بروتوكول الاتصالات
بروتوكول الاتصالات هو نظام من القواعد يسمح لكيانين أو أكثر من كيانات نظام الاتصالات بنقل المعلومات عبر أي اختلاف في كمية فيزيائية . يحدد البروتوكول القواعد والنحو والدلالات ومزامنة الاتصالات وطرق استرداد الأخطاء المحتملة . يمكن تنفيذ البروتوكولات بواسطة الأجهزة أو البرامج أو مزيج من الاثنين. [1 ]
تستخدم أنظمة الاتصال تنسيقات محددة جيدًا لتبادل الرسائل المختلفة. كل رسالة لها معنى دقيق يهدف إلى استنباط استجابة من مجموعة من الاستجابات المحتملة المحددة مسبقًا لهذا الموقف المعين. السلوك المحدد مستقل عادةً عن كيفية تنفيذه . يجب الاتفاق على بروتوكولات الاتصال من قبل الأطراف المعنية. [2] للوصول إلى اتفاق، يمكن تطوير البروتوكول إلى معيار فني . تصف لغة البرمجة نفس الشيء بالنسبة للحسابات، لذلك هناك تشابه وثيق بين البروتوكولات ولغات البرمجة: البروتوكولات للاتصالات مثل لغات البرمجة للحسابات . [3] تنص صيغة بديلة على أن البروتوكولات للاتصالات مثل الخوارزميات للحسابات . [4]
غالبًا ما تصف البروتوكولات المتعددة جوانب مختلفة لاتصال واحد. تُعرف مجموعة البروتوكولات المصممة للعمل معًا باسم مجموعة البروتوكولات؛ وعند تنفيذها في البرامج، فإنها تشكل مجموعة بروتوكولات .
يتم نشر بروتوكولات الاتصالات عبر الإنترنت بواسطة فريق هندسة الإنترنت (IETF). يتولى معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات ( IEEE ) التعامل مع الشبكات السلكية واللاسلكية، وتتولى المنظمة الدولية للمعايير (ISO) التعامل مع أنواع أخرى. يتولى اتحاد تقييس الاتصالات الدولي ( ITU-T) التعامل مع بروتوكولات وتنسيقات الاتصالات لشبكة الهاتف العامة (PSTN). مع تقارب شبكة الهاتف العامة والإنترنت ، يتم أيضًا دفع المعايير نحو التقارب.
أنظمة الاتصالات
تاريخ
حدث أول استخدام لمصطلح البروتوكول في سياق تبادل البيانات الحديث في أبريل 1967 في مذكرة بعنوان بروتوكول للاستخدام في شبكة اتصالات البيانات التابعة للمختبر الفيزيائي الوطني. وتحت إشراف دونالد ديفيز ، الذي كان رائدًا في تبديل الحزم في المختبر الفيزيائي الوطني في المملكة المتحدة، كتبه روجر سكانتلبري وكيث بارتليت لشبكة المختبر الفيزيائي الوطني . [5] [6] [7] [8] [9]
على شبكة ARPANET ، كانت نقطة البداية للاتصالات من مضيف إلى مضيف في عام 1969 هي بروتوكول 1822 ، الذي كتبه بوب كان ، والذي حدد نقل الرسائل إلى IMP. [10] تم تنفيذ برنامج التحكم في الشبكة (NCP) لشبكة ARPANET، الذي طوره ستيف كروكر وطلاب دراسات عليا آخرون بما في ذلك جون بوستل وفينت سيرف، لأول مرة في عام 1970. [ 11 ] سمحت واجهة NCP لبرامج التطبيق بالاتصال عبر شبكة ARPANET من خلال تنفيذ بروتوكولات اتصال أعلى مستوى، وهو مثال مبكر لمفهوم طبقات البروتوكول . [12]
كانت شبكة CYCLADES ، التي صممها لويس بوزين في أوائل سبعينيات القرن العشرين، أول شبكة تطبق مبدأ الطرف إلى الطرف ، وتجعل المضيفين مسؤولين عن التسليم الموثوق للبيانات على شبكة تبديل الحزم، بدلاً من أن تكون هذه خدمة للشبكة نفسها. [13] كان فريقه أول من تعامل مع المشكلة المعقدة للغاية المتمثلة في تزويد تطبيقات المستخدم بخدمة دائرة افتراضية موثوقة أثناء استخدام خدمة أفضل جهد ، وهي مساهمة مبكرة في ما سيصبح بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP). [14] [15] [16]
قام بوب ميتكالف وآخرون في مركز باركس لزيروكس بتحديد فكرة إيثرنت وحزمة باركس العالمية (PUP) للشبكات الشبكية. [17]
أدت الأبحاث التي أجراها بوب كاهن وفينت سيرف في أوائل سبعينيات القرن العشرين إلى صياغة برنامج التحكم في الإرسال (TCP). [18] وقد كتب سيرف مواصفات RFC 675 الخاصة به مع يوجن دلال وكارل صن شاين في ديسمبر 1974، وكان لا يزال تصميمًا متجانسًا في هذا الوقت.
اتفقت مجموعة عمل الشبكة الدولية على معيار بيانات بدون اتصال والذي تم تقديمه إلى CCITT في عام 1975 ولكن لم يتم اعتماده من قبل CCITT ولا من قبل ARPANET. [19] ساهمت الأبحاث الدولية المنفصلة، وخاصة عمل Rémi Després ، في تطوير معيار X.25 ، القائم على الدوائر الافتراضية ، والذي تم اعتماده من قبل CCITT في عام 1976. [20] [21] طور مصنعو الكمبيوتر بروتوكولات خاصة مثل Systems Network Architecture (SNA) من IBM و DECnet من شركة Digital Equipment Corporation و Xerox Network Systems . [22]
تم إعادة تصميم برنامج TCP كحزمة بروتوكولات معيارية، يشار إليها باسم TCP/IP. تم تثبيت هذا على SATNET في عام 1982 وعلى ARPANET في يناير 1983. وضع تطوير مجموعة بروتوكولات إنترنت كاملة بحلول عام 1989، كما هو موضح في RFC 1122 و RFC 1123، الأساس لنمو TCP/IP كمجموعة بروتوكولات شاملة كمكون أساسي للإنترنت الناشئة . [ 23]
أدى العمل الدولي على نموذج مرجعي لمعايير الاتصالات إلى نموذج OSI ، الذي نُشر عام 1984. لفترة من أواخر الثمانينيات وأوائل التسعينيات، استقطب المهندسون والمنظمات والدول حول قضية أي معيار ، نموذج OSI أو مجموعة بروتوكولات الإنترنت، من شأنه أن يؤدي إلى أفضل شبكات الكمبيوتر وأكثرها متانة. [24] [25] [26]
مفهوم
تخضع المعلومات المتبادلة بين الأجهزة عبر شبكة أو وسائط أخرى لقواعد واتفاقيات يمكن تحديدها في مواصفات بروتوكول الاتصال. يتم تحديد طبيعة الاتصال والبيانات الفعلية المتبادلة وأي سلوكيات تعتمد على الحالة من خلال هذه المواصفات. في أنظمة الحوسبة الرقمية، يمكن التعبير عن القواعد من خلال الخوارزميات وهياكل البيانات . البروتوكولات للاتصالات هي ما تمثله الخوارزميات أو لغات البرمجة للحسابات. [3] [4]
تحتوي أنظمة التشغيل عادةً على مجموعة من العمليات المتعاونة التي تعالج البيانات المشتركة للتواصل مع بعضها البعض. يخضع هذا الاتصال لبروتوكولات مفهومة جيدًا، والتي يمكن تضمينها في كود العملية نفسها. [27] [28] على النقيض من ذلك، نظرًا لعدم وجود ذاكرة مشتركة ، يتعين على أنظمة الاتصال التواصل مع بعضها البعض باستخدام وسيط نقل مشترك . لا يكون النقل موثوقًا بالضرورة، وقد تستخدم الأنظمة الفردية أجهزة أو أنظمة تشغيل مختلفة.
لتنفيذ بروتوكول الشبكات، يتم ربط وحدات برامج البروتوكول بإطار عمل يتم تنفيذه على نظام تشغيل الجهاز. ينفذ هذا الإطار وظائف الشبكات لنظام التشغيل. [29] عندما يتم التعبير عن خوارزميات البروتوكول بلغة برمجة محمولة، يمكن جعل برنامج البروتوكول مستقلاً عن نظام التشغيل . الأطر الأكثر شهرة هي نموذج TCP/IP ونموذج OSI .
في الوقت الذي تم فيه تطوير الإنترنت، أثبتت الطبقات المجردة أنها نهج تصميم ناجح لكل من تصميم المترجم ونظام التشغيل، ونظرًا للتشابه بين لغات البرمجة وبروتوكولات الاتصال، فقد تم تحليل برامج الشبكات المتجانسة في الأصل إلى بروتوكولات متعاونة. [30] أدى هذا إلى ظهور مفهوم البروتوكولات الطبقية التي تشكل في الوقت الحاضر أساس تصميم البروتوكول. [31]
لا تستخدم الأنظمة عادةً بروتوكولًا واحدًا للتعامل مع الإرسال. بل تستخدم بدلاً من ذلك مجموعة من البروتوكولات المتعاونة، والتي تسمى أحيانًا مجموعة بروتوكولات . [32] ومن أشهر مجموعات البروتوكولات TCP/IP و IPX/SPX و X.25 و AX.25 و AppleTalk .
