اساسيات سيسكو

     

 1-1 نظرة عامة

يعزّز فصل المراجعة هذا المفاهيم التي قد سبق أن تعلّمتها من قبل بخصوص الطراز OSI المرجعي وشبكات المناطق المحلية (LANs) وعنونة IP. إن فهم تلك المواضيع المتشعبة هي الخطوة الأولى نحو معرفة نظام سيسكو لتشغيل الشبكات البينية Internetwork Operating System

(IOS)، وهو الموضوع الرئيسي في منهج التعليم هذا، حيث يجب فهم مبادئ التشبيك البيني جيداً والمشروحة في هذا الفصل قبل محاولة فهم تشعبات نظام سيسكو IOS.

     2-1 طراز OSI

                1-2-1 طراز الشبكة الطبقي

v  تؤدي الممارسات المهنية الجديدة على الشبكة، إلى حدوث تغييرات في شبكات الشركات، حيث يحتاج الموظفون في مراكز الشركات الرئيسة وفي مكاتب فروعها العالمية، الذين يعملون من منازلهم، إلى الوصول المباشر للبيانات، بغض النظر عما إذا كانت هذه البيانات موجودة في الملقمات المركزية أو الفرعية.

v  وتحتاج المؤسسات الكبيرة كالشركات أو الوكالات أو المدارس أو المؤسسات الأخرى التي تربط سوية اتصالاتها البيانية والحاسوبية وملقمات الملفات إلى:_

1.           شبكات مناطق محلية مترابطة مع بعضها لتيسر الوصول إلى الحاسبات مباشرة أو ملقمات الملفات الموجودة في الأماكن الأخرى.

2.   نطاق موجي عالي إلى شبكات المناطق المحلية لاستيفاء احتياجات المستخدمين.

3.           تقنيات دعم يمكن الاستفادة منها لخدمة شبكة المناطق الواسعة WAN.

v    ولتحسين الاتصال مع الشركاء والموظفين والزبائن، تقوم هذه الشركات بتطبيق أساليب جديدة كالتجارة الإلكترونية، ومؤتمرات الفيديو، والصوت عبر IP، والتعلّم عن بُعد. كما تقوم بدمج شبكات الأصوات والفيديو والبيانات مع شبكات شركة عالمية  وهذا الدمج أساسي لنجاح أعمال المؤسسة.

v   صممت الشبكات الشركات لدعم التطبيقات الحالية والمستقبلية، وتقوم للتكيف مع المتطلبات المتزايدة للموجات العريضة وقابلية التوسع والموثوقية، وتقوم شركات التصنيع وهيئات المواصفات القياسية بإعداد بروتوكولات وتقنيات جديدة بطريقة سريعة، ويواجه مصممو الشبكات تحديثاً لتطوير أحدث للشبكات رغم ان ما يعتبر "الأحدث" يتغير شهرياً إن لم نقل أسبوعياً.

v  يمكن معالجة التطبيقات الجديدة من دون مشاكل عن طريق تقسيم وتنظيم مهام إنشاء الشبكات إلى طبقات/وظائف منفصلة. فالطراز OSI المرجعي يقسم وظائف الشبكة إلى سبع فئات، تدعى طبقات. حيث تنساب البيانات من برامج المستخدم ذات المستوى الأعلى من البتات (bits) إلى ذات المستوى الأدنى التي يتم إرسالها بعد ذلك من خلال وسائط الشبكة، ومهمة معظم مد راء شبكة المناطق الواسعة هي ضبط تكوين وظائف الطبقات الثلاث السفلية، وتستعمل طريقة التغليف (encapsulation) وعكسها كوسيلة للتخاطب بين الطبقات، وذلك في وظـائف الطبقـات المتناظـرة (Peer-to-peer) التي سيأتي شرحها لاحقاً.

v   نجد أن هناك سبع طبقات في الطراز OSI المرجعي، كل واحدة منها لها وظيفة منفصلة ومختلفة. وتوزّع وظائف بروتوكول التحكم بالإرسال/بروتوكول الإنترنت (أو TCP/IP) على خمس طبقات. ويدعى هذا التوزيع لوظائف التشبيك بتقسيم الطبقات، وهذا بغض النظر عن عدد هذه الطبقات.

