكون طوله متغيرًا ويعد خيار مسار المصدر أحد الأمثلة، حيث يطلب المرسل مسار توجيه معين، وإذا لم يكن طول الخيار (32 بت) فإنه يستخدم خيارات الحشو في البتات المتبقية لجعل الرأس عددًا لا يتجزأ من كتل (4 بايت).

ملاحظة:“IPv4” هي اختصار لـ “Internet Protocol version 4″ و”IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

ملاحظة:“TTL” هي اختصار لـ “Time-to-live” و”IHL” هي اختصار لـ “Internet header length”.

ثانياً: الحمولة

الحمولة: هي معلومات البيانات الفعلية التي تحملها الحزمة إلى وجهتها، وحمولة (IPv4) مبطنة ببتات صفرية للتأكد من أنّ الحزمة تنتهي عند حد (32 بت).

ثالثاً: النهاية

• في بعض الأحيان تقوم بعض بروتوكولات الشبكة أيضًا بإرفاق جزء نهاية أو مقطورة بالحزمة.

• لا تحتوي حزمة (IP) على مقطورات لكنّ إطارات (Ethernet) تحتوي على ذلك.

أسباب استخدام الحزم في شبكة حزم البيانات PDN

• تُستخدم الحزم لنقل البيانات بكفاءة وموثوقية.

• بدلاً من نقل ملف ضخم ككتلة بيانات واحدة، فإنّ إرساله في حزم أصغر يحسن معدلات الإرسال.

• تعمل الحزم أيضًا على تمكين أجهزة كمبيوتر متعددة من مشاركة نفس الاتصال، وعلى سبيل المثال إذا كان أحد الأشخاص يقوم بتنزيل ملف، فيمكن للكمبيوتر إرسال حزم إلى الخادم، بينما يقوم مستخدم آخر في نفس الوقت بإرسال الحزم إلى نفس الخادم.

• في حين أنّه من الممكن نقل البيانات دون استخدام الحزم، سيكون من غير العملي للغاية إرسال البيانات دون تقسيمها أولاً إلى أجزاء أصغر.

فوائد استخدام الحزم في شبكة حزم البيانات PDN

• يمكن استخدام مسارات مختلفة لتوجيه الحزم إلى وجهتها، وتُعرف هذه العملية باسم تبديل الحزم وفي حالة حدوث خطأ يمكن تخزين الحزم وإعادة إرسالها لاحقًا.

• تستخدم الحزم أفضل طريق متاح للتسليم، بحيث يتيح ذلك توجيهها عبر الأجزاء المزدحمة من الشبكة دون إبطائها في مكان معين.

• لضمان التسليم الآمن، يمكن تشفير الحزم.

كيفية إنشاء اتصال PDN لشبكة حزم البيانات

يمكن تنفيذ عملية إنشاء اتصال (PDN) الافتراضي أو بعد توصيله بشبكة الوصول وبدء إنشاء اتصال (PDN) بشكل فردي، وعملية التدفق في عملية بناء اتصال (PDN) وإدارة الهاتف المحمول كيان (MME) في شبكة الوصول (3GPP) أو بوابة شبكة البيانات المجمعة (P-GW) في شبكة وصول (GPP) غير (3)، يمكن أن تكون لإرفاق سجل الموقع (HLR) أو (HSS) يرسل طلب إشعار، من المستحسن أن يسجل (HLR) أو (HSS) هذا.

يربط (PDN) معلومات (P-GW) المقابلة، حيث إذا كان هناك حالة غير طبيعية للشبكة، مثل (HLR) أو (HSS) هناك حالة مزدحمة، فإن (HLR) أو (HSS) سيتسبب في عدم إمكانية معالجة طلب الإشعار وبدون سجل (PDN Connect) المطابق بوابة شبكة البيانات المجمعة معلومات (P-GW)، لا يمكن أيضًا أن تقوم كيان إدارة المحمول (MME) أو (P-GW) بإرجاع رسالة إجابة إعلام الدفع.

أو أنّ (HLR) أو (HSS) إلى كيان إدارة المحمول أو الحزمة يغلق الرسم التخطيطي لشبكة البيانات (P-GW) ويرسل معلومات الرفض، بحيث لا يمكن نقل معلومات (P-GW) إلى (HLR) أو (HSS) بواسطة (P-GW) بنجاح إلى (HLR) أو (HSS) في هذه الحالة، وفي (HLR) أو (HSS Preserve) هو أنّ عملية إنشاء اتصال (PDN) الأمامي تحافظ بنجاح على أحدث معلومات (P-GW).

• “HLR” هي اختصار لـ “Home Location Register”.

• “HSS” هي اختصار لـ “Home Subscriber Server”.

• “P-GW” هي اختصار لـ “Packet Gateway”.

• “MME” هي اختصار لـ “Mobility Management Entity”.

• “3GPP” هي اختصار لـ “3rd Generation Partnership Project”.