يمكن ترتيب البروتوكولات بناءً على الوظائف في مجموعات، على سبيل المثال، توجد مجموعة من بروتوكولات النقل . يتم تعيين الوظائف على الطبقات، حيث تحل كل طبقة فئة مميزة من المشكلات المتعلقة، على سبيل المثال: وظائف التطبيق والنقل والإنترنت وواجهة الشبكة. [33] لإرسال رسالة، يجب تحديد بروتوكول من كل طبقة. يتم إنجاز اختيار البروتوكول التالي عن طريق توسيع الرسالة باستخدام محدد بروتوكول لكل طبقة. [34]
أنواع
هناك نوعان من بروتوكولات الاتصال، بناءً على تمثيلها للمحتوى الذي يتم نقله: نصي وثنائي. [35]
مبني على النص
يمثل البروتوكول النصي أو بروتوكول النص العادي محتواه بتنسيق قابل للقراءة من قبل الإنسان ، وغالبًا ما يكون في نص عادي مشفر بترميز قابل للقراءة بواسطة الآلة مثل ASCII أو UTF-8 ، أو في تنسيقات نصية منظمة مثل تنسيق Intel hex أو XML أو JSON .
تتناقض سهولة القراءة البشرية الفورية مع البروتوكولات الثنائية الأصلية التي لها فوائد متأصلة للاستخدام في بيئة الكمبيوتر (مثل سهولة التحليل الميكانيكي وتحسين استخدام النطاق الترددي ).
تتضمن تطبيقات الشبكة طرقًا مختلفة لتغليف البيانات. إحدى الطرق الشائعة جدًا مع بروتوكولات الإنترنت هي التمثيل النصي الذي ينقل الطلبات والاستجابات على هيئة أسطر من نص ASCII ، وينتهي بحرف سطر جديد (وعادةً حرف إرجاع عربة). ومن أمثلة البروتوكولات التي تستخدم نصًا عاديًا يمكن قراءته بواسطة الإنسان لأوامرها FTP ( بروتوكول نقل الملفات )، وSMTP ( بروتوكول نقل البريد البسيط )، والإصدارات المبكرة من HTTP ( بروتوكول نقل النص التشعبي )، وبروتوكول الإصبع . [36]
تتميز البروتوكولات القائمة على النصوص عادةً بكونها مُحسّنة للتحليل والتفسير البشري، وبالتالي فهي مناسبة كلما كان التفتيش البشري لمحتويات البروتوكول مطلوبًا، مثل أثناء تصحيح الأخطاء وأثناء مراحل تصميم تطوير البروتوكول المبكرة.
ثنائي
يستخدم البروتوكول الثنائي جميع قيم البايت ، على عكس البروتوكول النصي الذي يستخدم فقط القيم المقابلة للأحرف التي يمكن للإنسان قراءتها في ترميز ASCII . البروتوكولات الثنائية مخصصة للقراءة بواسطة آلة وليس إنسان. تتمتع البروتوكولات الثنائية بميزة الإيجاز، مما يترجم إلى سرعة النقل والتفسير. [37]
تم استخدام الثنائيات في الوثائق المعيارية التي تصف المعايير الحديثة مثل EbXML و HTTP/2 و HTTP/3 و EDOC . [38] يمكن أيضًا اعتبار الواجهة في UML [39] بروتوكولًا ثنائيًا.
المتطلبات الأساسية
إن نقل البيانات عبر الشبكة لا يشكل سوى جزء من المشكلة التي تواجه البروتوكول. إذ يتعين تقييم البيانات المستلمة في سياق تقدم المحادثة، وبالتالي يتعين على البروتوكول أن يتضمن قواعد تصف السياق. ويقال إن هذه الأنواع من القواعد تعبر عن بناء الجملة في الاتصال. وتحدد قواعد أخرى ما إذا كانت البيانات ذات معنى في السياق الذي يحدث فيه التبادل. ويقال إن هذه الأنواع من القواعد تعبر عن دلالات الاتصال.
يتم إرسال الرسائل واستقبالها على أنظمة الاتصال لإنشاء الاتصال. لذلك يجب أن تحدد البروتوكولات القواعد التي تحكم الإرسال. بشكل عام، يجب معالجة الكثير مما يلي: [40]
- تنسيقات البيانات لتبادل البيانات
- يتم تبادل سلاسل البتات للرسائل الرقمية. يتم تقسيم سلاسل البتات إلى حقول وكل حقل يحمل معلومات ذات صلة بالبروتوكول. مفهوميًا، يتم تقسيم سلسلة البتات إلى قسمين يسمى الرأس والحمولة . يتم نقل الرسالة الفعلية في الحمولة. تحتوي منطقة الرأس على الحقول ذات الصلة بتشغيل البروتوكول. يتم تقسيم سلاسل البتات الأطول من وحدة الإرسال القصوى (MTU) إلى قطع ذات حجم مناسب. [41]
- تنسيقات العناوين لتبادل البيانات
- تُستخدم العناوين لتحديد كل من المرسل والمستقبلين المقصودين. يتم نقل العناوين في منطقة رأس سلاسل البتات، مما يسمح للمستقبلين بتحديد ما إذا كانت سلاسل البتات ذات أهمية ويجب معالجتها أو تجاهلها. يمكن تحديد الاتصال بين المرسل والمستقبل باستخدام زوج عنوان (عنوان المرسل، عنوان المستقبل) . عادةً، يكون لبعض قيم العنوان معاني خاصة. يمكن اعتبار عنوان all- 1s بمثابة عنونة لجميع المحطات على الشبكة، لذا فإن الإرسال إلى هذا العنوان سيؤدي إلى بث على الشبكة المحلية. تُسمى القواعد التي تصف معاني قيمة العنوان بشكل جماعي مخطط العنونة . [42]
- تعيين العنوان
- في بعض الأحيان، تحتاج البروتوكولات إلى تعيين عناوين مخطط واحد على عناوين مخطط آخر. على سبيل المثال، لترجمة عنوان IP منطقي محدد بواسطة التطبيق إلى عنوان MAC Ethernet. يشار إلى هذا باسم تعيين العنوان . [43]
- التوجيه
- عندما لا تكون الأنظمة متصلة بشكل مباشر، تحتاج الأنظمة الوسيطة على طول الطريق إلى المستقبلين المقصودين إلى إعادة توجيه الرسائل نيابة عن المرسل. على الإنترنت، يتم توصيل الشبكات باستخدام أجهزة التوجيه. يُطلق على الربط بين الشبكات من خلال أجهزة التوجيه اسم الترابط الشبكي .
- الكشف عن أخطاء الإرسال
- يعد اكتشاف الأخطاء ضروريًا في الشبكات حيث يكون تلف البيانات ممكنًا. في نهج شائع، تتم إضافة CRC لمنطقة البيانات إلى نهاية الحزم، مما يجعل من الممكن للمستقبل اكتشاف الاختلافات الناجمة عن التلف. يرفض المستقبل الحزم على اختلافات CRC ويرتب بطريقة ما لإعادة الإرسال. [44]
- الشكر والتقدير
- يتطلب الاتصال الموجه نحو الاتصال تأكيدًا على استلام الحزم بشكل صحيح . يتم إرسال الإقرارات من المستقبلين إلى المرسلين المعنيين. [45]
- فقدان المعلومات - انتهاء المهلة وإعادة المحاولة
- قد تضيع الحزم على الشبكة أو تتأخر في النقل. وللتغلب على هذا، بموجب بعض البروتوكولات، قد يتوقع المرسل إقرارًا بالاستقبال الصحيح من المستقبل في غضون فترة زمنية معينة. وبالتالي، في حالات انتهاء المهلة ، قد يحتاج المرسل إلى إعادة إرسال المعلومات. [أ] في حالة وجود رابط معطل بشكل دائم، لا يكون لإعادة الإرسال أي تأثير، وبالتالي يكون عدد عمليات إعادة الإرسال محدودًا. ويعتبر تجاوز حد إعادة المحاولة خطأً. [46]
- اتجاه تدفق المعلومات
- يجب معالجة الاتجاه إذا كان من الممكن حدوث عمليات الإرسال في اتجاه واحد فقط في كل مرة كما هو الحال في الروابط نصف المزدوجة أو من مرسل واحد في كل مرة كما هو الحال في وسيط مشترك . يُعرف هذا باسم التحكم في وصول الوسائط . يجب إجراء الترتيبات اللازمة لاستيعاب حالة التصادم أو النزاع حيث يقوم طرفان على التوالي بالإرسال أو يرغبان في الإرسال في نفس الوقت. [47]
- التحكم في التسلسل
- إذا تم تقسيم سلاسل البتات الطويلة إلى قطع ثم إرسالها على الشبكة بشكل فردي، فقد تضيع القطع أو تتأخر أو، في بعض أنواع الشبكات، قد تأخذ مسارات مختلفة إلى وجهتها. ونتيجة لذلك، قد تصل القطع خارج التسلسل. يمكن أن تؤدي عمليات إعادة الإرسال إلى قطع مكررة. من خلال وضع علامة على القطع بمعلومات التسلسل عند المرسل، يمكن للمستقبل تحديد ما تم فقده أو تكراره، وطلب عمليات إعادة الإرسال اللازمة وإعادة تجميع الرسالة الأصلية. [48]
- التحكم في التدفق
- يكون التحكم في التدفق ضروريًا عندما يرسل المرسل بسرعة أكبر من قدرة جهاز الاستقبال أو معدات الشبكة الوسيطة على معالجة الإرسال. يمكن تنفيذ التحكم في التدفق من خلال إرسال الرسائل من جهاز الاستقبال إلى المرسل. [49]
- الانتظار في الطابور
- تستخدم عمليات الاتصال أو آلات الحالة طوابير (أو "مخازن مؤقتة")، عادةً طوابير FIFO، للتعامل مع الرسائل بالترتيب المرسل، وقد تحتوي في بعض الأحيان على طوابير متعددة ذات أولويات مختلفة.
