فك تعقيدات الأسلاك: لماذا لم تتبنى هواتف آيفون الطباعة عبر يو إس بي (USB) أبداً بشكل حقيقي؟
القطع السلكي في نظام بيئي متنقل حديث
في عصر تفتخر فيه الهواتف الذكية الحديثة بقوة معالجة تعادل أجهزة الحواسيب المكتبية، وغيغابايتات من الذاكرة، واتصال USB-C شامل، فإن توصيل هاتفك الآيفون بطابعة مكتبية قياسية لا يزال ينتج عنه صمت مطبق. حتى مع استخدام المحولات، أو ملحقات Lightning، أو كابلات USB-C عالية السرعة الأصلية في أحدث الهواتف، فإن المستخدمين الذين يحاولون بدء مهمة طباعة سلكية مباشرة يجدون أنفسهم أمام جدار مسدود. وفي الوقت الذي تدعم فيه أنظمة تشغيل أجهزة الحاسوب مثل macOS وWindows الطباعة المباشرة عبر USB لعقود من الزمن، يفتقر نظام iOS عمداً إلى البنية التحتية الأساسية لإرسال بيانات المستندات مباشرة عبر كابل طرفي مادي إلى جهاز طباعة عشوائي.
بدلاً من ذلك، توجّه شركة آبل قاعدة مستخدميها بالكامل نحو تقنية AirPrint، وهي بروتوكول الطباعة اللاسلكية الخاص بها والذي لا يتطلب أي إعداد وتم تقديمه في عام 2010. وعلى الرغم من أن الأجهزة المؤسسية المتخصصة وتطبيقات الخدمات الخاصة بالموردين تتمكن أحياناً من إيجاد حلول بديلة باستخدام بروتوكولات ملحقات خاصة، إلا أن نظام التشغيل الأساسي يرفض تماماً معاملة طابعة USB عامة كهدف قابل للعناوين. يتطلب فهم سبب وجود هذا القيود النظر إلى ما هو أبعد من الموصل المادي وفحص البنية البرمجية الأساسية، ونماذج تعريفات الأجهزة، وفلسفات الأمان التي تميز نظام iOS عن بيئات الحوسبة التقليدية.
شبح نماذج تعريفات الحواسيب المكتبية
لفهم سبب مقاومة هاتفك الآيفون لكابلات الطابعة، يجب على المرء أولاً إعادة النظر في كيفية عمل الطباعة السلكية تقليدياً على أجهزة الحواسيب المكتبية. تاريخياً، كان الاتصال بالأجهزة الطرفية يعتمد على تعريفات أجهزة مخصصة - وهي وحدات برمجية متخصصة يكتبها مصنعو الطابعات لترجمة هياكل المستندات عالية المستوى إلى لغات وصف صفحات خام (مثل PostScript أو PCL أو تنسيقات النقطية الخاصة) خاصة بكل طراز جهاز. لفترة طويلة، كان توصيل طابعة USB جديدة يعني إدخال قرص مضغوط CD-ROM أو تنزيل مئات الميغابايتات من أدوات المصنع، وبرامج الخلفية الخفية (daemons)، وحزم التعريفات منخفضة المستوى.
عندما صممت آبل نظام iOS لهاتفي آيفون وأيباد الأصليين، تجنبت بوعي جلب تلك الأعباء القديمة معها. كانت بنية تعريفات الحواسيب المكتبية سيئة السمعة لتسببها في عدم استقرار النظام، وتعطل النواة (kernel panics)، والثغرات الأمنية. إن السماح لمصنعي الأجهزة بتنفيذ تعليمات برمجية عشوائية للتعريفات على هاتف آيفون يتعارض تماماً مع توجيهات آبل المعمارية الأساسية: العزل الصارم للتطبيقات (sandboxing)، واستهلاك البطارية الحتمي، والأمان المتوقع للذاكرة. تم هندسة نظام التشغيل المحمول بدون تجريد لنظام ملفات يراه المستخدم وبدون نظام فرعي مفتوح لإدارة التعريفات يمكن للمستهلكين العاديين الوصول إليه.
