طبقتا الشبكة والنقل

فوق طبقة ربط البيانات، التي يقتصر دورها على الاتصال المحلي، توجد طبقتان تجعلان الاتصال الأوسع ممكنًا. الطبقة 3 هي طبقة الشبكة، والطبقة 4 هي طبقة النقل. تنقل طبقة الشبكة البيانات بين الشبكات المنفصلة باستخدام العناوين المنطقية، بينما تدير طبقة النقل المحادثة بين التطبيقات، بما في ذلك الموثوقية. وتحمل الطبقتان البيانات عبر الإنترنت وتوصلانها إلى البرنامج الصحيح.

تتولى طبقة الشبكة العنونة المنطقية والتوجيه، فتختار المسارات التي تتيح للبيانات العبور عبر شبكات متعددة. وأهم ما يميزها هو عنوان IP ‏(Internet Protocol)، وهو عنوان منطقي يحدد الجهاز في أي مكان على الإنترنت، بخلاف عنوان MAC المحلي. وفي طبقة الشبكة يتم التخطيط للرحلة من شبكة إلى أخرى بعيدة وتوجيهها.

عنوان IP هو عنوان منطقي هرمي يمكن توجيهه عبر الإنترنت. وبما أنه منظم، يمكن للموجّهات استخدام أجزاء منه لتحديد الاتجاه، كما يحدث عند قراءة الرمز البريدي. ويمكن تعيين عناوين IP وتغييرها، بخلاف عناوين MAC الثابتة. وهذه العنونة المنطقية هي التي تتيح للحزمة العثور على خادم في الجانب الآخر من العالم.

تُعد الموجّهات الأجهزة الأساسية في الطبقة 3. يقرأ الموجّه عنوان IP للوجهة في كل حزمة، ثم يعيد توجيهها نحو الشبكة الصحيحة، قفزةً تلو الأخرى. وتربط الموجّهات الشبكات المختلفة، ولذلك يربط الموجّه المنزلي شبكة LAN لديك بالإنترنت. وكلما وجب على البيانات الانتقال من شبكة إلى أخرى، يتخذ موجّه من الطبقة 3 القرار المناسب.

وحدة طبقة الشبكة هي الحزمة. وتغلف الحزمة بيانات طبقة النقل برأس IP يحتوي على عناوين IP للمصدر والوجهة. وتقرأ الموجّهات هذا الرأس لتوجيه الحزمة. وعلى خلاف الإطار، صُممت الحزمة للانتقال عبر العديد من الشبكات، مع إبقاء عناوين IP نفسها من الطرف إلى الطرف، حتى مع تغير الإطارات المحلية المحيطة بها عند كل قفزة.

تدير طبقة النقل الاتصال من طرف إلى طرف بين التطبيقات. وتقسم البيانات إلى مقاطع، ويمكنها ضمان التسليم الموثوق، كما تستخدم أرقام المنافذ لتوجيه البيانات إلى البرنامج الصحيح. وبينما توصل الطبقة 3 الحزم إلى الجهاز الصحيح، تضمن الطبقة 4 وصولها إلى التطبيق الصحيح على ذلك الجهاز ووصولها دون أخطاء.

‏TCP ‏(Transmission Control Protocol) هو بروتوكول النقل الموثوق. فهو ينشئ اتصالًا، ويرقّم المقاطع، ويؤكد التسليم باستخدام الإقرارات، ويعيد إرسال أي بيانات مفقودة. ويضمن TCP وصول البيانات كاملة وبالترتيب، مما يجعله مناسبًا لصفحات الويب والبريد الإلكتروني ونقل الملفات. والمقابل لذلك هو بعض الحمل الإضافي الناتج عن هذا التتبع الدقيق.

‏UDP ‏(User Datagram Protocol) هو بروتوكول النقل السريع وخفيف الوزن. فهو يرسل البيانات دون اتصالات أو إقرارات أو ضمان للترتيب. وهذا يجعل UDP سريعًا وفعالًا، ومناسبًا للفيديو المباشر والمكالمات الصوتية والألعاب، حيث تكون السرعة أهم من إعادة إرسال حزمة مفقودة. ويستبدل UDP الموثوقية بحمل منخفض وتأخير أدنى.

تتيح أرقام المنافذ لجهاز واحد تشغيل العديد من تطبيقات الشبكة في الوقت نفسه. ويستمع كلٌّ من الخدمات إلى منفذ، مثل المنفذ 80 لحركة مرور الويب أو 443 لحركة مرور الويب الآمنة. وتستخدم طبقة النقل المنافذ لتسليم البيانات الواردة إلى التطبيق الصحيح. ومن دون المنافذ، لن يتمكن الجهاز من معرفة ما إذا كانت البيانات الواردة مخصصة للمتصفح أو البريد الإلكتروني أو لعبة.

تشكل هذه الطبقات معًا جوهر تسليم البيانات عبر الإنترنت. تستخدم طبقة الشبكة عناوين IP والموجّهات لتسليم الحزمة إلى الجهاز الصحيح عبر شبكات متعددة. ثم تستخدم طبقة النقل المنافذ وTCP أو UDP لتسليم البيانات إلى التطبيق الصحيح، سواء بشكل موثوق أو سريع. تعثر الطبقة 3 على الجهاز، وتعثر الطبقة 4 على البرنامج.

تتولى الطبقة 3، وهي طبقة الشبكة، عنونة IP المنطقية والتوجيه عبر الموجّهات، فتنقل الحزم بين الشبكات. وتدير الطبقة 4، وهي طبقة النقل، التسليم من طرف إلى طرف باستخدام المنافذ، وتختار بين TCP الموثوق وUDP السريع. ولهاتين الطبقتين الوسطيتين الفضل في عبور البيانات الإنترنت العالمي ووصولها إلى التطبيق الصحيح تمامًا.

أي طبقة تستخدم عناوين IP والموجّهات لنقل البيانات بين الشبكات المنفصلة؟

تستخدم طبقة الشبكة (الطبقة 3) عناوين IP المنطقية والموجّهات لتوجيه الحزم بين الشبكات المنفصلة. وتدير طبقة النقل (الطبقة 4) التسليم من طرف إلى طرف، باستخدام أرقام المنافذ للوصول إلى التطبيق الصحيح، واختيار TCP للتسليم الموثوق والمرتب أو UDP للنقل السريع وخفيف الحمل. تعثر الطبقة 3 على الجهاز، وتعثر الطبقة 4 على البرنامج. وتحملان البيانات معًا عبر الإنترنت.