پروتـکل های شبکه

پروتکل یکی از عناصر مهم در ایجاد زیر ساخت منطقی در یک شبکه کامپیوتری محسوب می گردد. کامپیوترهای موجود در شبکه بر اساس پروتکل تعریف شده قادر به ایجاد ارتباط با یکدیگر خواهند بود. پروتکل مشتمل بر مجموعه ای از قوانین و یا شامل مجموعه ای از روتین های استاندارد بوده که عناصر موجود در شبکه از آنان برای ارسال اطلاعات استفاده می کنند.

مدل های شبکه ای

مدل OSI) Open Systems Interconnection) بعنوان یک مرجع مناسب در این زمینه مطرح است . در مدل فوق از هفت لایه برای تشریح فرآیندهای مربوط به ارتباطات استفاده می گردد. در حقیقت هریک از لایه ها مسیولیت انجام عملیات خاصی را برعهده داشته و معیار و شاخص اصلی تقسیم بندی بر اساس عملیات مربوطه ای که می بایست در هر لایه صورت پذیرد. مدل OSI بعنوان یک مرجع و راهنما برای شناخت عملیات مربوط به ارتباطات استفاده می گردد. در بعد پیاده سازی خیلی از پروتکل دقیقا" از ساختار مدل OSI تبعیت نخواهند کرد. ولی برای شروع و آشنا شدن با عملکرد یک شبکه از بعد ارسال اطلاعات مطالعه مدل فوق موثر خواهد بود.

  

1– لایه‌ی فیزیکی (Physical Layer):

به انتقال بیتهای خام برروی کانال ارتباطی مربوط می شود. در اینجا مدل طراحی با رابط های مکانیکی ، الکتریکی ، و رسانه انتقال فیزیکی که زیر لایه فیزیکی قرار دارند سروکار دارد.

این لایه، ولتاژ سیگنالها و همچنین اتصالات فیزیکی را برای ارسال توسط رابط انتقال مانند HUB ها یا Repeater ها(‌تکرارکننده ) تعریف می کند .

2 – لایه‌ی اتصال داده‌ها (Data link layer):

مبین نوع فرمت هاست مثلا” شروع فریم ، پایان فریم، اندازه فریم و روش انتقال فریم . وظایف این لایه شامل موارد زیر است :

مدیریت فریم ها ، خطایابی و ارسال مجدد فریم ها، ایجاد تمایز بین فریم های داده و کنترل و ایجاد هماهنگی بین کامپیوتر ارسال کننده و دریافت کننده داده ها.

پروتکل های معروف برای این لایه عبارتند از :

الف - پروتکل SDLC که برای مبادله‌ی اطلاعات بین کامپیوتر ها بکار می رود و اطلاعات را به شکل فریم سازماندهی می کند.

ب - پروتکل HDLC که کنترل ارتباط داده ای سطح بالا زیر نظر آن است و هدف از طراحی آن این است که با هر نو ع ایستگاهی کارکند از جمله ایستگاههای اولیه ، ثانویه و ترکیبی.

این لایه انتقال فیزیکی داده ها، بین ایستگاه‌ها را مدیریت می کند. همان‌طور که می دانید، یک بسته‌ی اطلاعاتی ( فریم اطلاعاتی) دارای فیلدهای((Checksum، آدرس مبدا و مقصد است که با استفاده از این اطلاعات، یک اتصال فیزیکی بین ماشین مبدا و مقصد برقرار می کند.

3 – لایه‌ی شبکه(Network Layer):

وظیفه‌ی این لایه ، مسیر یابی می باشد. این مسیریابی عبارت است از : تعیین مسیر متناسب برای انتقال اطلاعات. لایه‌ی‌ شبکه، آدرس منطقی هر فریم را بررسی می کند و آن فریم را بر اساس جدول مسیر یابی به مسیر یاب بعدی می فرستد . لایه‌ی شبکه، مسوولیت ترجمه‌ی هر آدرس منطقی به یک آدرس فیزیکی را بر عهده دارد. پس می توان گفت برقراری ارتباط یا قطع آن و مالتی پلکس کردن از مهم‌ترین وظایف این لایه است. از نمونه‌ی بارز خدمات این لایه ، پست الکترونیکی است.

4 – لایه‌ی انتقال (Transport Layer):

وظیفه‌ی ارسال مطمئن یک فریم به مقصد را برعهده دارد. لایه‌ی انتقال پس از ارسال یک فریم به مقصد ، منتظر می ماند تا سیگنالی از مقصد مبنی بر دریافت آن فریم دریافت کند. در صورتی‌که لایه‌ی انتقال، سیگنال مذکور را از مقصد دریافت نکند. مجددا” اقدام به ارسال همان فریم به مقصد خواهد کرد.

