اساسيات شبكات الحاسوب

لا بد لمن يريد الدخول إلى علم الشبكات وتعلم اساسيات شبكات الحاسوب من معرفة وفهم (OSI Model) والتي تعتبر ابجديات علم شبكات الحاسوب. OSI Model هو عبارة عن تصنيف شبكة الحاسوب لطبقات وهمية (Layers) بحيث يكون لكل طبقة مزايا ووظائف خاصة بها ومختلفة عن الطبقات الأخرى، وأكرر الطبقات هي وهمية وغير مرئية ووجدت لتسهيل فهم علم الشبكات وتسهيل تطوير وتحديث شبكات الحاسوب لتصبح قادرة على قبول أي تحديث مستقبلي دون الحاجة لتغيير الشبكة بشكل كامل.
شبكة الحاسوب هي البنية التحتية التي يتم من خلالها نقل البيانات بين الأطرف، عملية نقل البيانات تكون بين طرف مرسل للبيانات (Source) وطرف/أطراف مستقبلة (Destination). ولا بد من الطرفين أن يقوم المرسل باضافة معلومات أخرى على البيانات المرسلة مثل اضافة عناوين المرسل والمستقبل، نوع البيانات، حجم البيانات، مصدر الخدمة، والكثير الكثير. والمعلومات الاضافية هذه متنوعة بطبيعتها، فكان لا بد من عمل تصنيف طبقي  (Layers)بحيث تضيف كل طبقة المعلومات التي تتناسب مع وظيفتها ، مما يسهل تطوير الشبكات وكذلك تتبع الأعطال الفنية.
وهذه ميزة وجود الطبقات (Layers) في شبكات الحاسوب فكل ما يتعلق بالشبكة يكون مردوده لطبقة معينة. فمثلا لو ظهر أن جهاز الحاسوب غير قادر على الاتصال بالشبكة فإننا نحصر أسباب المشكلة بالطبقة الأولى (Layer 1) أو الثانية (Layer 2).
وهذه ميزة وجود الطبقات (Layers) في علم شبكات الحاسوب فكل ما يتعلق بالشبكة يمون مردوده لطبقة معينة. فمثلا لو ظهر أن جهاز الحاسوب غير قادر على الاتصال بالشبكة فإننا نحصر أسباب المشكلة بالطبقة الأولى (Layer 1) أو الثانية (Layer 2).
لكن السؤال الآن ما هي طبقات (OSI Layer) وما هي وظائف كل طبقة؟
طبقات OSI Model
لكي نبني شبكة لا بد من توفير الأجزاء الرئيسية مثل الأجهزة الطرفية (Workstation)، أجهزة الشبكة (Network Devices)والوسط الناقل (Transmission Media).
تتألف OSI Model من سبع طبقات وهي موضحة بالشكل التالي:
 OSI
الطبقة الأولى (Physical Layer) ووظيفتها ربط الجهاز بالوسط الناقل (transmission media) أياً كان نوع الوسط الناقل سواء أكان من الألياف الضوئية (Optical fiber) أو من كوابل (UTP) أو من كوابل (Coaxial) أو حتى إن كان الوسط الناقل هو الفراغ. وظيفة (Physical Layer) تحويل المعلومات المراد ارسالها (Transmitted Data) إلى إشارات كهربائية او ضوئية او لاسلكية تناسب الوسط الناقل وشكل الإشارة (Digital Encoding) تناسب نوع الوسط الناقل والعكس صحيح.
 Hello ====>>>> 10110011001
                             +5V  0V  +5v  +5V  0V  0V
الطبقة الثانية (Data Link) ووظيفته إعطاء عنوان مادي (Physical Address) للجهاز المرتبط على الشبكة ويمتاز هذا العنوان بأنه ثابت لا يتغير بتغيير مكان الجهاز على الشبكة ويمكن تشبيهه بالرقم التسلسلي لجهاز الخلوي (Serial No.) الذي يبقى ثابت بغض النظر عن شبكة الخلوي التي يعمل عليها جهاز الخلوي. كما تقوم هذه الطبقة بفحص وجود أخطاء للمعلومات المستقبلة (Cyclic Redundancy Check “CRC”)
كما تقوم هذه الطبقة بوظيفة مهمة وهي (Media Access Control) اي وضع آلية للسيطرة على استخدام الشبكة من قبل الاطراف‘ فمن المعلوم بأن للشبكة عدة مستخدمين (أطراف) تتواصل فيما بينها عن طريق الشبكة، لذا فإنه من الضروري ايجاد طرق تضمن استخدام الشبكة المشتركة من قبل جميع الأطرف دون أن يؤثر طرف على الآخر.
أما الطبقة الثالثة (Network Layer) فوظيفتها اختيار أفضل طريق (Best Path) يمكن أن تسلكه المعلومات المرسلة  لكي تصل الهدف المقصود (Destination) بأفضل طريق. كما تقوم هذه الطبقة بتحديد عنوان متغير (Logical Address)  للاطراف وهو شبيه برقم الخلوي المعتاد وهذا الرقم يتغير حسب الشبكة التي يعمل عليها.
الطبقة الرابعة (Transmission Layer) تصنف لنوعين هما (Transmission Control Protocol “TCP”)   و   (User Datagram Protocol “UDP. بروتوكول TCP يضبط عمل نقل المعلومات حيث يتم الاتفاق بين الطرفين على حجم الارساليات خلال عملية نقل البيانات (Window Size) وكذلك استخدام مبدأ إعادة الإرسال في حال وجود خطأ في المعلومات المستلمة، كما يوم هذا البروتوكول بتهيئة الاتصال قبل نقل البيانات (Connection-oriented). أما بالنسبة ل (UDP) فإنه بعكس (TCP) فإنه لا يستخدم اي وسيلة لضبط عملية نقل البيانات ولا يتم تهيئة الاتصال قبل عملية النقل (Connectionless).
هذه الطبقة يتم تحديد آلية إرسال المعلومات إن كانت (TCP)  أو  (UDP)، كذلك تقوم بإعطاء ارقام المنافذ  (Port Number) لكل للمعلومات المرسلة والمستقبلة.
الطبقة الخامسة (Session Layer) ووظيفتها فتح واغلاق ومراقبة الجلسات (Sessions) بين المرسل والمستقبل. فمثلا عند كتابة العنوان www.yahoo.com في برنامج تصفح الانترنت فأن الموقع لا يفتح إلا بعد أن تضغط على كلمة (GO) أو أن تدخل(Enter)هنا يقوم ال (Session Layer) بفتح جلسة (session) مع موقع Yahoo ويقوم بمراقبة الجلسة او اغلاقها حسبما يتطلب الأمر.
أما الطبقة الساسة (Presentation Layer) فتعمل كالمترجم بين عدة لغات، فهي قادرة على تحديد نوع المعلومات المستقبلة والمرسلة (text, flash, wave, pdf, ….) وتحديد البرنامج الذي يقوم بالتعامل مع كل نوع على حدى فكثيرا ما يقوم برنامج التصفح بفتح التطبيق/البرنامج الذي يناسب نوع المعلومات تلقائيا فمثلا يقوم بتشغيل (acrobat reader) داخل (internet explorer) لكي يعرض المعلومات المستقبلة من نوع (pdf). كذلك يقوم بالتعرف على نوع (text enconding).
الطبقة السابعة (Application Layer) وهي عبارة عن البرنامج الذي يعمل من خلال شبكة الحاسوب ومن أمثلته (Internet Explorer) و (Outlook Express) وغيرهما.