لخّصلي

في هذا الكتاب سنتخذ من الإنترنت العامة كشبكة حاسب محددة - معقد وسيلة رئيسية لشرح شبكات الحاسب وبروتوكولاتها، ولكن ما هي الإنترنت؟ كنا نتمنى أن نعطي هنا تعريفاً من جملة واحدة للإنترنت، تعريفاً شاملاً يمكنك أن تأخذه إلى المنزل وتشارك فيه عائلتك وأصدقاءك، ولكن للأسف الإنترنت كائن للغاية ودائم التغير باستمرار، سواءً من حيث مكوناتها المادية (hardware) والبرمجية (software)، أو من حيث الخدمات التي توفرها. ولذا فبدلاً من إعطاء تعريف من جملة واحدة سنحاول إتباع منهج أكثر تفصيلاً. هناك طريقتان للقيام بذلك تعتمد الطريقة الأولى على وصف تفاصيل ودقائق الإنترنت، أي مكوناتها الأساسية من مكونات مادية وبرمجية. في حين تعتمد الطريقة الثانية على وصف الإنترنت كبنية تحتية من الشبكات التي توفر خدمات للتطبيقات الموزعة لنبدأ بوصف تفاصيل ودقائق مكونات الإنترنت

1 / وصف المكوناتة كانت

الإنترنت شبكة حاسب تربط بين الملايين من الأجهزة الحاسبة في مختلف أنحاء العالم منذ عهد ليس بالبعيد، كانت تلك الأجهزة الحاسبة تتكون أساساً من حاسبات مكتب شخصية تقليدية أو محطات عمل لا ينكس (Linux)، وما يسمى بالخادمات (servers) التي تخزن وترسل المعلومات كصفحات الويب ورسائل البريد الإلكتروني. ولكن في الآونة الأخيرة تزايد بشكل مضطرد عدد الأنظمة الطرفية غير التقليدية للإنترنت كالمساعدات الرقمية الشخصية (PDA)، وأجهزة التليفزيون والحاسبات النقالة والهواتف الخلوية، وكاميرات الويب والسيارات والمجسات البيئية وإطارات الصور والأنظمة الكهربية والأمنية للمنازل في الواقع لقد أصبح تعبير شبكة حاسب" تعبيراً لا يمثل الحقيقة إلى حد ما، لوجود العديد من الأجهزة غير التقليدية الموصلة بالإنترنت الآن. حسب مفردات الإنترنت، يطلق على كل تلك الأجهزة أنظمة طرفية أو مضيفات (hosts). في يوليو/تموز عام 2006 وصل عدد الأنظمة الطرفية التي تستخدم الإنترنت إلى 400 مليون نظام طرفي، وهذا العدد في تزايد مضطرد وسريع [2007 ISC] سلاك

