ما هي البروتوكولات , في عصر تقنيات الكمبيوتر والهاتف المحمول تنمو تقنية شبكات الكمبيوتر بسرعة وتردد سريع للغاية تعمل المليارات من الأجهزة والأدوات الإلكترونية لتحقيق ذلك تم تصميم
في عصر تقنيات الكمبيوتر والهاتف المحمول تنمو تقنية شبكات الكمبيوتر بسرعة وتردد سريع للغاية تعمل المليارات من الأجهزة والأدوات الإلكترونية لتحقيق ذلك تم تصميم هذه الأجهزة وتصنيعها بواسطة جهات تصنيع مختلفة ربما تم تطويرها باستخدام موارد أجهزة وبرامج مختلفة نتيجة لذلك لا يمكنهم إنشاء اتصال والتواصل مع بعضهم البعض لمشاركة البيانات والمعلومات الأخرى ومن ثم لحل هذه المشكلة نحتاج إلى بروتوكولات توفر لنا البروتوكولات وسيطًا ومجموعة من القواعد لإنشاء الاتصال بين الأجهزة المختلفة لتبادل البيانات والخدمات الأخرى
هناك حاجة إلى بروتوكولات في كل مجال مثل المجتمع والعلوم والتكنولوجيا واتصالات البيانات والوسائط وما إلى ذلك ولكن في هذه المدونة سنركز بشكل أساسي على البروتوكولات المستخدمة في شبكات الكمبيوتر واتصالات البيانات سنركز أكثر على الأنواع والعناصر الأساسية ووظائف البروتوكولات لذا لنبدأ بأساسيات البروتوكولات
تعريف البروتوكولات
هي جانب أساسي من جوانب الاتصال الرقمي لأنها تملي كيفية تنسيق ونقل واستقبال البيانات إنها مجموعة من القواعد التي تحدد كيفية نقل البيانات عبر الشبكة
يمكن تعريفه أيضًا على أنه معيار اتصال يتبعه الطرفان الرئيسيان (المرسل والمستقبل) في شبكة الكمبيوتر للتواصل مع بعضهما البعض يحدد نوع البيانات التي يمكن إرسالها والأوامر المستخدمة لإرسال البيانات واستلامها وكيفية تأكيد عمليات نقل البيانات
بعبارات بسيطة يشبه البروتوكول اللغة كل لغة لها قواعدها ومفرداتها البروتوكولات لها القواعد والمواصفات والتطبيقات الخاصة بها إذا كان هناك شخصان يتشاركان نفس اللغة فيمكنهما التواصل بسهولة وفعالية وبالمثل يمكن لمضيفين ينفذان نفس البروتوكول الاتصال والتواصل بسهولة مع بعضهما البعض ومن ثم توفر البروتوكولات لغة مشتركة لأجهزة الشبكة المشاركة في اتصالات البيانات
تم تطوير البروتوكولات من قبل المنظمات على مستوى الصناعة كان جزء ARPA (وكالة مشروع البحث المتقدم) من برنامج الدفاع الأمريكي أول منظمة تقدم مفهوم بروتوكول معياري يمكن تضمين دعم بروتوكولات الشبكة في البرامج أو الأجهزة أو كليهما يعتمد جميع مستخدمي الشبكة النهائيين على بروتوكولات الشبكة للاتصال
تستخدم البروتوكولات نموذجًا محددًا لتنفيذها مثل نموذج OSI (واجهة النظام المفتوحة) ونموذج TCP / IP (بروتوكول التحكم في الإرسال / بروتوكول الإنترنت) وما إلى ذلك هناك طبقات مختلفة (على سبيل المثال طبقة البيانات والشبكة والنقل وطبقة التطبيق إلخ) في هذه النماذج حيث يتم تنفيذ هذه البروتوكولات
بدمج كل ذلك يمكننا القول أن البروتوكول هو اتفاق بين المرسل والمتلقي والذي ينص على كيفية إنشاء الاتصال وكيفية صيانته وإصداره إنه الاتصال بين الكيانات في أنظمة مختلفة حيث يمكن أن تكون الكيانات برنامجًا لتطبيق المستخدم وحزمة نقل الملفات ونظام إدارة قواعد البيانات وما إلى ذلك ويمكن أن تكون الأنظمة عبارة عن كمبيوتر بعيد ومستشعر وما إلى ذلك
مستويات البروتوكول
هناك ثلاثة مستويات أساسية للبروتوكول وهي كالتالي:
مستوى الأجهزة: في هذا المستوى يمكّن البروتوكول الأجهزة من الاتصال والتواصل مع بعضها البعض لأغراض مختلفة
مستوى البرنامج: في مستوى البرنامج يمكّن البروتوكول البرامج المختلفة من الاتصال والتواصل مع بعضها البعض للعمل بشكل تعاوني
مستوى التطبيق: في هذا المستوى يمكّن البروتوكول برامج التطبيق من الاتصال والتواصل مع بعضها البعض لأغراض مختلفة
ومن ثم يمكن تنفيذ البروتوكولات على مستويات الأجهزة والبرامج والتطبيقات
أنواع البروتوكولات
يمكن تقسيم البروتوكولات على نطاق واسع إلى النوعين التاليين:
البروتوكولات القياسية
البروتوكول القياسي هو بروتوكول إلزامي لجميع الأجهزة يدعم أجهزة متعددة ويعمل كمعيار
