طبقات وبروتوكولات نموذج OSI في شبكة الكمبيوتر

ما هو نموذج OSI؟

نموذج OSI هو نموذج منطقي ومفاهيمي يحدد اتصالات الشبكة التي تستخدمها الأنظمة المفتوحة للتوصيل البيني والتواصل مع الأنظمة الأخرى. يحدد الاتصال البيني للنظام المفتوح (نموذج OSI) أيضًا الشبكة المنطقية ويصف بشكل فعال نقل حزم الكمبيوتر باستخدام طبقات مختلفة من البروتوكولات.

خصائص نموذج OSI

فيما يلي بعض الخصائص المهمة لنموذج OSI:

• يجب إنشاء الطبقة فقط عند الحاجة إلى مستويات محددة من التجريد.
• وينبغي اختيار وظيفة كل طبقة وفقا للبروتوكولات الموحدة دوليا.
• يجب أن يكون عدد الطبقات كبيرًا بحيث لا يتم وضع وظائف منفصلة في نفس الطبقة. وفي الوقت نفسه، يجب أن يكون صغيرًا بما يكفي بحيث لا تصبح البنية معقدة للغاية.
• في نموذج OSI، تعتمد كل طبقة على الطبقة السفلية التالية لأداء وظائف بدائية. يجب أن يكون كل مستوى قادرًا على تقديم الخدمات إلى الطبقة الأعلى التالية
• التغييرات التي يتم إجراؤها في طبقة واحدة لا تحتاج إلى تغييرات في المراحيض الأخرى.

لماذا نموذج OSI؟

• يساعدك على فهم الاتصال عبر الشبكة
• يعد استكشاف الأخطاء وإصلاحها أسهل من خلال فصل الوظائف إلى طبقات شبكة مختلفة.
• يساعدك على فهم التقنيات الجديدة أثناء تطويرها.
• يسمح لك بمقارنة العلاقات الوظيفية الأساسية على طبقات الشبكة المختلفة.

تاريخ نموذج OSI

فيما يلي المعالم الأساسية من تاريخ نموذج OSI:

• وفي أواخر السبعينيات، قامت منظمة ISO بتنفيذ برنامج لتطوير المعايير العامة وطرق التواصل.
• في عام 1973، حدد نظام تبديل الحزم التجريبي في المملكة المتحدة متطلبات تحديد بروتوكولات المستوى الأعلى.
• في عام 1983، كان المقصود من نموذج OSI في البداية أن يكون مواصفات تفصيلية للواجهات الفعلية.
• في عام 1984، تم اعتماد بنية OSI رسميًا من قبل ISO كمعيار دولي

7 طبقات من نموذج OSI

نموذج OSI هو نظام معماري متعدد الطبقات للخادم حيث يتم تعريف كل طبقة وفقًا لوظيفة محددة يجب القيام بها. تعمل كل هذه الطبقات السبع بشكل تعاوني لنقل البيانات من طبقة إلى أخرى.

• الطبقات العليا: يتعامل مع مشكلات التطبيق ويتم تنفيذه في الغالب فقط في البرامج. الأعلى هو الأقرب إلى مستخدم النظام النهائي. في هذه الطبقة، يبدأ الاتصال من مستخدم نهائي إلى آخر باستخدام التفاعل بين طبقة التطبيق. سيتم معالجتها على طول الطريق إلى المستخدم النهائي.
• الطبقات السفلى: تتعامل هذه الطبقات مع الأنشطة المتعلقة بنقل البيانات. يتم أيضًا تنفيذ الطبقة المادية وطبقات وصلة البيانات في البرامج والأجهزة.

تقسم الطبقات العلوية والسفلية بنية الشبكة إلى سبع طبقات مختلفة كما هو موضح أدناه

• التطبيق
• العرض
• جلسة
• المواصلات والنقل
• الشبكة، وصلة البيانات
• الطبقات المادية

دعونا ندرس كل طبقة بالتفصيل:

الطبقة المادية

تساعدك الطبقة المادية على تحديد المواصفات الكهربائية والفيزيائية لاتصال البيانات. ويحدد هذا المستوى العلاقة بين الجهاز ووسيلة النقل المادية. ولا تهتم الطبقة المادية بالبروتوكولات أو غيرها من العناصر ذات الطبقة الأعلى. ومن الأمثلة على التكنولوجيا التي تعمل في الطبقة المادية في الاتصالات السلكية واللاسلكية PRI (واجهة المعدل الأساسي). لمعرفة المزيد عن PRI وكيف يعمل، يمكنك زيارة هذه المادة الإعلامية.

