مفهوم پروتکل های استاندارد شبکه :

سیستم عامل شبکه از مجموعه کاملی از روش ها و قوانین مشخصی برای انجام هر کار پیروی می کند. این روش ها را پروتکل (Protocol) یا قانون رفتاری گویند. پروتکل ها راهنمای هر فعالیت برای انجام موفقیت آمیز آن هستند.

برای امکان ارتباط سخت افزار ها و نرم افزار های تولید کنندگان مختلف به ایجاد پروتکل های استاندارد نیاز است. دو مجموعه اصلی استاندارد ها عبارتند از : مدل OSI (Open Systems Interconnection) و پروژه 802

مفهوم لایه ها :

برای کاهش پیچیدگی طراحی شبکه ها بصورت لایه ها یا سطوح سازمان دهی می شوند. برای برقراری ارتباط بین دو رایانه عملیات پیچیده ای بین آن دو انجام می گیرد. برای سهولت این عملیات به وظایف مجزایی تقسیم می گردد که هر لایه تعدادی از این وظایف را انجام می دهد. هرلایه بر روی لایه دیگر قرار می گیرد. تعداد لایه ها نام هر لایه و عملکرد هر لایه اساس تفاوت بین شبکه هاست.

مجموعه ای از لایه ها و قراردادها معماری شبکه نام دارد.

مدل OSI معماری است که ارتباطات شبکه ای را به هفت لایه تقسیم می کند : (به ترتیب از سطح پایین تا بالا) لایه های فیزیکی Physical– پیوند داده ها Data Link– شبکه Network– انتقال Transport– جلسه Session– نمایش Presentation- کاربردی Application

به استثنای پایین ترین لایه (فیزیکی) هیچ لایه ای نمی تواند اطلاعات را بطور مستقیم به لایه همانند خود در رایانه دیگر بدهد و لایه های دیگر باید اطلاعات را به لایه پایین تر بدهند تا سر انجام از پایین ترین لایه به رایانه دیگر منتقل شود و سپس از پایین ترین لایه آن رایانه به لایه بالایی مورد نظر آن برسد.

انواع پروتکل ها :

پروتکل های زیادی وجود دارند با وظایف مختلف.

برخی پروتکل ها در لایه های متفاوت OSI کار می کنند.

چندین پروتکل می توانند با هم کار کنند که به عنوان پشته (Stack) یا رشته پروتکل ها شناخته می شوند

انواع پروتکل ها :

• پروتکل های کاربردی : مدیریت و دسترسی انتقال فایل FTAM – انتقال فایل FTP – انتقال پستی ساده SMTP – مدیریت شبکه ای ساده SNMP – اینترنت برای برقراری ارتباط با میزبان های دور و پردازش محلی داده ها Telnet و پروتکل هسته مرکزی Novell Netware (NCP)
• پروتکل های انتقال : کنترل انتقال TCP و مبادلات ATP و بقیه مانند SPX – NwLink – NetBEUI
• پروتکل های شبکه : پروتکل اینترنت IP – تبادل بین شبکه ای بسته ای IPX – حمل داده های Apple Talk (DDP) و بقیه مانند NwLink – NetBEUI

1- پروتکل کنترل انتقال / پروتکل اینترنت (TCP/IP)

(Transmission control Protocol/Internet Protocol)

اين پروتكل از مهم‌ترین ومشهورترین پروتکل های مورد استفاده در شبکه اینترنت است. این بسته نرم افزاری به اشکال مختلف برای کامپیوتر ها وبرنامه ها ی مختلف ارائه می گردد.TCP/IP از مهم‌ترین پروتکل‌های ارتباطی شبکه در جهان تلقی می شود و نه تنها برروی اینترنت و شبکه‌های گسترده گوناگون کاربرد دارد، بلکه در شبکه های محلی مختلف نیز مورد استفاده قرار می گیرد و در واقع این پروتکل زبان مشترک بین کامپیوتر ها به هنگام ارسال و دریافت اطلاعات یا داده می‌باشد. این پروتکل به دلیل سادگی مفاهیمی که در خود دارد اصطلاحا” به سیستم باز(Open system) مشهور است و برروی هر کامپیوتر و ابررایانه‌اي قابل طراحی و پیاده سازی است. از عوامل مهمي که این پروتکل را به‌عنوان یک پروتکل ارتباطی جهانی مطرح می‌كند، به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

