เลเยอร์โมเดล OSI และโปรโตคอลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์

OSI Model คืออะไร?

โมเดล OSI เป็นโมเดลเชิงตรรกะและแนวความคิดที่กำหนดการสื่อสารเครือข่ายที่ใช้โดยระบบที่เปิดกว้างสำหรับการเชื่อมต่อโครงข่ายและการสื่อสารกับระบบอื่น การเชื่อมต่อระหว่างระบบเปิด (รุ่น OSI) ยังกำหนดเครือข่ายแบบลอจิคัลและอธิบายการถ่ายโอนแพ็กเก็ตคอมพิวเตอร์อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้โปรโตคอลหลายชั้น

ลักษณะของแบบจำลอง OSI

ต่อไปนี้เป็นคุณลักษณะที่สำคัญบางประการของแบบจำลอง OSI:

• ควรสร้างเลเยอร์เฉพาะเมื่อจำเป็นต้องมีระดับนามธรรมที่แน่นอนเท่านั้น
• ควรเลือกฟังก์ชั่นของแต่ละเลเยอร์ตามโปรโตคอลมาตรฐานสากล
• จำนวนเลเยอร์ควรมากเพื่อไม่ให้มีฟังก์ชันแยกกันอยู่ในเลเยอร์เดียวกัน ในขณะเดียวกันก็ควรมีขนาดเล็กพอที่สถาปัตยกรรมจะไม่ซับซ้อนเกินไป
• ในแบบจำลอง OSI แต่ละเลเยอร์อาศัยชั้นล่างถัดไปเพื่อทำหน้าที่ดั้งเดิม ทุกระดับควรสามารถให้บริการไปยังชั้นที่สูงกว่าถัดไปได้
• การเปลี่ยนแปลงที่ทำในเลเยอร์หนึ่งไม่ควรต้องมีการเปลี่ยนแปลงในเลเยอร์อื่น

ทำไมต้องใช้โมเดล OSI?

• ช่วยให้คุณเข้าใจการสื่อสารผ่านเครือข่าย
• การแก้ไขปัญหาทำได้ง่ายขึ้นโดยการแยกฟังก์ชันออกเป็นเลเยอร์เครือข่ายต่างๆ
• ช่วยให้คุณเข้าใจเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในขณะที่ได้รับการพัฒนา
• ช่วยให้คุณสามารถเปรียบเทียบความสัมพันธ์ในการทำงานหลักบนเลเยอร์เครือข่ายต่างๆ

ประวัติความเป็นมาของแบบจำลอง OSI

ต่อไปนี้เป็นจุดสังเกตสำคัญจากประวัติศาสตร์ของแบบจำลอง OSI:

• ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 ISO ได้ดำเนินโครงการเพื่อพัฒนามาตรฐานทั่วไปและวิธีการสร้างเครือข่าย
• ในปี พ.ศ. 1973 ระบบสวิตช์แพ็กเก็ตทดลองในสหราชอาณาจักรได้ระบุข้อกำหนดสำหรับการกำหนดโปรโตคอลระดับที่สูงกว่า
• ในปี พ.ศ. 1983 แบบจำลอง OSI เดิมตั้งใจให้เป็นข้อกำหนดโดยละเอียดของอินเทอร์เฟซจริง
• ในปี พ.ศ. 1984 สถาปัตยกรรม OSI ได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการจาก ISO ให้เป็นมาตรฐานสากล

7 เลเยอร์ของโมเดล OSI

โมเดล OSI เป็นระบบสถาปัตยกรรมเซิร์ฟเวอร์แบบหลายชั้น โดยแต่ละชั้นจะถูกกำหนดตามฟังก์ชันเฉพาะที่ต้องดำเนินการ ทั้ง 7 ชั้นนี้ทำงานร่วมกันเพื่อส่งข้อมูลจากชั้นหนึ่งไปยังอีกชั้นหนึ่ง