من أمثلة الأجهزة الموجودة في الطبقة المادية محولات الشبكة، والإيثرنت، وأجهزة إعادة الإرسال، ومحاور الشبكات، وما إلى ذلك.

طبقة وصل البيانات

تقوم طبقة ارتباط البيانات بتصحيح الأخطاء التي يمكن أن تحدث في الطبقة المادية. تتيح لك الطبقة تحديد البروتوكول لإنشاء وإنهاء الاتصال بين جهازين متصلين بالشبكة.

إنها طبقة مفهومة لعنوان IP، والتي تساعدك على تحديد العنونة المنطقية بحيث يجب تحديد أي نقطة نهاية.

تساعدك الطبقة أيضًا على تنفيذ توجيه الحزم عبر الشبكة. يساعدك على تحديد أفضل مسار، مما يسمح لك بأخذ البيانات من المصدر إلى الوجهة.

تنقسم طبقة ارتباط البيانات إلى نوعين من الطبقات الفرعية:

1. طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) - وهي مسؤولة عن التحكم في كيفية وصول الجهاز الموجود في الشبكة إلى الوسيط والسماح بنقل البيانات.
2. طبقة التحكم في الارتباط المنطقي - هذه الطبقة مسؤولة عن الهوية وتغليف بروتوكولات طبقة الشبكة وتسمح لك بالعثور على الخطأ.

وظائف هامة لطبقة وصلة البيانات

• التأطير الذي يقسم البيانات من طبقة الشبكة إلى إطارات.
• يسمح لك بإضافة رأس إلى الإطار لتحديد العنوان الفعلي للمصدر والجهاز الوجهة
• يضيف العناوين المنطقية للمرسل والمستقبلين
• كما أنه مسؤول أيضًا عن عملية تحديد المصادر إلى عملية تسليم الرسالة بأكملها إلى الوجهة.
• كما يوفر أيضًا نظامًا للتحكم في الأخطاء حيث يكتشف تلف عمليات إعادة الإرسال أو الإطارات المفقودة.
• توفر طبقة Datalink أيضًا آلية لنقل البيانات عبر شبكات مستقلة مرتبطة ببعضها البعض.

طبقة النقل

تعتمد طبقة النقل على طبقة الشبكة لتوفير نقل البيانات من عملية على جهاز مصدر إلى عملية على جهاز الوجهة. تتم استضافتها باستخدام شبكات فردية أو متعددة، وتحافظ أيضًا على جودة وظائف الخدمة.

فهو يحدد مقدار البيانات التي يجب إرسالها وأين وبأي معدل. تعتمد هذه الطبقة على الرسالة التي يتم تلقيها من طبقة التطبيق. فهو يساعد على ضمان تسليم وحدات البيانات خالية من الأخطاء وبالتسلسل.

تساعدك طبقة النقل على التحكم في موثوقية الارتباط من خلال التحكم في التدفق والتحكم في الأخطاء والتجزئة أو إلغاء التجزئة.

توفر طبقة النقل أيضًا إقرارًا بنقل البيانات بنجاح وترسل البيانات التالية في حالة عدم حدوث أي أخطاء. يعد بروتوكول TCP المثال الأكثر شهرة لطبقة النقل.

وظائف هامة لطبقات النقل

• يقوم بتقسيم الرسالة المستلمة من طبقة الجلسة إلى أجزاء ويقوم بترقيمها لإنشاء تسلسل.
• تتأكد طبقة النقل من تسليم الرسالة للعملية الصحيحة على الجهاز الوجهة.
• كما أنه يتأكد من وصول الرسالة بأكملها دون أي خطأ آخر ويجب إعادة إرسالها.

طبقة الشبكة

توفر طبقة الشبكة الوسائل الوظيفية والإجرائية لنقل تسلسلات البيانات ذات الطول المتغير من عقدة إلى أخرى متصلة في "شبكات مختلفة".

لا يضمن تسليم الرسائل في طبقة الشبكة أي بروتوكول طبقة شبكة موثوق به.

بروتوكولات إدارة الطبقة التي تنتمي إلى طبقة الشبكة هي:

1. بروتوكولات التوجيه
2. إدارة مجموعة البث المتعدد
3. تعيين عنوان طبقة الشبكة.

طبقة الجلسة

تتحكم طبقة الجلسة في الحوارات بين أجهزة الكمبيوتر. يساعدك على إنشاء بدء وإنهاء الاتصالات بين التطبيق المحلي والبعيد.

طلب الطبقة هذا للاتصال المنطقي الذي يجب إنشاؤه بناءً على متطلبات المستخدم النهائي. تعالج هذه الطبقة جميع عمليات تسجيل الدخول أو التحقق من كلمة المرور المهمة.