1- این پروتکل در چارچوب UNIX Operating Systemساخته شده و توسط اینترنت بکار گرفته مي‌شود.

2- برروی هر کامپیوتر قابل پیاده سازی می‌باشد.

3- به‌صورت حرفه‌ای در شبکه های محلی و گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

4- از برنامه ها وپروتکل های استاندارد دیگري مانند پروتکل انتقال فایل (FTP)وپروتکل دو سویه ( Point to point Protocol = PPP ) نيز پشتيباني مي‌كند.

بنیاد واساس پروتکل TCP/IP آن است که اين پروتكل برای دریافت و ارسال داده ها یا پیام، پیام‌ها وداده ها را به بسته های کوچکتر و قابل حمل‌تر تبدیل می کند ، سپس این بسته‌ها به مقصد انتقال داده می شوند و در نهایت این بسته‌ها به یکدیگر پيوند خورده و شکل اولیه پیام‌ها و داده‌ها را به‌خود می گیرد.

یکی دیگر از ویژگی‌های مهم این پروتکل، قابلیت اطمینان آن در انتقال پیام هاست. این قابلیت به بررسی و بازبینی بسته ها و محاسبه‌ي بسته های دریافت شده، مربوط مي‌باشد. در ضمن این پروتکل فقط برای استفاده در شبکه اینترنت نمی باشد. بسیاری از سازمان‌ها وشرکت‌ها برای ساخت زیربنای شبکه‌ي خصوصی خود که از اینترنت جدا می باشد نیز از این پروتکل استفاده می‌کنند.

پروتکل فوق شامل چهار سطح است که عبارتند از :
الف – سطح لایه کاربرد ( Application )
ب – سطح انتقال ( Transporter)
ج – سطح اینترنت ( Internet)
د – سطح شبکه (Network)

2- پروتکل سیستم ورودی وخروجی پایه شبکه

(Network Basic Input/Output System)(NET Bios)

واسطه یا رابطی است که توسط IBM به‌عنوان استانداردی برای دسترسی به شبکه توسعه یافت. این پروتکل، داده ها را از بالاترين لایه دریافت کرده و آنها را به شبکه منتقل می‌کند. سیستم عاملی که با این پروتکل ارتباط برقرار می کند سیستم عامل شبکه (NOS) نامیده می‌شود. کامپیوترها از طریق کارت شبکه‌ي خود به شبکه متصل می شوند. کارت شبکه به سیستم عامل ویژه ای برای ارسال اطلاعات نیاز دارد. این سیستم عامل ویژه را Net Bios می‌نامند که در حافظه‌ي ROM کارت شبکه ذخیره شده است.

Net BIOS همچنین روشی را برای دسترسی به شبکه ها با پروتکل‌های مختلف آماده می‌کند. این پروتکل از سخت افزار شبکه مستقل است و مجموعه ای از فرمان‌هاي لازم برای در خواست خدمات شبکه‌ي سطح پایین را برای برنامه های کاربردی فراهم می کند.

در حال حاضر وجود Net BEUI( Net BIOS Enhanced User Interface) امتیاز جدیدي دارد که این امتیاز درواقع، ایجاد گزینه انتقال استاندارد است. Net BEUI در شبکه‌های محلی بسیار رایج است و همچنین قابلیت انتقال سریع داده ها را نیز دارد . اما چون یک پروتکل غیر قابل هدایت است به شبکه های محلی محدود شده است.

