حزمة الشبكة

في مجال الاتصالات وشبكات الحاسوب ، تُعدّ حزمة البيانات وحدة بيانات مُنسّقة تُنقل عبر شبكة تبديل الحزم . تتكون الحزمة من معلومات تحكم وبيانات المستخدم؛ ^{[ 1 ]} وتُعرف الأخيرة أيضًا باسم الحمولة . توفر معلومات التحكم البيانات اللازمة لتسليم الحمولة (مثل عناوين شبكة المصدر والوجهة ، ورموز اكتشاف الأخطاء ، أو معلومات التسلسل). عادةً ما توجد معلومات التحكم في رؤوس وتذييلات الحزم .

في تبديل الحزم ، يتم مشاركة عرض النطاق الترددي لوسيط الإرسال بين جلسات اتصال متعددة، على عكس تبديل الدوائر ، حيث يتم تخصيص الدوائر مسبقًا لمدة جلسة واحدة ويتم إرسال البيانات عادةً كتدفق بت مستمر .

في نموذج OSI ذي الطبقات السبع لشبكات الحاسوب ، تشير كلمة "حزمة" تحديدًا إلى وحدة بيانات بروتوكول في الطبقة الثالثة، وهي طبقة الشبكة . ^{[ 2 ]} أما وحدة البيانات في الطبقة الثانية، وهي طبقة ربط البيانات ، فهي " إطار" . وفي الطبقة الرابعة، وهي طبقة النقل ، تكون وحدات البيانات هي "قطاعات " و "مخططات بيانات" . وبالتالي، في مثال اتصال TCP/IP عبر الإيثرنت ، تُحمل "قطاعة TCP" في حزمة IP واحدة أو أكثر ، وتُحمل كل حزمة IP بدورها في إطار إيثرنت واحد أو أكثر .

يرتكز مفهوم الحزمة على الرسالة البريدية: فالرأس يشبه الظرف، والمحتوى هو كل ما بداخل الظرف، والتذييل هو التوقيع في الأسفل. ^{[ 3 ]}

يمكن لتصميم الشبكة تحقيق نتيجتين رئيسيتين باستخدام الحزم: اكتشاف الأخطاء ومعالجة المضيفين المتعددين . ^{[ 4 ]}

تستخدم بروتوكولات الاتصالات اصطلاحات متنوعة لتمييز عناصر الحزمة وتنسيق بيانات المستخدم. على سبيل المثال، في بروتوكول الاتصال من نقطة إلى نقطة ، تُنسق الحزمة على شكل بايتات 8 بت، وتُستخدم أحرف خاصة لفصل العناصر. أما بروتوكولات أخرى، مثل الإيثرنت، فتحدد بداية عناصر الرأس والبيانات بموقعها بالنسبة لبداية الحزمة. وتقوم بعض البروتوكولات بتنسيق المعلومات على مستوى البت بدلاً من مستوى البايت . ^{[ 5 ]}

قد تحتوي الحزمة على أي من المكونات التالية:

العناوين

يتطلب توجيه حزم الشبكة عنواني شبكة ، وهما عنوان المصدر للمضيف المرسل، وعنوان الوجهة للمضيف المستقبل. ^{[ 6 ]}

اكتشاف الأخطاء وتصحيحها

يتم اكتشاف الأخطاء وتصحيحها على مستويات مختلفة في حزمة البروتوكول . قد تحتوي حزم الشبكة على مجموع اختباري ، أو بتات تكافؤ ، أو فحوصات تكرار دورية لاكتشاف الأخطاء التي تحدث أثناء الإرسال. ^{[ 6 ]}

في جهاز الإرسال، تُجرى عملية الحساب قبل إرسال الحزمة. عند استلامها في الوجهة، يُعاد حساب مجموع التحقق ومقارنته بالمجموع الموجود في الحزمة. في حال وجود اختلافات، قد تُصحح الحزمة أو تُحذف. ويتولى بروتوكول الشبكة معالجة أي فقدان للحزم نتيجةً لعمليات الحذف هذه.

في بعض الحالات، قد يكون من الضروري إجراء تعديلات على حزمة الشبكة أثناء التوجيه، وفي هذه الحالة يتم إعادة حساب المجاميع الاختبارية.

حد القفز

في حالة حدوث عطل، قد تسلك الحزم مسارًا مغلقًا . إذا لم يُتخذ أي إجراء، سيزداد عدد الحزم المتداولة تدريجيًا حتى تكتظ الشبكة إلى حد الانهيار. يُعرَّف وقت البقاء (Time to Live) بأنه حقل يُنقص بمقدار واحد في كل مرة تمر فيها حزمة عبر قفزة شبكية . إذا وصل هذا الحقل إلى الصفر، فهذا يعني فشل التوجيه، ويتم تجاهل الحزمة. ^{[ 6 ]}

لا تحتوي حزم بيانات الإيثرنت على حقل وقت البقاء، وبالتالي فهي عرضة لعواصف البث في وجود حلقة تبديل .

طول

قد يكون هناك حقل لتحديد الطول الإجمالي للحزمة. ومع ذلك، في بعض أنواع الشبكات، يُستدل على الطول من مدة الإرسال. ^{[ 6 ]}

معرّف البروتوكول

غالباً ما يكون من المستحسن استخدام بروتوكولات اتصال متعددة على الشبكة. يحدد حقل مُعرِّف البروتوكول بروتوكول الحزمة، مما يسمح لمجموعة البروتوكولات بمعالجة أنواع عديدة من الحزم.

أولوية

تُطبّق بعض الشبكات خاصية جودة الخدمة التي تُعطي الأولوية لأنواع معينة من الحزم على غيرها. يُشير هذا الحقل إلى قائمة انتظار الحزم التي يجب استخدامها؛ حيث تُفرغ قائمة الانتظار ذات الأولوية العالية بسرعة أكبر من قوائم الانتظار ذات الأولوية المنخفضة في نقاط الشبكة التي يحدث فيها ازدحام. ^{[ 6 ]}

الحمولة

بشكل عام، تمثل الحمولة البيانات التي يتم نقلها نيابةً عن تطبيق ما. وعادةً ما يكون طولها متغيراً، حتى حد أقصى تحدده بروتوكولات الشبكة، وأحياناً المعدات الموجودة على المسار. وعند الضرورة، يمكن لبعض الشبكات تقسيم حزمة بيانات كبيرة إلى حزم أصغر. ^{[ 6 ]}