نموذج TCP/IP: الطبقات والبروتوكولات والمكدس

⚡ ملخص ذكي

نموذج TCP/IP هو إطار عمل من أربع طبقات يحدد كيفية تبادل أجهزة الكمبيوتر للبيانات عبر الشبكات، ورسم الخرائطping طبقات التطبيق والنقل والإنترنت وواجهة الشبكة للبروتوكولات مثل TCP وIP وHTTP وDNS التي تنقل المعلومات بشكل موثوق من البداية إلى النهاية.

🌐 الغرض: يحدد نموذج TCP/IP كيفية اتصال أجهزة الكمبيوتر بالإنترنت وكيفية انتقال البيانات بشكل موثوق بينها.
🧱 أربع طبقات: يقسم هذا النظام العمل إلى طبقات التطبيق والنقل والإنترنت وواجهة الشبكة، ولكل منها بروتوكولات محددة.
🔄 النقل والتوجيه: بروتوكول TCP موجه نحو الاتصال وموثوق، بينما تقوم طبقة الإنترنت بتوجيه الحزم عبر الشبكات باستخدام بروتوكول الإنترنت (IP).
📊 مقارنة نموذج OSI: يستخدم بروتوكول TCP/IP أربع طبقات مقابل نموذج OSI المكون من سبع طبقات، وهو أقدم من معيار OSI.
🛠️ البروتوكولات: تشمل الأعضاء الشائعة TCP و IP و HTTP و SMTP و DNS و TELNET و FTP.
🤖 مساعدة الذكاء الاصطناعي: تقوم أدوات الذكاء الاصطناعي بتحليل عمليات التقاط الحزم لاكتشاف الحالات الشاذة وتسريع عملية استكشاف أخطاء الشبكة وإصلاحها.

اقرأ المزيد

ما هو نموذج TCP/IP؟

يساعدك نموذج TCP/IP في تحديد كيفية توصيل جهاز كمبيوتر معين بالإنترنت وكيفية نقل البيانات. transmitted بينهما. يساعدك ذلك في إنشاء شبكة افتراضية عند وجود عدة شبكات الحاسب تتصل هذه الأجهزة ببعضها البعض. والغرض من نموذج TCP/IP هو السماح بالاتصال عبر مسافات طويلة.

TCP / IP تعني Transmission بروتوكول التحكم / بروتوكول الإنترنت. تم تصميم حزمة بروتوكولات TCP/IP خصيصًا كنموذج لتقديم تدفق بايتات موثوق للغاية من طرف إلى طرف عبر شبكة إنترنت غير موثوقة.

خصائص برنامج التعاون الفني

فيما يلي الخصائص الأساسية لبروتوكول TCP/IP:

دعم بنية TCP/IP مرنة.
من السهل إضافة المزيد من الأنظمة إلى الشبكة.
في مجموعة بروتوكولات TCP/IP، تظل الشبكة سليمة حتى تعمل أجهزة المصدر والوجهة بشكل صحيح.
TCP هو بروتوكول موجه للاتصال.
يوفر بروتوكول TCP الموثوقية ويضمن إعادة ترتيب البيانات التي تصل خارج التسلسل.
يسمح لك بروتوكول TCP بتطبيق التحكم في التدفق، بحيث لا يقوم المرسل أبدًا بإغراق جهاز الاستقبال بالبيانات.

أربع طبقات من نموذج TCP/IP

في هذا القسم، نشرح الطبقات المختلفة ووظائفها في نموذج TCP/IP.

يوضح الرسم التخطيطي أدناه طبقات TCP/IP الأربع مكدسة كنموذج مفاهيمي، بدءًا من طبقة التطبيق في الأعلى وصولاً إلى طبقة واجهة الشبكة:

تنقسم وظائف نموذج TCP/IP إلى أربع طبقات، وتتضمن كل طبقة بروتوكولات محددة.

يُعدّ بروتوكول TCP/IP نظامًا معماريًا متعدد الطبقات، حيث تُعرَّف كل طبقة وفقًا لوظيفة محددة تؤديها. وتعمل جميع طبقات TCP/IP الأربع بشكل تعاوني لـ transmit نقل البيانات من طبقة إلى أخرى.

يوضح الرسم التخطيطي التالي العلاقة بين كل طبقة من الطبقات الأربع والبروتوكولات التي تعمل داخلها:

طبقة التطبيقات
طبقة النقل
طبقة الإنترنت
واجهة الشبكة

طبقة التطبيقات

تتفاعل طبقة التطبيق مع برنامج التطبيق، وهو أعلى مستوى في النموذج. هذه الطبقة هي الأقرب إلى المستخدم النهائي، مما يعني أنها تسمح للمستخدمين بالتفاعل مع تطبيقات برمجية أخرى.