لایه ها :

مدل OSI مبتنی بر قراردادی است که سازمان استانداردهای جهانی ایزو ، به‌عنوان مرحله ای از استانداردسازی و یکسان‌سازی قراردادهای لایه‌های مختلف توسعه دارد . نام این مدل مرجع به این دلیل OSI است که با اتصال سیستم های باز سروکار دارد و سیستم‌های باز ، سیستم هایی هستند که کدها و پروتکل آن‌ها برای ارتباط باسیستم‌های دیگر باز هستند.

این مدل هفت لایه دارد که اصولی که منجر به ایجاد این لایه ها شده اند عبارتند از :

1 – وقتی نیاز به سطوح مختلف از انتزاع است ، لایه ای باید ایجاد شود.
2 – هر لایه باید وظیفه مشخصی داشته باشد.
3 – وظیفه هر لایه باید با در نظر گرفتن قراردادهای استاندارد جهانی انتخاب گردد.
4 – مرزهای لایه باید برای کمینه کردن جریان اطلاعات از طریق رابط ها انتخاب شوند.

اکنون هفت لایه را به نوبت از لایه پایین مورد بحث قرار می دهیم:

1 – لایه‌ی فیزیکی (Physical Layer):

به انتقال بیتهای خام برروی کانال ارتباطی مربوط می شود. در اینجا مدل طراحی با رابط های مکانیکی ، الکتریکی ، و رسانه انتقال فیزیکی که زیر لایه فیزیکی قرار دارند سروکار دارد.

اين لايه، ولتاژ سيگنالها و همچنين اتصالات فيزيكي را براي ارسال توسط رابط انتقال مانند HUB ها يا Repeater ها(‌تكراركننده ) تعريف مي كند .

2 – لایه‌ی اتصال داده‌ها (Data link layer):

مبین نوع فرمت هاست مثلا” شروع فریم ، پایان فریم، اندازه فریم و روش انتقال فریم . وظایف این لایه شامل موارد زیر است :

مدیریت فریم ها ، خطایابی و ارسال مجدد فریم ها، ایجاد تمایز بین فریم های داده و کنترل و ایجاد هماهنگی بین کامپیوتر ارسال کننده و دریافت کننده داده ها.

پروتکل های معروف برای این لایه عبارتند از :

الف – پروتکل SDLC که برای مبادله‌ی اطلاعات بین کامپیوتر ها بکار می رود و اطلاعات را به شکل فریم سازماندهی می کند.

ب – پروتکل HDLC که کنترل ارتباط داده ای سطح بالا زیر نظر آن است و هدف از طراحی آن این است که با هر نو ع ایستگاهی کارکند از جمله ایستگاههای اولیه ، ثانویه و ترکیبی.

اين لايه انتقال فيزيكي داده ها، بين ايستگاه‌ها را مديريت مي كند. همان‌طور كه مي دانيد، يك بسته‌ی اطلاعاتي ( فريم اطلاعاتي) داراي فيلدهاي((Checksum، آدرس مبدا و مقصد است كه با استفاده از اين اطلاعات، يك اتصال فيزيكي بين ماشين مبدا و مقصد برقرار مي كند.

3 – لایه‌ی شبکه(Network Layer):

وظیفه‌ی این لایه ، مسیر یابی می باشد. این مسیریابی عبارت است از : تعیین مسیر متناسب برای انتقال اطلاعات. لایه‌ی‌ شبکه، آدرس منطقی هر فریم را بررسی می کند و آن فریم را بر اساس جدول مسیر یابی به مسیر یاب بعدی می فرستد . لایه‌ی شبکه، مسوولیت ترجمه‌ی هر آدرس منطقی به یک آدرس فیزیکی را بر عهده دارد. پس می توان گفت برقراری ارتباط یا قطع آن و مالتی پلکس کردن از مهم‌ترین وظایف این لایه است. از نمونه‌ی بارز خدمات این لایه ، پست الکترونیکی است.

