انگيزه هاي مطرح شده براي ساختن شبكه هاي كامپيوتري ذاتاً اقتصادي و تكنولوژيكي است اگر كامپيوتر هاي بزرگ و قدرتمند با قيمتهاي مناسب وجود داشته باشد اغلب موسسه‌ها آنها راانتخاب كرده و داده ها را بر روي آنها ذخيره مي كنند و پايانه هايي در اختيار كاركنان قرار مي‌دهند تا با آن ارتباط داشته باشند در دهه1970 و آوريل دهه1980 اغلب موسسه ها به اين روش عمل مي كردند شبكه هاي كامپيوترهاي وقتي عموميت يافتند كه در شبكه هاي كامپيوتر هاي شخصي نسبت قيمت به كارايي به مراتب بيشتر از كامپيوترهاي بزرگ گرديده است .

در آغاز دهه 1990 شبكه هاي كامپيوتري به افراد خصوصي در خانه هاي آنها خدمات مي دادند اين خدمات و انگيزه هاي به كار گيري آنها كاملاً با مدل كارايي مشترك كه در بخش قبلي تشريح شد متفاوت است در ادامه سه نوع خدمات را مطرح مي‌كنيم :

1-دست يابي به اطلاعات از راه دور

2- ارتباط شخص با شخص

3- سر گرمي محاوره‌اي

دستيابي به اطلاعات راه دور به شكلهاي گوناگوني انجام مي‌شود يكي از اين موارد دستيابي به موسسه هاي مالي است بسياري از مردم به طور الكترونيكي صورت حسابهاي خود را پرداخت كرده حسابهاي بانكي را مديريت كرده و سرمايه گذاري خود را كنترل مي كنند خريد خانه با استفاده از كاتالوگ هاي هزاران موسسه به طور on-line انجام مي شوند روزنامه ها به سمت on-line شخصي شدن پيش مي روند مطالب روزنامه را به طور انتخابي برگزيد مثلاً برنامه ها ي سياسي آتش سوزي هاي بزرگ و مانند را در روزنامه گنجانده و برنامه ورزشي مثل فوتبال را از آن حذف كرد شب هنگام وقتي در خواب به سر مي بريد روزنامه بر روي ديسكت كامپيوتر تان كپي شده و يا بر روي چاپگرليزري شما چاپ مي شود .

كاربرد ديگري از اين دسته دستيابي به سيستمهاي اطلاعاتي مثل شبكه جهاني است كه حاوي اطلاعاتي راجع به هنر تجارت آشپزي هيئت دولت بهداشت تاريخ سرگرمي تفريح علم ورزش مسافرت و موضوعات بسيار ديگر است .

تمام اين كاربرد ها به صورت محاورهاي بين شخص و بانك اطلاعاتي راه دور وجود دارد . دسته ديگري از كاربرد شبكه بر همكنش شخص با شخص است پست الكترونيكي (emil) اكنون به طور گسترده توسط ميليونها انسان مورد استفاده قرار گرفته و بزودي همانند متن حاوي صوت و تصوير خواهد شد . با پست الكترونيكي بلادرنگ كاربران مي توانند بدون هيچ گونه تأخيري با يكديگر ارتباط برقرار كنند (از طريق صوت و تصوير ) . اين تكنولوژي موجب مي شود تا امكان همايش مجازي كه همايش ويديو يي ناميده مي شود بين افراد دور از هم فراهم گردد گاهي مي توان گفت كه حمل ونقل و ارتباط با هم در حال مسابقه اند . و هر كدام برنده شود ديگري را كنار مي زند همايش هاي مجازي براي مدرسه راه دور و اخذ ايده هاي پزشكي از متخصصين راه دور و هزاران كاربرد ديگر به كار مي رود

دسته سوم سرگرمي است كه صنعتي وسيع در حال رشد است كار برد مهم در اينجا فيلمهاي ويديويي در خواستي است از اين پس مي توان هر فيلم يا هر برنامه تلويزيوني از هر كشوري را انتخاب كرد تا بلا فاصله بر روي صفحه نمايش ظاهر شود . فيلمهاي جديد ممكن است محاوره اي شوند بطوري كه افراد براحتي بتوانند با گردانندگان ارتباط برقرار كنند تلويزيون نيز ممكن است محاوره اي گردد بطوري كه شنوندگان در نمايش طنز شركت داشته و در انتخاب بين رقيبهاي مختلف نقش داشته باشد و غيره

به طور خلاصه بايد گفت كه توانايي ادغام اطلاعات ارتباط و سرگرمي منجر به صنعت جديدي بر مبناي شبكه‌هاي كامپيوتري مي شود

1-3 : انواع شبكه

1 – شبكه هاي سطحي محلي يا               LAN : (LOCAL AREA NETWORK )