وتتضمن أسباب تقسيم وظائف الشبكة الى التالي :_

1.   لتقسم الجزئيات المرتبطة بالعمليات المتبادلة بالشبكة إلى عناصر أقل تعقيداً.

2.   لتحديد الواجهات القياسية الخاصة لسرعة الترابط والتوصيل والتشغيل والتكامل بين الأجهزة المختلفة.

3.   لتمكين المهندسين من تركيز جهودهم التصميمية والتطويرية على وظائف طبقة معيّنة.

4.   لترقية التماثل بين الوظائف الوحداتية المختلفة للشبكات البينية بهدف قابلية التشغيل المتبادل.

5.   لمنع التغييرات في ناحية ما لتأثيرها بشكل كبير على النواحي الأخرى، حتى تتمكن كل ناحية من أن تتطوّر بسرعة أكبر.

6.   لتقسيم عمليات التشبيك البيني للشبكة إلى مجموعات عمليات فرعية منفصلة حتى يمكن تعلّمها بسهولة أكبر.

1-2-2 وظائف طبقات الطراز OSI

تؤدي كل طبقة من الطبقات للطراز OSI المرجعي وظيفة معيّنة. ويمكن أن تستخدم هذه الوظائف المحددة في الطراز OSI من قبل الشركات المصنعة للشبكات.

والطبقات هي:

1.   التطبيقات: توفر طبقة التطبيقات خدمات الشبكة لتطبيقات المستخدم. مثلاً، تطبيقات معالجة نصوص بواسطة خدمات إرسال الملفات الموجودة في هذه الطبقة.

2.   العرض: توفر هذه الطبقة تمثيلاً للبيانات وتنسيقاً للشفرة، حيث تتأكد من أن البيانات التي تصل من الشبكة يمكن أن يستعملها التطبيق، وتتأكد من أن المعلومات التي يرسلها التطبيق يمكن إرسالها على الشبكة.

3.   الجلسة: تنشئ هذه الطبقة وتحافظ على إدارة الجلسات بين التطبيقات.

4.   الإرسال: تقسم هذه الطبقة وتعيد تجميع البيانات في دفق البيانات data stream) و (TCP هو أحد البروتوكولات في هذه الطبقة المستعمل مع IP.

5.   الشبكة: تحدد هذه الطبقة أفضل طريقة لنقل البيانات من مكان إلى آخر. وتعمل الموجّهات في هذه الطبقة. وستجد نظام عنونة (بروتوكول الإنترنت) IP في هذه الطبقة.

6.    وصلة البيانات: تحضر هذه الطبقة وحدة بيانات (أو رزمة) لإرسالها مادياً عبر الوسائط. كما إنها تتولى مسألة الإعلام عن الأخطاء، وطبيعة الشبكة، والتحكم بالانسياب. وتستعمل هذه الطبقة عناوين التحكم بالوصول إلى الوسائط(Media Access Control)  أو  (MAC)

7.    المادية: تستعمل هذه الطبقة التحم بالوسائل الكهربائية والميكانيكية والإجرائية للتنشيط والمحافظة على الوصلة المادية بين الأنظمة. وهي وسائط مادية كالأسلاك الزوجية المفتولة والمتحدة المحورة والألياف الضوئية.

1-2-3 الاتصالات بين الطبقات المتناظرة (peer-to-peer)

v   تستخدم كل طبقة بروتوكول خاص بها لتتصل بالطبقة النظيرة لها مع شبكة أخرى. ويتبادل بروتوكول كل طبقة معلومات، تدعى - وحدات بيانات البروتوكول (PDUs) - مع الطبقات النظيرة لها. وبإمكان الطبقة أن تستعمل اسما محدّداً أكثر لوحدتها PDU. مثلاً، في TCP/IP، تتصل طبقة الإرسال في الـ TCP بوظيفة TCP النظيرة لها باستعمال أجزاء وتستعمل كل طبقة خدمات الطبقة الموجودة تحتها من أجل الاتصال مع الطبقة النظيرة لها. وتستعمل خدمة الطبقة السفلي معلومات الطبقة العليا كجزء من وحداتها PDU التي تتبادلها مع نظرائها.