تتفاعل طبقة التطبيق مع تطبيقات البرمجيات لتنفيذ مكون الاتصال. ويظل تفسير البيانات بواسطة برنامج التطبيق خارج نطاق النموذج.

ومن أمثلة طبقة التطبيقات تطبيقات مثل نقل الملفات والبريد الإلكتروني وتسجيل الدخول عن بعد.

تتمثل وظائف طبقة التطبيق فيما يلي:

تساعدك طبقة التطبيق في تحديد شركاء الاتصال، وتحديد مدى توافر الموارد، ومزامنة الاتصالات.
يسمح للمستخدمين بتسجيل الدخول إلى مضيف بعيد.
توفر هذه الطبقة خدمات البريد الإلكتروني المتنوعة.
يوفر مصادر قواعد بيانات موزعة وإمكانية الوصول إلى معلومات عالمية حول مختلف الكائنات والخدمات.

طبقة النقل

تعتمد طبقة النقل على طبقة الإنترنت لتوفير نقل البيانات من عملية على جهاز المصدر إلى عملية على جهاز الوجهة. وتُستضاف هذه الطبقة باستخدام شبكة واحدة أو عدة شبكات، وتتولى الحفاظ على وظائف جودة الخدمة.

يُحدد هذا المستوى كمية البيانات التي يجب إرسالها، ومكان إرسالها، ومعدل إرسالها. ويعتمد هذا المستوى على الرسائل الواردة من مستوى التطبيق، مما يضمن وصول وحدات البيانات خالية من الأخطاء وبالترتيب الصحيح.

تساعدك طبقة النقل في التحكم في موثوقية الرابط من خلال التحكم في التدفق، والتحكم في الأخطاء، والتجزئة أو إلغاء التجزئة.

توفر طبقة النقل أيضًا إشعارًا بنجاح نقل البيانات، وترسل الجزء التالي من البيانات في حال عدم وجود أخطاء. يُعد بروتوكول TCP المثال الأشهر لطبقة النقل.

الوظائف المهمة لطبقة النقل:

يقوم بتقسيم الرسالة الواردة من طبقة التطبيق إلى أجزاء وترقيمها لتكوين تسلسل.
تضمن طبقة النقل وصول الرسالة إلى العملية الصحيحة على الجهاز الوجهة.
كما يضمن وصول الرسالة كاملةً دون أي خطأ؛ وإلا فيجب إعادة إرسالها.transmitتيد.

طبقة الإنترنت

طبقة الإنترنت هي الطبقة الثانية في نموذج TCP/IP، وتُعرف أيضاً بطبقة الشبكة. وتتمثل مهمتها الرئيسية في إرسال الحزم من أي شبكة، ومن أي جهاز كمبيوتر، حتى تصل إلى وجهتها بغض النظر عن المسار الذي تسلكه.

توفر طبقة الإنترنت الطريقة الوظيفية والإجرائية لنقل تسلسلات البيانات ذات الأطوال المتغيرة من عقدة إلى أخرى بمساعدة الشبكات المختلفة.

لا يُضمن موثوقية توصيل الرسائل على مستوى الإنترنت.

بروتوكولات إدارة الطبقات التي تنتمي إلى هذه الطبقة هي:

بروتوكولات التوجيه
إدارة مجموعة البث المتعدد
تخصيص عناوين طبقة الشبكة

طبقة واجهة الشبكة

طبقة واجهة الشبكة هي الطبقة السفلية من نموذج TCP/IP ذي الطبقات الأربع. تُسمى هذه الطبقة أيضًا طبقة الوصول إلى الشبكة، وهي تُحدد تفاصيل كيفية إرسال البيانات عبر الشبكة.

ويتضمن ذلك أيضًا كيفية إرسال الإشارات الضوئية للبتات بواسطة الأجهزة التي تتصل مباشرة بوسط الشبكة، مثل الكابلات المحورية أو الألياف الضوئية أو الكابلات المزدوجة الملتوية.

تُعدّ هذه الطبقة مزيجًا من طبقتي ربط البيانات والطبقة الفيزيائية المُعرّفتين في نموذج OSI المرجعي. وهي تُحدّد كيفية إرسال البيانات فعليًا عبر الشبكة، وتتولّى مسؤولية نقل البيانات بين جهازين على نفس الشبكة.