2- شبكه هاي سطحي گسترده يا AREA NETWORK )                                               WIDE 🙁 WAN

3-شبكه هاي شهري                                      MAN : ( METROPOLITAN AREA   NETWORK )

 

 

 

تقسيم بندي شبكه ها بر حسب مقياس در شكل (2) نشان داده شده است                           .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-1 ) مقدمه

معماري شبكه       (   NET WORK   ARCHITECTURE )

يكي از موضوعات مهم كه در محدوده انتقال اطلاعات و شبكه هاي كامپيوتري مطرح است مسئله پروتكل ها يا استاندارد ها است كه تحت عنوان معماري شبكه از آنها ياد مي شود در گذشته نظر به گوناگوني كامپيوتر ها و نرم افزار هاي سيستم اتصال كامپيوتر هاي گوناگون با مشكل روبرو مي كرد بدين منظور شركتها و موسسات جهاني استاندارد به فكر طراحي ساختاري براي همگن نمودن روشهاي اتصال افتادند كه در اين از سوي شركت اي .بي. ام IBM ( INTENATIONAL BUSINES MACHINES ) استاندارد SNA ( SYSTEM NET WORKING   ARCHITECTURE ) عرضه شد هدف ( IBM ) امكان سازگاري بين دستگاههاي مختلف اين شركت و ارائه يك شيوه دستيابي استاندارد براي كليه كاربران در يك مجموعه شبكه اي بود بعدها نيز طرحي از روي شركت DEC  (DIGITAL – EQUIPMENT – CORPORATIAN ) بنام DECNET عرضه گرديد .

در نهايت بمنظور استاندارد نمودن اين معماري ها و ساختارها كه كم وبيش از سوي سازمانهاي گوناگون طراحي مي گرديد موسسه جهاني استانداردهاISO (INTERNATION – STANDARD – ORGANIZATION ) مدلي بنام OSI ( OPEN – SYSTEM – INTERCONNECTION )را عنوان كرد كه با استقبال و استفاده ساير توليدكنندگان مواجه شد .

بطور كلي پروتكل‌ها را به صورت لايه‌اي ( LAYER ) ساخته ولايه وظيفه ويژه اي را بر روي پيامي كه قرار است ارسال شود انجام مي‌دهد و معمولاً هر لايه خدمات معيني را لايه پس از خود ارائه مي‌كند بطور خلاصه معماري OSI را مي توان چنين تعريف كرد.

(( اگر لايه اي از يك سيستم بخواهد با لايه همنام خود از سيستم ديگري تماس حاصل كند مجموعه قوانين و مقرراتي كه اين تماس را رهبري و هدايت مي كند يك پروتكل و از سوي ديگر رابطه بين دو لايه پياپي را ميانجي ( INTERFACE ) گويند .))

قبل از اينكه مدل OSI را بررسي كنيم چند تعريف را ذكر مي كنيم :

1-پروتكل :

مجموعه اي از مقررات يا قراردادها كه تبادل اطلاعات ميان سيستمهاي كامپيوتري را كنترل وهدايت مي‌كنند .

پروتكل ها مجموعه قوائدي هستند كه نحوه ارتباط بين كامپيوترها را تعريف مي كنند . شكل دهي ، زمان بندي ، مرتب سازي اطلاعات و كنترل خطا همگي به عهده پروتكل هاست و بدون آنها ارتباط بين دو كامپيوتر مشكل و بعضي اوقات غير ممكن خواهد بود .

پروتكل نرم افزاري است كه در حافظه كامپيوتر يا در حافظه كارت واسط شبكه قرار مي گيرد و هنگام آمادگي داده براي ارسال اجرا مي شود در سمت گيرنده پروتكل داده ها را از روي محيط انتقال بر مي دارد و آنها را به صورت قابل فهم براي كامپيوتر مقصد در مي آورد بنابراين پروتكل ها در حقيقت چيزي نيستند جز نرم افزار هايي كه عمليات انتقال اطلاعات اجرا مي كنند .

2-رابط : (   INTER FACE )

محل تلاقي ميان يك كامپيوتر و عامل خارجي مانند يك اپراتور دستگاه جانبي يا يك وسيله مخابراتي يك رابط ممكن است فيزيكي باشد كه مستلزم يك ايستگاه بوده ياممكن است منطقي باشد كه مستلزم نرم افزار است.

2-2) پروتكل ها چگونه كار مي كنند .

كل عمليات تكنيكي انتقال داده ها در شبكه به مراحل سينماتيك مجزايي تقسيم مي شوند در هر مرحله برخي اعمال كه نمي توانند در هيچ مرحله ديگري رخ دهند بوقوع مي پيوندند هر مرحله قوانين وروالها يعني پروتكل متعلق به خودرا دارد.

