مرکز ملی تحقیقات فرآوری آبزیان بندر انزلی > یادداشت های علمی

   شنبه 1 آبان 1400

وضعیت آب و هوای بندر انزلی

  صفحه اصلی     

  معرفی مرکز     

  امکانات مرکز     

  دستاوردهای مرکز     

  پروژه ها     

  نکته های سلامتی     

  یادداشتهای علمی     

  سخنرانی های علمی     

  معرفی مدیران     

  CV محققین     

 

 
یادداشت های علمی
آشنایی با مفاهیم اولیه پروتکل TCP/IP و مدل مرجع OSI
سه شنبه 14 اردیبهشت 1395
رضا روار

مفاهیم اولیه پروتکل TCP/IP

TCP/IP ، یکی از مهمترین پروتکل های استفاده شده در شبکه های کامپیوتری است . اینترنت بعنوان بزرگترین شبکه موجود ، از پروتکل فوق بمنظور ارتباط دستگاه های متفاوت  استفاده می نماید. پروتکل به مجموعه قوانین لازم بمنظور قانونمند نمودن نحوه ارتباطات در شبکه های کامپیوتری گفته می شود. در این یادداشت مواردی  همچون فرآیند انتقال اطلاعات ، معرفی و تشریح لایه های پروتکل TCP/IP و نحوه استفاده از سوکت برای ایجاد تمایز در ارتباطات ، بررسی می گردد.

مدل مرجع OSI
OSI از کلمات Open Systems Interconnect اقتباس و یک مدل مرجع در رابطه با نحوه ارسال پیام بین دو نقطه در یک شبکه مخابراتی و یا کامپیوتری است . هدف عمده مدل فوق، ارائه توصیه ها و راهنمائی های لازم به تولید کنندگان محصولات شبکه ای به منظور تولید محصولاتی سازگار با سایر تولید کنندگان است .  
مدل OSI توسط کمیته IEEE ایجاد شده است . با استفاده از مدل فوق ، محصولات تولید شده توسط  تولید کنندگان مختلف امکان کار با یکدیگر را پیدا خواهند کرد ( سازگاری بین محصولات ) . مشکل عدم سازگاری بین محصولات تولیدشده توسط شرکت های بزرگ تولید کننده تجهیزات سخت افزاری ، زمانی آغاز گردید که شرکت HP تصمیم به تولید یک محصول شبکه ای نمود و این محصول با محصولات مشابه سایر شرکت ها ( مثلا" IBM ) سازگار نبود . با توجه به مشکل فوق ، در صورتی که قصد تهیه چهل کارت شبکه برای سازمان خود را داشته باشید ، می بایست سایر تجهیزات مورد نیاز شبکه را نیز از همان تولید کننده تهیه می نمودید ( اطمینان از  سازگاری بین آنان ) .  مشکل فوق تا زمان ایجاد مدل مرجع OSI همچنان وجود داشت و به عنوان یک معظل بزرگ در این زمینه مطرح بود .
مدل OSI دارای هفت لایه متفاوت است که هر یک از آنان به منظور انجام عملیاتی خاص ، طراحی شده اند . بالاترین لایه ، لایه هفت و پائین ترین لایه ، لایه یک است . در  زمان ارسال داده از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر  ،  داده ها حرکت خود را از لایه هفتم آغاز نموده و پس از تبدیل به سگمنت ، دیتاگرام  ، بسته اطلاعاتی ( Packet ) و فریم ، در نهایت  از طریق محیط انتقال ( مثلا" کابل )  برای کامپیوتر مقصد ارسال می گردند .

لایه فیزیکی
    وظیفه اصلی در لایه فیزیکی ، انتقال بیتها بصورت سیگنال الکتریکی و ارسال آن بر روی کانال می باشد. واحد اطلاعات در لایه بیت است و بنابراین این لایه هیچ اطلاعی از محتوای پیام ندارد و تنها بیتهای 0 و 1  را ارسال یا دریافت می کند. پارامترهایی که باید در این لایه مورد نظر باشند عبارتند از : ظرفیت کانال فیزیکی و نرخ انتقال (Channel Capacity and Bit Rate ) ، نوع مدولاسیون ، چگونگی کوپلاژ با خط تلفن ، مسائل مکانیکی و الکتریکی مانند نوع کابل ، باند فرکانسی و نوع رابط ( کانکتور) کابل.
    در این لایه که تماماً سخت افزاری است ، مسائل مخابراتی در مبادله بیتها ، تجزیه و تحلیل شده و طراحی های لازم انجام می شود. طراح شبکه می تواند برای طراحی این لایه ، از استاندارد های شناخته شده انتقال همانند RS-232  و RS-422  و RS-423 و ... که سخت افزار آنها موجود است ، استفاده کند. این لایه هیچ وظیفه ای در مورد تشخیص و ترمیم خطلا ندارد.
 