الاختلافات بين نماذج OSI وTCP/IP

يوضح الرسم التوضيحي أدناه مقارنة بين نموذج OSI ذي الطبقات السبع ونموذج TCP/IP ذي الطبقات الأربع جنبًا إلى جنب:

فيما يلي بعض الاختلافات المهمة بين نموذج OSI وTCP/IP:

نموذج OSI	نموذج TCP / IP
تم تطويره بواسطة المنظمة الدولية للمعايير (ISO).	تم تطويره بواسطة ARPANET (شبكة وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة).
استخدم نموذج OSI يوفر تمييزًا واضحًا بين الواجهات والخدمات والبروتوكولات.	لا يحتوي بروتوكول TCP/IP على أي نقاط تمييز واضحة بين الخدمات والواجهات والبروتوكولات.
يشير OSI إلى التوصيل البيني للأنظمة المفتوحة.	يشير TCP إلى Transmission بروتوكول التحكم.
يستخدم OSI طبقة الشبكة لتحديد معايير وبروتوكولات التوجيه.	يستخدم بروتوكول TCP/IP طبقة الإنترنت فقط.
يتبع OSI نهجا عموديا.	يتبع TCP/IP أسلوبًا أفقيًا.
يستخدم نموذج OSI طبقتين منفصلتين، الطبقة الفيزيائية وطبقة ربط البيانات، لتحديد وظائف الطبقات السفلية.	يستخدم TCP/IP طبقة واحدة فقط (رابط).
يتكون نموذج OSI من سبع طبقات.	يتكون TCP/IP من أربع طبقات.
في نموذج OSI، تكون طبقة النقل موجهة نحو الاتصال فقط.	تكون طبقة نموذج TCP/IP موجهة للاتصال وغير متصلة.
في نموذج OSI، تكون طبقة ربط البيانات والطبقة الفيزيائية منفصلتين.	في بروتوكول TCP/IP، يتم دمج طبقات الربط المادي وربط البيانات كطبقة واحدة من المضيف إلى الشبكة.
تُعد طبقات الجلسة والعرض جزءًا من نموذج OSI.	لا توجد طبقة جلسة وطبقة عرض في نموذج TCP/IP.
تم تعريفه بعد ظهور الإنترنت.	تم تعريفها قبل ظهور الإنترنت.
الحد الأدنى لحجم رأس OSI هو 5 بايت.	الحد الأدنى لحجم الرأس هو 20 بايت.

بروتوكولات TCP/IP الأكثر شيوعًا

بعض بروتوكولات TCP/IP الأكثر استخداماً وشيوعاً هي:

TCP

Transmission بروتوكول التحكم هو بروتوكول إنترنت يقوم بتقسيم الرسالة إلى أجزاء TCP وإعادة تجميعها في جانب الاستقبال.

IP

عنوان بروتوكول الإنترنت، المعروف أيضًا باسم عنوان IPهو رمز رقمي يُخصص لكل جهاز متصل بشبكة حاسوبية تستخدم بروتوكول الإنترنت (IP) للاتصال. تتيح وظيفة التوجيه فيه الربط الشبكي، وهي أساس إنشاء الإنترنت. يتيح دمج بروتوكول الإنترنت مع بروتوكول التحكم بالنقل (TCP) إنشاء اتصال افتراضي بين المصدر والوجهة.

HTTP

يُعد بروتوكول نقل النص التشعبي (HTTP) أساس شبكة الويب العالمية. ويُستخدم لنقل صفحات الويب والموارد الأخرى من خادم HTTP أو خادم الويب إلى عميل الويب أو عميل HTTP. عند استخدام متصفح ويب مثل Google Chrome or Firefoxأنت تستخدم متصفح ويب. يساعد بروتوكول HTTP في نقل صفحات الويب التي تطلبها من الخوادم البعيدة.

SMTP

SMTP اختصار لـ Simple Mail بروتوكول النقل. يدعم هذا البروتوكول البريد الإلكتروني ويساعدك على إرسال البيانات إلى عنوان بريد إلكتروني آخر.

SNMP

SNMP هو اختصار لبروتوكول إدارة الشبكة البسيط. وهو إطار عمل يُستخدم لإدارة الأجهزة على الإنترنت باستخدام بروتوكول TCP/IP.

DNS

نظام أسماء النطاقات (DNS) هو اختصار لـ Domain Name System. يُستخدم عنوان IP لتحديد اتصال جهاز مضيف بالإنترنت بشكل فريد؛ ومع ذلك، يُفضل المستخدمون استخدام الأسماء بدلاً من العناوين، ويوفر نظام أسماء النطاقات هذه الخريطة.ping.

TELNET

يرمز TELNET إلى شبكة طرفية. وهو يُنشئ اتصالاً بين الحاسوب المحلي والحاسوب البعيد بطريقة تُمكّنك من محاكاة نظامك المحلي على النظام البعيد.