مراحل بايد به ترتيب سازگار با همان مراحل در هركامپيوترشبكه انجام شونددر كامپيوتر فرسنده اين مراحل بايد از بالا به پايين انجام گيرند.در دستگاه گيرنده اين مراحل بايد از پايين به بالا انجام شوند.

كامپيوتر فرستنده:

در كامپيوتر فرستنده پروتكل:

1-داده هارا به قسمتهاي كوچكتري بنام بسته ها تقسيم مي كنند كه پروتكل مي تواند اداره نمايد.

2-اطلاعات آدرسدهي را به بسته ها مي افزايد بطوريكه كامپيوترمقصد در شبكه متوجه مي شود كه داده هامتعلق به اوست.

3-داده هارا براي انتقال حقيقي ازطريق كارت آداپتورشبكه قرار ميدهد.

كامپيوتر گيرنده:

در كامپيوتر گيرنده پروتكل همان سري مراحل فوق را به ترتيب عكس انجام مي‌دهد. كامپيوترگيرنده:

1-بسته هاي داده اي را از كابل مي گيرد.

2-بسته هاي داده اي را ازطريق كارت آداپتور شبكه به كامپيوتر وارد مي كند.

3-تمام اطلاعات انتقالي كه بوسيله كامپيوتر فرستنده اضافه شده است را از بسته‌هاي داده‌اي جدا مي‌كند.

4-داده ها را به منظور اسمبل كردن مجدد از بسته هادر بافر كپي مي نمايد.

هر دو كامپيوتر فرستنده و گيرنده نياز به انجام هر مرحله با روش يكساني دارند بطوريكه وقتي داده‌ها دريافت ميشوند همان داده هاي ارسالي باشند. مثلاً دو پروتكل مي توانند دو داده را به بسته‌هاتقسيم نمايند و در مراحل مختلف اطلاعات بررسي خطا و زمان بندي را اضافه نمايند ولي هر يك از آنها اينكار را به طور متفاوتي انجام مي دهد .

بنابراين كامپيوتري كه از يكي از اين پروتكل ها استفاده مي كند نمي تواند باكامپيوتري كه از پروتكل ديگري استفاده مي نمايد بطور موفقيت آميزي ارتباط برقرار نمايد.

2-3) مدلOSI:

مدلOSI.درشكل3نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مدلOSI.7 لايه دارد .

اصولي كه منجر به اين هفت لايه شده اند عبارتند از:

  • وقتي نياز به سطوح مختلفي از انتزاع است لايه اي بايد ايجاد شود.
  • هر لايه بايد وظيفه مشخصي داشته باشد .
  • وظيفه هر لايه بايد با در نظر گرفتن قرار دادهاي استاندارد هاي جهاني انتخاب گردد .
  • مرز هاي لايه بايد براي كمينه كردن جريان اطلاعات از طريق را رابط ها انتخاب شوند .
  • تعداد لايه ها بايد آن قدر زياد باشد كه نياز به قرار دادن وظايف متمايز در يك لايه مشترك نباشند و به اندازه كافي كوچك باشد تا معماري نا مناسب نباشد .

بايد به ياد داشت كه در مدلOSI هرگز تماس از يك لايه به لايه همنام در ماشين ديگر به صورت مستقيم صورت نمي گيرد بلكه اطلاعات از طريق واسط با لايه زيرين انتقال مي يابد و در پايان از طريق سخت افزار به لايه مشابه در ماشين ديگر منتقل مي شود ( شكل 4 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

هر لايه وظيفه اي مخصوص دارد وبراي اطمينا ن از رسيدن بدون خطا اطلاعات به مقصد اطلاعات اضافي را به پيغام مي چسباند . به اطلاعاتي كه به آغاز پيام اضافه مي شوند سرآغاز( HEADER ) و به اطلاعاتي كه به دنبال پيغام افزوده مي گردد دنباله ( TRAILER ) گفته مي شود .

در سمت گيرنده هر لايه اطلاعات اضافي لايه همنام خود در سمت فرسنده را از روي پيغام برمي‌دارد و آنرا به لايه بالاتر پاس مي دهد.در نهايت داده اصلي بدون هيچ اطلاعات اضافي به گيرنده پيغام ميرسد. گيرنده به هيچ وجه متوجه اين عمليات نمي شود و تصور ميكند كه اطلاعات را مستقيما” از فرستنده دريافت كرده است.شكل(5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-3-1.نگاهي به لايه ها در مدل:OSI

1-لايه فيزيكي:

اين لايه زيرترين لايه در مدل OSIمي باشد. اين لايه جريان بيتهاي خام ساخت نيافته را به رسانه فيزيكي(از قبيل كابل شبكه ) انتقال مي دهد. لايه فيزيكي رابطهاي الكتريكي،نوري،مكانيكي و عملياتي را به كابل مربوط مي نمايد لايه فيزيكي همچنين سيگنالهايي را حمل مي كند كه داده هاي توليد شده توسط كليه لايه هاي بالاتر را انتقال مي دهند.