البروتوكولات القياسية ليست خاصة بالبائع أي أنها ليست خاصة بشركة أو مؤسسة معينة تم تطويرها من قبل مجموعة من الخبراء من مختلف المنظمات
هذه البروتوكولات متاحة للجمهور ولا نحتاج إلى دفع ثمنها بعض أمثلة البروتوكولات القياسية هي FTP و DNS و DHCP و SMTP و TELNET و TFTP وما إلى ذلك
بروتوكولات الملكية
يتم تطوير البروتوكولات الاحتكارية من قبل مؤسسة فردية لأجهزتها المحددة يتعين علينا الحصول على إذن من المنظمة إذا أردنا استخدام بروتوكولاتها
إنه ليس بروتوكولًا قياسيًا ولا يدعم سوى أجهزة محددة قد نضطر لدفع ثمن هذه البروتوكولات بعض أمثلة البروتوكولات الاحتكارية هي IMessage و Apple Talk وما إلى ذلك
العناصر الرئيسية للبروتوكولات
تحدد العناصر الرئيسية للبروتوكول ما يجب توصيله وكيفية توصيله ومتى يتم توصيله هناك ثلاثة عناصر أساسية للبروتوكول وهي كالتالي:
بناء الجملة
يشير النحو إلى بنية أو تنسيق البيانات ومستويات الإشارة يشير إلى كيفية قراءة البيانات في شكل بتات أو حقول كما أنه يقرر الترتيب الذي يتم تقديم البيانات به إلى جهاز الاستقبال
دلالات
تشير الدلالات إلى تفسير أو معنى كل قسم من أجزاء البت أو الحقول وهي تحدد الحقل الذي يحدد الإجراء إنه يحدد كيف يمكن تفسير قسم معين من البتات أو النمط وما الإجراء الذي يجب اتخاذه يتضمن معلومات التحكم للتنسيق ومعالجة الأخطاء
التوقيت
يشير التوقيت إلى خاصيتين:
متى يجب إرسال البيانات؟
ما هي سرعة ارسال واستقبال البيانات؟
يقوم بإجراء مطابقة السرعة والتسلسل والتحكم في التدفق لعناصر البيانات
مثال: يمكن للمرسل إرسال البيانات بسرعة 100 ميجابت في الثانية ولكن لا يمكن لجهاز الاستقبال استهلاكها إلا بسرعة 20 ميجابت في الثانية ثم قد يكون هناك فقد في البيانات أو قد يتم إسقاط الحزم لذلك يجب أن تكون هناك مزامنة مناسبة بين المرسل والمستقبل
وظائف البروتوكولات
فيما يلي الوظائف الرئيسية للبروتوكول:
تسلسل البيانات: يشير بشكل أساسي إلى بيانات الغوص في حزم أي أنه يقسم البيانات بأكملها إلى بعض الحزم
تدفق البيانات: يتعامل بشكل أساسي مع إرسال البيانات إلى الوجهة الصحيحة أي أن تدفق البيانات صحيح أم لا
توجيه البيانات: يشير إلى تحديد أفضل مسار لنقل البيانات بين المرسل والمستقبل لأنه يمكن أن يكون هناك العديد من المسارات من المرسل إلى المستقبل ويجب عليك تحديد أفضل مسار ممكن
التغليف: يشير إلى عملية أخذ بروتوكول واحد ونقله إلى بروتوكول آخر
التقسيم وإعادة التجميع: يتعامل مع تجزئة رسالة البيانات أي الغوص في البيانات في الحزم عندما تتدفق البيانات من طبقة البروتوكول العليا إلى الأسفل وإعادة التجميع هي عكس التجزئة أي أن جميع الحزم المقسمة يتم تذكرها بالترتيب الصحيح في جانب المتلقي
التحكم في الاتصال: يضمن نقل البيانات الموجه نحو الاتصال لعناصر البيانات الطويلة
تعدد الإرسال: يسمح بدمج إشارات وحدة الإرسال المتعددة أو قنوات بروتوكولات المستوى الأعلى في وحدة إرسال واحدة لبروتوكول منخفض المستوى يمكن أن يكون تعدد الإرسال صعودًا أو هبوطًا
التسليم المطلوب: يسهل البروتوكول التسليم المطلوب للبيانات من خلال توفير رقم تسلسل فريد لكل حزمة بيانات إن وظيفة المرسل هي الحفاظ على التسليم المطلوب من خلال القيام بذلك سيتلقى المستلم البيانات بنفس الترتيب الذي أرسله المرسل
خدمات الإرسال: تتعامل بشكل أساسي مع الأولوية وجودة الخدمة (QoS) وأمن حزم البيانات
العنونة: تتعامل بشكل أساسي مع مستويات العنونة ونطاق العنونة ومعرفات الاتصال وأنماط العنونة
التحكم في التدفق: يسهل الحد من تدفق البيانات إنها وظيفة نهاية المستقبل للحفاظ على التحكم في تدفق البيانات
التحكم في الخطأ: يتعامل مع اكتشاف الخطأ (باستخدام بتات المجموع الاختباري) والتحكم فيه إذا تم الكشف عن أي خطأ أثناء نقل البيانات يتم إرسال طلب لإعادة إرسال البيانات إلى المرسل من قبل المتلقي ويتم تجاهل حزمة البيانات الفاسدة