• ชั้นบน: มันเกี่ยวข้องกับปัญหาของแอพพลิเคชั่นและส่วนใหญ่จะใช้งานในซอฟต์แวร์เท่านั้น ค่าสูงสุดจะใกล้เคียงกับผู้ใช้ระบบปลายทางมากที่สุด ในเลเยอร์นี้ การสื่อสารจากผู้ใช้ปลายทางคนหนึ่งไปยังอีกคนหนึ่งเริ่มต้นโดยใช้การโต้ตอบระหว่างเลเยอร์แอปพลิเคชัน มันจะประมวลผลไปจนถึงผู้ใช้ปลายทาง
• ชั้นล่าง: เลเยอร์เหล่านี้จัดการกิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งข้อมูล เลเยอร์ฟิสิคัลและเลเยอร์ดาต้าลิงค์ยังนำไปใช้ในซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์

ชั้นบนและชั้นล่างแบ่งสถาปัตยกรรมเครือข่ายออกเป็น 7 ชั้น ดังนี้

• การใช้งาน
• การเสนอ
• เซสชั่น
• การขนส่ง
• เครือข่าย ดาต้าลิงค์
• ชั้นทางกายภาพ

มาศึกษารายละเอียดแต่ละชั้นกันดีกว่า:

ชั้นกายภาพ

เลเยอร์กายภาพช่วยให้คุณกำหนดข้อมูลจำเพาะทางไฟฟ้าและทางกายภาพของการเชื่อมต่อข้อมูลได้ ระดับนี้กำหนดความสัมพันธ์ระหว่างอุปกรณ์และสื่อการส่งข้อมูลทางกายภาพ เลเยอร์กายภาพไม่เกี่ยวข้องกับโปรโตคอลหรือรายการเลเยอร์ที่สูงกว่า ตัวอย่างหนึ่งของเทคโนโลยีที่ทำงานในเลเยอร์กายภาพในโทรคมนาคมคือ PRI (Primary Rate Interface) หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ PRI และวิธีการทำงานคุณสามารถเยี่ยมชมบทความข้อมูลนี้ได้

ตัวอย่างของฮาร์ดแวร์ในฟิสิคัลเลเยอร์ ได้แก่ อะแดปเตอร์เครือข่าย อีเธอร์เน็ต ตัวทวน ฮับเครือข่าย ฯลฯ

ดาต้าลิงค์เลเยอร์

Data Link Layer แก้ไขข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นที่ชั้นกายภาพ เลเยอร์ช่วยให้คุณสามารถกำหนดโปรโตคอลเพื่อสร้างและยุติการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์เครือข่ายที่เชื่อมต่อสองเครื่อง

เป็นเลเยอร์ที่อยู่ IP ที่เข้าใจได้ ซึ่งช่วยให้คุณกำหนดที่อยู่แบบลอจิคัล เพื่อให้สามารถระบุจุดสิ้นสุดใดๆ ได้

เลเยอร์ยังช่วยให้คุณใช้การกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตผ่านเครือข่าย ช่วยให้คุณกำหนดเส้นทางที่ดีที่สุด ซึ่งช่วยให้คุณสามารถนำข้อมูลจากต้นทางไปยังปลายทางได้

Data Link Layer แบ่งออกเป็นชั้นย่อย 2 ประเภท:

1. Media Access Control (MAC) layer- มีหน้าที่ควบคุมวิธีที่อุปกรณ์ในเครือข่ายเข้าถึงสื่อและอนุญาตให้ส่งข้อมูล
2. เลเยอร์ควบคุมลิงก์แบบลอจิคัล - เลเยอร์นี้มีหน้าที่รับผิดชอบในการระบุตัวตนและการห่อหุ้มโปรโตคอลเลเยอร์เครือข่าย และช่วยให้คุณค้นหาข้อผิดพลาดได้