ار تباط دراين لايه ممكن است بصورت سري (SERIAL) (يك بيت در هر لحظه) و يا موازي}(PARALEL)چند بيت در هر لحظه { باشد.اين لايه چگونگي اتصال كابل به كارت آداپتور شبكه را تعريف مي كند. مثلا” اين لايه تعريف مي كند بيت (اتصال) چند سوزن دارد و عملكرد هر سوزن چيست اين لايه همچنين تعر يف ميكند كدام تكنيك انتقالي براي ارسال داده ها از طريق كابل شبكه استفاده مي شود.

لايه فيزيكي مسئول انتقال بيتها (صفر و1 ) از يك كامپيوتر به كامپيوترديگر مي باشد اصول طراحي حكم مي كند وقتي بيت 1 از يكطرف ارسال ميشود در طرف ديگر بيت 1 دريافت شود نه بيت 0.

سئوالهاي خاصي كه مطرح ميشوند عبارتند از: براي نمايش 1و0 به چه ولتاژهايي نياز است هر بيت چند ميكرو ثانيه دوام دارد آيا انتقال در هر دو جهت بطور همزمان صورت مي گيرد اتصال اوليه چگونه برقرار مي شود ،وقتي ارتباط دو طرف قطع شود اتصال چگونه خاتمه يابد.و رابط شبكه چند پايه دارد و هر پايه به چه منظور مورد استفاده قرار مي گيرد.

2-لايه پيوند داده ها :

لايه فيزيكي بيتهاي اطلاعاتي را به اين لايه ارائه ميدهد و وظيفه ايجاد و شناسائي قابهاي اطلاعات به لايه پيوند داده واگذار مي شود . وظيفه اصلي لايه پيوند داده ها اين است كه با امكانات انتقال اطلاعات خام خطي را از ديد لايه فيزيكي به خط بدون خطا تبديل كند اين كار با شكستن داده هاي ورودي به قابهاي داده (FRAME)بلاكي از داده ها كه بعنوان يك واحد انتقال داده ميشود معمولا” چند صد يا چند هزار بايت انتقال ترتيبي قابها و پردازش قابهاي اعلام وصولي كه از طرف گيرنده ارسال مي شود انجام مي دهد.چون لايه فيزيكي صرفاً رشته اي از بيتهاي بدون توجه به معني و ساختار آن مي پذيرد و تبديل مي كند ايجاد و تشخيص مرزهاي قاب به عهده لايه پيوند داده ها است اين كار با الحاق الگوي خاصي از بيتها به ابتدا و انتهاي قاب صورت مي گيرد اگر اين الگوها بطور تصادفي جزئئ از داده ها نيز باشند بايد براي جلو گيري از خطا دقت خاصي مبذول داشت تا اين بيتها به عنوان بيتهاي فاصل (delimiter ) قابها محسوب نشود.

شكل 6 مثالي از يك قاب داده اي ساده را نشان مي دهد در اين مثال ld فرستنده آدرس كامپيوتري كه اطلاعات را مي فرستد نشان مي دهدld مقصد آدرس كامپيوتري كه اطلاعات به آن ارسال مي‌شود را نشان ميدهد اطلاعات كنترلي براي نوع قاب مسيريابي و قطعه بندي اطلاعات استفاده ميشود داده ها خودشان اطلاعات مي باشند بازبيني افزونگي دوره اي (crc ) تصحيح خطا و تاييد اطلاعات را نشان مي دهد تا مطمئن شويد كه قاب داده اي بدرستي دريافت مي گردد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(شكل6نمونه قاب داده اي)

لايه پيوند داده ها مسئول تدارك انتقال عاري از خطاي اين قابها از يك كامپيوتر به كامپيوتر ديگر از طريق لايه فيزيكي مي باشد وجود اختلال در خط مي تواند قاب را كاملآ خراب كند در اين حالت نرم افزار لايه پيوند داده ها در ماشين منبع مي تواند قاب را دوباره انتقال دهد اما اگر قابي را چندين بار ارسال كرد قابهاي تكراري ايجاد خواهند شد قاب تكراري وقتي ارائه مي شود كه اعلام وصول گيرنده به فرستنده از بين برود حل مشكلات مربوط به خرابي ,از بين رفتن قابها و قابهاي تكراري به عهده اين لايه است.

معمولاً وقتي لايه پيوند داده ها قابي را مي فرستد منتظر تاييد از گيرنده مي گردد لايه پيوند داده هاي گيرنده كليه مسائل در ارتباط با قاب كه ممكن است در طول انتقال پيش بيايد را تشخيص ميدهد قابهايي كه تاييد نشود يا قابهايي كه در طول انتقال خراب شوند مجددا” ارسال مي گردند.

