چکیده :
واحد انتقال اطلاعات در پروتکل هائی نظیر ICMP,UDP,IGMP و ARP است . پیام شامل یک Protocol header بوده که توسط Application و یا protocol data ، همراهی شده است .
یک فریم ( اصطلاحی برای یک بسته اطلاعاتی در سطح لایه شبکه ) شامل سه بخش اساسی header , data و trailer است .
Header اطلاعات موجود در این بخش شامل موارد زیر می باشد :
یک سیگنال هشدار دهنده مبنی بر ارسال یک بسته اطلاعاتی
آدرس مبداء
آدرس مقصد
جریان انتقال اطلاعات از کامپیوتر مبداء تا کامپیوتر مقصد :
بسته های اطلاعاتی ارسال شده از یک کامپیوتر برای کامپیوتر دیگر از بین لایه های متعدد پروتکل TCP/IP عبور خواهند کرد . بموازات رسیدن یک بسته اطلاعاتی به یک لایه ، پروتکل های موجود در آن ، اطلاعات خاصی را به آن اضافه خواهند کرد .
فرآیند انتقال اطلاعات از لایه [1] application آغاز می گرد .
(تصاویر در فایل اصلی موجود است)
1- 1 : واژگان بسته های اطلاعاتی ( Packets )
در هر یک از لایه های TCP/IP از بسته اطلاعاتی با اسامی متفاوتی نام برده می شود . همزمان با حرکت یک بسته اطلاعاتی از یک لایه به لایه دیگر در پروتکل TCP/IP ، هر یک از پروتکل های مربوطه ، اطلاعات اختصاصی خود را به آن اضافه می نمایند. از بسته اطلاعاتی بهمراه اطلاعات اضافه شده به آن ، با اسامی فنی دیگر ، یاد می گردد. این اسامی: سگمنت [1]پیام [2] دیتاگرام [3] و فریم[4] می باشند.
سگمنت : سگمنت واحد انتقال اطلاعات در TCP بوده و شامل یک TCP header است که توسط Application data ، همراهی شده است .
پیام : پیام ، واحد انتقال اطلاعات در پروتکل هائی نظیر ICMP,UDP,IGMP و ARP است . پیام شامل یک Protocol header بوده که توسط Application و یا protocol data ، همراهی شده است .
دیتاگرام: دیتاگرام ، واحد انتقال اطلاعات در سطح لایه IP است . دیتاگرام شامل یک IP header است که توسط لایه transport ، همراهی شده است .
فریم : فریم واحد انتقال اطلاعات در سطح لایه اینترفیس شبکه است فریم شامل یک header است که در لایه network به آن اضافه شده است که توسط داده لایه IP همراه شده است .
1-2 : اجزاء یک فریم
یک فریم ( اصطلاحی برای یک بسته اطلاعاتی در سطح لایه شبکه ) شامل سه بخش اساسی header , data و trailer است .
Header اطلاعات موجود در این بخش شامل موارد زیر می باشد :
یک سیگنال هشداردهنده مبنی بر ارسال یک بسته اطلاعاتی
آدرس مبداء
آدرس مقصد
Data
در این بخش اطلاعات واقعی ارسال شده توسط برنامه ، قرار می گیرد. این بخش از بسته اطلاعاتی دارای اندازه های متفاوتی است ( بستگی به محدودیت اندازه تنظیم شده توسط شبکه دارد) . بخش Data ، در اکثر شبکه ها از نیم کیلو بایت تا چهار کیلو بایت را می تواند شامل شود. در شبکه های اترنت ، اندازه داده تقریبا" معادل یک و نیم کیلو بایت است . با توجه به اینکه اکثر تنظیمات داده های اولیه ، بیش از چهار کیلو بایت می باشند ،می بایست داده به بخش های کوچکتری با نام " بسته های اطلاعاتی " [5] تقسیم گردد. در زمان انتقال یک فایل با ظرفیت بالا ، بسته های اطلاعاتی زیادی در طول شبکه منتقل خواهند شد.
Trailer محتویات trailer ارتباط مستقیم به پروتکل استفاده شده در لایه اینترفیس شبکه دارد trailer ، معمولا" شامل بخشی بمنظور بررسی خطاء بوده که Cyclical redundancy check ، نامیده می شود CRC ، عددی است که توسط یک محاسبه ریاضی بر روی بسته اطلاعاتی در مبداء ( فرستنده) ، تولید می گردد . زمانیکه بسته اطلاعاتی به مقصد خود می رسد ، مجددا" محاسبه مربوطه انجام خواهد شد. در صورتیکه نتایج بدست آمده ، یکسان باشد ، نشاندهنده صحت ارسال یک بسته اطلاعاتی خواهد بود . در صورتیکه ماحصل محاسبه در مقصد با نتیجه محاسبه شده در مبداء ، مغایرت داشته باشد ، بدین مفهوم خواهد بود که داده در زمان انتقال ، تغییر نموده است . در چنین حالتیکامپیوتر مبداء مجددا" داده را ارسال خواهد کرد .
