كتب تعبير الوضيفي

طبقة الشبكة

بروتوكول رسائل التحكم في الإنترنت

بروتوكول رسائل التحكم في شبكة الإنترنت هو (بالإنجليزية: Internet Control Message Protocol اختصاراً ICMP)‏ هو بروتوكول تبليغ عن الأخطاء يعمل مع بروتوكول الإنترنت ويقدّم مجموعة من الوظائف التي تُستخدم في إدارة الشبكة والتحري عن الأخطاء فيها، أشهرها أمر التحقق من الاتصال Ping الذي يُستعمل للتحقق من اتصال مضيف ما مع الشبكة. وصف هذا البروتوكول في وثيقة طلب التعليقات RFC 792.

تُصنَّف رسائل هذا البروتوكول إلى صنفين: رسائل الأخطاء ورسائل الإعلام. قد تحتوي رسائل الأخطاء على ترويسة بروتوكول إنترنت كاملة أو جزئية تضمّ فيها عناوين بروتوكول إنترنت، وإذا انتقلت الرسالة بين نطاقين، وأجريت ترجمة عناوين الشبكة عليها، يجب ترجمة عناوين الشبكة المحمولة فيها أيضاً. أما في رسائل الإعلام، فيجب ترجمة مُعرِّف الاستعلام بشكل مشابه لترجمة أرقام المنافذ. في كلتا الحالتين، ونتيجة لتغيير محتويات الترويسة، يجب إعادة حساب حقل التحقق الجمعي فيها.

وُصِفت المُتطلبات السلوكية اللازمة لعمل ترجمة عنوان الشبكة مع بروتوكول رسائل التحكم في الإنترنت في وثيقة طلب التعليقات RFC 5508.

الإصدار السادس من بروتوكول الإنترنت

هناك حالة من الجدل حول استعمال ترجمة عنوان الشبكة مع الإصدار السادس من بروتوكول الإنترنت، البعض يُحاجج أن استعمال الترجمة يُلغى مبدأً أساسيَّاً من المبادئ التي قامت عليها الإنترنت، وهو مبدأ الطرفين، ويقول بأنَّ تطوير واستعمال ترجمة عنوان الشبكة كان حلاً آنيَّاً لمشكلة استنفاد فضاء عناوين الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت. أمَّا الفريق المؤيد للاستعمال فيُجادل بأنَّ استعمال الترجمة يُقدِّم عدد من المنافع والتسهيلات لا بديل آخر لها أو يصعب التخليّ عنها.

يشير الفريق المعارض لاستخدام تقنية الترجمة مع الإصدار السادس إلى زوال السبب الذي أدى إلى تطويرها أساساً، وهو محدودية فضاء عناوين الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت وسرعة استنفاذه، ويستندون في دفاعهم إلى حقيقة أن تطبيق ترجمة عناوين الشبكة تخلق حاجزاً يُوضع في وجه شفافية الشبكة، ولذلك فإنَّ وثيقة طلب التعليقات RFC 4924 تُوصي بتجنب استعمال ترجمة عنوان الشبكة مع الإصدار السادس من بروتوكول الإنترنت مادام ذلك ممكناً.

على الجانت الآخر، تُقدِّم ترجمة عناوين الشبكة مجموعةً من المنافع والتسهيلات المرتبطة بمسائل العنونة في الإصدار الرابع من بروتوكول الإنترنت، ولكنَّها تصلح أيضاً عند العنونة بالإصدار السادس منه، ومنها على سبيل المثال تجنُّب عملية إعادة العنونة إذا انتقلت مؤسسة ما من موقع جغرافي إلى آخر، وعندها يمكن للمؤسسة أن تحافظ على نطاق العناوين القديم بوصفه نطاقاً داخليَّاً محليَّاً، ووتتصل مع العالم الخارجي بوصفه نطاقاً خارجيَّاً عبر عملية ترجمة عناوين الشبكة. ومنها أيضاً مسألة المؤسسات مُتعدِدة الاستضافة، والتي تكون مواقع استضافتها مُتباعدة جغرافيَّاً لكنَّ المُضيفين فيها معنونون بفضاء العناوين ذاته، ويمكن في حالة كهذه، السماح للمضيفين بتبادل البيانات فيما بينهم باستعمال ترجمة العناوين المُضاعَفة دون الحاجة لإعادة العنونة. ومنها أيضاً مسألة توحيد إعدادت التهيئة، فلو عُنونت الشبكات المحليَّة كلها باستعمال فضاء العناوين الخاصّ نفسه واتصلت مع العالم الخارجي عبر عملية ترجمة مُوحَّدة، لأمكن إعداد تهيئة مُوحدة تُستعمل في أي شبكة محليَّة مُعنونة بذلك الفضاء.

على أيّ حال، طُوِّرت تقنية خاصة لترجمة عناوين الشبكة من أجل الإصدار السادس من بروتوكول الإنترنت، ووصفت في الوثيقة RFC 6296، ولكنّ العمل ظل في الإطار التجريبيّ ولم ينتقل إلى مرحلة المعيار الرسمي.

