بروتوكولات الشبكة هي قواعد واتفاقيات للاتصال بين أجهزة الشبكة. تحدد هذه البروتوكولات إجراءات نقل البيانات عبر الشبكات بفعالية وكفاءة. دعونا نستكشف بعض بروتوكولات الشبكات الرئيسية ووظائفها في شبكات الكمبيوتر.
تعد البروتوكولات ضرورية لتمكين الاتصال بين أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التوجيه والأجهزة الأخرى في الشبكة. فهي تضمن أن البيانات المرسلة من أحد الأجهزة يمكن تفسيرها وفهمها بواسطة جهاز آخر، بغض النظر عن الاختلافات في عملياتها الداخلية أو تصميمها.
تخيل أن يتم إرسال رسالة من مدينة إلى أخرى. يجب أن تحتوي الرسالة على عنوان وجهة وعنوان إرجاع وطريقة للتنقل بين المواقع. وبالمثل، عندما يتم إرسال البيانات عبر الشبكة، يتم تقسيمها إلى حزم . تحتوي كل حزمة على البيانات التي يتم إرسالها، إلى جانب معلومات مثل عناوين IP الخاصة بالمصدر والوجهة، تمامًا مثل العناوين الموجودة في تشبيه خطابنا.
TCP/IP عبارة عن مجموعة من البروتوكولات التي تضمن معًا انتقال حزم البيانات من المصدر إلى الوجهة بشكل موثوق. عند إرسال بريد إلكتروني أو تحميل صفحة ويب، يستخدم جهاز الكمبيوتر الخاص بك هذه البروتوكولات لإرسال البيانات واستقبالها.
يتكون نموذج TCP/IP من أربع طبقات، لكل منها مجموعة فريدة من البروتوكولات:
عنوان IP هو معرف فريد لجهاز موجود على شبكة TCP/IP. يتم تقسيم الشبكات إلى شبكات فرعية لتنظيم وتأمين حركة مرور الشبكة. تسمح الشبكات الفرعية لمسؤولي الشبكة بتقسيم شبكة IP إلى قطاعات شبكة أصغر. صيغة حساب عدد المضيفين لكل شبكة فرعية هي:
\( \textrm{عدد المضيفين} = 2^{(32 - \textrm{طول قناع الشبكة الفرعية})} - 2 \)
على سبيل المثال، بالنسبة لقناع الشبكة الفرعية الذي يبلغ طوله 24 بت (قناع الشبكة الفرعية النموذجي 255.255.255.0)، سيكون الحساب كما يلي:
\( 2^{(32 - 24)} - 2 = 254 \)
وهذا يعني أنه يمكن أن يكون هناك 254 مضيفًا على هذه الشبكة الفرعية.
يقوم نظام اسم المجال (DNS) بترجمة أسماء النطاقات التي يمكن قراءتها بواسطة الإنسان إلى عناوين IP التي تستخدمها أجهزة الكمبيوتر للتعرف على بعضها البعض على الشبكة. عندما تكتب عنوان URL لموقع ويب في متصفحك، يتم الاستعلام عن خوادم DNS للعثور على عنوان IP المقابل لذلك المجال، مما يمكّن متصفحك من إنشاء اتصال بخادم موقع الويب.
في حين أنه ليس من العملي إجراء تجارب دون أدوات إضافية، فإن فهم كيفية مراقبة هذه البروتوكولات أثناء العمل يمكن أن يكون مفيدًا. على سبيل المثال، استخدام أدوات سطر الأوامر مثل ping ، الذي يستخدم بروتوكول ICMP لاختبار الاتصال، أو Traceroute ، الذي يعين مسار البيانات إلى الوجهة، يمكن أن يعطي نظرة ثاقبة حول طريقة عمل بروتوكولات الشبكة.
مع ظهور الإنترنت، أصبح أمن البيانات مصدر قلق بالغ. توفر البروتوكولات مثل HTTPS وSecure Shell (SSH) وTransport Layer Security (TLS) قنوات تشفير وآمنة لنقل البيانات، والحماية من الاعتراض وضمان سلامة البيانات.
مع تطور التكنولوجيا، تتطور أيضًا بروتوكولات الشبكات. تشمل التطورات الأخيرة HTTP/2 وHTTP/3، والتي تهدف إلى جعل تصفح الويب أسرع وأكثر كفاءة. بالإضافة إلى ذلك، يوفر الجيل التالي من عناوين IP، IPv6، حلاً لاستنزاف عناوين IPv4 من خلال زيادة عدد العناوين الفريدة المحتملة بشكل كبير.
يعد فهم بروتوكولات الشبكات أمرًا ضروريًا للتنقل في عالم شبكات الكمبيوتر. بدءًا من البروتوكولات الأساسية مثل TCP/IP وحتى بروتوكولات الأمان مثل TLS والتطورات المستقبلية مثل HTTP/3 وIPv6، تضمن بروتوكولات الشبكات نقل البيانات بكفاءة وموثوقية وأمان عبر الشبكات. يتيح الوعي والمعرفة بهذه البروتوكولات الاستخدام الأفضل لموارد الشبكة وتعزيز أمان البيانات.