مسئله ديگري كه در لايه پيوند داده ها (و اغلب لايه هاي بالاتر) وجود دارد چگونگي حفظ يك انتقال دهنده سريع از افتادن در دام گيرنده كند است براي اينكه انتقال دهنده بداند كه گيرنده در آن واحد چه ميزان از فضاي بافر را دارا است بايد از مكانيزم تنظيم ترافيك استفاده شود غالباً تنظيم ترافيك و پردازش خطا مجتمع مي شوند.اين لايه نشانه هايي براي مشخص كردن ابتدا و انتهاي به رشته اطلاعات مي افزايد تعيين زمان و نحوه دستيابي به خط ارتباطي نيز از وظايف اين لايه است.

قرارداد هايي مانند گوش دادن به خط (csma/cd )وانتقال علامت (tokenpassing) در اين لايه كارمي كنند. Ieeeلايه پيوند داده ها را به دو نيمه تقسيم كرد كه عبارتند از: كنترل پيوند منطقي (LLc )كنترل دست يابي به محيط انتقال(mac ) كه پروتكل هاي استاندارد Ieee علاوه بر لايه فيزيكي بخش پاييني لايه پيوند داده يعني mac را نيز تعريف مي كنند.

3-لايه شبكه:

لايه شبكه مسئول آدرس دهي پيام ها وترجمه آدرس ها واساسي منطقي به آدرس هاي فيزيكي ميباشد وظيفه برقراري حفظ وقطعه ارتباط در مدل osi به عهده اين لايه است اين لايه همچنين مسير از كامپيوتر منبع به كامپيوتر مقصد را تعيين مي كند اين لايه تعيين مي كند داده ها كدام مسير را مي گيرند كه بستگي به شرايط شبكه تقدم سرويس و ساير عوامل دارد اين لايه همچنين مسائل ترافيك در شبكه از قبيل سو ئيچينگ(تعويض) بسته ها مسيردهي و كنترل ازدحام داده ها را اداره مي كند.

اگر آداپتور شبكه در مسير گردان نتواند تكه هاي بزرگ داده ها به اندازه اي كه كامپيوتر منبع مي فرستد انتقال دهد لايه شبكه در مسير گردان با تقسيم كردن داده ها به واحد هاي كوچكتر به نام پاكت (packet ) آنرا جبران مي كند در انتهاي مقصد لايه شبكه داده ها را مجددا” اسمبل مي كند.

وظايف اصلي لايه شبكه عبارتنداز :

  • تعيين نوع رابطه بين دو كامپيوتر
  • مسير يابي (routing ) براي ارسال پاكت اطلاعات
  • جلو گيري از ايجاد بن بست در يك گره شبكه

4- لايه انتقال (حمل)  

اين لايه اطمينان مي دهد كه بسته ها بدون خطا به ترتيب و بدون فقدان يا نسخه دوم تحويل داده مي شوند. لايه انتقال پيام ها را از لايه بالاتر دريافت كرده و در صورت لزوم آنرا به قسمتهاي كوچكتري تقسيم مي كند و به قسمت checksum براي وارسي خطا نسبت مي دهد و ضمن برداشتن يك كپي پشتيبان از اطلاعات (و حفظ آ، تا هنگام وصول پيام از گيرنده) آنها را به لايه شبكه مي فرستد لايه انتقال پايين‌ترين لايه‌اي است كه خدمات محلي به استفاده كننده مي‌دهد بطور كلي كنترل نهائي درستي اطلاعات در اين لايه صورت مي گيرد.

5- لايه تماس (جلسه) :

لايه جلسه مسيري ارتباطي بين گيرنده و فرستنده برقرار مي سازد به اين ترتيب كاربران ماشينهاي مختلف مي توانند با يكديگر تماس بگيرند اين لايه زمان قطع ووصل ارتباط بين دو كامپيوتر را تعيين مي كند همچنين تعيين مي كند چه كسي ودر چه زماني مي تواند از شبكه استفاده كند.

6 -لايه ارائه ( نمايش ) :

اين لايه با امنيت اطلاعات انتقال فايلها و قالب اطلاعات سروكار دارد به رمز درآوردن اطلاعات مهم بازگشايي رمز اطلاعات در اين لايه صورت مي گيرد اين لايه وظيفه تبديل اطلاعات يك قرارداد به قالب قرارداد ديگررا به عهده دارد. بطور كلي وظيفه اين لايه تبديل كل و شكل دهي مجدد داده هاست لايه ارائه مترجم شبكه است واين اطمينان را مي دهد كه كامپيوتر با زبان صحيح با شبكه صحبت مي كند.

