البرمجة والذكاء الاصطناعي · الصف الأول الثانوي · الترم الأول
بروتوكول الاتصال وآلية TCP/IP
الحزمة ورأسها، ومفهوم بروتوكول الاتصال، وبروتوكولات TCP وUDP وIP ووظيفة كل منها، ونموذج الطبقات الأربع لـ TCP/IP وأمثلة على بروتوكولات كل طبقة، وخطوات نقل البيانات عبر الإنترنت والتوجيه.
آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى
مقدمة
- الوحدة الثامنة: الشبكات — الموضوع 8-3
لكي يتفاهم شخصان يجب أن يتكلما لغة واحدة ويتفقا على قواعد الحوار. وكذلك الأجهزة على الإنترنت، مهما اختلفت شركاتها وأنواعها، تتبع اتفاقيات مشتركة تسمى البروتوكولات. في هذا الدرس نتعرف على أهم بروتوكولات الإنترنت وكيف تنتقل رسالتك خطوة بخطوة.
أهداف التعلم
- أن تعرّف الحزمة وبروتوكول الاتصال.
- أن تميز بين وظائف بروتوكولات TCP وUDP وIP.
- أن تصف نموذج الطبقات الأربع لـ TCP/IP.
- أن ترتب خطوات نقل البيانات عبر الإنترنت.
شرح الدرس
الحزمة
الحزمة (Packet) الوحدة الصغيرة التي تُقسم إليها البيانات لإرسالها عبر الشبكة. وكل حزمة يُرفق بها رأس (Header) يحتوي معلومات الوجهة، كما يُكتب العنوان على الظرف.
بروتوكول الاتصال
بروتوكول الاتصال (Communication protocol) اتفاقية مشتركة تحدد قواعد تبادل البيانات في شبكات المعلومات والاتصالات. ومن أهم البروتوكولات:
| البروتوكول | وظيفته | يُستخدم في |
|---|---|---|
| TCP | يقسم البيانات إلى حزم، ويرتب الحزم المستلمة، ويطلب إعادة إرسال أي حزمة مفقودة | صفحات الويب، البريد، تحميل الملفات (حيث الدقة مهمة) |
| UDP | يركز على الإرسال في الوقت الفعلي بسرعة، دون إعادة إرسال المفقود | المكالمات الصوتية وبث الفيديو (حيث السرعة أهم) |
| IP | يعين عناوين IP ليسلم الحزم إلى الوجهة الصحيحة | كل الاتصالات على الإنترنت |
لماذا يستخدم البث المباشر UDP؟ لأن إعادة إرسال جزء صغير فُقد من ثانية مضت لا فائدة منها في مكالمة مباشرة؛ الأهم أن يستمر الصوت دون تأخير.
نموذج الطبقات الأربع لـ TCP/IP
TCP/IP مجموعة البروتوكولات المستخدمة على الإنترنت، وتنظم إرسال البيانات واستقبالها عبر أربع طبقات:
| الطبقة | اسمها | وظيفتها | أمثلة |
|---|---|---|---|
| الرابعة | طبقة التطبيق | الاتصال بين التطبيقات | HTTP، SMTP |
| الثالثة | طبقة النقل | التحكم في الاتصال، وكشف الأخطاء، وإعادة الإرسال | TCP، UDP |
| الثانية | طبقة الإنترنت | تخصيص عناوين IP وتحديد المسار | IP |
| الأولى | طبقة واجهة الشبكة | الاتصال المادي والتفاعل بين الأجهزة | Ethernet |
خطوات نقل البيانات عبر الإنترنت
- التقسيم: تُقسم البيانات المراد إرسالها إلى حزم.
- العنونة: يُرفق بكل حزمة في رأسها عنوانا IP للمرسل والمستلم.
- التوجيه (Routing): يُحدد أفضل مسار لكل حزمة وتُسلم إلى الوجهة، وقد تسلك الحزم مسارات مختلفة.
- التجميع: عند الاستلام يُطلب إعادة إرسال أي حزمة مفقودة، ثم تُرتب الحزم لتكتمل البيانات.
أمثلة وتطبيقات
- إرسال صورة لصديقك: يقسم TCP الصورة إلى حزم، ويضيف IP العناوين، ويختار الراوترات المسارات، وعند صديقك يرتب TCP الحزم ويطلب ما فُقد منها، فتظهر الصورة كاملة.
- مكالمة فيديو: تستخدم UDP؛ فإذا فُقدت حزمة صغيرة قد تلاحظ تشوشًا لحظيًّا، لكن المكالمة تستمر بلا تأخير.
- تشبيه الطبقات: كتابة رسالة (التطبيق)، ووضعها في ظروف مرقمة (النقل)، وكتابة العنوان (الإنترنت)، وتسليمها لسيارة البريد (واجهة الشبكة).
ملاحظات مهمة
- TCP يضمن الدقة والترتيب، وUDP يفضّل السرعة.
- التوجيه يعني اختيار المسار؛ وهو دور الراوترات التي درستها في الدرس الأول من هذه الوحدة.
- HTTP وSMTP سنتعرف عليهما أكثر في درس آلية عمل الويب والبريد الإلكتروني.
المفاهيم الأساسية
- الحزمة وحدة نقل البيانات، ورأسها يحمل معلومات الوجهة.
- البروتوكول اتفاقية مشتركة لتبادل البيانات.
- TCP: تقسيم وترتيب وإعادة إرسال المفقود. UDP: إرسال فوري للصوت والفيديو. IP: العنونة والتسليم.
- طبقات TCP/IP: التطبيق، النقل، الإنترنت، واجهة الشبكة.
- خطوات النقل: تقسيم، عنونة، توجيه، تجميع.
ملخص الدرس
تتواصل الأجهزة على الإنترنت ببروتوكولات متفق عليها: يقسم TCP البيانات ويضمن وصولها كاملة مرتبة، ويرسل UDP بسرعة للبث المباشر، ويوجه IP الحزم بعناوينها. وتُنظم هذه البروتوكولات في أربع طبقات، وتنتقل البيانات بالتقسيم والعنونة والتوجيه ثم التجميع عند المستلم.
أسئلة للتدريب
- عرّف الحزمة وبروتوكول الاتصال.
- قارن بين TCP وUDP، ولماذا تستخدم مكالمات الفيديو UDP؟
- رتب طبقات TCP/IP واذكر بروتوكولًا لكل طبقة.
- ما المقصود بالتوجيه؟
- رتب خطوات نقل البيانات عبر الإنترنت.