طبقة النقل

بروتوكول التحكم بالنقل

بروتوكول التحكم بالنقل (بالإنجليزية: Transprot control Protocol اختصاراً TCP)‏ هو بروتوكول نقل يؤمن توصيلاً مؤثوقاً للبيانات عبر قنوات اتصال مهيأ. تعمل آلية ترجمة العناوين على مراقبة محتويات ترويسة البروتوكول الموجودة داخل رزم البيانات المُتبادلة بين طرفي الاتصال من أجل تحديد بداية الجلسة. وفقاً لبروتوكول التحكم بالنقل، يُنشَئ الاتصال بين طرفين بعد إنجاز عملية المصافحة الثلاثيّة، وهي تشمل تبادلاً لمعلومات ذات صلة بالاتصال، مثل رقم التتابع. يمكن تحديد حصول المصافحة الثلاثية من خلال تمييز نمط محدد لقيم علمين من أعلام البروتوكول موجودين في ترويسته داخل الرسائل المُتبادَلة بين الطرفين. وهذان العلمان هما علما المُزامنة SYN وإشعار التأكيد ACK.

بشكلٍ مُشابه لما سبق، تراقب آلية الترجمة محتويات الترويسة لتحديد نهاية الجلسة، والتي يُمكن تحديدها إذا كانت بالتراضي من خلال مراقبة قيم علم النهاية FIN في ترويسة البروتوكول، أو من مراقبة قيمة علم إعادة الضبط RST في حال كان الإنهاء قسريَّاً ومباشراً. تصف الوثيقة RFC 5382 المتطلبات السلوكية اللازمة لآلية ترجمة عنوان الشبكة من أجل العمل بشكل سليم مع بروتوكول التحكم بالنقل.

تحدد الوثيقة السابقة أيضاً كيفية التعامل مع حالات "الاتصال المقطوع"، وهي الحالات التي يتوقف فيها الطرف الآخر عن المشاركة في الجلسة بدون إنهائها، أو تلك التي يتعذر فيها تحديد حالة الطرف الآخر، ويجب على المُوجِّه الذي يقوم بترجمة العناوين عندها أن يقوم بإنهاء الجلسة من تلقاء ذاته. تحدد الوثيقة زمناً للانتظار في حال غياب أي نشاط من الطرف الآخر وهو 4 دقائق بعد آخر نشاط إذا كان إنشاء الاتصال قد بدأ ولكنَّه لم يكتمل، وساعتان وأربع دقائق إذا كان الاتصال مُنشأً ونشيطاً. بالإضافة لذلك، تتناول الوثيقة أيضاً كيفية التعامل مع حالة إنشاء الاتصال بين الأقران، وهي حالة خاصَّة يحاول فيها طرفا الاتصال إنشاءَه في الوقت نفسه، ويكون التغيير في تتابع قيم الأعلام مُختلفاً عن النمط الموجود في المصافحة الثلاثيَّة.

بروتوكول حزم بيانات المُستخدم

بروتوكول حزم بيانات المستخدم (بالإنجليزية: User Datagram protocol اختصاراً UDP)‏ هو بروتوكول نقل غير موثوق يُؤمِّن اتصالاً لنقل البيانات عبر قنوات غير مهيأة. يدعم هذا البروتوكول عملية نقل البيانات بدون تأسيس اتصال، وهو لا يطلب إشعاراً لتأكيد استلام البيانات المُرسَلة، ولذلك تكون ترويسته أصغر حجماً. نتيجةً لذلك، ليس هناك أعلام في الترويسة تساعد على تحديد بداية ونهاية الجلسة، فهي الجلسة عند وصول أول رزمة بيانات تُحدد محتوياتها اتصالاً جديداً، وتجري عملية الترجمة عليها بحسب التهيئة، ويُرفع علم بيان الحالة الخاص بزوج المُعرفات المستخدم للدلالة على حجزه لمدة زمنية، هي دقيقتين على الأقل ⁽⁶⁾، وهي تُجدد آليَّاً كُلما استقبل المُوجِّه الذي يقوم بالترجمة رزمةً جديدةً من نفس الجلسة، فإذا انتهت المدة ولم تستقبل أي رزمة بعدُ، عدّ المُوجه أن الاتصال مقطوعٌ، وحرر زوج المُعرِّفات المُستخدم في الترجمة.

هناك مشكلة مُرتبطة بعملية تقطيع رزم البيانات، فالقطع الناتجة، جميعها خلا الأولى، لا تحتوي ترويسة بروتوكول النقل، وبسبب ذلك، لا يُمكن إجراء عملية ترجمة أرقام المنافذ ما لم يتم إعادة تجميع الرزمة الأصليَّة كاملةً. في هذه الحالة، غالباً ما يجري التخلص من الرزمة بدون إجراء عملية الترجمة، وتحصل هذه المشكلة نفسها لو اُستخدم بروتوكول التحكم بالنقل أيضاً.

بروتوكولات أخرى

هناك بروتوكولات نقل أخرى مستعملة في شبكات البيانات وهي أقل شيوعاً من البروتوكولين السابقين، منها مثلاً بروتوكول التحكم بازدحام الرزم DCCP الموصُوف بوثيقة طلب التعليقات RFC 4340. تصف الوثيقة 5597 RFC المتلطلبات السلوكية اللازمة لاستعمال ترجمة عناوين الشبكة مع هذا البروتوكول. أمَّا بروتوكول التحكم بتدفق النقل SCTP فهو بروتوكول نقل طُوِّر أساساً لنقل رسائل التأشير الخاصة بشبكات الهاتف العامَّة عبر شبكة معنونة ببروتوكول الإنترنت، وله تطبيقاتٌ أخرى في مجال نقل الصوت عبر الإنترنت ، وهو موصوف بالوثيقة 4960 RFC. ليس هناك وثيقة طلب تعليقات تصف المُتطلبات السلوكية لاستعمال ترجمة عناوين الشبكة معه، ولكن هناك مسودة لوثيقة صيغت في سنة 2009م، ولم يجرِ تبنيها لتصبح معياراً رسميَّاً.