4 – لایه‌ی انتقال (Transport Layer):

وظیفه‌ی ارسال مطمئن یک فریم به مقصد را برعهده دارد. لایه‌ی انتقال پس از ارسال یک فریم به مقصد ، منتظر می ماند تا سیگنالی از مقصد مبنی بر دریافت آن فریم دریافت کند. در صورتی‌که لایه‌ی انتقال، سیگنال مذکور را از مقصد دریافت نکند. مجددا” اقدام به ارسال همان فریم به مقصد خواهد کرد.

اين لايه كنترل سالم رسيدن اطلاعات را توسط برقراري پروتكل پيغام بر عهده دارد و عمل عيب يابي را انجام مي دهد. اين لايه توسط نرم افزار مديريت مي شود.

5 – لایه‌ی اجلاس (Session Layer):

این لایه وظیفه‌ی برقراری یک ارتباط منطقی بین نرم افزارهای دو کامپیوتر را بر عهده دارد که به یکدیگر متصل هستند. وقتی که یک ایستگاه بخواهد به یک سرویس دهنده(server) متصل شود ، سرویس‌دهنده، فرایند برقراری ارتباط را بررسی می کند، سپس از ایستگاه ، درخواست نام کاربر و رمز عبور را خواهد کرد. این فرایند نمونه ای از یک اجلاس می باشد.

اين لايه وظيفه ايجاد و حفظ ارتباط را دارد . مديريت ورود به سيستم در اين لايه انجام مي شود. اين لايه نيز توسط نرم افزار مديريت مي شود و در شبكه هاي صنعتي كاربرد ندارد.

6 – لایه‌ی نمایش(Presentation Layer) :

این لایه اطلاعات را از لایه‌ی کاربرد دریافت نموده ، آنها را به شکل قابل فهم برای کامپیوتر مقصد تبدیل می کند . این لایه برای انجام این فرایند اطلاعات را به کدهای ASCII ویا Unicode تبدیل می کند.

اين لايه، جهت قالب‌بندي داده هاي اطلاعاتي (‌تبديل آنها به فريم اطلاعاتي)، براي ارسال به‌کار می‌رود و در ضمن در سمت گيرنده، تبديل آن فریم به داده اطلاعاتي به‌كار مي رود. مثلا“ ممكن است يك مجموعه كاراكتر را به كدهاي ASCII تبديل كند. همچنين عمل رمزگذاري برروي داده ها نيز ممكن است در اين لايه انجام شود. لايه 6 معمولا“ توسط نرم افزار مديريت مي شود و اغلب در شبكه هاي صنعتي كاربرد ندارد.

7 – لایه‌ی کاربرد (Application Layer) :

این لایه، امکان دسترسی کاربران به شبکه را با استفاده از نرم افزارهایی چون E-mail- FTP و…. فراهم می سازد.

اين لايه، محتوي اطلاعات را مشخص مي كند و انتقال آن‌ها بين برنامه هاي كاربردي را فراهم می‌کند. اگر شما بوسيله Email يك فايل PDF را ارسال كنيد، برنامه اي كه براي باز كردن آن استفاده مي شود Adobe Acrobat است . بيشتر لايه هاي پروتكل پيچيده هستند ولي لايه‌ی Application آخرين مرحله در ساخت اطلاعات مفيد است.

در طراحي يك سنسور اين جزء، نرم افزاري است كه داده هاي پردازشي را بين سنسورها و پردازنده مبادله مي كند.

لایه های پروتکل های گروه بندی شده با لایه های مدل OSI انطباق دارند. هر لایه در مدل OSI پروتکل مشخصی را برای انجام فعالیت های خود بکار می برد. لایه های زیرین در پشته پروتکل ها تعیین کننده راهنمایی برای اتصال اجزای شبکه از تولیدکنندگان مختلف به یکدیگر است.