7- لايه كار برد:

اين لايه پيام ها را به فرم ديجيتال برميگرداند و بصورت واسطي بين شبكه ونرم افزار تحت اجرا روي كامپيوتر عمل مي كند اين لايه توابعي براي نرم افزار مانند پست الكترونيكي انتقال فايل را فراهم مي كند . اين لايه آخرين لايه از مدلosi و تنها لايه اي است كه خدماتي به لايه بالاتر نميدهد وواسطه ارتباطي كاربر با بقيه لايه هاست .

2 -4) مدل مرجعtcp/ ip             :(transmission control protocol/internet protocol)

اكنون مدلي را كه در شبكه آرپانت ( arpanet ) و شبكه بعد از آن ، اينترنت مورد استفاده قرار مي گيرد ، بررسي مي كنيم . در اينجا اشاره اي به جنبه هاي مهم اين مدل داريم : آرپانت شبكه اي تحقيقاتي بود كه مبتكرش سازمان دفاع امريكا بود . اين شبكه سرانجام صدها دانشگاه و تاسيسات دولتي رابه كمك خطوط تلفن اجاره اي به هم وصل كرد . با به وجود آمدن شبكه هاي راديويي و ماهواره اي قرارداده اي موجود براي ارتباط آنها ، شبكه هاي ديگر مشكل شدند ، لذا نياز به معماري مرجع جديدي بوده است بنابراين توانايي اتصال چند شبكه به يكديگر به روش يكپارچه ، اهداف اصلي طراحي مبتديان بود . اين معماري بعداً به عنوان مدل مرجع ( tcp/ip ) شناخته شد .

اگر اين نگراني سازمان دفاع را قبول كنيم كه بعضي از ميزبانها مسيريابها و دروازه هاي شبكه ارزشمند آن ممكن است در يك لحظه از بين بروند هدف اصلي اين است كه بتوان شبكه را پس از بين رفتن سخت افزار هاي زير شبكه ، حفظ كرد بطوريكه مكالمه موجود قطع نشود . از طرف ديگر سازمان دفاع مي خواست تا زماني كه ماشين هاي منبع و مقصد در حال كار هستند ، اتصالها دست نخورده باقي بمانند ، حتي اگر بعضي از ماشينها يا خطوط انتقال بين آنها ناگهان از كار افتاده باشند علاوه براين ، چون كاربردهايي با نيازمنديهاي مختلف پيش بيني مي شد (از انتقال فايلها تا انتقال بيدرنگ ) به معماري قابل انعطافي نياز بود .

لايه زير شبكه : (packet switching )

اين نيازمنديها موجب مي شود تا شبكه راه گزيني بسته اي مبتني بر لايه شبكه بندي بي اتصال انتخاب گردد . اين لايه كه لايه زير شبكه نام دارد ، محوري است كه كل معماري شبكه را با هم نگهداري مي كند . كارش اجازه دادن به ميزبانها براي تزريق بسته ها در هر شبكه و انتقال مستقل آنها به مقصد ( بر روي شبكه ديگر ) است . بسته ها ممكن است به تر تيبي غير از آنچه كه ارسال مطلوب باشد ، لايه هاي بالاتر بايد دوباره آنها آنها را مرتب كنند .

اين حالت شبيه سيستم پست است . شخص مي تواند نامه هاي خارجي را در يك كشور در صندوق پستي قرار دهد و به احتمال اندكي تماس آنها به آدرس صحيح به كشور ديگر تحويل مي شوند . نامه ها براي رسيدن به مقصد احتمالاً از پست بين المللي عبور مي كنند . اما براي كاربران قابل مشاهده نيست . علاوه براين ، هر كشور ( به عنوان مثال هر شبكه ) تمبرهاي مخصوص به خود را دارد ، اندازه مطلوب پاكت ها و قوانين تحويل نامه از ديد كاربران مخفي است . لايه زير شبكه ، قالب استانداردي براي بسته و قرارداد تعريف مي كند كه با نام ip (قرارداد زير شبكه ) خوانده مي شود . وظيفه لايه زير شبكه تحويل بسته هاي ip به محل مورد نظر است . بديهي است كه مسيرها ي بسته ، مسئله مهمي است زيرا موجب جلوگيري از ادغام مي شود . به همين دلايل ، مي تواند گفت مدل tcp/ip از نظر عملكرد ، شبيه مدل osi است . شكل 7 .

