الطبقة الثالثة: طبقة الشبكة

الطبقة الثالثة: كيف تنتقل الرسالة بين الشبكات؟

تعرفنا في الطبقة الثانية على العنونة الفيزيائية التي تساعد البيانات في التنقل داخل الشبكة المحلية، كذلك تحتاج هذه البيانات إلى نظام عنونة يعمل على التنقل بين الشبكات، هذا الدور تقوم به الطبقة الثالثة عن طريق العنونة المنطقية.

• عنوان فريد: في أي نظام اتصالات يجب وجود عنوان فريد لكل جهاز على شبكة الاتصال ليمكنه التواصل مع أقرانه عبر الشبكات.
• عنوان ⁦IP⁩: يجب أن يوجد لكل جهاز على شبكة الحاسوب عنوان ⁦IP⁩ يميزه عن غيره، ويستخدمه الآخرون للوصول إلى الجهاز.
• التوجيه: توجيه الرسالة (الحزمة) من المصدر للهدف عبر الموجهات ⁦Routers⁩، اعتماداً على عنوان ⁦IP⁩ الهدف الموجود في رأس الحزمة.

• الحزمة: يسمى تنسيق الرسالة في هذه الطبقة (الطبقة الثالثة) بحزمة ⁦(Packet)⁩.

العنوان: جزء للشبكة وجزء للجهاز

• عدد العناوين: يدعم ⁦IPv4⁩ عدد $2^{32} = 4.294.967.296$ عنوان، ما يقارب 4.3 مليار عنوان.
• التمثيل: يمثل بالنظام العشري، 4 خانات عشرية، كل خانة تمثل 8 بت.
• مدى الخانة: الرقم العشري بين (0 عشري) الذي يمثل (0000 0000) ثنائي، و(255 عشري) الذي يمثل (1111 1111) ثنائي.

• قسمان: ينقسم عنوان الـ ⁦IP⁩ الى قسم يمثل عنوان الشبكة الموجود فيها الجهاز، والآخر يمثل عنوان الجهاز داخل الشبكة.
• داخل نفس الشبكة: تتشابه الأجهزة في الجزء الخاص بعنوان الشبكة، وتختلف في الجزء الخاص بعنوان الجهاز.

من يحدد أين ينتهي عنوان الشبكة ويبدأ عنوان الجهاز؟

• الرقم 255 والرقم صفر (0): يستخدم 255 في قناع الشبكة لتحديد الجزء الخاص بعنوان الشبكة، والصفر لتحديد الجزء الخاص بعنوان الجهاز.

كيف يحصل جهازك على عنوانه؟

• طريقتان: أن يكوّن المستخدم العنوان بشكل يدوي، أو أن يحصل الجهاز على عنوان بطريقة تلقائية.
• التلقائي ⁦(DHCP)⁩: يجب وجود جهاز في الشبكة يقدم الخدمة (بروتوكول ⁦DHCP Dynamic Host Configuration Protocol⁩).
• خادم العناوين: لديه مجموعة من العناوين يوزعها تلقائياً، وغالباً تكون الخدمة في الموجه ⁦ROUTER⁩ الموجود في المؤسسة أو المنزل.

• اليدوي للخدمات: إذا كان الجهاز يوفر خدمة على الشبكة كطابعة شبكة، فالطريقة الأولى (التكوين اليدوي) هي المناسبة، لأنه يجب وجود عنوان ثابت عليه.
• التلقائي للتصفح: إذا كان الجهاز يطلب الخدمة من الشبكة كتصفح الانترنت، فالطريقة الثانية (التكوين التلقائي) هي المناسبة.

• الافتراضي: الاعدادات الافتراضية لنظام ⁦windows⁩ هو اعداد العنوان التلقائي ⁦Obtain IP address automatically⁩.
• الثابت: يمكنك اختيار الإعداد اليدوي ⁦Use the following IP address⁩ لتعيين عنوان ثابت.
• مثال: 10.0.0.30 هو عنوان ⁦IP⁩ الجهاز، و255.255.255.0 قناع الشبكة.
• البوابة الافتراضية: 10.0.0.138 هو عنوان الموجه ⁦ROUTER⁩ للخروج خارج الشبكة الداخلية والوصول لشبكة الإنترنت.
• أمر ⁦ping⁩: يستخدم في موجه الأوامر لفحص الاتصال مع عنوان ⁦IP⁩ على الشبكة.

الموجه: المحطة التي تقرر الاتجاه

• الموجه ⁦Router⁩: من أهم أجهزة الشبكة التي تعمل في الطبقة الثالثة (طبقة الشبكة).
• DNS: تعطينا عنوان (216.58.214.132) للاسم ⁦(WWW.google.com)⁩.
• الموجه: يحول الرسالة بين الشبكات اعتماداً على عنوان ⁦IP⁩ الموجود في الرسالة (الحزمة) وصولاً للهدف.
• في المثال: رسالتنا وجهت من قبل 10 موجهات وصولاً لموقع ⁦www.google.com⁩.

لماذا عنوانان لكل رسالة؟

ولكن لماذا نحتاج لنظامي عنونة (فيزيائي ومنطقي)؟

• العنوان الكامل: عنوان صديقك الكامل (محافظة الخليل، قرية أ، حي ب، منزل ج) يسمى بالعنوان المنطقي.
• المحطات: إذا استخدمت المواصلات العامة فأنت بحاجة للتنقل بين عدة محطات، وهذه العناوين تسمى العناوين الفيزيائية.

• المنطقي: عنوان ثابت لا يتغير على طول المسار بين المصدر والهدف، ويستخدم عند كل محطة لتحديد الاتجاه المناسب.
• الفيزيائي: عنوان يتغير بين كل مرحلة وأخرى، ويدل على العنوان التالي في الطريق.

• عند الانطلاق: العنوان الهدف الفيزيائي ⁦MAC⁩ هو عنوان ⁦MAC⁩ الموجه ⁦ROUTER⁩ الموجود في مدرستك، وليس عنوان جوجل.
• عند الخروج من موجه المدرسة: تحافظ الرسالة على عنوان الهدف المنطقي ⁦IP⁩ لجوجل، ويتغير العنوان الفيزيائي إلى الموجه الخاص بمزود الإنترنت.

• أداة: يمكن الحصول على نفس النتيجة، ولكن بواجهة رسومية بالاستعانة بإحدى التطبيقات.

مثال: رسالة تعبر بين شبكتين

• المرحلة الثانية: يتفحص الموجه عنوان ⁦IP⁩ الهدف ويجد أنه ينتمي إلى الشبكة 192.168.4، فيوجه الرسالة للمنفذ الثاني 192.168.4.1.

أسئلة الدرس: اختبر نفسك

كم عدد الخانات الثنائية التي يتكون منها عنوان ⁦IPv4⁩؟

كيف يتم التمييز بين جزء عنوان الشبكة و جزء الجهاز في عنوان ال ⁦IP⁩؟ دعم إجاباتك بأمثلة.

خلال مسار الرسالة بين المرسل و المستقبل ما هي العناوين التي تبقى ثابتة داخل الرسالة؟ و ما هي العناوين التي تتغير بالانتقال من موجه لآخر؟

ما الفرق بين العنوان المنطقي و العنوان الفيزيائي؟

ما الجهاز الذي يتم استخدامه لتوجيه الرسائل التي تنتمي لشبكات مختلفة؟

اي عنوان داخل الرسالة يستخدمه الموجه لأخذ القرار إلى أي منفذ يجب توجيه الرسالة؟