لایه های بالایی در پشته پروتکل ها تعیین کننده مشخصه های جلسات ارتباطی برای برنامه های کاربردی می باشند. پروتکل ها براساس آن که به کدام لایه از مدل OSI متعلق باشند، سه نوع طبقه بندی می شوند. پروتکل های مربوط به سه لایه بالایی مدل OSI به پروتکل های Application یا کاربرد معروف هستند. پروتکل های لایه Application تامیین کننده سرویس های شبکه در ارتباط بین برنامه های کاربردی با یکدیگر هستند. این سرویس ها شامل انتقال فایل، چاپ، ارسال پیام و سرویس های بانک اطلاعاتی هستند. پروتکل های لایه نمایش یا Presentation وظیفه قالب بندی و نمایش اطلاعات را قبل از ارسال بر عهده دارند. پروتکل های لایه جلسه یا Session اطلاعات مربوط به جریان ترافیک را به داده ها اضافه می کنند.

پروتکل های نوع دوم که به پروتکل های انتقال (Transparent) معروف هستند، منطبق بر لایه انتقال مدل OSI هستند. این پروتکل ها اطلاعات مربوط به ارسال بدون خطا یا در واقع تصحیح خطا را به داده ها می افزایند. وظایف سه لایه زیرین مدل OSI بر عهده پروتکل های شبکه است. پروتکل های لایه شبکه تامیین کننده فرآیندهای آدرس دهی و مسیریابی اطلاعات هستند. پروتکل های لایه Data Link اطلاعات مربوط به بررسی و کشف خطا را به داده ها اضافه می کنند و به درخواست های ارسال مجدد اطلاعات پاسخ می گویند. پروتکل های لایه فیزیکی تعیین کننده استاندارد های ارتباطی در محیط مشخصی هستند.

TCP(Transmission Control Protocol) .

مهمترین وظیفه پروتکل فوق اطمینان از صحت ارسال اطلاعات است . پروتکل فوق اصطلاحا”

dir=ltr>Connection-oriented نامیده می شود. علت این امر ایجاد یک ارتباط مجازی بین کامپیوترهای فرستنده و گیرنده بعد از ارسال اطلا عات است . پروتکل هائی از این نوع امکانات بیشتری را بمنظور

کنترل خطاهای احتمالی در ارسال اطلاعات فراهم نموده ولی بدلیل افزایش بار عملیاتی سیستم کارائی آنان کاهش خواهد یافت . از پروتکل TCP بعنوان یک پروتکل قابل

اطمینان نیز یاد می شود. علت این امر ارسال اطلاعات و کسب آگاهی لازم از گیرنده اطلاعات بمنظور اطمینان از صحت ارسال توسط فرستنده است . در صورتیکه بسته های  اطلاعاتی بدرستی دراختیار فرستنده  قرار

نگیرند فرستنده مجددا” اقدام به ارسال اطلاعات می نماید.

UDP(User Datagram Protocol) .

پروتکل فوق نظیر پروتکل TCP در لایه ” حمل ” فعالیت می نماید.

UDP بر خلاف پروتکل TCP بصورت “بدون اتصال ” است . بدیهی است که سرعت پروتکل فوق نسبت به

TCP سریعتر بوده ولی از بعد کنترل خطاء تضمینات لازم را ارائه نخواهد داد. بهترین جایگاه استفاده از پروتکل فوق در مواردی است که برای ارسال و دریافت اطلاعات به یک سطح بالا

از اعتماد نیاز نداشته باشیم .

IP(Internet Protocol) .

پروتکل فوق در لایه شبکه ایفای وظیفه کرده و مهمترین مسئولیت  آن دریافت و ارسال بسته های اطلاعاتی به مقاصد درست است .

پروتکل فوق با استفاده آدرس های نسبت داده شده منطقی، عملیات روتینگ را انجام خواهد داد.