توفر طبقة الجلسة خدمات مثل انضباط الحوار، والتي يمكن أن تكون ثنائية أو نصف ثنائية. يتم تنفيذها في الغالب في بيئات التطبيقات التي تستخدم استدعاءات الإجراءات عن بعد.

وظيفة مهمة لطبقة الجلسة

• يقوم بإنشاء الجلسة والحفاظ عليها وإنهائها.
• تتيح طبقة الجلسة لنظامين الدخول في مربع حوار
• كما يسمح أيضًا بعملية إضافة نقطة تفتيش إلى مجموعة البيانات.

طبقة العرض

تسمح لك طبقة العرض بتحديد النموذج الذي سيتم من خلاله تبادل البيانات بين الكيانين المتصلين. كما أنه يساعدك على التعامل مع ضغط البيانات وتشفير البيانات.

تقوم هذه الطبقة بتحويل البيانات إلى النموذج الذي يقبله التطبيق. كما يقوم أيضًا بتنسيق وتشفير البيانات التي يجب إرسالها عبر جميع الشبكات. تُعرف هذه الطبقة أيضًا باسم أ طبقة بناء الجملة.

وظيفة طبقات العرض

• ترجمة رمز الحرف من ASCII إلى EBCDIC.
• ضغط البيانات: يسمح بتقليل عدد البتات التي يجب نقلها على الشبكة.
• تشفير البيانات: يساعدك على تشفير البيانات لأغراض أمنية - على سبيل المثال، تشفير كلمة المرور.
• إنه يوفر واجهة مستخدم ودعمًا للخدمات مثل البريد الإلكتروني ونقل الملفات.

طبقة التطبيقات

تتفاعل طبقة التطبيق مع برنامج تطبيقي، وهو أعلى مستوى لنموذج OSI. طبقة التطبيق هي طبقة OSI، وهي الأقرب إلى المستخدم النهائي. وهذا يعني أن طبقة تطبيق OSI تسمح للمستخدمين بالتفاعل مع تطبيقات البرامج الأخرى.

تتفاعل طبقة التطبيق مع تطبيقات البرامج لتنفيذ مكون الاتصال. دائمًا ما يكون تفسير البيانات بواسطة البرنامج التطبيقي خارج نطاق نموذج OSI.

ومن أمثلة طبقة التطبيق تطبيق مثل نقل الملفات، والبريد الإلكتروني، وتسجيل الدخول عن بعد، وما إلى ذلك.

وظيفة طبقات التطبيق هي

• تساعدك طبقة التطبيق على تحديد شركاء الاتصال، وتحديد مدى توفر الموارد، ومزامنة الاتصالات.
• يسمح للمستخدمين بتسجيل الدخول إلى مضيف بعيد
• توفر هذه الطبقة خدمات البريد الإلكتروني المتنوعة
• يوفر هذا التطبيق مصادر قواعد البيانات الموزعة والوصول إلى المعلومات العالمية حول مختلف الكائنات والخدمات.

التفاعل بين طبقات نموذج OSI

يجب أن تمر المعلومات المرسلة من تطبيق كمبيوتر إلى آخر عبر كل طبقة من طبقات OSI.

وهذا موضح في المثال الموضح أدناه:

• تتواصل كل طبقة ضمن نموذج OSI مع الطبقتين الأخريين الموجودتين تحتها والطبقة النظيرة لها في نظام حوسبة آخر متصل بالشبكة.
• في الرسم البياني أدناه، يمكنك أن ترى أن طبقة ارتباط البيانات للنظام الأول تتواصل مع طبقتين، طبقة الشبكة والطبقة المادية للنظام. كما يساعدك على التواصل مع طبقة ارتباط البيانات الخاصة بالنظام الثاني.

البروتوكولات المدعومة على مختلف المستويات

طبقة	الاسم	بروتوكولات
طبقة 7	التطبيق	SMTP، HTTP، FTP، POP3، SNMP
طبقة 6	العرض	MPEG، ASCH، SSL، TLS
طبقة 5	جلسة	نت بيوس، SAP
طبقة 4	المواصلات والنقل	TCP ، UDP
طبقة 3	شبكة	IPV5، IPV6، ICMP، IPSEC، ARP، MPLS.
طبقة 2	رابط البيانات	RAPA، PPP، ترحيل الإطار، ATM، كابل الألياف، إلخ.
طبقة 1	مادي	RS232، 100BaseTX، ISDN، 11.