تصميم البروتوكول
تم تطبيق مبادئ هندسة الأنظمة لإنشاء مجموعة من مبادئ تصميم بروتوكولات الشبكة الشائعة. غالبًا ما يتضمن تصميم البروتوكولات المعقدة التحلل إلى بروتوكولات أبسط ومتعاونة. تسمى هذه المجموعة من البروتوكولات المتعاونة أحيانًا عائلة بروتوكول أو مجموعة بروتوكولات، [32] ضمن إطار مفاهيمي.
تعمل أنظمة الاتصال بشكل متزامن. أحد الجوانب المهمة للبرمجة المتزامنة هو مزامنة البرامج لاستقبال وإرسال رسائل الاتصال بالتسلسل المناسب. كانت البرمجة المتزامنة تقليديًا موضوعًا في نصوص نظرية أنظمة التشغيل. [50] يبدو التحقق الرسمي لا غنى عنه لأن البرامج المتزامنة سيئة السمعة بسبب الأخطاء الخفية والمعقدة التي تحتوي عليها. [51] يُشار إلى النهج الرياضي لدراسة التزامن والاتصال باسم عمليات الاتصال المتسلسلة (CSP). [52] يمكن أيضًا نمذجة التزامن باستخدام آلات الحالة المحدودة ، مثل آلات Mealy و Moore . تُستخدم آلات Mealy و Moore كأدوات تصميم في أنظمة الإلكترونيات الرقمية الموجودة في شكل أجهزة تستخدم في الاتصالات أو الأجهزة الإلكترونية بشكل عام. [53] [ مصدر أفضل مطلوب ]
تقدم الأدبيات العديد من أوجه التشابه بين الاتصالات الحاسوبية والبرمجة. في هذا الصدد، يمكن مقارنة آلية نقل البروتوكول بوحدة المعالجة المركزية (CPU). يقدم الإطار قواعد تسمح للمبرمج بتصميم بروتوكولات متعاونة بشكل مستقل عن بعضها البعض.
الطبقات

في تصميم البروتوكول الحديث، يتم تقسيم البروتوكولات إلى طبقات لتشكيل حزمة بروتوكولات. التقسيم الطبقي هو مبدأ تصميم يقسم مهمة تصميم البروتوكول إلى خطوات أصغر، كل منها ينجز جزءًا محددًا، ويتفاعل مع الأجزاء الأخرى من البروتوكول فقط بعدد صغير من الطرق المحددة جيدًا. يسمح التقسيم الطبقي بتصميم أجزاء البروتوكول واختبارها دون انفجار تركيبي للحالات، مما يجعل كل تصميم بسيطًا نسبيًا.
تم تصميم بروتوكولات الاتصال المستخدمة على الإنترنت للعمل في بيئات متنوعة ومعقدة. تم تصميم بروتوكولات الإنترنت لتكون بسيطة ونمطية وتناسب التسلسل الهرمي الخشن للطبقات الوظيفية المحددة في مجموعة بروتوكولات الإنترنت . [54] نتج أول بروتوكولين متعاونين، بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP) وبروتوكول الإنترنت (IP)، عن تحلل برنامج التحكم في الإرسال الأصلي، وهو بروتوكول اتصال متجانس، إلى مجموعة الاتصالات الطبقية هذه.
تم تطوير نموذج OSI دوليًا بناءً على الخبرة في الشبكات التي سبقت الإنترنت كنموذج مرجعي للاتصالات العامة مع قواعد أكثر صرامة للتفاعل مع البروتوكول والتقسيم الطبقي الدقيق.
عادةً ما يتم بناء برامج التطبيقات على طبقة نقل بيانات قوية. وتوجد تحت طبقة النقل هذه آلية توصيل وتوجيه حزم البيانات التي لا تتطلب عادةً اتصالاً بالإنترنت. ويحدث نقل الحزم عبر الشبكات عبر طبقة أخرى تتضمن فقط تقنيات ارتباط الشبكة، والتي غالبًا ما تكون خاصة بتقنيات طبقة مادية معينة، مثل Ethernet . توفر الطبقات فرصًا لتبادل التقنيات عند الحاجة، على سبيل المثال، غالبًا ما يتم تكديس البروتوكولات في ترتيب نفق لاستيعاب اتصال الشبكات المختلفة. على سبيل المثال، قد يتم نقل IP عبر شبكة وضع النقل غير المتزامن (ATM).
طبقات البروتوكول

تشكل طبقات البروتوكول الأساس لتصميم البروتوكول. [31] فهي تسمح بتحليل البروتوكولات الفردية المعقدة إلى بروتوكولات أبسط ومتعاونة. [54] تحل كل طبقة من طبقات البروتوكول فئة مميزة من مشاكل الاتصال. وتشكل الطبقات معًا مخططًا أو نموذجًا للطبقات.
تتعامل الحسابات مع الخوارزميات والبيانات؛ وتتضمن الاتصالات البروتوكولات والرسائل؛ لذا فإن نظير مخطط تدفق البيانات هو نوع من مخطط تدفق الرسائل. [4] لتصور طبقات البروتوكول ومجموعات البروتوكولات، يظهر مخطط لتدفقات الرسائل داخل نظامين، أ و ب، وبينهما في الشكل 3. يستخدم كلا النظامين، أ و ب، نفس مجموعة البروتوكولات. التدفقات الرأسية (والبروتوكولات) تكون داخل النظام وتدفقات الرسائل الأفقية (والبروتوكولات) تكون بين الأنظمة. تخضع تدفقات الرسائل لقواعد وتنسيقات بيانات تحددها البروتوكولات. تحدد الخطوط الزرقاء حدود طبقات البروتوكول (الأفقية).
طبقات البرمجيات

يحتوي البرنامج الداعم للبروتوكولات على تنظيم طبقي، ويتم توضيح علاقته بطبقات البروتوكول في الشكل 5.
لإرسال رسالة على النظام أ، تتفاعل وحدة البرامج في الطبقة العليا مع الوحدة الموجودة أسفلها مباشرة وتسلم الرسالة المراد تغليفها. تملأ الوحدة السفلية بيانات الرأس وفقًا للبروتوكول الذي تنفذه وتتفاعل مع الوحدة السفلية التي ترسل الرسالة عبر قناة الاتصالات إلى الوحدة السفلية للنظام ب. يحدث العكس في نظام الاستقبال ب، لذا يتم تسليم الرسالة في النهاية في شكلها الأصلي إلى الوحدة العلوية للنظام ب. [55]
تنقسم عملية ترجمة البرامج إلى مشاكل فرعية. ونتيجة لذلك، يتم تقسيم برنامج الترجمة إلى طبقات أيضًا، مما يسمح بتصميم طبقات البرنامج بشكل مستقل. ويمكن رؤية نفس النهج في طبقات TCP/IP. [56]
تعتبر الوحدات النمطية الموجودة أسفل طبقة التطبيق بشكل عام جزءًا من نظام التشغيل. إن تمرير البيانات بين هذه الوحدات النمطية أقل تكلفة بكثير من تمرير البيانات بين برنامج التطبيق وطبقة النقل. تسمى الحدود بين طبقة التطبيق وطبقة النقل حدود نظام التشغيل. [57]
الطبقات الصارمة
إن الالتزام الصارم بنموذج طبقي، وهي الممارسة المعروفة باسم التقسيم الطبقي الصارم، ليس دائمًا أفضل نهج للشبكات. [58] يمكن أن يكون للتقسيم الطبقي الصارم تأثير سلبي على أداء التنفيذ. [59]
على الرغم من أن استخدام طبقات البروتوكول منتشر اليوم في جميع أنحاء مجال الشبكات الحاسوبية، إلا أنه تعرض لانتقادات تاريخية من قبل العديد من الباحثين [60] لأن تجريد مجموعة البروتوكول بهذه الطريقة قد يتسبب في تكرار طبقة أعلى لوظيفة طبقة أدنى، ومن الأمثلة الرئيسية على ذلك استرداد الأخطاء على أساس كل رابط وعلى أساس من البداية إلى النهاية. [61]
أنماط التصميم
يمكن معالجة المشكلات المتكررة بشكل شائع في تصميم وتنفيذ بروتوكولات الاتصال من خلال أنماط تصميم البرامج . [62] [63] [64] [65] [66]
المواصفات الرسمية
الطرق الرسمية الشائعة لوصف بناء الجملة في الاتصالات هي تدوين بناء الجملة المجرد الأول ( معيار ISO ) ونموذج Backus–Naur المعزز ( معيار IETF ).
تُستخدم نماذج الآلات ذات الحالة المحدودة لوصف التفاعلات المحتملة للبروتوكول رسميًا. [67] [68] والتواصل بين الآلات ذات الحالة المحدودة [69]
تطوير البروتوكول
لكي تتم عملية الاتصال، يجب اختيار البروتوكولات. ويمكن التعبير عن القواعد من خلال الخوارزميات وهياكل البيانات. ويتم تعزيز استقلال الأجهزة ونظام التشغيل من خلال التعبير عن الخوارزميات بلغة برمجة محمولة. كما يوفر استقلال المصدر للمواصفات قابلية تشغيل متبادلة أوسع.
