كيف يغلّف التغليف بياناتك

عندما تنتقل البيانات إلى أسفل مكدس البروتوكولات استعدادًا لإرسالها، تضيف كل طبقة معلومات التحكم الخاصة بها. تُسمى هذه العملية التغليف. فكما تُوضع رسالة في ظرف، ثم في ظرف أكبر، ثم في حقيبة بريد، تغلف كل طبقة البيانات بترويسة موجهة إلى الطبقة النظيرة لها في الطرف الآخر. هكذا يجهز النموذج الطبقي البيانات فعليًا للشبكة.

تكون المعلومات التي تضيفها كل طبقة في الغالب عبارة عن ترويسة، وهي كتلة صغيرة من بيانات التحكم توضع في مقدمة الحمولة. تخبر الترويسة الطبقة المطابقة في الطرف المستقبل بكيفية معالجة البيانات: إلى أين تتجه، وأي بروتوكول تستخدم، وغير ذلك. وتضيف بعض الطبقات أيضًا تذييلًا بعد البيانات. فالترويسات هي التعليمات التي تجعل التسليم ممكنًا.

يبدأ التغليف عند طبقة التطبيق، حيث تُنشأ بياناتكم الفعلية، مثل طلب ويب. تُمرر هذه البيانات إلى طبقة النقل لبدء رحلتها. في البداية، تكون البيانات هي الرسالة نفسها فقط، من دون ترويسات شبكية. وستضيف كل طبقة أدنى ما تحتاج إليه مع هبوط البيانات عبر المكدس نحو الوسط الناقل.

في طبقة النقل، تُضاف ترويسة تتضمن أرقام المنافذ، وتتضمن في TCP معلومات التسلسل والإقرار. تُسمى البيانات مع هذه الترويسة الآن مقطعًا (في TCP) أو مخطط بيانات (في UDP). وتضمن هذه الترويسة وصول البيانات إلى التطبيق الصحيح، ووصولها مع TCP بصورة موثوقة ومرتبة إلى الطرف الآخر.

بعد ذلك، تضيف طبقة الإنترنت ترويسة IP التي تحتوي على عناوين IP المصدر والوجهة. وتُسمى النتيجة حزمة. تتيح هذه الترويسة لأجهزة التوجيه نقل البيانات عبر الشبكات إلى الجهاز الصحيح. ويصبح مقطع النقل مغلفًا داخل حزمة، ومخفيًا بوصفه حمولة بالنسبة إلى طبقة IP التي لا تقرأ إلا ترويستها الخاصة.

أخيرًا، تضيف طبقة الربط ترويسة تحتوي على عناوين MAC وتذييلًا يتضمن فحصًا للأخطاء، فتنتج إطارًا. والإطار هو ما ينتقل فعليًا إلى الكابل أو عبر الهواء على هيئة بتات. وبعد أن أضافت كل طبقة غلافها، تصبح البيانات الأصلية مغلفة بالكامل وجاهزة للإرسال عبر الوسط المحلي.

لكل مرحلة اسمها الخاص للبيانات المغلفة، وتُسمى هذه الأسماء مجتمعة وحدات بيانات البروتوكول. ويكون التسلسل: بيانات (التطبيق)، ثم مقطع (النقل)، ثم حزمة (الإنترنت)، ثم إطار (الربط). وتخبركم معرفة هذه الأسماء فورًا بالطبقة التي تناقشونها. فعندما يقول أحدهم «حزمة»، فهو يقصد طبقة الإنترنت، وعندما يقول «إطار»، فهو يقصد طبقة الربط.

في كل طبقة، تصبح البيانات التي تسلمتها من الطبقة الأعلى هي الحمولة، وتُضاف الترويسة الجديدة أمامها. وتتعامل الطبقة مع كل ما يأتي من الأعلى بوصفه حمولة غير شفافة، ولا تهتم إلا بترويستها الخاصة. وهذا التداخل، الذي تتجاهل فيه كل طبقة التفاصيل الداخلية، هو ما يحافظ على استقلالية الطبقات ونظافة التصميم.

في الجهاز المستقبل تنعكس العملية، وتُسمى فك التغليف. ومع صعود البيانات عبر المكدس، تقرأ كل طبقة ترويستها الخاصة وتزيلها، ثم تسلم الحمولة إلى الطبقة الأعلى. تزيل طبقة الربط الإطار، وتزيل طبقة الإنترنت ترويسة IP، وهكذا حتى تصل البيانات الأصلية إلى التطبيق. تغليف إلى الأسفل، وفك تغليف إلى الأعلى.

التغليف هو ما يجعل الشبكات الطبقية تعمل عمليًا. فهو يتيح لكل طبقة أداء مهمتها باستخدام ترويستها الخاصة فقط، مع نقل الطبقات الأعلى من دون تغيير. ولهذا يمكنكم تغيير طبقة واحدة دون تعطيل الطبقات الأخرى، ولهذا أيضًا تختبئ مشكلات الشبكات غالبًا في الترويسات. وتُعد قراءة الترويسات في الطبقة الصحيحة مهارة أساسية في استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

يضيف التغليف ترويسة (وأحيانًا تذييلًا) في كل طبقة أثناء هبوط البيانات: تصبح البيانات مقطعًا، ثم حزمة، ثم إطارًا جاهزًا للانتقال عبر الوسط الناقل. وعند الوصول، يزيل فك التغليف كل ترويسة بترتيب عكسي أثناء الصعود. وتقرأ كل طبقة ترويستها الخاصة فقط، وتتعامل مع الباقي بوصفه حمولة، وهذا تحديدًا ما يجعل الشبكات الطبقية عملية.

ما الترتيب الصحيح لوحدات البيانات أثناء تغليف البيانات من الأعلى إلى الأسفل؟

يغلف التغليف البياناتَ بترويسة (وأحيانًا تذييل) في كل طبقة أثناء هبوطها عبر المكدس. وتتدرج الوحدات من البيانات (التطبيق) إلى المقطع (النقل، ويضيف المنافذ)، ثم إلى الحزمة (الإنترنت، ويضيف عناوين IP)، ثم إلى الإطار (الربط، ويضيف عناوين MAC وفحص الأخطاء). وعند الوصول، يزيل فك التغليف كل ترويسة أثناء الصعود. وتقرأ كل طبقة ترويستها الخاصة فقط.