أنظمة شبكات زيروكس

بالمقارنة مع طبقات نموذج OSI السبع، فإن XNS هو نظام مكون من خمس طبقات، ^{[ 1 ]} مثل مجموعة بروتوكولات الإنترنت اللاحقة .

تُقابل طبقتي الربط المادي وربط البيانات في نموذج OSI الطبقة المادية (الطبقة 0) في نظام XNS، الذي صُمم للاستفادة من آلية نقل البيانات في الأجهزة الأساسية دون فصل ربط البيانات. وبالتحديد، فإن الطبقة المادية في XNS هي في الواقع نظام شبكة إيثرنت المحلية ، الذي كانت شركة زيروكس تُطوره في نفس الوقت، ويعكس عدد من قرارات تصميمه هذه الحقيقة. ^{[ 1 ]} صُمم النظام بحيث يُمكن استبدال الإيثرنت بنظام آخر، ولكن لم يُحدد البروتوكول ذلك (ولم يكن من الضروري تحديده).

يُعدّ تعريف طبقة النقل الداخلي (الطبقة 1) الجزء الأساسي من XNS، وهي الطبقة المقابلة لطبقة الشبكة في نموذج OSI، وفيها يُعرَّف بروتوكول الربط الشبكي الرئيسي، IDP. وقد دمج XNS طبقتي الجلسة والنقل في نموذج OSI في طبقة واحدة هي طبقة الاتصالات بين العمليات (الطبقة 2). أما الطبقة 3 فهي طبقة التحكم في الموارد، وهي مشابهة لطبقة العرض في نموذج OSI. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

وأخيرًا، توجد طبقة التطبيق فوق كلا النموذجين، على الرغم من أن هذه الطبقات لم يتم تعريفها في معيار XNS. ^{[ 1 ]}

بروتوكول طبقة الشبكة الرئيسية هو بروتوكول بيانات الإنترنت ( IDP ). يُعد IDP امتدادًا وثيق الصلة ببروتوكول شبكة Pup ، ويتوافق تقريبًا مع طبقة بروتوكول الإنترنت (IP) في مجموعة بروتوكولات الإنترنت. ^{[ 1 ]}

يستخدم بروتوكول IDP عنوان الإيثرنت ذي 48 بت كأساس لعنونة الشبكة الخاصة به، مستخدمًا عادةً عنوان MAC الخاص بالجهاز كمعرّف فريد رئيسي. يُضاف إلى ذلك قسم عنوان آخر ذو 48 بت توفره معدات الشبكة؛ 32 بت منها توفرها أجهزة التوجيه لتحديد رقم الشبكة في الشبكة البينية، و16 بت أخرى تحدد رقم المقبس لاختيار الخدمة داخل مضيف واحد. يتضمن جزء رقم الشبكة من العنوان أيضًا قيمة خاصة تعني "هذه الشبكة"، لاستخدامها من قبل المضيفين الذين لم يكونوا يعرفون (بعد) رقم شبكتهم. ^{[ 2 ]}

على عكس بروتوكول TCP/IP، تُعدّ أرقام المقابس جزءًا من عنوان الشبكة الكامل في ترويسة IDP، ما يُغني بروتوكولات الطبقات العليا عن تنفيذ عملية فك التشفير. كما يُوفّر IDP أنواع الحزم (على عكس IP). ويحتوي IDP أيضًا على مجموع اختباري يُغطي الحزمة بأكملها، ولكنه اختياري وليس إلزاميًا. ويعكس هذا حقيقة أن الشبكات المحلية (LAN) تتميز عمومًا بمعدلات خطأ منخفضة، لذا أزال XNS تصحيح الأخطاء من بروتوكولات الطبقات الدنيا لتحسين الأداء. ويمكن إضافة تصحيح الأخطاء اختياريًا في طبقات أعلى من حزمة البروتوكولات، على سبيل المثال، في بروتوكول SPP الخاص بـ XNS. وقد اعتُبر XNS على نطاق واسع أسرع من IP نظرًا لهذه الميزة التصميمية. ^{[ 1 ]}