يتم إنشاء معايير البروتوكول عادةً من خلال الحصول على موافقة أو دعم منظمة المعايير ، والتي تبدأ عملية التوحيد القياسي. يوافق أعضاء منظمة المعايير على الالتزام بنتيجة العمل على أساس طوعي. غالبًا ما يكون الأعضاء مسيطرين على حصص سوقية كبيرة ذات صلة بالبروتوكول وفي العديد من الحالات، يتم فرض المعايير بموجب القانون أو الحكومة لأنها يُعتقد أنها تخدم مصلحة عامة مهمة، لذلك يمكن أن يكون الحصول على الموافقة مهمًا جدًا للبروتوكول.
الحاجة إلى معايير البروتوكول
يمكن إظهار الحاجة إلى معايير البروتوكول من خلال النظر إلى ما حدث لبروتوكول الاتصالات المتزامنة الثنائية (BSC) الذي اخترعته شركة IBM . BSC هو بروتوكول مبكر على مستوى الارتباط يستخدم لربط عقدتين منفصلتين. لم يكن من المقصود في الأصل استخدامه في شبكة متعددة العقد، لكن القيام بذلك كشف عن العديد من أوجه القصور في البروتوكول. في غياب التوحيد القياسي، شعرت الشركات المصنعة والمنظمات بحرية تحسين البروتوكول، وإنشاء إصدارات غير متوافقة على شبكاتها. في بعض الحالات، تم القيام بذلك عمدًا لتثبيط المستخدمين عن استخدام معدات من شركات مصنعة أخرى. يوجد أكثر من 50 نوعًا مختلفًا من بروتوكول المزامنة الثنائية الأصلي. يمكن للمرء أن يفترض أن المعيار كان سيمنع حدوث بعض هذا على الأقل. [29]
في بعض الحالات، تكتسب البروتوكولات هيمنة السوق دون المرور بعملية توحيد المعايير. يشار إلى هذه البروتوكولات باسم المعايير الفعلية . المعايير الفعلية شائعة في الأسواق الناشئة أو الأسواق المتخصصة أو الأسواق التي تحتكرها (أو القلة ). يمكن أن تضع السوق في قبضة سلبية للغاية، خاصة عند استخدامها لإبعاد المنافسة. من منظور تاريخي، يجب النظر إلى التوحيد القياسي كإجراء لمواجهة الآثار السيئة للمعايير الفعلية. توجد استثناءات إيجابية؛ نظام التشغيل القياسي الفعلي مثل Linux ليس لديه هذه القبضة السلبية على سوقه، لأن المصادر منشورة وصيانتها بطريقة مفتوحة، وبالتالي تدعو إلى المنافسة.
منظمات المعايير
بعض منظمات المعايير ذات الصلة ببروتوكولات الاتصالات هي المنظمة الدولية للمعايير (ISO)، والاتحاد الدولي للاتصالات (ITU)، ومعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE)، وفريق عمل هندسة الإنترنت (IETF). يحافظ فريق عمل هندسة الإنترنت على البروتوكولات المستخدمة على الإنترنت. يتحكم معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في العديد من بروتوكولات البرامج والأجهزة في صناعة الإلكترونيات للأجهزة التجارية والاستهلاكية. اتحاد الاتصالات الدولي هو منظمة شاملة لمهندسي الاتصالات الذين يصممون شبكة الهاتف العامة (PSTN)، بالإضافة إلى العديد من أنظمة الاتصالات اللاسلكية . بالنسبة للإلكترونيات البحرية، يتم استخدام معايير NMEA. ينتج اتحاد شبكة الويب العالمية (W3C) البروتوكولات والمعايير لتقنيات الويب.
من المفترض أن تكون منظمات المعايير الدولية أكثر حيادية من المنظمات المحلية التي تضع في اعتبارها مصلحة وطنية أو تجارية. كما تقوم منظمات المعايير بإجراء البحوث والتطوير لمعايير المستقبل. وفي الممارسة العملية، تتعاون منظمات المعايير المذكورة بشكل وثيق مع بعضها البعض. [70]
قد تشارك هيئات معايير متعددة في تطوير بروتوكول. وإذا لم تكن منسقة، فقد تكون النتيجة تعريفات متعددة غير متوافقة لبروتوكول، أو تفسيرات متعددة غير متوافقة للرسائل؛ وقد لا يتم احترام الثوابت المهمة في أحد التعريفات (على سبيل المثال، أن قيم وقت البقاء تتناقص بشكل رتيب لمنع حلقات التوجيه المستقرة ) في تعريف آخر. [71]
عملية التوحيد القياسي
في المنظمة الدولية للمعايير، تبدأ عملية التقييس بتكليف مجموعة عمل من اللجان الفرعية. تصدر مجموعة العمل مسودات العمل ووثائق المناقشة للأطراف المهتمة (بما في ذلك هيئات المعايير الأخرى) من أجل إثارة المناقشة والتعليقات. سيؤدي هذا إلى توليد الكثير من الأسئلة والكثير من المناقشات وعادةً بعض الخلافات. تؤخذ هذه التعليقات في الاعتبار ويتم إنتاج مسودة اقتراح من قبل مجموعة العمل. بعد الملاحظات والتعديل والتسوية يصل الاقتراح إلى حالة مسودة معيار دولي ، وفي النهاية معيار دولي . يتم إعادة إصدار المعايير الدولية بشكل دوري لمعالجة أوجه القصور وعكس وجهات النظر المتغيرة حول الموضوع. [72]
معايير OSI
| نموذج OSI حسب الطبقة |
|---|
كان أحد الدروس المستفادة من شبكة ARPANET ، السلف للإنترنت، هو أن البروتوكولات تحتاج إلى إطار عمل للعمل. لذلك من المهم تطوير إطار عمل عام ومستقبلي مناسب للبروتوكولات المنظمة (مثل البروتوكولات الطبقية) وتوحيدها. سيؤدي هذا إلى منع معايير البروتوكول ذات الوظائف المتداخلة وسيسمح بتحديد واضح لمسؤوليات البروتوكول على المستويات المختلفة (الطبقات). [74] أدى هذا إلى ظهور نموذج الربط بين الأنظمة المفتوحة (نموذج OSI)، والذي يستخدم كإطار عمل لتصميم البروتوكولات والخدمات القياسية المتوافقة مع مواصفات الطبقات المختلفة. [75]
في نموذج OSI، يُفترض أن أنظمة الاتصال متصلة بواسطة وسيط مادي أساسي يوفر آلية إرسال أساسية. الطبقات الموجودة أعلى الوسيط مرقمة. توفر كل طبقة خدمة للطبقة التي تعلوها باستخدام خدمات الطبقة التي تقع أسفلها مباشرة. توفر الطبقة العلوية خدمات لعملية التطبيق. تتواصل الطبقات مع بعضها البعض عن طريق واجهة تسمى نقطة وصول الخدمة . تسمى الطبقات المقابلة في كل نظام كيانات نظيرة . للتواصل، يستخدم كيانان نظيران في طبقة معينة بروتوكولًا خاصًا بتلك الطبقة يتم تنفيذه باستخدام خدمات الطبقة أدناه. [76] لكل طبقة، يوجد نوعان من المعايير: معايير البروتوكول التي تحدد كيفية تواصل الكيانات النظيرة في طبقة معينة، ومعايير الخدمة التي تحدد كيفية تواصل طبقة معينة مع الطبقة التي تعلوها.