يتم توصيل الأنظمة الطرفية سوية بواسطة شبكة اتصال ومحولات رزم (packet switches). وسنرى ن هناك العديد من وصلات الاتصال المصنوعة من أنواع مختلفة من وسائط النقل المادية تضم الكبلات المحورية والأسلاك النحاسية والألياف الضوئية وطيف ترددات الراديو. يمكن للوصلات المختلفة إرسال البيانات بمعدلات مختلفة، حيث يقاس معدل إرسال البيانات على الوصلة بعدد البنات المرسلة فى الثانية (بت/ثانية). عندما يتوافر لدى نظام طرفي بيانات للإرسال إلى نظام طرفي آخر، يقوم نظام الإرسال بتجزئة البيانات وإضافة بايتات الترويسة header bytes إلي كل جزء في مفردات شبكات الحاسب يُطلق على حزم البيانات الناتجة رزم. يتم إرسال الرزم بعد الشبكة إلى النظام الطرفية المستهدف، حيث يعاد تجميعها من جديد للحصول على البيانات ذلك عبر الشبكة الى النظام الطرفي المستهدف حيث يعاد تجميعها من جديد للحصول على البينات الأصلية.
يتسلم محوّل الرزم الرزمة من إحدى وصلات الاتصال القادمة إليه، ويرسلها عبر إحدى وصلات الاتصال الخارجة منه. وتتخذ محوّلات الرزم أشكالاً مختلفة، لكن النوعين الأبرز في الإنترنت اليوم هما الموجهات (routers) ومحولات طبقة ربط البيانات (link-layer switches). يُرسل كلا النوعين من المحولات الرزم باتجاه وجهتها النهائية. وسوف نفحص بالتفصيل الموجهات في الفصل الرابع و محولات طبقة ربط البيانات في الفصل الخامس. تعرف سلسلة وصلات الاتصال ومحولات الرزم التي تعبرها رزمة تخرج من النظام الطرفية المرسل إلى النظام الطرفي المستقبل بـ "مسار" (route) عبر الشبكة. تعتبر شبكات تحويل الرزم التي استحدثت في السبعينيات من القرن الماضي السلف الأول لإنترنت اليوم من الصعوبة بمكان تقدير حركة البيانات المنقولة على شبكة الإنترنت على وجه الدقة 2003 dylsko]، ومع ذلك فقد أعلنت شركة AOL وهي أحد موفري خدمة الإنترنت عام 2005 أن حركة بيانات الإنترنت كانت تدخل شبكتها بمعدل 250 جيجابت/ثانية [2005 Gill]. ويقدّر [2007 PriMetrica أن 5 تيرابت/ثانية من سعة حركة البيانات الدولية تم استخدامها من قبل الناقلين العموميين (public carriers في عام 2006، وأن عرض الحيز الترددي (bandwidth) المستخدم في الاتصالات يتضاعف مرة واحدة كل عامين تقريباً.

تشبه شبكات تحويل الرزم التي تنقل رزم (البيانات في كثير من جوانبها شبكات المواصلات من الطرق والشوارع والتقاطعات التي تنقل المركبات). خذ على سبيل المثال مصنعاً يحتاج لنقل كمية كبيرة من البضائع إلى مخزن على بعد آلاف الكيلومترات منه. يتم في المصنع تقسيم البضاعة إلى أجزاء وتحميلها على أسطول من الشاحنات تنطلق كل شاحنة بشكل مستقل عبر شبكة من الشوارع والطرق السريعة والتقاطعات باتجاه المخزن المستهدف. وفيه يتم تفريغ حمولات الشاحنات وتجميعها مع بعضها. يتضح وجود تشابه بين نقل البيانات ونقل البضائع من عدة جوانب حيث تشبه الرزم الشاحنات وتناظر وصلات الاتصال الشوارع والطرق السريعة، وتماثل محولات الرزم تقاطعات الطرقات، بينما تشبه الأنظمة الطرفية البنايات المصنع والمخزن). وتماماً كما تأخذ الشاحنة مسارها

عبر شبكة المواصلات تأخذ رزمة البيانات مسارها عبر شبكة الحاسب.
ا تتواصل الأنظمة الطرفية مع الإنترنت عن طريق موفري خدمة الإنترنت (ISP)، بما في ذلك موفري خدمة الإنترنت السكنية كشركة AOL وشركات الكبل أو الهاتف المحلية، وشركات توفير خدمة الإنترنت للشركات وللجامعات، وكذلك موفري خدمة الإنترنت التي توفر تواصلاً لاسلكياً مع الشبكة في المطارات والفنادق والمقاهي وغيرها من الأماكن العامة كشركة T .Mobile. يعتبر كل موفر لخدمة الإنترنت في حد ذاته شبكة من محولات الرزم ووصلات الاتصال. ويقدم موفرو خدمة الإنترنت للأنظمة الطرفية تشكيلة من طرق الوصول للشبكة، بما في ذلك الاتصال عبر خط الهاتف عن طريق المودم بسرعة 64 كيلوبت/ثانية، والوصول المنزلي بحيز ترددي عريض باستخدام مودم كبلي أو وصلة DSL ، والوصول عالي السرعة عن طريق شبكة محلية (LAN)، والوصول اللاسلكي. كما يقدم موفرو خدمة الإنترنت طرقاً للوصول للشبكة تمكن مزودي المحتوى من توصيل مواقع الويب مباشرة إلى الإنترنت لتحقيق الاتصال ما بين مستخدمي الإنترنت وتمكينهم من الوصول للمحتوى العالمي للشبكة، يتم ربط موفري الخدمة هؤلاء في المستوى الأدنى) بمزودي خدمة الإنترنت الوطنيين والدوليين في مستوى أعلى مثل Sprint, AT&T. تتضمن شبكة موفري خدمة الإنترنت في المستوى الأعلى موجهات سريعة مشبكة بوصلات ألياف ضوئية سريعة تدار كل شبكة من شبكات موفري خدمة الإنترنت سواء من المستوى الأدنى أو الأعلى، بشكل مستقل وتعمل ببروتوكول IP انظر أدناه كما تتوافق مع عدة أعراف متفق عليها من حيث التسمية والعنونة سوف نستعرض موضوع موفري خدمة الإنترنت وطرق