تماشيًا مع اتصالات الشبكة المحلية منخفضة زمن الاستجابة التي يعمل عليها، يستخدم بروتوكول XNS حجم حزمة بيانات صغيرًا، مما يُحسّن الأداء في حالة انخفاض معدلات الخطأ وقصر أوقات الاستجابة. يصل طول حزم بروتوكول IDP إلى 576 بايت، بما في ذلك رأس IDP الذي يبلغ 30 بايت . ^{[ 2 ]} في المقابل، يتطلب بروتوكول IP من جميع الأجهزة المضيفة دعم 576 بايت على الأقل ، ولكنه يدعم حزم بيانات يصل حجمها إلى 65 كيلوبايت. قد تستخدم أزواج أجهزة XNS الفردية على شبكة معينة حزم بيانات أكبر، ولكن لا يُشترط وجود موجّه XNS للتعامل معها، ولا توجد آلية مُحددة لاكتشاف ما إذا كانت الموجّهات الوسيطة تدعم حزم البيانات الأكبر. كما لا يمكن تجزئة حزم البيانات، كما هو الحال في بروتوكول IP.

يُستخدم بروتوكول معلومات التوجيه (RIP)، وهو أحد أسلاف بروتوكول معلومات بوابة Pup، كنظام لتبادل معلومات التوجيه، ولا يزال (مع تعديل طفيف ليتوافق مع بنية عناوين مجموعات البروتوكولات الأخرى) قيد الاستخدام حتى اليوم في مجموعات بروتوكولات أخرى، مثل مجموعة بروتوكولات الإنترنت . ^{[ 2 ]}

يُطبّق XNS أيضًا بروتوكول صدى بسيطًا على مستوى الشبكة، على غرار أمر ping في بروتوكول الإنترنت ، ولكنه يعمل على مستوى أدنى في حزمة الشبكة. فبدلًا من إضافة بيانات ICMP كحمولة في حزمة IP، كما هو الحال في ping، يضع بروتوكول الصدى في XNS الأمر مباشرةً داخل حزمة IDP الأساسية. ^{[ 2 ]} ويمكن تحقيق الأمر نفسه في بروتوكول الإنترنت عن طريق توسيع حقل بروتوكول ICMP في رأس IP.

يوجد بروتوكولان أساسيان لطبقة النقل، وكلاهما يختلف اختلافًا كبيرًا عن سابقه Pup:

• بروتوكول الحزم المتسلسلة ( SPP ) هو بروتوكول نقل إقرار، مع مصافحة ثلاثية الاتجاهات مماثلة لبروتوكول TCP ؛ أحد الاختلافات التقنية الرئيسية هو أن أرقام التسلسل تحسب الحزم، وليس البايتات كما هو الحال في TCP وBSP الخاص بـ PUP؛ وهو السلف المباشر لبروتوكول IPX/SPX الخاص بشركة Novell .
• بروتوكول تبادل الحزم ( PEP ) هو بروتوكول غير موثوق به وغير متصل يشبه في طبيعته بروتوكول UDP وهو السلف لبروتوكول PXP الخاص بشركة نوفيل .

يستخدم بروتوكول XNS، مثل بروتوكول Pup، بروتوكول EP (بروتوكول الخطأ ) كنظام للإبلاغ عن المشاكل مثل فقدان الحزم. وقد وفر هذا مجموعة فريدة من الحزم التي يمكن تصفيتها للبحث عن المشاكل. ^{[ 2 ]}

