ما هو نموذج TCP/IP؟ شرح الطبقات الأربع وكيف تنتقل البيانات عبر الإنترنت
عندما تفتح موقعاً إلكترونياً أو ترسل رسالة عبر الإنترنت، تنتقل البيانات بين جهازك والخادم من خلال سلسلة من العمليات المنظمة. تعتمد هذه العملية على مجموعة من البروتوكولات التي تحدد كيفية تجهيز البيانات وإرسالها واستقبالها.
يُعد نموذج TCP/IP من أهم الأسس التي تقوم عليها اتصالات الإنترنت، إذ يقسم عملية الاتصال إلى أربع طبقات مترابطة، تتولى كل منها مجموعة محددة من المهام.
في هذا المقال سنتعرف على مفهوم نموذج TCP/IP، ووظائف طبقاته الأربع، والفرق بينه وبين نموذج OSI، وكيف تنتقل البيانات من جهاز المرسل إلى جهاز المستقبل.
ما هو نموذج TCP/IP؟
نموذج TCP/IP هو إطار يصف مجموعة بروتوكولات الاتصال المستخدمة لنقل البيانات بين الأجهزة والشبكات المختلفة. يشير اسمه إلى بروتوكولي TCP وIP، لكنه لا يقتصر عليهما، بل يضم بروتوكولات أخرى مثل UDP وDNS وHTTP وICMP.
كما يعتمد النموذج على تقسيم عملية الاتصال إلى طبقات مستقلة نسبياً، بحيث تتولى كل طبقة وظيفة محددة وتقدم خدماتها للطبقة الأعلى منها. يساعد هذا التقسيم على فهم طريقة عمل الإنترنت وتحليل مشكلات الاتصال وتحديد الجزء الذي قد يحدث فيه الخلل.
ما طبقات نموذج TCP/IP الأربع؟
يتكون التمثيل الشائع لنموذج TCP/IP من أربع طبقات رئيسية، تبدأ بطبقة التطبيقات وتنتهي بطبقة الوصول إلى الشبكة.
1. طبقة التطبيقات
تُعد طبقة التطبيقات أعلى طبقات النموذج، وهي المسؤولة عن توفير خدمات الشبكة التي تستخدمها البرامج والتطبيقات. تشمل أمثلتها بروتوكولات تصفح المواقع، وتحويل أسماء النطاقات، وإرسال البريد الإلكتروني ونقل الملفات.
فعندما تفتح موقعاً إلكترونياً، يستخدم متصفحك بروتوكولات هذه الطبقة للتواصل مع الخادم وطلب المحتوى.
يمكنك أيضاً قراءة: البروتوكولات المستخدمة في طبقة التطبيقات.
2. طبقة النقل
تتولى طبقة النقل تنظيم الاتصال بين التطبيقات على الأجهزة المختلفة، وتحديد طريقة نقل البيانات. يُعد بروتوكولا TCP وUDP من أهم البروتوكولات المستخدمة فيها.
يوفر بروتوكول TCP نقلاً موثوقاً ومرتباً للبيانات، ويستخدم آليات للتحقق من الاستلام وإعادة إرسال البيانات المفقودة. أما UDP فيوفر طريقة نقل أخف، دون ضمان وصول جميع البيانات أو ترتيبها.
تستخدم هذه الطبقة أيضاً أرقام المنافذ لتحديد التطبيقات والخدمات المستقبلة.
يمكنك أيضاً قراءة: أساسيات بروتوكولات TCP وUDP والمنافذ.
3. طبقة الإنترنت
تتعامل هذه الطبقة مع عنونة البيانات وتوجيه الحزم بين الشبكات المختلفة. يؤدي بروتوكول IP الدور الأساسي فيها، إذ يحدد عناوين المصدر والوجهة ويساعد أجهزة التوجيه على تمرير الحزم نحو وجهتها.
من أمثلتها الإصداران الرابع والسادس من بروتوكول الإنترنت، إضافة إلى بروتوكولات رسائل التحكم في الشبكة.
يمكنك أيضاً قراءة: ما هو بروتوكول الإنترنت؟.
4. طبقة الوصول إلى الشبكة
تُعد هذه الطبقة الأقرب إلى وسيط الاتصال الفعلي، وتتولى تجهيز البيانات لنقلها عبر الشبكة المحلية. تشمل وظائفها التعامل مع الإطارات وعناوين الاتصال المحلية، وإرسال البيانات باستخدام التقنيات السلكية واللاسلكية.
تجمع هذه الطبقة في النموذج الرباعي وظائف ترتبط بطبقتي ربط البيانات والطبقة الفيزيائية في نموذج OSI.