في نموذج OSI، الطبقات ووظائفها هي (من أعلى طبقة إلى أدنى طبقة):
- قد توفر طبقة التطبيق الخدمات التالية لعمليات التطبيق: تحديد شركاء الاتصال المقصودين، وإنشاء السلطة اللازمة للتواصل، وتحديد مدى توفر الشركاء ومصادقتهم، والاتفاق على آليات الخصوصية للاتصال، والاتفاق على المسؤولية عن استرداد الأخطاء وإجراءات ضمان سلامة البيانات ، والمزامنة بين عمليات التطبيق المتعاونة، وتحديد أي قيود على بناء الجملة (مثل مجموعات الأحرف وهياكل البيانات)، وتحديد التكلفة والجودة المقبولة للخدمة، واختيار تخصص الحوار، بما في ذلك إجراءات تسجيل الدخول والخروج المطلوبة. [77]
- قد توفر طبقة العرض الخدمات التالية لطبقة التطبيق: طلب إنشاء جلسة، ونقل البيانات، والتفاوض على بناء الجملة الذي سيتم استخدامه بين طبقات التطبيق، وأي تحويلات بناء جملة ضرورية، والتنسيق والتحويلات ذات الأغراض الخاصة (على سبيل المثال، ضغط البيانات وتشفير البيانات). [78]
- قد توفر طبقة الجلسة الخدمات التالية لطبقة العرض: إنشاء وتحرير اتصالات الجلسة، وتبادل البيانات العادي والسريع، وخدمة الحجر الصحي التي تسمح لكيان العرض المرسل بتوجيه كيان الجلسة المستقبل بعدم إصدار بيانات إلى كيان العرض الخاص به دون إذن، وإدارة التفاعل حتى تتمكن كيانات العرض من التحكم في دوره في أداء وظائف التحكم معينة، وإعادة مزامنة اتصال الجلسة، والإبلاغ عن الاستثناءات غير القابلة للاسترداد لكيان العرض. [79]
- توفر طبقة النقل نقلًا موثوقًا وشفافًا للبيانات بطريقة فعالة من حيث التكلفة وفقًا لما تتطلبه جودة الخدمة المحددة. قد تدعم طبقة النقل إرسال العديد من اتصالات النقل إلى اتصال شبكة واحد أو تقسيم اتصال نقل واحد إلى عدة اتصالات شبكة. [80]
- تتولى طبقة الشبكة إعداد وصيانة وتحرير مسارات الشبكة بين كيانات نظير النقل. وعندما تكون هناك حاجة إلى مرحلات، يتم توفير وظائف التوجيه والمرحلات بواسطة هذه الطبقة. ويتم التفاوض على جودة الخدمة بين كيانات الشبكة والنقل في وقت إعداد الاتصال. كما تتحمل هذه الطبقة مسؤولية التحكم في ازدحام الشبكة . [81]
- تقوم طبقة ارتباط البيانات بإعداد وصيانة وتحرير اتصالات ارتباط البيانات. يتم اكتشاف الأخطاء التي تحدث في الطبقة المادية وقد يتم تصحيحها. يتم الإبلاغ عن الأخطاء إلى طبقة الشبكة. يتم تحديد تبادل وحدات ارتباط البيانات (بما في ذلك التحكم في التدفق) بواسطة هذه الطبقة. [82]
- تصف الطبقة المادية تفاصيل مثل الخصائص الكهربائية للاتصال المادي، وتقنيات النقل المستخدمة، وإعداد وصيانة وتنظيف الاتصالات المادية. [83]
على النقيض من مخطط الطبقات TCP/IP، الذي يفترض شبكة بدون اتصال، افترض RM/OSI شبكة موجهة نحو الاتصال. [84] الشبكات الموجهة نحو الاتصال أكثر ملاءمة للشبكات واسعة النطاق والشبكات غير المتصلة أكثر ملاءمة للشبكات المحلية. يتطلب الاتصال الموجه نحو الاتصال شكلًا من أشكال الجلسات والدوائر (الافتراضية)، ومن ثم (في نموذج TCP/IP المفقود) طبقة الجلسة. كان الأعضاء المكونون لـ ISO مهتمين في الغالب بالشبكات واسعة النطاق، لذلك تم ذكر تطوير RM/OSI الذي ركز على الشبكات الموجهة نحو الاتصال والشبكات غير المتصلة لأول مرة في ملحق لـ RM/OSI [85] [86] وتم دمجه لاحقًا في تحديث لـ RM/OSI. [87]
في ذلك الوقت، [ متى؟ ] كان على IETF التعامل مع هذا وحقيقة أن الإنترنت بحاجة إلى بروتوكولات لم تكن موجودة ببساطة. [ بحاجة لمصدر ] ونتيجة لذلك، طورت IETF عملية توحيد معايير خاصة بها تعتمد على "الإجماع التقريبي والرمز التشغيلي". [88] تم وصف عملية التوحيد القياسي بواسطة RFC 2026.
في الوقت الحاضر، أصبحت IETF منظمة معايير للبروتوكولات المستخدمة على الإنترنت. وقد وسعت RM/OSI نموذجها ليشمل الخدمات غير المتصلة، وبسبب هذا، يمكن تطوير كل من TCP وIP إلى معايير دولية. [ بحاجة لمصدر ]
صورة السلك
الصورة السلكية للبروتوكول هي المعلومات التي يستطيع المراقب غير المشارك استخلاصها من مراقبة رسائل البروتوكول، بما في ذلك المعلومات التي يعطيها البروتوكول معنى صريحًا، ولكن أيضًا الاستنتاجات التي توصل إليها المراقب. [89] تعد بيانات التعريف غير المشفرة للبروتوكول أحد المصادر التي تشكل الصورة السلكية، كما تساهم القنوات الجانبية بما في ذلك توقيت الحزمة أيضًا. [90] قد يرى المراقبون المختلفون ذوو وجهات النظر المختلفة صورًا سلكية مختلفة. [91] الصورة السلكية ذات صلة بخصوصية المستخدم النهائي وقابلية توسيع البروتوكول. [92]
إذا لم يتم توثيق جزء من صورة السلك تشفيريًا ، فإنه يكون عرضة للتعديل من قبل أطراف وسيطة (أي، صناديق وسيطة )، والتي يمكن أن تؤثر على تشغيل البروتوكول. [90] حتى إذا تم توثيقه، إذا لم يتم تشفير جزء، فسوف يشكل جزءًا من صورة السلك، وقد تتدخل الأطراف الوسيطة اعتمادًا على محتواه (على سبيل المثال، إسقاط الحزم ذات الأعلام الخاصة). قد يتم ترك الإشارات المخصصة عمدًا للاستهلاك الوسيط موثقة ولكن غير مشفرة. [93]
يمكن هندسة صورة السلك عمدًا، وتشفير الأجزاء التي لا ينبغي للوسطاء أن يكونوا قادرين على مراقبتها وتوفير إشارات لما ينبغي أن يكونوا قادرين على مراقبته. [94] إذا تم فصل الإشارات المقدمة عن تشغيل البروتوكول، فقد تصبح غير جديرة بالثقة. [95] تتأثر إدارة الشبكة الحميدة والبحث بتشفير البيانات الوصفية؛ يجب على مصممي البروتوكول موازنة قابلية المراقبة للتشغيل والبحث ضد مقاومة التحجر وخصوصية المستخدم النهائي. [92] أعلنت IETF في عام 2014 أنها قررت أن المراقبة واسعة النطاق لعمليات البروتوكول هي هجوم بسبب القدرة على استنتاج المعلومات من صورة السلك حول المستخدمين وسلوكهم، [96] وأن IETF ستعمل على "التخفيف من المراقبة الشاملة" في تصميمات بروتوكولها؛ [97] لم يتم ذلك بشكل منهجي من قبل. [97] أوصت هيئة هندسة الإنترنت في عام 2023 بأن يكون الكشف عن المعلومات بواسطة بروتوكول إلى الشبكة مقصودًا، [98] وأن يتم تنفيذه بموافقة كل من المتلقي والمرسل، [99] وأن يتم التصديق عليه إلى الحد الممكن والضروري، [100] وأن يتم التصرف فيه فقط إلى درجة موثوقيته، [101] وأن يتم تقليله وتقديمه إلى الحد الأدنى من عدد الكيانات. [102] [103] وفقًا لهيئة هندسة الإنترنت، كان هندسة صورة السلك والتحكم في الإشارات المقدمة لعناصر الشبكة "مجالًا ناشئًا" في عام 2023. [104]
التعظم
إن تصلب البروتوكول هو فقدان المرونة وقابلية التوسعة والتطور لبروتوكولات الشبكة . ويرجع هذا إلى حد كبير إلى الصناديق الوسيطة الحساسة لصورة السلك الخاصة بالبروتوكول، والتي يمكن أن تقاطع أو تتداخل مع الرسائل الصالحة ولكن الصندوق الوسيط لا يتعرف عليها بشكل صحيح. [105] وهذا انتهاك لمبدأ النهاية إلى النهاية . [106] تشمل الأسباب الثانوية عدم المرونة في تنفيذات نقطة النهاية للبروتوكولات. [107]
التحجر هو قضية رئيسية في تصميم بروتوكول الإنترنت ونشره، لأنه يمكن أن يمنع نشر بروتوكولات أو امتدادات جديدة على الإنترنت، أو يفرض قيودًا على تصميم بروتوكولات جديدة؛ قد يتعين تغليف البروتوكولات الجديدة في بروتوكول تم نشره بالفعل أو تقليد صورة السلك لبروتوكول آخر. [108] وبسبب التحجر، فإن بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP) وبروتوكول بيانات المستخدم (UDP) هما الخياران العمليان الوحيدان لبروتوكولات النقل على الإنترنت، [109] وقد تحجر بروتوكول التحكم في الإرسال نفسه بشكل كبير، مما يجعل تمديد البروتوكول أو تعديله أمرًا صعبًا. [110]
تتضمن الطرق الموصى بها لمنع التعظم تشفير بيانات بروتوكول التعريف، [111] والتأكد من ممارسة نقاط التمديد وإظهار تباين صورة السلك بشكل كامل قدر الإمكان؛ [112] يتطلب علاج التعظم الحالي التنسيق بين المشاركين في البروتوكول. [113] QUIC هو أول بروتوكول نقل IETF تم تصميمه بخصائص مضادة للتعظم بشكل متعمد. [89]
التصنيفات
تركز مخططات تصنيف البروتوكولات عادةً على مجال الاستخدام والوظيفة. وكمثال على مجال الاستخدام، تُستخدم البروتوكولات الموجهة للاتصال والبروتوكولات غير الموجهة للاتصال على الشبكات الموجهة للاتصال والشبكات غير الموجهة للاتصال على التوالي. ومن الأمثلة على الوظيفة بروتوكول الأنفاق ، والذي يُستخدم لتغليف الحزم في بروتوكول عالي المستوى بحيث يمكن تمرير الحزم عبر نظام نقل باستخدام البروتوكول عالي المستوى.