 

 

 

 

 

 

لايه انتقال :

لايه مافوق لايه زير شبكه در مدل tcp/ip معمولاً لايه انتقال ناميده مي شود . هدف از طراحي آن اين بود كه نهادهاي همتا در ميزبانهاي منبع و مقصد بتوانند با هم ارتباط داشته باشند . ( مانند لايه انتقال در مدل osi ) در اينجا دو قرارداد انتها به انتها تعريف شدند . نخستين آنها tcp ( قرارداد كنترل انتقال ) . قرارداد قابل اعتماد و نقصان گريي است كه اجازه مي دهد رشته اي از بايتهاي سرچشمه گيرنده ازيك ماشين بدون خطا به ماشين دگري در زير شبكه تحويل شوند . رشته اي از بايتهاي ورودي را به پيامهاي مستقلي تبديل مي كند و هر كدام را به لايه زيرشبكه مي فرستد . در مقصد فرايند tcp گيرنده پيامهاي دريافتي را دوباره مونتاژ كرده و بصورت يك رشته خروجي در مي آورد . tcp كنترل جريان را مديريت مي كند تا مطمئن شود كه فرستنده سريع شيارهايي بيش از آنچه كه گيرنده كند مي تواند دريافت كند ارسال ننمايد .

د.مين قرارداد در اين لايه يعني udp ( user datagram protocol ) (قرارداد داده نگاشت كاربر ) براي كاربردهايي كه نيازمند ترتيب tcp يا كنترل جريان نيستند خودشان مي خواهند آنها را تهيه كنند غير قابل اعتماد بوده ويك قرارداد بي اتصال است . براي تقاضاها وكاربردهاي مشتري – كارگزار تك ضربي ، كه در آنها تحويل فوري مهمتر از تحويل صحيح است بطور گسترده مورد استفاده قرار مي گيرد . رابطه بين udp ، ip ،tcp در شكل 8 نشان داده شده است . از زماني كه اين مدل توسعه يافت ip بر روي بسياري از شبكه هاي ديگر پياده سازي شده است .

 

 

 

 

 

 

 

لايه كاربرد :

مدل tcp/ip فاقد لايه هاي نمايش يا جلسه است چون نيازي به آنها حس نمي شود منظور نشده اند . تجربيات كار با مدل osi اين ديدگاه را ثابت كرد : آنها در اغلب كاربردها به ندرت مورد استفاده قرار مي گيرند .

لايه كاربرد در بالاي لايه انتقال وجود دارد . اين لايه حاوي تمام قراردادهاي سطح بالاتر است . مدلهاي اوليه حاوي پايانه مجازي ( telnet)، انتقال فايل ( ftp ) وپست الكترونيكي ( smtp) بوده‌اند. (شكل 8 ) قرارداد پايانه مجازي به كاربر اين امكان را مي دهد كه ماشين راه دور را روشن كرده و با آن كار كند . قرارداد انتقالي فايل ، امكاني را براي انتقال داده ها از ماشيني به ماشين ديگر فراهم مي‌كند . پست الكترونيكي ابتدا نوعي انتقال فايل بود اما بعداً قرارداد خاصي براي آن توسعه يافت . بسياري از قراردادهاي ديگر به تدريج به آن اضافه شدند ، مثل خدمات نامگذاري دامنه (dnc ) براي نگاشت اسامي ميزبانها به آدرس هاي شبكه ، nntp قرارداد به كار گرفته شده براي انتقال اخبار و قرارداد به كار گرفته شده براي انتقال اخبار،قرارداد به كارگرفته شده برروي شبكه جهاني http بسياري از قرارداد هاي ديگر .

لايه ميزبان شبكه :

پايين زير لايه ، جاي خالي زيادي وجود دارد . مدل tcp/ip چيزي در مورد انچه كه در اينجا اتفاق مي افتد نمي گويد ، فقط بيان مي كند كه ميزبان بايد به كمك بعضي از قرارداد ها با شبكه اتصال پيدا كند لذا مي تواند بسته هاي ip را از طريق آن ارسال نمايد .

2-5) مقايسه مدل هاي مرجع osi و tcp/ip :

مدل هاي مرجع osi وtcp/ip عمومي بيشتري دارند . هر دو بر مبناي مفهوم پشته اي از قرارداد هاي مستقل بنا نهاده شده اند همچنين عملكرد لايه ها دقيقاً يكسان است . به عنوان مثال ، در هر دو مدل تمام لايه ها به انضمام لايه انتقال ، خدمات انتقال انتها به انتهاي مستقل از شبكه را براي فرايند هاي كه مي خواهند با هم ارتباط داشته باشند فراهم مي كنند . اين لايه ها تامين كننده انتقال را تشكيل مي دهند در هر دو مدل در بالاي لايه انتقال لايه هاي كاربران مبتني بر كاربرد مربوط به خدمات انتقال قرار دارند . در مدل osi سه مفهوم اصلي وجود دارد:

  • خدمات
  • رابطها
  • قراردادها

احتمالاً بزرگترين خدمت مدل osi با تمايز قائل شدن بين اين سه مفهوم است هر لايه خدماتي را براي لايه بالاتر از خود فراهم مي كند . تعريف خدمات عملي كه لايه انجام مي دهد مشخص مي كند و چگونگي دستيابي نهادهاي ديگر به آن يا چگونگي عملكرد لايه را مطرح نمي كند .