ميكانيكية تقنية AirPrint: تجريد الأجهزة
جاء رد آبل الحاسم على إخراج المستندات مع نظام iOS 4.2 في شكل AirPrint. فبدلاً من مطالبة أجهزة iOS بفهم مجموعات الأوامر الخاصة لآلاف طرازات الطابعات المختلفة، قامت تقنية AirPrint بنقل عبء تعقيد التعريفات إلى مصنعي الطابعات وبنية الشبكة المحلية. تحت الغطاء، تعتمد AirPrint على معايير الشبكات المفتوحة - وخاصة Bonjour (نظام أسماء النطاقات المتعدد) للاكتشاف التلقائي للخدمات وبروتوكول طباعة الإنترنت (IPP) عبر طبقات النقل القياسية.
عندما ينقر مستخدم آيفون على ورقة المشاركة لطباعة ملف PDF أو صورة عبر AirPrint، فإن الجهاز لا ينشئ خطوطاً نقطية خاصة بالمورد. وبدلاً من ذلك، يستعلم الجهاز عن شبكة الواي فاي المحلية للبحث عن خدمات IPP التي تبث إشاراتها، ويتفاوض حول سمات الوسائط القياسية والتنسيقات المدعومة، ويرسل تدفقات بيانات قياسية (مثل ملفات PDF الخام أو تنسيقات JPEG/PWG-Raster القياسية). تتحمل البرامج الثابتة للطابعة المستلمة مسؤولية تحليل هذا التنسيق القياسي وعرضه على الورق المادي. ونظراً لأن عملية التفاوض تتم بالكامل عبر شبكة IP المحلية، فإنه كان متوقعاً ضمناً أن تكون طبقة الفيزياء الأساسية عبارة عن شبكة محلية لاسلكية أو سلكية، مما يتجاوز أساساً الحاجة إلى مجموعة أجهزة طرفية USB على جانب الآيفون مهيأة للطابعات.
الصندوق الرمل وإطار عمل الملحقات الخارجية
يعلم المطورون الذين عملوا على دمج الأجهزة الطرفية في نظام iOS أن تنفيذ USB الأساسي في المنصة مقيد بشدة. على الرغم من أن نظام iOS يدعم فئات معينة من الأجهزة الطرفية القياسية USB خارج الصندوق - مثل واجهات الصوتي المتوافقة مع الفئة، ولوحات المفاتيح القياسية HID، وأجهزة التخزين الضخم من خلال تطبيق الملفات (Files) - إلا أن الطابعات تنتمي إلى فئة أجهزة USB مميزة لا يقوم نظام iOS ببساطة بربطها ببرنامج خفي للطباعة على مستوى النظام. لا يوجد مكافئ محمول لـ CUPS (نظام طباعة يونكس المشترك الذي يشغل طباعة macOS) مكشوف لوحدات تحكم USB خارجية عشوائية.
بالنسبة للمطور الذي يحاول ردم هذه الهوة، فإن العقبات هائلة. تعمل التطبيقات الخارجية داخل صناديق رمل صارمة. وفي حين يتيح إطار عمل الملحقات الخارجية (External Accessory framework) الاتصال بالأجهزة المعتمدة بموجب برنامج ترخيص "صنع لأجهزة آيفون" (MFi) من آبل، إلا أن الطابعات المكتبية الاستهلاكية القياسية لا تأتي مزودة برقاقات مصادقة MFi أو واجهات USB خاصة بآبل. ما لم يكتب صانع الأجهزة تطبيقاً مستقلًا لنظام iOS يستخدم جسر شبكة مخصصاً أو بروتوكولات بلوتوث متخصصة، يتم رفض الاتصال المباشر ببروتوكول USB بين تطبيق يعمل بنظام iOS ونقطة نهاية طابعة USB غير معتمدة بواسطة أنظمة الإدخال والإخراج (I/O) الخاصة بالنواة.
لماذا لم يغير منفذ USB-C الوضع الراهن
عندما تجسد انتقال آيفون إلى منفذ USB-C أخيرًا، تساءل العديد من المستخدمين المتقدمين عما إذا كانت آبل قد تخفف قيودها وتقدم دعمًا للأجهزة الطرفية على غرار الحواسيب المكتبية، بما في ذلك الطباعة السلكية. يتيح منفذ USB-C دعم الشاشات الخارجية المباشرة، ونقل البيانات بسرعة عالية، ومحطات إرساء الأجهزة الطرفية، مما يخلق وهمًا بأن الآيفون قد تحول إلى جهاز ماك مصغر. ومع ذلك، فإن الفلسفة البرمجية التي تحكم تفاعل الأجهزة الطرفية في نظام iOS تظل دون تغيير إلى حد كبير.