يجمع مخطط الطبقات بين الوظيفة ومجال الاستخدام. مخططات الطبقات السائدة هي تلك التي طورتها IETF وISO. وعلى الرغم من حقيقة أن الافتراضات الأساسية لمخططات الطبقات مختلفة بما يكفي لضمان التمييز بين الاثنين، فمن الشائع مقارنة الاثنين من خلال ربط البروتوكولات المشتركة بطبقات المخططين. [114] يسمى مخطط الطبقات من IETF طبقات الإنترنت أو طبقات TCP/IP . يسمى مخطط الطبقات من ISO نموذج OSI أو طبقات ISO .
في تكوين معدات الشبكات، غالبًا ما يتم إجراء تمييز على أساس المصطلحات الفنية: يشير مصطلح البروتوكول بشكل صارم إلى طبقة النقل، ويشير مصطلح الخدمة إلى البروتوكولات التي تستخدم بروتوكولًا للنقل. في الحالة الشائعة لبروتوكولي TCP وUDP، يتم تمييز الخدمات من خلال أرقام المنافذ. يعد الامتثال لأرقام المنافذ هذه أمرًا طوعيًا، لذا في أنظمة فحص المحتوى يشير مصطلح الخدمة بشكل صارم إلى أرقام المنافذ، وغالبًا ما يتم استخدام مصطلح التطبيق للإشارة إلى البروتوكولات التي يتم تحديدها من خلال توقيعات الفحص.
انظر أيضا
- قوائم بروتوكولات الشبكة
- Protocol Builder – أداة برمجة لبناء مكونات الاتصال بالشبكة
ملحوظات
- ^ يشير الفشل في تلقي الإقرار إلى أن الإرسال الأصلي أو الإقرار قد ضاع. ليس لدى المرسل أي وسيلة للتمييز بين هذه الحالات، وبالتالي، لضمان تلقي جميع البيانات، يجب أن يفترض بشكل متحفظ أن الإرسال الأصلي قد ضاع.
مراجع
- ^ US 7529565، Hilpisch، Robert E.؛ Duchscher، Rob & Seel، Mark et al.، "بروتوكول الاتصالات اللاسلكية"، نُشر في 2009-05-05، وتم تخصيصه لشركة Starkey Laboratories Inc. و Oticon AS
- ^ البروتوكول، الموسوعة البريطانية ، تم أرشفته من الأصل في 12 سبتمبر 2012 ، تم استرجاعه في 24 سبتمبر 2012
- ^ ab Comer 2000, Sect. 11.2 - The Need For Multiple Protocols, p. 177, "إنها (البروتوكولات) للاتصالات مثل لغات البرمجة للحوسبة"
- ^ abc Comer 2000، القسم 1.3 - خدمات الإنترنت، ص 3، "البروتوكولات للاتصالات هي ما تمثله الخوارزميات للحوسبة"
- ^ نوتون، جون (24 سبتمبر 2015). تاريخ موجز للمستقبل. أوريون. ISBN 978-1-4746-0277-8.
- ^ كامبل كيلي، مارتن (1987). "اتصالات البيانات في المختبر الفيزيائي الوطني (1965-1975)". حوليات تاريخ الحوسبة . 9 (3/4): 221-247. doi :10.1109/MAHC.1987.10023. S2CID 8172150.
- ^ Pelkey, James L. "6.1 The Communications Subnet: BBN 1969". Entrepreneurial Capitalism and Innovation: A History of Computer Communications 1968–1988 .
كما يتذكر خان: ... مساهمات بول باران ... أعتقد أيضًا أن بول كان مدفوعًا بالكامل تقريبًا باعتبارات الصوت. إذا نظرت إلى ما كتبه، فقد كان يتحدث عن مفاتيح كانت عبارة عن إلكترونيات منخفضة التكلفة. لم تخطر بباله فكرة وضع أجهزة كمبيوتر قوية في هذه المواقع على أنها فعالة من حيث التكلفة. لذا كانت فكرة مفاتيح الكمبيوتر مفقودة. لم يكن مفهوم البروتوكولات موجودًا بالكامل في ذلك الوقت. وكانت فكرة الاتصالات بين أجهزة الكمبيوتر في الواقع مصدر قلق ثانوي.
- ^ والدروب، م. ميتشل (2018). آلة الأحلام. دار نشر سترايب. ص 286. رقم ISBN 978-1-953953-36-0
ركز باران على الاتصالات الصوتية الرقمية أكثر من التركيز على الاتصالات الحاسوبية
. - ^ Kleinrock, L. (1978). "Principles and lessons in packet communications". Proceedings of the IEEE . 66 (11): 1320–1329. doi :10.1109/PROC.1978.11143. ISSN 0018-9219.
ركز بول باران ... على إجراءات التوجيه وعلى قدرة أنظمة الاتصالات الموزعة على البقاء في بيئة معادية، لكنه لم يركز على الحاجة إلى مشاركة الموارد في شكلها كما نفهمها الآن؛ في الواقع، لم يكن مفهوم التبديل البرمجي موجودًا في عمله.
- ^ معالج الرسائل الواجهة: مواصفات الربط بين المضيف ومعالج الرسائل الواجهة (PDF) (تقرير). بولت بيرانيك ونيومان (BBN). تقرير رقم 1822.
- ^ كتب عالية الدقة. UGC -NET/JRF/SET PTP & دليل التدريس والقدرة على البحث: UGC -NET بواسطة HD. كتب عالية الدقة.
- ^ "NCP – Network Control Program". Living Internet . مؤرشف من الأصل في 7 أغسطس 2022 . تم الاسترجاع 8 أكتوبر 2022 .
- ^ بينيت، ريتشارد (سبتمبر 2009). "مصمم للتغيير: الحجج الشاملة، وابتكار الإنترنت، ومناقشة حيادية الشبكة" (PDF) . مؤسسة تكنولوجيا المعلومات والابتكار. ص 7، 11. تم الاسترجاع في 11 سبتمبر 2017 .
- ^ Abbate, Janet (2000). Inventing the Internet. MIT Press. pp. 124–127. ISBN 978-0-262-51115-5في الواقع ،
على عكس شبكة ARPANET، تم تصميم شبكة CYCLADES بشكل صريح لتسهيل ربط الشبكات؛ حيث يمكنها، على سبيل المثال، التعامل مع تنسيقات مختلفة ومستويات مختلفة من الخدمة.
- ^ كيم، بيونج-كيون (2005). تدويل الإنترنت: التطور المشترك للتأثير والتكنولوجيا. إدوارد إلجار. ص 51-55. رقم ISBN 1845426754بالإضافة
إلى شبكة NPL وشبكة ARPANET، لعبت CYCLADES، وهي شبكة تجريبية أكاديمية وبحثية، دورًا مهمًا أيضًا في تطوير تقنيات الشبكات الحاسوبية
- ^ "الرجل الخامس للإنترنت". مجلة الإيكونوميست . 30 نوفمبر 2013. ISSN 0013-0613 . تم الاسترجاع في 22 أبريل 2020. في أوائل سبعينيات القرن العشرين ،
أنشأ السيد بوزين شبكة بيانات مبتكرة تربط بين المواقع في فرنسا وإيطاليا وبريطانيا. أشارت بساطتها وكفاءتها إلى الطريق إلى شبكة يمكنها ربط ليس فقط عشرات الآلات، بل ملايين منها. لقد استحوذت على خيال الدكتور سيرف والدكتور كان، اللذين أدرجا جوانب من تصميمها في البروتوكولات التي تعمل الآن على تشغيل الإنترنت.
- ^ موسكوفيتيس 1999، ص 78-9
- ^ Cerf, V.; Kahn, R. (1974). "A Protocol for Packet Network Intercommunication" (PDF) . IEEE Transactions on Communications . 22 (5): 637–648. doi :10.1109/TCOM.1974.1092259. ISSN 1558-0857. مؤرشف من الأصل (PDF) في 6 يناير 2017 . تم الاسترجاع في 23 فبراير 2020 .
يتمنى المؤلفون أن يشكروا عددًا من الزملاء على التعليقات المفيدة أثناء المناقشات المبكرة لبروتوكولات الشبكة الدولية، وخاصة R. Metcalfe وR. Scantlebury وD. Walden وH. Zimmerman؛ وD. Davies وL. Pouzin الذين علقوا بشكل بناء على قضايا التجزئة والمحاسبة؛ وS. Crocker الذي علق على إنشاء وتدمير الجمعيات.
- ^ McKenzie, Alexander (2011). "INWG ومفهوم الإنترنت: رواية شاهد عيان". IEEE Annals of the History of Computing . 33 (1): 66–71. doi :10.1109/MAHC.2011.9. ISSN 1934-1547. S2CID 206443072.
- ^ شوارتز، ميشا (2010). "دوائر X.25 الافتراضية - TRANSPAC في فرنسا - شبكات البيانات قبل الإنترنت [تاريخ الاتصالات]". مجلة IEEE للاتصالات . 48 (11): 40-46. doi :10.1109/MCOM.2010.5621965. ISSN 1558-1896. S2CID 23639680.
- ^ Rybczynski, Tony (2009). "التسويق التجاري لتبديل الحزم (1975-1985): منظور كندي [تاريخ الاتصالات]". مجلة IEEE Communications . 47 (12): 26–31. doi :10.1109/MCOM.2009.5350364. ISSN 1558-1896. S2CID 23243636.
- ^ "ما قبل التاريخ المخفي لشبكات البحث الأوروبية". دار ترافورد للنشر. ص 354. رقم ISBN 978-1-4669-3935-6.