جریان انتقال اطلاعات از کامپیوتر مبداء تا کامپیوتر مقصد :
بسته های اطلاعاتی ارسال شده از یک کامپیوتر برای کامپیوتر دیگر از بین لایه های متعدد پروتکل TCP/IP عبور خواهند کرد . بموازات رسیدن یک بسته اطلاعاتی به یک لایه ، پروتکل های موجود در آن ، اطلاعات خاصی را به آن اضافه خواهند کرد . اطلاعات اضافه شده ضمیمه شده توسط هر پروتکل ، شامل اطلاعاتی در رابطه با بررسی خطاء بوده که Checksum ، نامیده می شود. از Checksum ، بمنظور بررسی صحت ارسال اطلاعات اضافه شده در header توسط پروتکل مربوطه ، در پروتکل مقصد استفاده می گردد اطلاعات می بایست بی کم و کاست در اختیار پروتکل مقصد قرار بگیرند .فراموش نکنیم که CRC ، صحت انتقال یک بسته را بطور کامل بررسی می نماید. اطلاعات اضافه شده توسط پروتکل ها در هر لایه ، بعنوان داده توسط پروتکل های لایه زیرین ( پایین ) کپسوله خواهند شد. زمانیکه بسته اطلاعاتی به مقصد مورد نظر می رسد ، لایه مربوطه ( منتاظر ) یک بخش از header را برداشته و با باقی بسته اطلاعاتی بعنوان داده برخورد خواهد کرد . بسته اطلاعاتی در ادامه بسمت پروتکل های موجود در لایه بالاتر ارسال و دراختیار پروتکل مربوطه قرار خواهد گرفت . در ادامه عملکرد هر یک از لایه ها را در فرآیند انتقال اطلاعات بررسی و این موضوع را از زاویه کامپیوتر مبداء و مقصد دنبال خواهیم نمود .
لایه Application
فرآیند انتقال اطلاعات از لایه [6] application آغاز می گردد . یک برنامه نظیر FTP پردازش را در کامپیوتر مبداء مقدار دهی اولیه می نماید(آماده نمودن داده به فرمتی که برنامه در کامپیوتر مقصد ، قادر به تشخیص آن باشد) . برنامه موجود در کامپیوتر مبداء ، کنترل تمامی فرآیند را برعهده خواهد داشت .
1- 3 : لایه Transport
از لایه Application داده به لایه transport منتقل می گردد. این لایه شامل پروتکل های TCP و UDP است . برنامه مورد نظر نوع پروتکل "حمل" را مشخص می نماید TCP یا UDP در هر دو حالت Checksum برای TCP و UDP اضافه خواهد شد.
در صورتیکه پروتکل TCP ، انتخاب گردد :
یک دنباله عددی ( Sequence number ) به هر سگمنت منتقل شده اضافه خواهد شد. اطلاعات مربوط به Acknowledgment برای یک ارتباط " اتصال- گرا" به هر سگمنت اضافه می شود .
شماره پورت TCP در رابطه با برنامه های مبداء و مقصد ، اضافه خواهد شد.
در صورتیکه پروتکل UDP ، انتخاب گردد :
شماره پورت UDP در رابطه با برنامه های مبداء و مقصد ، اضافه خواهد شد.
1-4 : لایه اینترنت
پس از اینکه اطلاعات "حمل " اضافه گردید بسته اطلاعاتی در اختیار لایه اینترنت قرار داده می شود. در این لایه ، اطلاعات زیر به header اضافه می گردد :
آدرس IP مبداء
آدرس IP مقصد
نوع پروتکل "حمل "
مقدار checksum
اطلاعات TTL ( Time to Live)
علاوه بر اطلاعات فوق ، لایه اینترنت مسئولیت بر طرف نمودن آدرس های IP مقصد به یک آدرس MAC را نیز بر عهده دارد . پروتکل ARP ، مسئول انجام عملیات فوق است . آدرس MAC به header بسته اطلاعاتی اضافه و در ادامه بسته اطلاعاتی در اختیار لایه " اینترفیس شبکه " قرار داده می شود.
1- 5 : لایه "اینترفیس شبکه "
لایه فوق پس از دریافت یک بسته اطلاعاتی از لایهIP ، اطلاعات زیر را به آن اضافه خواهد کرد :
یک Preamble مقدمه دنباله ای از بایت ها است که ابتدای یک "فریم " را مشخص می نماید .
یک CRC ماحصل یک محاسبه ریاضی است که به انتهای فریم اضافه و از آن بمنظور صحت ارسال فریم ، استفاده می گردد.
پس ازافزودن اطلاعات مورد نظر به فریم ها در لایه اینترفیس شبکه ، در ادامه فریم ها بر روی شبکه ارسال خواهند شد.