لایه پیوند داده ها
    وظیفه این لایه آنست که با استفاده از مکانیزم های کشف و کنترا خطا ، داده ها را روی یک کانال انتقال که ذاتاً دارای خطا است ، بدون خطا و مطمئن به مقصد برساند. در حقیقت می توان وظیفه این لایه را بیمه اطلاعات در مقابل خطاهای احتمالی دانست ؛ زیرا ماهیت خطا بگونه ای است که قابل رفع نیست ولی می توان تدابیری اتخاذ کرد که فرستنده از رسیدن یا نرسیدن صحیح اطلاعات به مقصد مطلع شده و در صورت بروز خطا مجدداً اقدام به ارسال اطلاعات کند؛ با چنین مکانیزمی یک کانال دارای خطا به یک خ مطمئن و بدون خطا تبدیل می شود.
    یکی دیگر از وظایف لایه پیوند داده ها آنست که اطلاعات ارسالی از لایه بالاتر را به واحدهای استاندارد و کوچکتری شکسته و ابتدا و انتهای آنرا از طریق نشانه های خاصی که Delimiter نامیده می شود ، مشخص نماید . این قالب استاندارد که ابتدا و انتهای ان دقیقاً مشخص شده ، فریم نامیده می شود؛ یعنی واحد اطلاعات در لایه دوم فریم است.
    کشف خطلا که از وظایف این لایه می باشد از طریق اضافه کردن بیتهای کنترل خطلا مثل بیتهای Parity Check وChecksum و CRC انجام می شود.
    یکی دیگر از وظایف لایه دوم کنترل جریان یا به عبارت دیگر تنظیم جریان ارسال فریم ها به گونه ای است که یک دستگاه کند هیچگونه فریمی را به خاطر آهسته بودن از دست ندهد . از دیگر وظایف این لایه آنست که وصول داده های یا عدم رسید داده ها را به فرستنده اعلام کند.
بسیاری از شبکه ها از کانال اشتراکی استفاده می کنند و ارسال همزمان دو ایستگاه منجر به تصادم (اختلاط سیگنال انتقال ) و خرابی داده ها خواهد شد. یکی دیگر از وظایف این لایه آنست که قراردادهایی را برای جلوگیری  از استدام سیگنال ایستگاههایی که از کانال اشتراکی استفاده      می کنند ، وضع کنند چرا که فرمان ارسال داده بر روی کانال مشترک از لایه دوم سادر می شود . این قراردادها در زیر لایه هایی به نام  MAS (Medium Access Sublayer) تعریف شده است.
    وقتی یک واحد اطلاعاتی تحویل یک ماشین متصل به کانال فیزیکی در شبکه شد ، وظیفه این لایه پایان می یابد. از دیدگاه این لایه ، ماشینهایی که به کانال فیزیکی متصل نمی باشد ف در دسترس نمی باشند. کنترل سخت افزار لایه فیزیکی بر عهده این لایه است.
لایه شبکه
    در این لایه اطلاعات به صورت بسته هایی سازماندهی می شود و برای انتقال مطمئن تحویل لایه دوم می شود. با توجه به آنکه ممکن است بین دو ماشین در شبکه مسیرهای گوناگونی وجود داشته باشد ، لذا این لایه وظیفه دارد هر بسته اطلاعاتی را پس از دریافت به مسیری هدایت کند تا آن بسته بتواند به مقصد برسد. در این لایه باید تدابیری اندیشیده شود تا از ازدحام (یعنی ترافیک بیش از اندازه بسته ها در مسیریاب یا مرکز سوئیچ ) جلوگیری شده و از ایجاد بن بست ممانعت به عمل بیاورد. هر مسیریاب می تواند به صورت ایستا و غیر هوشمند بسته ها را مسیر یابی کند. همچنین     می تواند به صورت پویا و هوشمند برای یسته ها مسیر انتخاب نماید. در این لایه تمام ماشینهای شبکه دارای یک آدرس جهانی و منحصر به فرد خواهد بود که هر ماشین بر اساس این آدرسها اقدام به هدایت بسته ها به سمت مقصد خواهد کرد.
   این لایه ذاتاً بدون اتصال (Connectionless) است یعنی پس از تولید یک بسته اطلاعاتی در مبداء بدون هیچ تضمینی در رسیدن آن بسته به مقصد ، بسته شروع به طی مسیر در شبکه می کند. وظایف این لایه به سیستم نامه رسانی تشبیه شده است. یک پاکت محتوی نامه پس از آنکه مشخصات لازم بر روی آن درج شد، به صندوق پست انداخته می شود ، بدون آنکه بتوان زمان دقیق رسیدن نامه و وجود نامه را در مقصد ، از قبل حدس زد. در ضمن ممکن است نامه به هر دلیلی گم شود یا به اشتباه در راهی بیفتد که مدتها در  مسیر بماند و زمانی به گیرنده آن برسد که هیچ ارزشی نداشته باشد.
    در این لایه تضمینی وجود ندارد وقتی بسته ای برای یک ماشین مقصد  ارسال می شود آن ماشین آماده دیافت ان بسته باشد و بتواند آنرا دریافت کند. در ضمن هیچ تضمینی وجود ندارد وقتی چند بسته متوالی برای یک ماشین ارسال می شود به همان ترتیبی که بر روی شبکه ارسال شده ، در مقصد دریافت شوند. همچنین ممکن است که وقتی بسته ای برای یک مقصد ارسال می شود ، به دلیل دیر رسیدن از اعتبار ساقط شده و مجدداً ارسال شود و هر دو بسته ( قدیم و جدید ) با هم برسند . این مسائل در لایه بالاتر قابل حل خواهد بود.
    هر چند وظایف این لایه می تواند بصورت نرم افزاری پیاده شود ولی برای بالاتر رفتن سرعت عمل شبکه ، می توان برای این لایه یک کامپیوتر خاص طراحی نمود تا در کنار سخت افزار لایه های زیرین ، بسته ها را روی شبکه رد و بدل کند.
 