ฟังก์ชั่นที่สำคัญของ Datalink Layer

• การทำเฟรมซึ่งแบ่งข้อมูลจากเลเยอร์เครือข่ายออกเป็นเฟรม
• ช่วยให้คุณเพิ่มส่วนหัวในเฟรมเพื่อกำหนดที่อยู่ทางกายภาพของเครื่องต้นทางและเครื่องปลายทาง
• เพิ่มที่อยู่แบบลอจิคัลของผู้ส่งและผู้รับ
• นอกจากนี้ยังรับผิดชอบในกระบวนการจัดหาไปยังกระบวนการปลายทางของข้อความทั้งหมด
• นอกจากนี้ยังมีระบบสำหรับการควบคุมข้อผิดพลาด โดยจะตรวจจับการส่งสัญญาณซ้ำที่เสียหายหรือเฟรมที่สูญหาย
• Datalink Layer ยังมีกลไกในการส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายอิสระที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกัน

เลเยอร์การขนส่ง

เลเยอร์การขนส่งสร้างขึ้นบนเลเยอร์เครือข่ายเพื่อให้มีการขนส่งข้อมูลจากกระบวนการบนเครื่องต้นทางไปยังกระบวนการบนเครื่องปลายทาง โฮสต์โดยใช้เครือข่ายเดียวหรือหลายเครือข่าย และยังรักษาคุณภาพของฟังก์ชันการบริการอีกด้วย

กำหนดจำนวนข้อมูลที่ควรจะส่งไปที่ไหนและในอัตราเท่าใด เลเยอร์นี้สร้างขึ้นจากข้อความที่ได้รับจากเลเยอร์แอปพลิเคชัน ช่วยให้มั่นใจได้ว่าหน่วยข้อมูลจะถูกส่งโดยไม่มีข้อผิดพลาดและเป็นไปตามลำดับ

Transport Layer ช่วยให้คุณควบคุมความน่าเชื่อถือของลิงก์ผ่านการควบคุมโฟลว์ การควบคุมข้อผิดพลาด และการแบ่งส่วนหรือการแบ่งส่วน

เลเยอร์การขนส่งยังให้การรับทราบถึงการส่งข้อมูลสำเร็จและส่งข้อมูลถัดไปในกรณีที่ไม่มีข้อผิดพลาดเกิดขึ้น TCP เป็นตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดของเลเยอร์การขนส่ง

หน้าที่สำคัญของ Transport Layers

• มันจะแบ่งข้อความที่ได้รับจากเลเยอร์เซสชันออกเป็นกลุ่มและกำหนดหมายเลขเพื่อสร้างลำดับ
• Transport Layer ทำให้แน่ใจว่าข้อความถูกส่งไปยังกระบวนการที่ถูกต้องบนเครื่องปลายทาง
• นอกจากนี้ยังทำให้แน่ใจว่าข้อความทั้งหมดมาถึงโดยไม่มีข้อผิดพลาด มิฉะนั้นควรส่งอีกครั้ง

เลเยอร์เครือข่าย

เลเยอร์เครือข่ายมีวิธีการทำงานและขั้นตอนในการถ่ายโอนลำดับข้อมูลที่มีความยาวผันแปรจากโหนดหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่งที่เชื่อมต่อใน "เครือข่ายที่แตกต่างกัน"

การส่งข้อความที่เลเยอร์เครือข่ายไม่ได้รับประกันว่าเป็นโปรโตคอลเลเยอร์เครือข่ายที่เชื่อถือได้

โปรโตคอลการจัดการเลเยอร์ที่เป็นของเลเยอร์เครือข่ายคือ:

1. โปรโตคอลการกำหนดเส้นทาง
2. การจัดการกลุ่มแบบหลายผู้รับ
3. การกำหนดที่อยู่ชั้นเครือข่าย

ชั้นเซสชัน

Session Layer ควบคุมการสนทนาระหว่างคอมพิวเตอร์ ช่วยให้คุณสร้างการเริ่มต้นและยกเลิกการเชื่อมต่อระหว่างแอปพลิเคชันภายในเครื่องและแอปพลิเคชันระยะไกล

คำขอเลเยอร์นี้สำหรับการเชื่อมต่อแบบลอจิคัลซึ่งควรสร้างขึ้นตามความต้องการของผู้ใช้ เลเยอร์นี้จัดการการตรวจสอบการเข้าสู่ระบบหรือรหัสผ่านที่สำคัญทั้งหมด