رابط لايه مشخص مي كند كه فرايند هاي بالاي آن چگونه به ان دسترسي داشته باشند پارامتر را مشخص كرده ونتايج مورد انتظار را تعيين مي كند . در مورد كار داخلي نيز چيزي نمي گويد . سر انجام قراردادهاي همتايي كه در يك لايه به كار مي روند بستگي به خود لايه دارد . از هر قراردادي كه بخواهد مي تواند استفاده كند . تا زماني كه كار انجام شود . همچنين مي تواند آنها را بدون تاثير گذاري نرم افزاري برروي لايه هاي بالاتر تغيير دهد . اين ايده ها بخوبي با ايده هاي جديد مربوط به برنامه نويسي شي گرا مطابقت كرده اند . شي مانند لايه حاوي مجموعه اي از متدها است كه فرايندهاي خارج از شي مي تواند آنها را فراخواني كند معنا شناسي اين اعمال مجموعه اي از خدمات را كه توسط شي عرضه مي شود معرفي مي كند . پارامترها و نتايج اعمال رابط شي را تشكيل ميدهند . كد داخلي شي قرارداد آن است كه در خارج از شي قابل مشاهده نيست .

مدل tcp/ip در ابتدا بين خدمات ، رابطه و قرارداد تفاوت روشني قائل نبوده ولي بعداً سعي شد جهت شباهت بيشتر با مدل osi اين كار صورت گيرد . به عنوان مثال تنها خدمات واقعي كه لايه زيرشبـكه ارائه كرد عبارت است از :receive ip packet, send ip packet در نتيجه قراردادهاي مدل osi بهتر از مدل tcp/ip مخفي شده اند و با تغيير تكنولوژي به راحتي مي توانند جايگزين شوند . توانايي اعمال اين تغييرات يكي از اهداف داشتن قراردادهاي لايه اي در وهله اول است . مدل مرجع osi فبل از كشف قراردادها عرضه شد . معناي اين ترتيب اين است كه مدل ، تمايلي به مجموعه ويژه اي ازقراردادها كه به آن كليت مي بخشند نداشته است . جنبه ديگري از اين ترتيب اين است كه طراحان تجربه زيادي در رابطه با اين موضوع نداشتند و نمي دانستند كه چه عملكردي را در چه لايه اي قرار دهند . به عنوان مثال به لايه پيوند داده ها در ابتدا ، فقط در شبكه هاي نقطه به نقطه وجود داشت پس از توسعه شبكه هاي بخشي زير لايه جديدي مي بايست به مدل اضافه شود وقتي مردم با استفاده از مدل osi قراردادهاي موجود شروع به ساختن شبكه هاي واقعي كردند در يافتند كه با مشخصه هاي خدمات مورد نياز مطابقت ندارند لذا زير لايه هاي همگرا بايد در مدل جمع شوند تا اختلافها مشخص شود . كميته ابتدا انتظار داشت كه هر كشور داراي شبكه اي باشد كه توسط دولت و يا استفاده از قرارداد o siاجرا شود لذا تصوري در مورد شبكه بندي ( اينترنت ) وجود نداشت .

در مدل tcp/ip عكس اين مطلب صادق بود ابتدا قراردادها به وجود آمدند و مدل در واقع فقط توصيفي از قرار دادهاي موجود بود در قراردادهاي متناسب با مدل مشكلي وجود نداشت . كاملاً مناسب بوده اند تنها مشكل اين بود كه مدل با هيچ پشته اي از قراردادهاي ديگر جور در نمي آمد . در نتيجه براي توصيف شبكه هاي غير از tccp/ip مفيد نبود .

از موضوعات فلسفي كه بگذريم . بديهي ترين اختلاف بين دو مدل تعداد لايه هاست : مدل osi هفت لايه و مدل tcp/ip چهار لايه دارد . هر دو داراي لايه هاي شبكه (زير شبكه ) انتقال و كاربرد هستند اما در ساير لايه ها متفاوتند .

اختلاف ديگر در مورد ارتباط بي اتصال در مقابل اتصال گراست . مدل osi هر دو ارتباط بي اتصال واتصال گرا را در لايه شبكه و فقط ارتباط اتصال گر را در لايه انتقال پشتيباني مي كند . مدل tcp/ip در لايه شبكه فقط از ارتباط بي اتصال واز هر دو ارتباط در لايه انتقال پشتيباني مي كند اين قدرت انتخاب بخصوص براي قراردادهاي در خواست و پاسخ ساده ، مهم است .