لایه انتقال
    در این لایه بر اساس خدمات لایه زیرین ، یک سرویس انتقال بسیار مطمئن و اتصال گرا(Connection Oriented) ارائه می شود. تمام مشکلاتی که در لایه شبکه عن.ان شد در این لایه حل و فصل می شود:
1- قبل از ارسال بسته ها ، نرم افزار این لایه اقدام به ارسال یک بسته ویژه می نماید تا مطمئن شود که ماشین گیرنده آماده دریافت اطلاعات است.
2- جریان ارسال اطلاات شماره گذاری شده تا هیچ بسته ای گم نشود یا دوبار دریافت نشود.
3- ترتیب جریان بسته ها حفظ می شود.
4- در این لایه پروسه های مختلفی که بر روی یک ماشین واحد اجرا شده اند ، آدرس دهی         می شوند به نحوی که هر پروسه بر روی یک ماشین واحد، به عنوان یک هویت مستقل داده های خود را ارسال یا دریافت نمایند.

واحد اطلاعات در این لایه قطعه (Segment) است. از وظایف دیگر این لایه می توان به موارد زیر اشاره کرد :
1- تقسیم پیامهای اطلاعاتی بزرگ به بسته های کوچکتر
2- بازسازی بسته های اطلاعاتی و تشکیل یک پیام کامل
3- شماره گذاری بسته های کوچکتر جهت بازسازی
4- تعیین و تبین مکانیزم نامگذاری ایستگاه هایی که در شبکه اند.
 
وظایف این لایه (و لایه های بعدی) با استفاده از نرم افزار پیاده سازی می شوند و فقط بر روی ماشین های نهایی (HOST) وجود دارد و مراکز سوئیچ به وظائف این لایه احتیاجی ندارند(مگر در موارد خاص).
 
لایه جلسه
    وظیفه این لایه فراهم آوردن شرایط یک جلسه ( نشست ) همانند ورود به سیستم از راه دور (Remote Login) ، احراز هویت طرفین ، نگهداری این نشست و توانایی از سرگیری یک نشست در هنگام قطع ارتباط می باشد. وظائف این لایه را می توان در موارد زیر خلاصه کرد : برقراری و مدیریت یک جلسه ، شناسایی طرفین ، مشخص نمودن اعتبار پیام ها ، اتمام جلسه و حسابداری مشتری ها (Accounting).
 
لابه ارائه(نمایش)
    در این لایه معمولاً کارهایی صورت می گیرد که اگرچه بنیادی و اساسی نیستندو لیکن به عنوان نیازهای عمومی تلقی می شوند. مثل فشرده سازی فایل (Data Compression) ، رمزنگاری (Encryption) برای ارسال داده های محرمانه ، رمزگشایی(Decryption) ، تبدیل کدها به یکدیگر
( وقتی که دو ماشین از استانداردهای مختلفی برای متن استفاده می کنند؛ مثل تبدیل متون EBCDIC به ASCII و بالعکس ).
 
لایه کاربرد
    در این لایه ، استاندارد مبادله پیام بین نرم افزارهایی که در اختیار کاربر بوده و بنحوی با شبکه در ارتباطند ، تعریف می شوند. لایه کاربرد شامل تعریف استانداردهایی نظیر انتقال نامه های الکترونیکی ، انتقال مطمئن فایل ، دسترسی به بانکهای اطلاعاتی راه دور ، مدیریت شبکه و انتقال صفحات وب است.
    در مدل لایه ای شبکه ، وقتی یک برنامه ی کاربردی در لایه آخر اقدام به ارسال یک واحد اطلاعات می نماید ، سر آیند لازم به ان اضافه می شده و از طریق صدا زدن توابع سیستمی استاندارد به لایه زیرین تحویل داده می شوند  . لایه زیر نیز می تواند پس اضافه کردن سرآیند لازم ، آنرا به لایه پایین تحویل می دهد و این روند تکرار می شود تا آن واحد اطلاعات روی کانال فیزیکی ارسال شود . در مقصد پس از دریافت یک واحد اطلاعات از روی خط فیزیکی ، تحویل لایه بالاتر شده و در هر لایه پس از تحلیل و پردازش لازم ، سرآیند اضافه شده را حذف و به لایه بالاتر تحویل می دهد.

 


تعداد بازديد:308
 
Copyright (c) 2021 مرکز ملی تحقیقات فرآوری آبزیان بندر انزلی
Powered by r.ravvar