ربطهم بتفصيل أكثر في الجزء 1-3

تعمل الأنظمة الطرفية ومحوّلات الرزم وغيرها من مكونات الإنترنت ببروتوكولات تنظم عملية إرسال واستلام المعلومات عبر الإنترنت. ويعتبر بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP) وبروتوكول الإنترنت (IP) من أهم بروتوكولات الإنترنت، حيث يحدد بروتوكول الإنترنت IP صيغة الرزم التي ترسل وتستلم بين الأنظمة الطرفية والموجهات. يطلق على بروتوكولات الإنترنت الرئيسية
بشكل جماعي مجموعة بروتوكولات TCP/IP (سنبدأ باستعراض البروتوكولات

في هذا الفصل التمهيدي، ولكن هذه مجرد بداية فقط، فالجزء الأكبر من هذا الكتاب ينصب بشكل أساسي على بروتوكولات شبكات الحاسب). نظراً للأهمية الخاصة للبروتوكولات بالنسبة للإنترنت، فإنه من الضروري أن يتفق كل المعنيين على كل ما يتعلق بعمل كل بروتوكول، وهنا يأتي الدور الهام الذي تلعبه المعايير القياسية. يتم تطوير معايير الإنترنت بواسطة فريق عمل هندسة الإنترنت (IETF 2007] (IETF]. ويطلق على وثائق مواصفات تلك اللجنة طلبات التعليقات" (RFCS). بدأت تلك الوثائق كطلبات عامة للتعليقات ومن ثم كان الاسم لحل مشاكل تصميم الشبكة والبروتوكولات التي واجهت الشبكات الأولى التي سبقت الإنترنت. يغلب على تلك الوثائق الطبيعة الفنية والتفصيلية حيث تقوم بتعريف البروتوكولات مثل TCP و IP و HTTP (اللويب)، و SMTP للبريد الإلكتروني). يوجد حالياً قرابة الـ 5000 طلب تعليقات وتقوم هيئات أخرى أيضا بوضع المعايير المتعلقة بمكونات الشبكة، وبشكل خاص وصلات الشبكة. فعلى سبيل المثال تقوم لجنة 802 IEEE للشبكات المحلية (IEEE 802 2007 (LAN) بوضع معايير شبكات إيثرنت المحلية السلكية وشبكات WiFi المحلية اللاسلكية. كليات كليوب

شبكة الإنترنت العامة أي الشبكة العالمية للشبكات التي نوقشت أعلاه) هي الشبكة التي نقصدها عادةً عندما نتحدث عن الإنترنت. هناك أيضا العديد من الشبكات الخاصة، كشبكات الشركات والجهات الحكومية، حيث لا تستطيع المضيفات فيها تبادل الرسائل مع المضيفات خارج الشبكة الخاصة ما لم تمر الرسائل عبر ما يسمى ببرامج الحماية (firewalls) والتي تحد من تدفق الرسائل من الشبكة وإليها). تعرف تلك الشبكات الخاصة غالبا باسم شبكات الإنترانت (Intranet)، نظراً لكونها تستخدم نفس انواع المضيفات والموجهات والوصلات والبروتوكولات

المستخدمة على الإنترنت العامة