v   تصبح أجزاء TCP قسماً من رُزم (وحدات البيانات) طبقة الشبكة التي يتم تبادلها بين النظراء IP وبدورها، فتصبح رزم IP قسماُ من أطر وصلة البيانات يتم تبادلها بين الأجهزة الموصولة ببعضها البعض مباشرة. وفي نهاية المطاف، تصبح تلك الأطر بتات، عندما تقوم الأجهزة المستخدمة في بروتوكول الطبقة المادية بإرسال البيانات أخيراًً.

v  وتعتمد كل طبقة على خدمات الطبقة الموجودة تحتها في الطراز OSI المرجعي. ومن أجل تقديم هذه الخدمة، تستعمل الطبقة السفلي تغليفاً لوضع وحدة بيانات البروتوكول (PDU) من الطبقة العليا في حقل بياناتها، ثم يمكنها إضافة أية مقدمات ونهايات تحتاج لها للقيام بوظيفتها.

v  كمثال على هذا، تقدم طبقة الشبكة خدمة لطبقة الإرسال، وتقدم طبقة الإرسال، البيانات إلى النظام الفرعي للشبكة البينية. ومهمة طبقة الشبكة هي نقل تلك البيانات عبر الشبكة البينية. ويتم تنفذ هذه المهمة بتغليف البيانات ضمن رزمة، وتتضمن هذه الرزمة مقدمة تحتوي على معلومات ضرورية لإكمال الإرسال، كالعناوين المنطقية للمصدر والوجهة.

v  وتقدم طبقة وصلة البيانات بدورها خدمة لطبقة الشبكة. إنها تغلّف رزمة طبقة الشبكة في إطار. وتحتوي مقدمة الإطار على معلومات ضرورية لإكمال وظائف وصلة البيانات (مثلاً، العناوين المادية). وأخيراًً تقدم الطبقة المادية خدمة لطبقة وصلة البيانات: إنها تشفّر إطار وصلة البيانات إلى مصفوفة من الأحاد والأصفار لإرسالها عبر الوسائط (عادة، سلك).

1-2-4 خمس خطوات لتغليف البيانات

عند قيام الشبكات بتنفيذ خدمات للمستخدمين، يمر انسياب وتحزيم معلومات المستخدم الأصلية عبر عدة تغيّرات. وفي مثال التشبيك البيني التالي، هناك خمس خطوات تحويل.

1.   الخطوة الأولى: يحول الحاسب رسالة البريد الإلكتروني إلى أحرف أبجدية رقمية يمكن أن يستعملها نظام التشبيك البيني. وهذه هي البيانات.

2.   الخطوة الثانية: يتم بعدها تقسيم بيانات الرسالة لإرسالها عبر طبقة الإرسال في نظام التشبيك البيني وتضمن أن مضيفَي الرسالة (المرسل والمستقبل) في طرفَي نظام البريد الإلكتروني يمكنهما الاتصال ببعضهما بشكل موثوق به.

3.   الخطوة الثالثة: بعد ذلك، تقوم طبقة الشبكة بتحويل البيانات إلى رزمة، أو وحدة بيانات. وتحتوي الرزمة أيضاً على مقدمة شبكة تتضمن عنواناً منطقياً للمصدر والوجهة. ويساعد العنوان أجهزة الشبكة على إرسال الرزمة عبر الشبكة على مسار منتقي.

4.   الخطوة الرابعة: كل جهاز في طبقة وصلة البيانات يضع الرزمة في إطار. يمكن لإطار الجهاز من الاتصال بالجهاز الشبكي التالي الموصول به مباشرة على الوصلة.

5.   الخطوة الخامسة: يتغيّر الإطار إلى مصفوفة من الآحاد والأصفار لإرسالها عبر الوسائط (عادة سلك). وتمكن وظيفة التوقيت الأجهزة من التفريق بين البتات أثناء الانتقال عبر الوسائط.

وتختلف الوسائط في الجزء المادي للشبكة البينية على امتداد المسار. مثلاً، قد تبدأ رسالة البريد الإلكتروني في شبكة مناطق محلية، عبر المحور الأساسي لشبكة الجامعة، وتتابع عبر وصلة شبكة مناطق واسعة إلى أن تصل إلى وجهتها في شبكة مناطق محلية أخرى بعيدة.