- ^ "TCP/IP Internet Protocol". Living Internet . مؤرشف من الأصل في 1 سبتمبر 2022 . تم الاسترجاع 8 أكتوبر 2022 .
- ^ أندرو ل. راسل (30 يوليو 2013). "OSI: الإنترنت التي لم تكن موجودة". مجلة IEEE Spectrum . المجلد 50، العدد 8.
- ^ راسل، أندرو ل. "الإجماع الخشن والترميز الجاري وحرب معايير الإنترنت-OSI" (PDF) . حوليات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات لتاريخ الحوسبة. مؤرشف من الأصل (PDF) في 17 نوفمبر 2019. تم الاسترجاع في 23 فبراير 2020 .
- ^ "حروب المعايير" (PDF) . 2006. مؤرشف من الأصل (PDF) في 24 فبراير 2021. تم الاسترجاع 23 فبراير 2020 .
- ^ بن آري 1982، الفصل 2 - تجريد البرمجة المتزامنة، ص 18-19، ينص على نفس الشيء.
- ^ بن آري 1982، القسم 2.7 - الملخص، ص 27، يلخص تجريد البرمجة المتزامنة.
- ^ ab Marsden 1986، القسم 6.1 - لماذا المعايير ضرورية؟، ص 64-65، يستخدم BSC كمثال لإظهار الحاجة إلى كل من البروتوكولات القياسية والإطار القياسي.
- ^ Comer 2000, Sect. 11.2 - The Need For Multiple Protocols, p. 177، يشرح هذا من خلال رسم أوجه التشابه بين الاتصالات الحاسوبية ولغات البرمجة.
- ^ ab القسم 11.10 - عيوب الطبقات، ص 192، ينص على: تشكل الطبقات الأساس لتصميم البروتوكول.
- ^ ab Comer 2000, Sect. 11.2 - The Need For Multiple Protocols, p. 177، تنص على نفس الشيء.
- ^ Comer 2000، القسم 11.3 - الطبقات المفاهيمية لبرامج البروتوكول، ص 178، "كل طبقة تتحمل مسؤولية التعامل مع جزء واحد من المشكلة".
- ^ Comer 2000, Sect. 11.11 - The Basic Idea Behind Multiplexing And Demultiplexing, p. 192، تنص على نفس الشيء.
- ^ "اتصالات البيانات - نظرة عامة | مواضيع ScienceDirect". www.sciencedirect.com . مؤرشف من الأصل في 31 مايو 2022 . تم الاسترجاع 31 مايو 2022 .
- ^ كيرش، أولاف (16 يناير 2002). "البروتوكولات المستندة إلى النصوص". مؤرشف من الأصل في 30 مايو 2010. تم استرجاعه في 21 أكتوبر 2014 .
- ^ كيرش، أولاف (16 يناير 2002). "بروتوكولات التمثيل الثنائي". مؤرشف من الأصل في 30 مايو 2010. تم الاسترجاع في 4 مايو 2006 .
- ^ كيرش، أولاف (16 يناير 2002). "بروتوكولات التمثيل الثنائي". مؤرشف من الأصل في 5 مارس 2006. تم الاسترجاع في 4 مايو 2006 .
- ^ "مرحبًا بكم في موقع UML على الويب!". Uml.org . مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2019 . تم الاسترجاع 15 يناير 2017 .
- ^ مارسدن 1986، الفصل 3 - مفاهيم البروتوكول الأساسية ومناطق المشاكل، ص 26-42، يشرح الكثير مما يلي.
- ^ Comer 2000، القسم 7.7.4 - حجم البيانات، ووحدة نقل البيانات القصوى للشبكة، والتجزئة، ص 104، يشرح التجزئة وتأثيرها على رأس التجزئة.
- ^ كومر 2000، الفصل 4 - عناوين الإنترنت التصنيفية، ص 64-67؛71.
- ^ Marsden 1986، القسم 14.3 - مفاهيم الطبقات والتعريفات العامة، ص 187، يشرح تعيين العناوين.
- ^ مارسدن 1986، القسم 3.2 - أخطاء الكشف والنقل، ص 27، يشرح مزايا تصحيح الخطأ العكسي.
- ^ Marsden 1986، القسم 3.3 - الإقرار، ص 28-33، يشرح مزايا الإقرار الإيجابي فقط ويذكر بروتوكولات البيانات كاستثناءات.
- ^ مارسدن 1986، القسم 3.4 - فقدان المعلومات - أوقات الانتظار وإعادة المحاولة، ص 33-34.
- ^ مارسدن 1986، القسم 3.5 - اتجاه تدفق المعلومات، ص 34-35، يشرح العلاقة بين السيد والعبد والمفاوضات للحصول على السيطرة.
- ^ Marsden 1986، القسم 3.6 - التحكم في التسلسل، ص 35-36، يشرح كيف تضيع الحزم وكيف يحل التسلسل هذه المشكلة.
- ^ مارسدن 1986، القسم 3.7 - التحكم في التدفق، ص 36-38.
- ^ بن آري 1982، في مقدمته، ص xiii.
- ^ بن آري 1982، في مقدمته، ص 14.
- ^ Hoare 1985، الفصل 4 - الاتصال، ص 133، يتعامل مع الاتصال.
- ^ S. Srinivasan, الدوائر والأنظمة الرقمية، دورات NPTEL، محفوظ من الأصل في 27 ديسمبر 2009
- ^ ab Comer 2000، القسم 11.2 - الحاجة إلى بروتوكولات متعددة، ص 177، يقدم التحلل في الطبقات.
- ^ Comer 2000، القسم 11.3 - الطبقات المفاهيمية لبرمجيات البروتوكول، ص 179، الفقرتان الأوليتان تصفان إرسال رسالة عبر طبقات متعاقبة.
- ^ كومر 2000، القسم 11.2 - الحاجة إلى بروتوكولات متعددة، ص 178، يشرح أوجه التشابه بين بروتوكول البرمجيات والمترجم، والمجمع، والرابط، والمحمل.
- ^ Comer 2000، القسم 11.9.1 - حدود نظام التشغيل، ص 192، يصف حدود نظام التشغيل.
- ^ IETF 1989، القسم 1.3.1 - التنظيم، ص 15، الفقرة الثانية: تتضمن العديد من خيارات التصميم "كسرًا" إبداعيًا للطبقات الصارمة.
- ^ Comer 2000، القسم 11.10 - عيوب الطبقات، ص 192، يشرح لماذا "يمكن أن تكون الطبقات الصارمة غير فعالة للغاية" مع إعطاء أمثلة على التحسينات.
- ^ ويكمان، آي (يناير 1992). "التقسيم الطبقي يعتبر ضارًا". شبكة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات : 20-24.
- ^ كوروز، جيمس؛ روس، كيث (2005). الشبكات الحاسوبية: نهج من أعلى إلى أسفل . بيرسون.
- ^ Lascano, Jorge Edison; Clyde, Stephen; Raza, Ali. "أنماط تصميم بروتوكول الاتصالات (CommDP) - COMMDP". مؤرشف من الأصل في 18 مارس 2017. تم الاسترجاع في 17 مارس 2017 .
- ^ Lascano, JE; Clyde, S. (2016). لغة نمطية لبروتوكولات الاتصال على مستوى التطبيق . ICSEA 2016، المؤتمر الدولي الحادي عشر حول تقدم هندسة البرمجيات. ص 22-30.
- ^ Daigneau, R. (2011). أنماط تصميم الخدمة: حلول التصميم الأساسية لخدمات الويب SOAP/WSDL وRESTful (طبعة واحدة). Upper Saddle River, NJ: Addison-Wesley Professional.
- ^ Fowler, M. (2002). Patterns of Enterprise Application Architecture (1 ed.). Boston: Addison-Wesley Professional. ISBN 0-321-12742-0.
- ^ [1]F. Buschmann وK. Henney وDC Schmidt، Pattern-Oriented Software Architecture المجلد 4: لغة نمطية للحوسبة الموزعة، الطبعة المجلد 4. تشيتشيستر إنجلترا؛ نيويورك: وايلي، 2007.
- ^ Bochmann, G. (1978). "وصف الحالة النهائية لبروتوكولات الاتصال". شبكات الكمبيوتر . 2 (4-5): 361-372. doi :10.1016/0376-5075(78)90015-6.
- ^ كومر 2000، مسرد مصطلحات واختصارات الشبكات، ص 704، مصطلح البروتوكول.
- ^ براند، دانييل؛ زافيروبولو، بيترو (1983). "حول التواصل بين آلات الحالة المحدودة". مجلة جمعية آلات الحوسبة الأمريكية . 30 (2): 323. doi : 10.1145/322374.322380 . S2CID 11607967.
- ^ مارسدن 1986، القسم 6.3 - مزايا التوحيد القياسي، ص 66-67، ينص على نفس الشيء.
- ^ براينت ومورو 2009، ص 4.
- ^ Marsden 1986، القسم 6.4 - بعض المشاكل المتعلقة بالتوحيد القياسي، ص 67، يتبع HDLC لتوضيح العملية.
- ^ "X.225 : تكنولوجيا المعلومات – الربط بين الأنظمة المفتوحة – بروتوكول الجلسة الموجه للاتصال: مواصفات البروتوكول". مؤرشف من الأصل في 1 فبراير 2021 . تم استرجاعه في 10 مارس 2023 .