من منظور آبل، فإن تقديم تعريفات للطباعة السلكية من شأنه أن يحل مشكلة يعتبرها سوق الأجهزة الاستهلاكية الحديثة قد عفا عليها الزمن. تتضمن الغالبية العظمى من الطابعات التي تم بيعها على مدار العقد الماضي شبكة واي فاي مدمجة وبرامج AirPrint الثابتة الأصلية بشكل جاهز. إن بناء واختبار وتأمين مجموعة طباعة USB محلية باستمرار لحالة حافة صغيرة نسبياً من المستهلكين الذين يفتقرون إلى شبكة محلية أو يمتلكون طابعات قديمة وغير لاسلكية لا يتوافق ببساطة مع خريطة طريق المنتج. إن الاستثمار الهندسي المطلوب للتعامل مع مصافحات طباعة USB ثنائية الاتجاه، ومعالجة الأخطاء، وإبلاغ حالة الحبر عبر مجموعات شرائح قديمة عشوائية دون المساس بأمان النظام يوفر مكاسب تجارية ضئيلة للغاية.
الحلول البديلة، والجسور، وحلول المطورين
نظرًا لعدم توفر الطباعة المباشرة عبر الكابلات، قام المستخدمون والمهندسون بإنشاء جسور بنيوية ذكية لتوصيل الأجهزة القديمة بالأجهزة المحمولة الحديثة. يتضمن الحل التقني الأكثر شيوعاً استخدام مضيف وسيط - مثل جهاز Raspberry Pi أو جهاز Mac أو جهاز PC يعمل دائماً - مُعد كخادم طباعة AirPrint. من خلال تشغيل نسخة CUPS مفتوحة المصدر وبرنامج Avahi على حاسوب مصغر متصل بالطابعة عبر USB، يقوم الجهاز المضيف بالإعلان عن الطابعة القديمة عبر شبكة الواي فاي كوجهة AirPrint متوافقة تماماً.
بدلاً من ذلك، توفر بعض موجهات الشبكة (routers) المتصلة وخوادم الطباعة المخصصة محاكاة AirPrint مدمجة، حيث تقبل مهام الطباعة عبر الواي فاي وتمريرها إلى منفذ USB متصل. وتقدم بعض الشركات المصنعة لطابعات الإيصالات والملصقات التجارية (مثل Star Micronics أو Zebra) مجموعات تطوير صُممت خصيصاً لنظام iOS (SDKs). تستخدم مجموعات تطوير البرمجيات هذه مقابس شبكة مخصصة أو ملفات تعريف بلوتوث مخصصة للتواصل مباشرة مع الأجهزة الخاصة داخل تطبيقات البيع بالتجزئة ونقاط البيع المحددة، مما يثبت أن توليد المستندات المباشر أمر ممكن تقنياً عندما يتحكم المطورون في جانبي حزمة الأجهزة والبرمجيات.
فلسفة الراحة المغلقة
يُعد رفض نظام iOS دعم كابلات الطابعات المتصلة مباشرة بمثابة دراسة حالة رمزية لفلسفة التصميم الشاملة لشركة آبل: مقايضة قابلية التشغيل البيني للأنظمة القديمة بالنظافة المعمارية والأمان. من خلال توحيد المعايير على تقنية AirPrint، تخلصت آبل بالكامل من فئة كاملة من البرمجيات المنتفخة، ومشاكل الإعداد، والمتجهات الأمنية التي ابتليت بها الحوسبة الشخصية لعقود من الزمن. ولا يحتاج المستخدم أبدًا إلى تنزيل ملف قابل للتنفيذ، أو إدارة تعريف طابور، أو حل تعارض منافذ على جهازه المحمول.
ومع ذلك، فإن المقايضة هي فقدان المنفعة الحتمية وغير المتصلة بالإنترنت. ففي البيئات التي تكون فيها شبكة الواي فاي غير موثوقة، أو غير موجودة، أو مقيدة بسياسات الأمان الخاصة بالمؤسسات التي تمنع حركة المرور المتعددة (multicast)، يظل الآيفون معزولاً تماماً عن الطابعة المستقرة بجانبه مادياً. بالنسبة للمهندسين والمطورين، يُعد الانفصال المستمر بين الآيفون وكابل USB تذكيرًا بأنه في الحوسبة المحمولة الحديثة، تأتي سياسة البرمجيات وبنية الأمان باستمرار قبل إمكانيات الأجهزة المادية.
المصدر: engadget.com