- 6 :عملیات در کامپیوتر مقصد
زمانیکه فریم ها به کامپیوتر مقصد می رسند لایه اینترفیس شبکه Preamble را حذف و مقدار CRC را مجددا" محاسبه می نماید. در صورتیکه مقدار بدست آمده با مقدار محاسبه شده در مبداء یکسان باشد در ادامه آدرس MAC مقصد ، موجود بر روی فریم بررسی می گردد . در صورتیکه آدرس MAC ، یک آدرس Broadcast و یا آدرس MAC با کامپیوتر مقصد مطابقت نماید ، فریم به لایه "اینترنت " ارسال خواهد شد. در غیر اینصورت فریم نادیده گرفته می شود. در لایه IP مجددا" Checksum محاسبه و با مقدار محاسبه شده قبل از انتقال مقایسه تا این اطمینان حاصل گردد که بسته اطلاعاتی در طول مسیر تغییر ننموده است . در ادامه IP بسته اطلاعاتی را در اختیار پروتکل "حمل" قرار می دهد TCP یا UDP بمنظور تصمیم گیری در رابطه با نوع پروتکل "حمل " از اطلاعات موجود در IP header استفاده می گردد. در لایه "حمل" در صورتیکه بسته اطلاعاتی از TCP دریافت شده باشد دنباله عددی sequence number بر روی بسته اطلاعاتی بررسی و یک acknowledgement برای TCP کامپیوتر مبداء ارسال می گردد . در ادامه از اطلاعات پورت TCP موجود در بسته اطلاعاتی استفاده تا بسته اطلاعاتی برای برنامه مربوطه در لایهApplication ، ارسال گردد.
در صورتیکه UDP بسته اطلاعاتی را از لایه "اینترنت" دریافت نماید ، از اطلاعات پورت UDP موجود در بسته اطلاعاتی استفاده تا آن را برای برنامه مربوطه در لایه Application ارسال نماید . بدون ارسال یک acknowledgement برای کامپیوتر مبداء
پس از دریافت اطلاعات توسط Appliaction پردازش های لازم و ضروری در ارتباط با آنها انجام خواهد شد.
جریان داده در شبکه ای که صرفا" شامل یک سگمنت است عملیات ساده ای خواهد بود . در چنین شبکه هائی ، کامپیوترهای ارسال کننده ، یک درخواست Broadcast را بمنظور مشخص نمودن آدرس MAC کامپیوتر مقصدی که قصد ارسال اطلاعات برای آن وجود دارد ، ارسال می نمایند . فرآیند ارسال اطلاعات در شبکه هائی که شامل چندین سگمنت می باشند بدین صورت نخواهد بود . در شبکه هائی شامل چندین سگمنت فرآیند انتقال اطلاعات بمراتب پیچیده تر خواهد بود. در چنین محیط هائی TCP/IP مسیرهای متعددی را بمنظور ارتباط کامپیوترهای موجود در شبکه ارائه و از ارتباطات غیر ضروری در این خصوص پیشگیری می نماید .
درمحیطی که شامل چندین شبکه مرتبط با یکدیگر است ، ممکن است کامپیوترهای مبداء و مقصد در یک سگمنت یکسان نباشند . بدین منظور آدرس IP کامپیوتر مقصد بررسی تا این اطمینان حاصل گردد که موقعیت کامپیوتر مقصد نسبت به کامپیوتر مبداء ، محلی بر روی یک سگمنت و یا از راه دور موجود بر روی سگمنت دیگر است .در صورتیکه کامپیوتر مقصد در راه دور سگمنت دیگر باشد داده نمی تواند مستقیم برای وی ارسال گردد . در چنین مواردی لایه IP داده مورد نظر را برای یک روتر ارسال می نماید . روتر بسته اطلاعاتی دریافتی را به مقصد مورد نظر ارسال ( فوروارد ) می نماید .
2- 1 : روتینگ IP
شبکه های بزرگ TCP/IP که از آنان با عنوان شبکه های مرتبط بهم Internetworks یاد می گردد خود به بخش های ( سگمنت ) کوچکتری تقسیم تا بتوانند میزان مبادله اطلاعات و ترافیک موجود در یک سگمنت را کاهش نمایند . Internetwork ، شبکه ای مشتمل بر چندین سگمنت است که توسط روترها به یکدیگر مرتبط می گردد . اولین و در عین حال مهمترین وظیفه یک روترارتباط دو و یا چندین سگمنت فیزیکی با یکدیگر است . روترها ، بسته های اطلاعاتی لایه IP را از یک سگمنت در شبکه به سگمنت دیگر ارسال می نمایند . فرآیند فوق فورواردینگ بسته های IP روتینگ نامیده می شود. روترها دو و چندین سگمنت را بیدیگر متصل و امکان حرکت ارسال بسته های اطلاعاتی از یک سگمنت به سگمنت دیگر را فراهم می نمایند.