เลเยอร์เซสชันเสนอบริการต่างๆ เช่น วินัยการสนทนา ซึ่งสามารถเป็นแบบดูเพล็กซ์หรือฮาล์ฟดูเพล็กซ์ โดยส่วนใหญ่จะนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมแอปพลิเคชันที่ใช้การเรียกขั้นตอนระยะไกล

ฟังก์ชั่นที่สำคัญของ Session Layer

• สร้าง บำรุงรักษา และสิ้นสุดเซสชัน
• เลเยอร์เซสชันช่วยให้ทั้งสองระบบสามารถเข้าสู่กล่องโต้ตอบได้
• นอกจากนี้ยังช่วยให้กระบวนการเพิ่มจุดตรวจสอบให้กับข้อมูลได้อีกด้วย

เลเยอร์การนำเสนอ

เลเยอร์การนำเสนอช่วยให้คุณสามารถกำหนดรูปแบบในการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างสองเอนทิตีที่สื่อสารกัน นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณจัดการการบีบอัดข้อมูลและการเข้ารหัสข้อมูลอีกด้วย

เลเยอร์นี้แปลงข้อมูลเป็นรูปแบบที่แอปพลิเคชันยอมรับ นอกจากนี้ยังจัดรูปแบบและเข้ารหัสข้อมูลที่ควรส่งข้ามเครือข่ายทั้งหมด ชั้นนี้เรียกอีกอย่างว่าก ชั้นไวยากรณ์.

หน้าที่ของเลเยอร์การนำเสนอ

• การแปลรหัสอักขระจาก ASCII เป็น EBCDIC
• การบีบอัดข้อมูล: ช่วยลดจำนวนบิตที่ต้องส่งบนเครือข่าย
• การเข้ารหัสข้อมูล: ช่วยให้คุณเข้ารหัสข้อมูลเพื่อความปลอดภัย — เช่น การเข้ารหัสรหัสผ่าน
• มันจัดให้มีอินเทอร์เฟซผู้ใช้และการสนับสนุนสำหรับบริการต่างๆ เช่น อีเมล์และการถ่ายโอนไฟล์

Application Layer

เลเยอร์แอปพลิเคชันโต้ตอบกับแอปพลิเคชันโปรแกรม ซึ่งเป็นระดับสูงสุดของโมเดล OSI เลเยอร์แอปพลิเคชันคือเลเยอร์ OSI ซึ่งอยู่ใกล้กับผู้ใช้ปลายทางมากที่สุด หมายความว่าเลเยอร์แอปพลิเคชัน OSI อนุญาตให้ผู้ใช้โต้ตอบกับแอปพลิเคชันซอฟต์แวร์อื่น

เลเยอร์แอปพลิเคชันโต้ตอบกับแอปพลิเคชันซอฟต์แวร์เพื่อใช้ส่วนประกอบในการสื่อสาร การตีความข้อมูลโดยแอปพลิเคชันโปรแกรมจะอยู่นอกขอบเขตของแบบจำลอง OSI เสมอ

ตัวอย่างของชั้นแอปพลิเคชันคือแอปพลิเคชันเช่นการถ่ายโอนไฟล์ อีเมล์ การล็อกอินระยะไกล ฯลฯ

หน้าที่ของ Application Layers คือ

• เลเยอร์แอปพลิเคชันช่วยให้คุณระบุคู่ค้าในการสื่อสาร กำหนดความพร้อมของทรัพยากร และซิงโครไนซ์การสื่อสาร
• อนุญาตให้ผู้ใช้เข้าสู่ระบบโฮสต์ระยะไกล
• เลเยอร์นี้ให้บริการอีเมล์ต่างๆ
• แอปพลิเคชั่นนี้นำเสนอแหล่งฐานข้อมูลแบบกระจายและการเข้าถึงข้อมูลทั่วโลกเกี่ยวกับออบเจ็กต์และบริการต่างๆ

