سلسله مراتب پروتکل شبکه کامپیوتری

سلسله مراتب پروتکل شبکه کامپیوتری

اولین شبکه های کامپیوتری، به سخت افزار وابسته بودند و نرم افزار بعدا مورد توجه قرار گرفت. اکنون این راهبرد قابل استفاده نیست. امروزه نرم افزار شبکه به خوبی ساخت یافته است.

سلسله مراتب پروتکل شبکه

برای کاهش پیچیدگی طراحی، شبکه ها بصورت لایه ها یا سطوح سازمان دهی می شوند. هر لایه یا سطح در بالای لایه یا سطح دیگر قرار دارد. تعداد لایه ها، نام هر لایه ، محتویات هر لایه و عملکرد هر لایه، از شبکه ای به شبکه دیگر متفاوت است. به هر حال در تمام شبکه ها، هدف هر لایه، ارائه خدمات به لایه بالاتر و مخفی کردن پیاده سازی خدمات آن لایه ها است. در واقع هر لایه نوعی ماشین مجازی است و خدماتی را برای لایه بالایی ارائه میکند.

این مفهوم، مفهوم آشنایی است و در علم کامپیوتر استفاده می شود و به نام های پنهان سازی اطلاعات، نوع داده انتزاعی، بسته بندی داده ها و برنامه نویسی شیءگرا خوانده میشود. ایده اساسی این است که قطعه خاصی از نرم افزار یا سخت افزار خدماتی را به کاربران ارائه میکند، ولی وضعیت جزئیات داخلی و الگوریتم ها از کاربران پنهان است.

لایه n در هر ماشین با لایه n  در ماشین دیگر مکالمه میکند. قواعد و اصول حاکم بر این مکالمه، قرارداد (Protocol) لایه n نامیده میشود. اساسا پروتکل توافق بین نهادهایی است که با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند تا چگونگی برقراری ارتباط را مشخص نمایند. نقض قرارداد اگر ارتباط را غیرممکن نکند، مشکل خواهد شد.

نهادهای تشکیل دهنده لایه های متناظر در ماشین های مختلف، همتا نام دارند. همتاها ممکن است فرآیندها، استفاده های سخت افزاری، یا افراد باشند. به عبارت دیگر همتاها به کمک پروتکل با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند.

در واقع هیچ داده ای مستقیما از لایه n یک ماشین به لایه n ماشین دیگر نمی یابد. در عوض، هر لایه داده ها و اطلاعات کنترلی را به لایه پایین تر از خودش عبور میدهد تا به پایین ترین لایه برسد. پایین لایه 1 رسانه فیزیکی قرار دارد که ارتباط از طریق آن انجام می شود.

بین هر دو لایه مجاور، واسط قرار دارد. واسط تعیین میکند که لایه پایین تر چه اعمال و خدماتی را به لایه بالاتر عرضه میکند. وقتی طراحان شبکه در مورد تعدد لایه های شبکه و اعمالی که باید انجام دهند تصمیم می گیرند، یکی از مهمترین ملاحظات، تعریف واسط های مشخصی بین لایه هاست. برای این منظور، لازم است هر لایه مجموعه ای از اعمال مشخصی را انجام دهد. علاوه بر به حداقل رساندن میزان اطلاعاتی که باید بین لایه ها عبور کند، واسط ها موجب میشوند که بتوان به راحتی پیاده سازی یک لایه را با پیاده سازی متفاوتی جایگزین کرد، زیرا لازم است پیاده سازی جدید دقیقا همان خدمات را به لایه های همجوار بالایی خود ارائه کند.

مجموعه ای از قراردادها  و لایه ها، معماری شبکه نام دارد. مشخصات معماری باید اطلاعات کافی را دربرگیرد تا پیاده ساز بتواند برنامه را نوشته یا سخت افزار را طوری برای هر لایه بسازد که دقیقا از قرارداد مناسب پیروی کند. پیاده سازی و مشخصات واسط ها، بخشی از معماری واسط ها نیست، زیرا در ماشین مخفی بوده از خارج مشاهده نمی شود و همچنین لازم است واسط های تمام ماشین ها در شبکه مثل هم باشند. هر شبکه میتواند از تمام قراردادها استفاده کند. مجموعه ای از قراردادها را که سیستم خاصی از آن استفاده میکند، پشته قرارداد نام دارد.