كيف تنتقل البيانات عبر طبقات TCP/IP؟
عندما يرسل المستخدم بيانات إلى جهاز آخر، تبدأ العملية في طبقة التطبيقات، ثم تنتقل إلى طبقة النقل، وبعدها طبقة الإنترنت، وأخيراً طبقة الوصول إلى الشبكة. تضيف كل طبقة معلومات التحكم اللازمة حتى تصبح البيانات جاهزة للإرسال.
- طبقة التطبيقات: تنشئ البيانات أو الرسالة التي يريد التطبيق إرسالها.
- طبقة النقل: تضيف معلومات النقل، مثل أرقام المنافذ، وتجهز البيانات للإرسال.
- طبقة الإنترنت: تضيف معلومات العناوين اللازمة لتحديد المصدر والوجهة.
- طبقة الوصول إلى الشبكة: تضع حزمة الإنترنت داخل إطار مناسب للإرسال عبر الشبكة المحلية.
عندما تصل البيانات إلى الجهاز المستقبل، تحدث العملية بالعكس، حيث تتم معالجة المعلومات وإزالة التغليف تدريجياً حتى تصل البيانات الأصلية إلى التطبيق المستقبِل.
ما المقصود بتغليف البيانات وفك التغليف؟
تغليف البيانات هو إضافة معلومات التحكم الخاصة بكل طبقة إلى البيانات القادمة من الطبقة الأعلى. يمكن تبسيط مراحل التغليف في العناصر التالية:
- بيانات التطبيق.
- مقطع النقل أو وحدة بيانات النقل.
- حزمة الإنترنت.
- إطار الشبكة.
- البتات التي تنتقل عبر وسيط الاتصال.
أما فك التغليف فهو العملية العكسية التي تحدث في الجهاز المستقبل. ومن المهم معرفة أن إطار الشبكة المحلية قد يتغير أثناء انتقال الحزمة عبر أجهزة التوجيه، إذ يمكن إنشاء إطار جديد يناسب كل وصلة شبكية.
ما الفرق بين نموذج TCP/IP ونموذج OSI؟
يستخدم النموذجان لفهم كيفية تنظيم الاتصال الشبكي، لكنهما يختلفان في عدد الطبقات وطريقة تصنيف الوظائف. يتكون نموذج TCP/IP الشائع من أربع طبقات، بينما يتكون نموذج OSI من سبع طبقات.
| المقارنة | TCP/IP | OSI |
|---|---|---|
| عدد الطبقات | أربع طبقات | سبع طبقات |
| الهدف | وصف بروتوكولات الإنترنت | نموذج مرجعي للاتصال |
| التطبيقات | تجمع وظائف متعددة | التطبيقات والعرض والجلسة |
| النقل | طبقة مستقلة | طبقة مستقلة |
| الإنترنت | تقابل تقريباً طبقة الشبكة | طبقة الشبكة |
| الوصول إلى الشبكة | يجمع وظائف الربط والطبقة الفيزيائية | ربط البيانات والطبقة الفيزيائية |
التوافق بين الطبقات تقريبي وليس تطابقاً كاملاً واحداً لواحد.
يمكنك أيضاً قراءة: ما هو نموذج ربط الأنظمة المفتوحة OSI؟.
هل يتكون نموذج TCP/IP من أربع طبقات أم خمس؟
قد تجد بعض المراجع التي تعرض نموذج TCP/IP بخمس طبقات، وذلك بسبب تقسيم طبقة الوصول إلى الشبكة إلى طبقة ربط البيانات والطبقة الفيزيائية. أما النموذج الرباعي فيجمع الوظيفتين ضمن طبقة واحدة.
الأسئلة الشائعة حول نموذج TCP/IP
ما وظيفة نموذج TCP/IP؟
ينظم طريقة اتصال الأجهزة عبر الشبكات، من تجهيز البيانات إلى نقلها وتوجيهها واستقبالها.
ما الفرق بين TCP وIP؟
TCP بروتوكول في طبقة النقل يهتم بموثوقية نقل البيانات، بينما IP يعمل في طبقة الإنترنت ويهتم بالعنونة والتوجيه.
في أي طبقة يعمل DNS؟
يُصنف بروتوكول DNS ضمن طبقة التطبيقات، ويستخدم بروتوكولات النقل لإرسال الاستعلامات والردود.
هل يستخدم الإنترنت نموذج TCP/IP؟
تعتمد اتصالات الإنترنت على مجموعة بروتوكولات الإنترنت، ويُستخدم نموذج TCP/IP لشرح تنظيم هذه البروتوكولات ووظائفها.
الخلاصة
يمثل نموذج TCP/IP أحد الأسس المهمة لفهم طريقة عمل الإنترنت، إذ يقسم الاتصال الشبكي إلى أربع طبقات متكاملة: التطبيقات، والنقل، والإنترنت، والوصول إلى الشبكة. يساعد فهم هذه الطبقات على استيعاب طريقة عمل البروتوكولات وتحليل مشكلات الشبكات، وفهم كيفية انتقال البيانات بين الأجهزة المختلفة.