- ^ مارسدن 1986، القسم 6.1 - لماذا تعد المعايير ضرورية؟، ص 65، يشرح الدروس المستفادة من شبكة ARPANET.
- ^ Marsden 1986، القسم 14.1 - المقدمة، ص 181، يقدم OSI.
- ^ مارسدن 1986، القسم 14.3 - مفاهيم الطبقات والتعريفات العامة، ص 183-185، يشرح المصطلحات.
- ^ Marsden 1986، القسم 14.4 - طبقة التطبيق، ص 188، يوضح هذا.
- ^ Marsden 1986، القسم 14.5 - طبقة العرض، ص 189، يوضح هذا.
- ^ Marsden 1986، القسم 14.6 - طبقة الجلسة، ص 190، يوضح هذا.
- ^ Marsden 1986، القسم 14.7 - طبقة النقل، ص 191، يوضح هذا.
- ^ Marsden 1986، القسم 14.8 - طبقة الشبكة، ص 192، يوضح هذا.
- ^ Marsden 1986، القسم 14.9 - طبقة ارتباط البيانات، ص 194، يوضح هذا.
- ^ Marsden 1986، القسم 14.10 - الطبقة المادية، ص 195، يوضح هذا.
- ^ ISO 7498:1984 – أنظمة معالجة المعلومات – الربط بين الأنظمة المفتوحة – نموذج مرجعي أساسي. ص 5.
يعتمد هذا النموذج المرجعي الأساسي للربط بين الأنظمة المفتوحة على افتراض أن الاتصال مطلوب لنقل البيانات.
- ^ ISO 7498:1984/ADD 1:1987 – أنظمة معالجة المعلومات – الربط بين الأنظمة المفتوحة – نموذج مرجعي أساسي – الملحق 1.
- ^ Marsden 1986، القسم 14.11 - وضع عدم الاتصال و RM/OSI، ص 195، يذكر هذا.
- ^ ISO 7498:1994 – أنظمة معالجة المعلومات – الربط بين الأنظمة المفتوحة – نموذج مرجعي أساسي.
- ^ Comer 2000، القسم 1.9 - بروتوكولات الإنترنت والمعايير، ص 12، يشرح سبب عدم استخدام IETF للبروتوكولات الموجودة.
- ^ من Trammell & Kuehlewind 2019، ص 2.
- ^ من Trammell & Kuehlewind 2019، ص 3.
- ^ تراميل وكويلويند 2019، ص 4.
- ^ من قبل Fairhurst & Perkins 2021، 7. الاستنتاجات.
- ^ تراميل وكويلويند 2019، ص 5.
- ^ تراميل وكويلويند 2019، ص 6.
- ^ تراميل وكويلويند 2019، ص 7-8.
- ^ فاريل وتشوفينيج 2014، ص 2.
- ^ ab Farrell & Tschofenig 2014، ص 3.
- ^ أركو وآخرون. 2023، 2.1. التوزيع المتعمد.
- ^ أركو وآخرون. 2023، 2.2. التحكم في توزيع المعلومات.
- ^ أركو وآخرون. 2023، 2.3. حماية المعلومات والمصادقة.
- ^ أركو وآخرون. 2023، 2.5. الحد من تأثير المعلومات.
- ^ Arkko et al. 2023، 2.4. تقليل المعلومات.
- ^ Arkko et al. 2023، 2.6. الحد الأدنى لمجموعة الكيانات.
- ^ أركو وآخرون. 2023، 3. عمل إضافي.
- ^ باباسترجيو وآخرون. 2017، ص. 619.
- ^ باباسترجيو وآخرون. 2017، ص. 620.
- ^ باباسترجيو وآخرون. 2017، ص. 620-621.
- ^ باباسترجيو وآخرون. 2017، ص. 623-4.
- ^ ماكويستين، بيركنز وفايد 2016، ص 1.
- ^ تومسون وبولي 2021، أ.5. TCP.
- ^ هاردي 2019، ص 7-8.
- ^ تومسون وبولي 2021، 3. الاستخدام النشط.
- ^ تومسون وبولي 2021، 3.5. استعادة الاستخدام النشط.
- ^ Comer 2000، القسم 11.5.1 - نموذج مرجعي لـ TCP/IP من خمس طبقات، ص 183، ينص على نفس الشيء.
فهرس
- راديا بيرلمان (1999). الترابطات: الجسور، والموجهات، والمفاتيح، وبروتوكولات الربط الشبكي (الطبعة الثانية). أديسون ويسلي. رقم ISBN 0-201-63448-1.. وخاصة الفصل 18 حول "فولكلور تصميم الشبكات"، والذي يتوفر أيضًا عبر الإنترنت
- جيرارد ج. هولزمان (1991). تصميم وإثبات صحة بروتوكولات الكمبيوتر. برنتيس هول. ISBN 0-13-539925-4.
- دوغلاس إي. كومر (2000). التعامل مع بروتوكولات الإنترنت TCP/IP - المبادئ والبروتوكولات والهندسة المعمارية (الطبعة الرابعة). برنتيس هول. رقم ISBN 0-13-018380-6.على وجه الخصوص، بروتوكول Ch.11. يحتوي أيضًا على دليل RFC وقائمة مصطلحات واختصارات الشبكات.
- R. Braden ، محرر (1989). متطلبات مضيفات الإنترنت - طبقات الاتصال. اختصار فريق عمل هندسة الإنترنت IETF. doi : 10.17487/RFC1122 . RFC 1122.يصف بروتوكول TCP/IP لمنفذي برامج البروتوكول. وعلى وجه الخصوص، يقدم المقدمة نظرة عامة على أهداف تصميم الحزمة.
- م. بن آري (1982). مبادئ البرمجة المتزامنة (الطبعة العاشرة المطبوعة). برنتيس هول إنترناشيونال. رقم ISBN 0-13-701078-8.
- CAR Hoare (1985). التواصل بالعمليات المتسلسلة (الطبعة العاشرة). Prentice Hall International. ISBN 0-13-153271-5.
- RD Tennent (1981). مبادئ لغات البرمجة (الطبعة العاشرة المطبوعة). Prentice Hall International. ISBN 0-13-709873-1.
- بريان دبليو مارسدن (1986). بروتوكولات شبكات الاتصالات (الطبعة الثانية). تشارتويل برات. رقم ISBN 0-86238-106-1.
- أندرو س. تانينباوم (1984). التنظيم الحاسوبي المنظم (الطبعة العاشرة المطبوعة). برنتيس هول إنترناشيونال. رقم ISBN 0-13-854605-3.
- براينت، ستيوارت؛ مورو، مونيك، محرران (نوفمبر 2009). تطوير بروتوكول غير منسق يعتبر ضارًا. doi : 10.17487/RFC5704 . RFC 5704.
- فاريل، ستيفن؛ تشوفينيج، هانيس (مايو 2014). المراقبة الشاملة هي هجوم. doi : 10.17487/RFC7258 . RFC 7258.
- تراميل، بريان؛ كوهليويند، ميرجا (أبريل 2019). الصورة السلكية لبروتوكول الشبكة. doi : 10.17487/RFC8546 . RFC 8546.
- هاردي، تيد، محرر (أبريل 2019). إشارات مسار بروتوكول النقل. doi : 10.17487/RFC8558 . RFC 8558.
- فيرهرست، جوري؛ بيركنز، كولين (يوليو 2021). اعتبارات حول سرية رأس النقل، وعمليات الشبكة، وتطور بروتوكولات نقل الإنترنت. doi : 10.17487/RFC9065 . RFC 9065.
- تومسون، مارتن؛ باولي، تومي (ديسمبر 2021). جدوى آليات تمديد البروتوكول على المدى الطويل. doi : 10.17487/RFC9170 . RFC 9170.
- أركو، جاري؛ هاردي، تيد؛ باولي، تومي؛ كوهليويند، ميرجا (يوليو 2023). اعتبارات حول التطبيق - التعاون الشبكي باستخدام إشارات المسار. doi : 10.17487/RFC9419 . RFC 9419.
- ماكويستين، ستيفن؛ بيركنز، كولين؛ فايد، مروان (يوليو 2016). تنفيذ خدمات النقل في الوقت الفعلي عبر شبكة متصلبّة . ورشة عمل أبحاث الشبكات التطبيقية 2016. doi :10.1145/2959424.2959443. hdl : 1893/26111 .
- باباستيرجيو، جيورجوس؛ فيرهرست، جوري؛ روس، ديفيد؛ برونستروم، آنا؛ جرينيمو، كارل يوهان؛ هورتيج، بير؛ خادمي، نعيم؛ توكسين، مايكل؛ ويلزل، مايكل؛ داميانوفيتش، دراجانا؛ مانجيانتي، سيمون (2017). "إزالة التحجر من طبقة نقل الإنترنت: دراسة استقصائية ووجهات نظر مستقبلية". دراسات استقصائية ودروس تعليمية من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات للاتصالات . 19 : 619–639. doi :10.1109/COMST.2016.2626780. hdl : 2164/8317 . S2CID 1846371.
- موسكوفيتيس، كريستوس جيه بي (1999). تاريخ الإنترنت: تسلسل زمني، من عام 1843 حتى الوقت الحاضر. إيه بي سي-كليو. رقم ISBN 978-1-57607-118-2.
روابط خارجية
- قاموس بروتوكول جافين
- نظرة عامة على البروتوكولات في مجال التحكم عن بعد باستخدام نموذج OSI المرجعي