پروتکل های موجود در لایه Application پروتکل

TCP/IP

پروتکل TCP/IP صرفا” به سه پروتکل

dir=ltr>TCP ، UDP و IP محدود نشده و در سطح لایه

dir=ltr>Application دارای مجموعه گسترده ای از سایر پروتکل ها است . پروتکل های فوق بعنوان مجموعه ابزارهائی برای مشاهده  ،   اشکال زدائی و اخذ اطلاعات و سایر عملیات مورد

استفاده قرار می گیرند.در این بخش به معرفی برخی از این پروتکل ها خواهیم پرداخت .

FTP(File Transfer

Protocol) . از پروتکل فوق برای تکثیر فایل های موجود بر روی  یک کامیپیوتر و کامپیوتر دیگر استفاده می گردد. ویندوز ۲۰۰۰ دارای یک برنامه خط دستوری بوده که بعنوان سرویس گیرنده ایفای

وظیفه کرده و امکان ارسال و یا دریافت فایل ها را از یک سرویس دهنده FTP فراهم می کند. سرویس دهنده FTP

بعنوان یک بخش مجزاء و در زمان نصب IIS ( سرویس دهنده اطلاعاتی اینترنت ) بر روی سیستم نصب خواهد شد.

SNMP(Simple

Network Management Protocol) . از پروتکل فوق بمنظور اخذ اطلاعات آماری استفاده می گردد. یک سیستم مدیریتی درخواست خود را از یک آژانس

dir=ltr>SNMP مطرح و ماحصل عملیات کار در یک MIB(Management Information Base) ذخیره می گردد.

dir=ltr>MIB یک بانک اطلاعاتی بوده که اطلاعات مربوط به کامپیوترهای موجود در شبکه را در خود نگهداری می نماید .( مثلا” به چه میزان فضا مربوط به هارد دیسک وجود دارد)

TelNet .

با استفاده از پروتکل فوق کاربران قادر به log on اجرای برنامه ها و مشاهده فایل های

موجود بر روی یک کامپیوتر از راه دور می باشند. ویندوز ۲۰۰۰ دارای برنامه های سرویس دهنده و گیرنده جهت فعال نمودن و استفاده از پتانسیل فوق است .

SMTP(simple Mail Transfer Protocol) .

از پروتکل فوق برای ارسال پیام الکترونیکی بر روی اینترنت استفاده می گردد.

HTTP(HyperText Transfer Protocol) .

پروتکل فوق مشهورترین پروتکل در این گروه بوده و از آن برای رایج ترین سرویس اینترنت یعنی وب استفاده می

گردد. با استفاده از پروتکل فوق کامپیوترها قادر به مبادله فایل ها با فرمت های متفاوت ( متن،  تصاویر ،گرافیکی ، صدا  ویدئو و…) خواهند بود. برای مبادله اطلاعات با استناد به پروتکل فوق می بایست ، سرویس فوق از

طریق نصب سرویس دهنده وب فعال و در ادامه  کاربران و استفاده کنندگان با استفاده از یک مرورگر وب قادر به استفاده از سرویس فوق خواهند بود.

NNTP(Network News TYransfer Protocol) .

از پروتکل فوق برای مدیریت پیام های ارسالی برای گروه های خبری خصوصی و عمومی استفاده می گردد.

بمنظور عملیاتی نمودن سرویس فوق می بایست سرویس دهنده NNTP برای مدیریت محل ذخیره سازی پیام های ارسالی نصب و در ادامه کاربران و سرویس گیرندگان با استفاده

از برنامه ای موسوم به NewsReader از اطلاعات ذخیره شده استفاده خواهند کرد. ویندوز 2000 Server دارای یک سرویس

دهنده NNTP بهمراه IIS است . برنامه Outlook Explore 5.0

علاوه بر ارائه امکانات لازم در خصوص ارسال و دریافت پیام های الکترونیکی دارای امکانات لازم بعنوان یک NewsReader نیز است .