في سنته الأخيرة بجامعة هارفارد ، بدأ بوب ميتكالف إجراء مقابلات عمل في عدد من الشركات، وحظي باستقبال حار من جيري إلكيند وبوب تايلور في مركز أبحاث زيروكس بارك ، اللذين كانا يبدآن العمل على محطات العمل الحاسوبية المتصلة بالشبكة والتي ستصبح فيما بعد جهاز زيروكس ألتو . وافق ميتكالف على الانضمام إلى بارك في يوليو/تموز بعد مناقشة أطروحته. في عام 1970، وبينما كان يقيم مؤقتًا في منزل ستيف كروكر لحضور مؤتمر، التقط ميتكالف نسخة من وقائع مؤتمر الخريف المشترك للحاسوب من على الطاولة بهدف النوم أثناء قراءتها. لكنه بدلاً من ذلك، انبهر بمقال عن ألوها نت ، وهو نظام شبكات واسع النطاق سابق. بحلول يونيو/حزيران، كان قد طور نظرياته الخاصة حول الشبكات وعرضها على أساتذته، الذين رفضوها، وطُرد من الجامعة. ^{[ 5 ]}

حظي ميتكالف بالترحيب في مركز أبحاث بالو ألتو (PARC) رغم عدم نجاح أطروحته، وسرعان ما بدأ بتطوير ما كان يُعرف آنذاك باسم "شبكة ألوها السلكية". تعاون مع ديفيد بوغز للمساعدة في التنفيذ الإلكتروني، وبحلول نهاية عام 1973، كانا يبنيان أجهزة عاملة بسرعة 3  ميجابت/ثانية. ثم بدأ الاثنان العمل على بروتوكول بسيط يعمل على النظام. أدى ذلك إلى تطوير نظام PARC Universal Packet (Pup)، وبحلول أواخر عام 1974، كان نظام Pup يعمل بنجاح على شبكة إيثرنت. قدّما طلب براءة اختراع للمفاهيم، وأضاف ميتكالف عدة أسماء أخرى لاعتقاده أنها تستحق الذكر، ثم قدّما ورقة بحثية حول المفهوم إلى مجلة اتصالات جمعية آلات الحوسبة (ACM) بعنوان "إيثرنت: تحويل الحزم الموزع لشبكات الحاسوب المحلية"، والتي نُشرت في يوليو 1976. ^{[ 5 ]}

بحلول عام ١٩٧٥، وقبل اكتمال مشروع PUP بفترة طويلة، كان ميتكالف يشعر بالاستياء من إدارة زيروكس المتشددة. كان يعتقد أن على الشركة البدء فورًا في إنتاج إيثرنت، لكنه لم يجد اهتمامًا يُذكر من الإدارة العليا. حدث تحولٌ هام عندما تواصل أساتذة من مختبر الذكاء الاصطناعي الشهير في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مع زيروكس عام ١٩٧٤ بنية شراء إيثرنت لاستخدامه في مختبرهم. رفضت إدارة زيروكس، معتقدةً أن استخدام إيثرنت سيكون أفضل في الترويج لمعداتهم الخاصة. بعد ذلك، قام مختبر الذكاء الاصطناعي بتطوير نسخته الخاصة من إيثرنت، وهي Chaosnet . ^{[ ٦ ]}

غادر ميتكالف شركة زيروكس في نوفمبر 1975 لينضم إلى قسم تكنولوجيا المعاملات في سيتي بنك ، المسؤول عن تطوير المنتجات المتقدمة. إلا أنه عاد إلى زيروكس بعد سبعة أشهر بفضل ديفيد ليدل ، الذي كان قد أنشأ مؤخرًا قسم تطوير الأنظمة داخل زيروكس خصيصًا لطرح مفاهيم مركز أبحاث بالو ألتو (PARC) في السوق. شرع ميتكالف فورًا في إعادة تصميم بروتوكول إيثرنت ليعمل بسرعة 20  ميجابت/ثانية، وبدأ جهودًا لإعادة كتابة برنامج Pup بنسخة جاهزة للاستخدام. بحثًا عن مساعدة في برنامج Pup، تواصل ميتكالف مع يوجين دلال ، الذي كان يُنهي آنذاك أطروحته للدكتوراه تحت إشراف فينت سيرف في جامعة ستانفورد . كان دلال أيضًا مطلوبًا بشدة من قبل فريق أربانت التابع لبوب كان (الذي كان يعمل على بروتوكول TCP/IP)، ولكن عندما غادر سيرف للانضمام إلى وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA )، وافق دلال على الانتقال إلى مركز أبحاث بالو ألتو وبدأ العمل هناك في عام 1977. ^{[ 7 ]}