الاختلافات بين OSI وTCP/IP

فيما يلي بعض الاختلافات المهمة بين نموذج OSI وTCP/IP:

نموذج OSI	نموذج TCP / IP
يوفر نموذج OSI تمييزًا واضحًا بين الواجهات والخدمات والبروتوكولات.	لا يقدم TCP/IP أي نقاط تمييز واضحة بين الخدمات والواجهات والبروتوكولات.
يستخدم OSI طبقة الشبكة لتحديد معايير وبروتوكولات التوجيه.	يستخدم TCP/IP طبقة الإنترنت فقط.
يستخدم نموذج OSI طبقتين منفصلتين ماديتين ورابط بيانات لتحديد وظائف الطبقات السفلية	يستخدم TCP/IP طبقة واحدة فقط (رابط).
نموذج OSI، طبقة النقل موجهة نحو الاتصال فقط.	طبقة من نموذج TCP / IP هو موجه نحو الاتصال وغير متصل.
في نموذج OSI، تعد طبقة ارتباط البيانات والطبقة المادية طبقتين منفصلتين.	في TCP، يتم دمج طبقة ارتباط البيانات والطبقة المادية كطبقة واحدة من المضيف إلى الشبكة.
الحد الأدنى لحجم رأس OSI هو 5 بايت.	الحد الأدنى لحجم الرأس هو 20 بايت.

مزايا نموذج OSI

فيما يلي الفوائد/الإيجابيات الرئيسية لاستخدام نموذج OSI:

• يساعدك على توحيد جهاز التوجيه والمحول واللوحة الأم والأجهزة الأخرى
• يقلل من التعقيد ويوحد الواجهات
• يسهل الهندسة المعيارية
• يساعدك على ضمان التوافق بين التكنولوجيا
• يساعدك على تسريع التطور
• يمكن استبدال البروتوكولات ببروتوكولات جديدة عندما تتغير التكنولوجيا.
• توفير الدعم للخدمات الموجهة للاتصال بالإضافة إلى الخدمة بدون اتصال.
• إنه نموذج قياسي في شبكات الكمبيوتر.
• يدعم الخدمات غير المتصلة والموجهة نحو الاتصال.
• يوفر المرونة للتكيف مع أنواع مختلفة من البروتوكولات

عيوب نموذج OSI

فيما يلي بعض سلبيات/عيوب استخدام نموذج OSI:

• يعد تركيب البروتوكولات مهمة شاقة.
• يمكنك استخدامه فقط كنموذج مرجعي.
• لا يحدد أي بروتوكول محدد.
• في نموذج طبقة شبكة OSI، يتم تكرار بعض الخدمات في العديد من الطبقات مثل طبقات النقل وارتباط البيانات
• لا يمكن أن تعمل الطبقات بالتوازي حيث تحتاج كل طبقة إلى الانتظار للحصول على البيانات من الطبقة السابقة.

الملخص

• نموذج OSI هو نموذج منطقي ومفاهيمي يحدد اتصالات الشبكة التي تستخدمها الأنظمة المفتوحة للتوصيل البيني والتواصل مع الأنظمة الأخرى
• في نموذج OSI، يجب إنشاء الطبقة فقط عند الحاجة إلى مستويات محددة من التجريد.
• تساعدك طبقة OSI على فهم الاتصال عبر الشبكة
• في عام 1984، تم اعتماد بنية OSI رسميًا من قبل ISO كمعيار دولي

طبقة	الاسم	الوظيفة	بروتوكولات
طبقة 7	التطبيق	للسماح بالوصول إلى موارد الشبكة.	SMTP، HTTP، FTP، POP3، SNMP
طبقة 6	العرض	لترجمة وتشفير وضغط البيانات.	MPEG، ASCH، SSL، TLS
طبقة 5	جلسة	إنشاء الجلسة وإدارتها وإنهائها	نت بيوس، SAP
طبقة 4	المواصلات والنقل	تعتمد طبقة النقل على طبقة الشبكة لتوفير نقل البيانات من عملية على جهاز مصدر إلى عملية على جهاز الوجهة.	TCP ، UDP
طبقة 3	شبكة	لتوفير الربط الشبكي. لنقل الحزم من المصدر إلى الوجهة	IPV5، IPV6، ICMP، IPSEC، ARP، MPLS.
طبقة 2	رابط البيانات	لتنظيم البتات في الإطارات. لتوفير التوصيل من قفزة إلى قفزة	RAPA، PPP، ترحيل الإطار، ATM، كابل الألياف، إلخ.
طبقة 1	مادي	لنقل البتات عبر وسيط. توفير المواصفات الميكانيكية والكهربائية	RS232، 100BaseTX، ISDN، 11.