تعد طبقة الشبكة، أو الطبقة الثالثة من نموذج OSI، العمود الفقري للإنترنت. وهي مسؤولة عن توجيه حزم البيانات من المصدر إلى الوجهة عبر شبكات مختلفة. بالنسبة لطلاب الجامعات الذين يغوصون في مجال الشبكات، فإن فهم البروتوكولات التي تعمل في هذه الطبقة أمر بالغ الأهمية.
في هذا الدليل سنقوم بتحليل أهم بروتوكولات طبقة الشبكة: IP (IPv4 وIPv6), ICMP, ARPو IPsec.
1. بروتوكول الإنترنت (IP)
بروتوكول الإنترنت هو البروتوكول الأساسي المستخدم لتوصيل حزم البيانات عبر الشبكة. إنها تعمل مثل الخدمة البريدية للإنترنت، حيث تقوم بمعالجة وتوجيه الحزم إلى وجهتها النهائية.
IPv4 مقابل IPv6
هناك إصداران من IP قيد الاستخدام حاليًا:
IPv4 (إصدار بروتوكول الإنترنت 4):
- التنسيق: عنوان 32 بت، يُكتب عادةً بتدوين نقطي عشري (على سبيل المثال،
192.168.1.1). - القيد: لديها مساحة عنوان محدودة تبلغ حوالي 4.3 مليار عنوان، والتي استنفدناها فعليًا.
- التجزئة: يمكن لأجهزة التوجيه تجزئة الحزم إذا كانت كبيرة جدًا بالنسبة للشبكة.
IPv6 (إصدار بروتوكول الإنترنت 6):
- التنسيق: عنوان 128 بت، مكتوب بالنظام الست عشري ومفصول بنقطتين (على سبيل المثال،
2001:adb8:85a3::8a2e:0370:7334). - ميزة: يوفر عددًا لا نهائيًا تقريبًا من العناوين لاستيعاب العدد المتزايد من الأجهزة المتصلة (إنترنت الأشياء، والهواتف الذكية، وما إلى ذلك).
- الكفاءة: مصمم لتوفير أمان أفضل وتبسيط المعالجة بواسطة أجهزة التوجيه.
نصيحة الطالب: يمكنك التحقق من إصدار IP الذي تستخدمه باستخدام <a href="/ip-lookup.php">أداة البحث عن IP</a>.
2. بروتوكول رسائل التحكم بالإنترنت (ICMP)
بينما يقوم IP بنقل البيانات، يحافظ ICMP على صحة الشبكة. يتم استخدامه بواسطة أجهزة الشبكة، مثل أجهزة التوجيه، لإرسال رسائل الخطأ والمعلومات التشغيلية.
- الوظيفة: ICMP لا يحمل بيانات المستخدم. بدلاً من ذلك، فإنه يُبلغ عن الأخطاء. على سبيل المثال، إذا كانت الخدمة المطلوبة غير متوفرة أو لا يمكن الوصول إلى مضيف أو جهاز توجيه، يرسل ICMP رسالة لا يمكن الوصول إلى الوجهة مرة أخرى إلى المرسل.
- الاستخدام الشائع: أشهر أداة تستخدم ICMP هي
ping. عندما تقوم باختبار اتصال الخادم، يرسل جهاز الكمبيوتر الخاص بك رسالةICMP Echo Requestويرد الخادم بICMP Echo Reply. أداة أخرى،traceroute، يستخدم ICMP لتعيين بيانات المسار التي تمر عبر الإنترنت.
3. بروتوكول تحليل العنوان (ARP)
ARP يسد الفجوة بين الطبقة 3 (طبقة الشبكة) والطبقة 2 (طبقة ربط البيانات).
- المشكلة: عناوين IP هي عناوين منطقية تُستخدم للتوجيه عبر الشبكات. ومع ذلك، داخل الشبكة المحلية (LAN)، تتواصل الأجهزة باستخدام عناوين MAC الفعلية (المسجلة في بطاقة الشبكة).
- الحل: يترجم ARP عنوان IP معروف (على سبيل المثال،
192.168.1.5) إلى عنوان التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) المقابل له (على سبيل المثال،00:1A:2B:3C:4D:5E). - كيف يعمل: عندما يريد جهاز إرسال البيانات إلى جهاز آخر على نفس الشبكة المحلية (LAN)، فإنه يبث طلب ARP: "من لديه IP 192.168.1.5؟". يرد الجهاز الذي يحمل عنوان IP هذا بعنوان MAC الخاص به.
4. أمان IP (IPsec)
لم يتم دمج الأمان في التصميم الأصلي لـ IP. IPsec (أمان بروتوكول الإنترنت) عبارة عن مجموعة من البروتوكولات التي تضيف ميزات الأمان إلى اتصالات IP.
- الوظيفة: يقوم بتوثيق وتشفير حزم البيانات لتوفير اتصال آمن عبر شبكة IP.
- المكونات الرئيسية: يضمن رأس المصادقة (AH) سلامة البيانات، بينما يقوم تغليف حمولة الأمان (ESP) بتشفير البيانات.
- حالة الاستخدام: IPsec هو أساس معظم اتصالات VPN (الشبكة الخاصة الافتراضية)، مما يسمح بأنفاق آمنة عبر الإنترنت العام.
جدول ملخص
| اختصار | الاسم الكامل | الوظيفة الأساسية | التشبيه |
|---|---|---|---|
| IP | بروتوكول الإنترنت | معالجة الحزم وتوجيهها إلى وجهتها. | الخدمة البريدية (العناوين والتوصيل). |
| ICMP | بروتوكول رسائل التحكم بالإنترنت | الإبلاغ عن الأخطاء والتشخيصات (على سبيل المثال، Ping، Traceroute). | العودة إلى المرسل / إشعار حالة التسليم. |
| ARP | بروتوكول تحليل العنوان | تعيين عناوين IP المنطقية إلى عناوين MAC الفعلية. | العثور على منزل فعلي للشخص من اسمه/معرفه. |
| IPsec | أمان بروتوكول الإنترنت | يؤمن اتصالات IP عبر المصادقة والتشفير. | شاحنة مصفحة للتسليم الآمن. |
يوفر فهم هذه البروتوكولات أساسًا متينًا لأي مهنة في مجال الشبكات. سواء كنت تقوم باستكشاف أخطاء الاتصال وإصلاحها ping أو إعداد VPN آمن باستخدام IPsec، فأنت تتفاعل مباشرة مع طبقة الشبكة.