شكّل دلال فريقًا ضمّ ويليام كروثر وهال موراي، وبدأ بمراجعة شاملة لبروتوكول Pup. حاول دلال أيضًا الاستمرار في المشاركة في جهود بروتوكول TCP الجارية في وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA)، لكنه استسلم في النهاية وركز جهوده بالكامل على بروتوكول Pup. جمع دلال خبرته في شبكة ARPANET مع مفاهيم بروتوكول Pup، وبحلول نهاية عام 1977، نشروا المسودة الأولى لمواصفات نظام شبكة زيروكس. كانت هذه في الأساس نسخة من بروتوكول Pup مع معرّفات مضيف مطلقة بطول 48 بت، وبروتوكول المصافحة الثلاثية لبروتوكول TCP في بروتوكول الحزم المتسلسلة. ^{[ 8 ]}

بحلول أوائل عام 1978، كان النظام الجديد يعمل، لكن الإدارة لم تتخذ أي خطوة لتسويقه. وكما قال ميتكالف:

عندما عدت إلى شركة زيروكس في عام 1976، كنا على بعد عامين ونصف تقريبًا من شحن المنتجات، وفي عام 1978 كنا على بعد عامين ونصف تقريبًا من شحن المنتجات. ^{[ 7 ]}

عندما لم يتم اتخاذ أي إجراء آخر، غادر ميتكالف الشركة في نهاية عام 1978. ^{[ 7 ]}

استُخدم بروتوكول XNS آخر مرة من قبل شركة زيروكس للتواصل مع نظام النشر DocuTech 135، ولم يعد قيد الاستخدام بسبب انتشار بروتوكول الإنترنت (IP). ومع ذلك، فقد لعب دورًا هامًا في تطوير تقنية الشبكات في ثمانينيات القرن الماضي، من خلال التأثير على موردي البرامج والأجهزة للنظر بجدية في الحاجة إلى منصات حوسبة تدعم أكثر من حزمة بروتوكولات شبكية في آن واحد.

استندت مجموعة واسعة من أنظمة الشبكات الاحتكارية مباشرةً إلى نظام XNS أو قدمت اختلافات طفيفة عليه. من بين هذه الأنظمة: Net/One و3+ ^{[ 1 ]} و Banyan VINES ^{[ 9 ]} و IPX/SPX من نوفيل ^{[ 10 ]} . أضافت هذه الأنظمة مفاهيمها الخاصة إلى نظام عنونة وتوجيه XNS؛ فقد أضاف VINES خدمة دليل من بين خدمات أخرى، بينما أضافت نوفيل نت وير عددًا من الخدمات الموجهة للمستخدمين مثل الطباعة ومشاركة الملفات. استخدم AppleTalk توجيهًا مشابهًا لـ XNS، لكنه كان يستخدم عناوين غير متوافقة بأرقام أقصر.

ساهم مشروع XNS أيضًا في التحقق من صحة تصميم النظام الفرعي للشبكة في نظام 4.2BSD من خلال توفير مجموعة بروتوكولات ثانية، تختلف اختلافًا كبيرًا عن بروتوكولات الإنترنت؛ ومن خلال تطبيق كلا المجموعتين في نفس النواة، أثبت باحثو بيركلي أن التصميم مناسب لأكثر من مجرد بروتوكول الإنترنت (IP). ^{[ 11 ]} وقد استلزم الأمر في نهاية المطاف إجراء تعديلات إضافية على نظام BSD لدعم النطاق الكامل لبروتوكولات الربط البيني للأنظمة المفتوحة (OSI).