FTP

بروتوكول نقل الملفات (FTP) هو بروتوكول قياسي يُستخدم على نطاق واسع لنقل الملفات. transmitنقل الملفات من جهاز إلى آخر.

مزايا نموذج TCP/IP

فيما يلي مزايا وفوائد استخدام نموذج TCP/IP:

يساعدك ذلك في إنشاء اتصال بين أنواع مختلفة من أجهزة الكمبيوتر.
يعمل بشكل مستقل عن نظام التشغيل.
وهو يدعم عدداً من بروتوكولات التوجيه.
فهو يُمكّن من التواصل الشبكي بين المنظمات.
يتميز ببنية خادم-عميل قابلة للتوسع بدرجة كبيرة.

عيوب نموذج TCP/IP

فيما يلي بعض عيوب استخدام نموذج TCP/IP:

يعد TCP/IP نموذجًا معقدًا للإعداد والإدارة.
إن العبء الإضافي لبروتوكول TCP/IP أعلى من بروتوكول IPX (تبادل حزم الإنترنت).
في هذا النموذج، لا تضمن طبقة النقل تسليم الحزم.
إن استبدال بروتوكول في TCP/IP ليس بالأمر السهل.
لا يوجد فصل واضح بين خدماته وواجهاته وبروتوكولاته.

الأسئلة الشائعة

التغليف هو الطريقة التي تضيف بها كل طبقة رأسها الخاص، وأحيانًا ذيلًا، أثناء انتقال البيانات إلى أسفل المكدس - تضيف طبقة النقل رأس TCP أو UDP، وتضيف طبقة الإنترنت رأس IP، وتقوم طبقة واجهة الشبكة بتغليفها في إطار.

بروتوكول TCP يعتمد على الاتصال ويتسم بالموثوقية، حيث يستخدم المصافحة والإقرارات وإعادة الإرسال لتسليم البيانات بالترتيب المطلوب. أما بروتوكول UDP فهو لا يعتمد على الاتصال وأسرع، لذا يُنصح بتجاوزه.ping تُتخذ هذه الخطوات، لذا تبقى الحزم المفقودة مفقودة ما لم يستردها التطبيق. يُناسب بروتوكول UDP البث المباشر والألعاب.

قبل أي عملية نقل بيانات، يفتح بروتوكول TCP اتصالاً بثلاث رسائل: يرسل العميل رسالة SYN، ويرد الخادم برسالة SYN-ACK، ثم يرد العميل برسالة ACK. هذا يُزامن أرقام التسلسل على كلا الجانبين بحيث يمكن قراءة كل بايت. tracتم التوقيع والإقرار.

رقم المنفذ هو قيمة مكونة من 16 بت، تتراوح من 1 إلى 65535، تُستخدم لتحديد عملية أو خدمة معينة على جهاز مضيف. وعند دمجه مع عنوان IP، يُشكل مقبسًا، مما يسمح لجهاز واحد بتشغيل العديد من التطبيقات المتصلة بالشبكة في وقت واحد، مثل HTTP على المنفذ 80.

نشأت بروتوكولات TCP/IP من أبحاث ARPANET التي قادها فينت سيرف وبوب كان في السبعينيات. وقد اعتمدتها وزارة الدفاع الأمريكية، وأصبحت مجموعة البروتوكولات القياسية للإنترنت الحديث، متجاوزة نموذج OSI.

لا. بروتوكول TCP/IP هو مجموعة من البروتوكولات والقواعد متعددة الطبقات التي تحدد كيفية تواصل الأجهزة. الإنترنت هو الشبكة العالمية التي تعمل على هذه البروتوكولات. كل جهاز متصل بالإنترنت يستخدم بروتوكول TCP/IP، لكن النموذج هو التصميم، وليس الشبكة نفسها.

نعم. تقوم أدوات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي بتحليل بيانات التقاط الحزم وسجلات حركة البيانات لاكتشاف الحالات الشاذة، والتنبؤ بالازدحام، والإشارة إلى إعدادات التوجيه أو نظام أسماء النطاقات (DNS) الخاطئة. تُسرّع هذه الأدوات عملية تحليل السبب الجذري، مع ذلك، لا يزال مهندس الشبكة يُؤكد ويُطبّق الإصلاح.

مساعد الطيار جيثب الداما PythonوAnsible، وبرامج نصية shell لمهام مثل pingتحليل المضيفين، أو تحليل رؤوس بروتوكول الإنترنت، أو تكوين أجهزة التوجيه من تعليق قصير. Revراجع الأوامر التي تم إنشاؤها قبل تشغيلها على أجهزة الإنتاج.