این لایه کنترل سالم رسیدن اطلاعات را توسط برقراری پروتکل پیغام بر عهده دارد و عمل عیب یابی را انجام می دهد. این لایه توسط نرم افزار مدیریت می شود.

5 – لایه‌ی اجلاس (Session Layer):

این لایه وظیفه‌ی برقراری یک ارتباط منطقی بین نرم افزارهای دو کامپیوتر را بر عهده دارد که به یکدیگر متصل هستند. وقتی که یک ایستگاه بخواهد به یک سرویس دهنده(server) متصل شود ، سرویس‌دهنده، فرایند برقراری ارتباط را بررسی می کند، سپس از ایستگاه ، درخواست نام کاربر و رمز عبور را خواهد کرد. این فرایند نمونه ای از یک اجلاس می باشد.

این لایه وظیفه ایجاد و حفظ ارتباط را دارد . مدیریت ورود به سیستم در این لایه انجام می شود. این لایه نیز توسط نرم افزار مدیریت می شود و در شبکه های صنعتی کاربرد ندارد.

6 – لایه‌ی نمایش(Presentation Layer) :

این لایه اطلاعات را از لایه‌ی کاربرد دریافت نموده ، آنها را به شکل قابل فهم برای کامپیوتر مقصد تبدیل می کند . این لایه برای انجام این فرایند اطلاعات را به کدهای ASCII ویا Unicode تبدیل می کند.

این لایه، جهت قالب‌بندی داده های اطلاعاتی (‌تبدیل آنها به فریم اطلاعاتی)، برای ارسال به‌کار می‌رود و در ضمن در سمت گیرنده، تبدیل آن فریم به داده اطلاعاتی به‌کار می رود. مثلا" ممکن است یک مجموعه کاراکتر را به کدهای ASCII تبدیل کند. همچنین عمل رمزگذاری برروی داده ها نیز ممکن است در این لایه انجام شود. لایه 6 معمولا" توسط نرم افزار مدیریت می شود و اغلب در شبکه های صنعتی کاربرد ندارد.

7 – لایه‌ی کاربرد(Application Layer) :

این لایه، امکان دسترسی کاربران به شبکه را با استفاده از نرم افزارهایی چون E-mail- FTP و…. فراهم می سازد.

این لایه، محتوی اطلاعات را مشخص می کند و انتقال آن‌ها بین برنامه های کاربردی را فراهم می‌کند. اگر شما بوسیله Email یک فایل PDF را ارسال کنید، برنامه ای که برای باز کردن آن استفاده می شود Adobe Acrobat است . بیشتر لایه های پروتکل پیچیده هستند ولی لایه‌ی Application آخرین مرحله در ساخت اطلاعات مفید است.

در طراحی یک سنسور این جزء، نرم افزاری است که داده های پردازشی را بین سنسورها و پردازنده مبادله می کند.

لایه های بالایی در پشته پروتکل ها تعیین کننده مشخصه های جلسات ارتباطی برای برنامه های کاربردی می باشند. پروتکل ها براساس آن که به کدام لایه از مدل OSI متعلق باشند، سه نوع طبقه بندی می شوند. پروتکل های مربوط به سه لایه بالایی مدل OSI به پروتکل های Application یا کاربرد معروف هستند. پروتکل های لایه Application تامیین کننده سرویس های شبکه در ارتباط بین برنامه های کاربردی با یکدیگر هستند. این سرویس ها شامل انتقال فایل، چاپ، ارسال پیام و سرویس های بانک اطلاعاتی هستند. پروتکل های لایه نمایش یا Presentation وظیفه قالب بندی و نمایش اطلاعات را قبل از ارسال بر عهده دارند. پروتکل های لایه جلسه یا Session اطلاعات مربوط به جریان ترافیک را به داده ها اضافه می کنند.

پروتکل های نوع دوم که به پروتکل های انتقال (Transparent) معروف هستند، منطبق بر لایه انتقال مدل OSI هستند. این پروتکل ها اطلاعات مربوط به ارسال بدون خطا یا در واقع تصحیح خطا را به داده ها می افزایند. وظایف سه لایه زیرین مدل OSI بر عهده پروتکل های شبکه است. پروتکل های لایه شبکه تامیین کننده فرآیندهای آدرس دهی و مسیریابی اطلاعات هستند. پروتکل های لایه DataLink اطلاعات مربوط به بررسی و کشف خطا را به داده ها اضافه می کنند و به درخواست های ارسال مجدد اطلاعات پاسخ می گویند. پروتکل های لایه فیزیکی تعیین کننده استاندارد های ارتباطی در محیط مشخصی هستند.