الرؤوس والحمولة.

تتكوّن الحزمة من جزأين، مثل طرد يحمل ملصقًا.

• الحمولة هي البيانات الفعلية التي تحملها الحزمة، مثل جزء من صورة.
• الترويسة هي الملصق: مَن أرسل الحزمة، وإلى أين تتجه، وما العدد الذي تمثّله في التسلسل.

تقرأ أجهزة التوجيه الترويسة لتقرر إلى أين ترسل الحزمة بعد ذلك. ولا تحتاج إلى الاطلاع على الحمولة إطلاقًا. تحتوي الترويسة عادةً على حقول مثل:

• عنوان المصدر: المكان الذي جاءت منه الحزمة.
• عنوان الوجهة: المكان الذي تتجه إليه.
• العدد التسلسلي: أي جزء من الرسالة تمثّله هذه الحزمة (يُضاف بواسطة TCP، العالم 5).
• مدة البقاء (TTL): عدّاد يمنع الحزم المفقودة من التجول إلى الأبد (العالم 2).
• المجموع الاختباري: عدد صغير لاكتشاف التلف (في الدرس التالي).

الطبقات والتغليف. ينقسم إرسال البيانات إلى مهام، وتُنجز كل مهمة بواسطة طبقة. يتكوّن نموذج TCP/IP البسيط من أربع طبقات، من الأعلى إلى الأسفل:

• التطبيق: لغة البرنامج الخاصة، مثل HTTP للويب أو DNS للأسماء.
• النقل: يقسّم البيانات ويتابعها، باستخدام TCP أو UDP، ويستخدم أعداد المنافذ لتحديد البرنامج الذي ستصل إليه البيانات.
• الإنترنت: يضع عنوان الحزمة ويوجّهها عبر الشبكات. وهذا هو IP، أي بروتوكول الإنترنت.
• الوصلة: تنقل الحزمة عبر قفزة واحدة، باستخدام الشبكة اللاسلكية أو كابل Ethernet.

عندما تنزل البيانات عبر الطبقات، تضيف كل طبقة ترويسة خاصة بها، مثل وضع رسالة في ظرف، ثم وضع الظرف في صندوق، ثم وضع الصندوق في حقيبة بريد. يُسمّى هذا التغليف. ويفكّ المستقبل الطبقات بالترتيب العكسي. لذلك تحمل الحزمة الواحدة عدد منفذ وعنوان IP وعنوانًا عتاديًا معًا.

العنوان على الحزمة: IP. يتكوّن عنوان IPv4 من 32 بت، ويُكتب على شكل أربعة أعداد من 0 إلى 255 تفصل بينها نقاط، مثل 192.0.2.42. يُخزَّن كل عدد في 8 بت (بايت واحد). يوفّر 32 بت عدد 2³² = 4,294,967,296 عنوانًا ممكنًا، أي نحو 4.3 مليار. بدا ذلك عددًا كافيًا في ثمانينيات القرن العشرين، لكنه لا يكفي لكل هاتف وحاسوب محمول ومستشعر في العالم.

أنقذنا أمران:

• يستخدم IPv6 عدد 128 بت، ما يوفّر نحو 3.4 × 10³⁸ عنوانًا. وتُكتب عناوينه بالنظام السداسي عشري مع نقطتين رأسيتين، مثل 2001:db8::42، ويمكن اختصار الأصفار باستخدام نقطتين رأسيتين متتاليتين.
• العناوين الخاصة وNAT. تُحجز بعض النطاقات للاستخدام داخل المنزل أو الشركة، ولا تُرسل أبدًا عبر الإنترنت: 10.0.0.0 إلى 10.255.255.255، و172.16.0.0 إلى 172.31.255.255، و192.168.0.0 إلى 192.168.255.255. يشارك جهاز التوجيه لديك عنوانًا عامًا واحدًا بين جميع أجهزتك باستخدام حيلة تُسمّى NAT (ترجمة عناوين الشبكة). ولهذا يمكن لملايين المنازل استخدام 192.168.1.x في الوقت نفسه.

نوعان من العناوين. يمتلك الجهاز أيضًا عنوان MAC، وهو عدد سداسي عشري مكوّن من ستة أزواج، مثل 00:1A:2B:3C:4D:5E، يحدد عتاد الشبكة الخاص به. طريقة جيدة لتذكّر الفرق: يوضح عنوان IP مكان الجهاز على الشبكة الآن، بينما يوضح عنوان MAC أي قطعة من العتاد هو. ينقل IP الحزمة عبر الإنترنت؛ ويُستخدم عنوان MAC في القفزة الأخيرة على شبكتك المحلية. أما المنفذ فهو شيء مختلف أيضًا: عدد من 0 إلى 65,535 يوضح لأي برنامج على الجهاز أُرسلت البيانات. ستتعرّف إلى المنافذ في العالم 5.

بجمع ذلك معًا: رحلة الحزمة هي سلسلة من القفزات. في كل قفزة، تستخدم طبقة الارتباط عنوان عتاد خاصًا بتلك القفزة، بينما يبقى عنوان IP كما هو من البداية إلى النهاية.