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเลเยอร์โมเดล OSI

ข้อมูลที่ส่งจากแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่งจำเป็นต้องผ่านแต่ละชั้น OSI

นี่คือคำอธิบายในตัวอย่างด้านล่าง:

• ทุกเลเยอร์ภายในโมเดล OSI จะสื่อสารกับอีกสองชั้นซึ่งอยู่ด้านล่างและเลเยอร์เพียร์ในระบบคอมพิวเตอร์เครือข่ายอื่น
• ในแผนภาพด้านล่างนี้ คุณจะเห็นว่าดาต้าลิงค์เลเยอร์ของระบบแรกสื่อสารกับสองชั้น คือ เลเยอร์เครือข่าย และเลเยอร์ทางกายภาพของระบบ นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณสื่อสารกับดาต้าลิงค์เลเยอร์ของระบบที่สองได้อีกด้วย

โปรโตคอลที่รองรับในระดับต่างๆ

ชั้น	Name	โปรโตคอล
เลเยอร์ 7	การใช้งาน	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
เลเยอร์ 6	การเสนอ	MPEG, ASCH, SSL, TLS
เลเยอร์ 5	เซสชั่น	เน็ตไบออส, SAP
เลเยอร์ 4	การขนส่ง	ทีซีพี, ยูดีพี
เลเยอร์ 3	เครือข่าย	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS
เลเยอร์ 2	Data Link	RAPA, PPP, เฟรมรีเลย์, ATM, สายไฟเบอร์ ฯลฯ
เลเยอร์ 1	กายภาพ	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

ความแตกต่างระหว่าง OSI และ TCP/IP

นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญบางประการระหว่างโมเดล OSI และ TCP/IP:

แบบจำลอง OSI	โมเดล TCP/IP
โมเดล OSI ให้ความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างอินเทอร์เฟซ บริการ และโปรโตคอล	TCP/IP ไม่มีจุดแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างบริการ อินเทอร์เฟซ และโปรโตคอล
OSI ใช้เลเยอร์เครือข่ายเพื่อกำหนดมาตรฐานเส้นทางและโปรโตคอล	TCP/IP ใช้เฉพาะชั้นอินเทอร์เน็ตเท่านั้น
โมเดล OSI ใช้ลิงก์ฟิสิคัลและดาต้าลิงก์สองชั้นแยกกันเพื่อกำหนดการทำงานของชั้นล่างสุด	TCP/IP ใช้เพียงเลเยอร์เดียวเท่านั้น (ลิงก์)
โมเดล OSI เลเยอร์การขนส่งเป็นเพียงการเชื่อมต่อเท่านั้น	ชั้นหนึ่งของ โมเดล TCP/IP มีทั้งแบบเน้นการเชื่อมต่อและไม่มีการเชื่อมต่อ
ในโมเดล OSI ดาต้าลิงค์เลเยอร์และฟิสิคัลเป็นเลเยอร์ที่แยกจากกัน	ในชั้นการเชื่อมโยงข้อมูล TCP และชั้นกายภาพจะรวมกันเป็นชั้นโฮสต์ถึงเครือข่ายเดียว
ขนาดต่ำสุดของส่วนหัว OSI คือ 5 ไบต์	ขนาดส่วนหัวขั้นต่ำคือ 20 ไบต์

ข้อดีของแบบจำลอง OSI

นี่คือประโยชน์/ข้อดีที่สำคัญของการใช้แบบจำลอง OSI :

• ช่วยให้คุณสร้างมาตรฐานให้กับเราเตอร์ สวิตช์ เมนบอร์ด และฮาร์ดแวร์อื่นๆ
• ลดความซับซ้อนและทำให้อินเทอร์เฟซเป็นมาตรฐาน
• อำนวยความสะดวกด้านวิศวกรรมโมดูลาร์
• ช่วยให้คุณสามารถมั่นใจได้ถึงเทคโนโลยีที่สามารถทำงานร่วมกันได้
• ช่วยให้คุณเร่งการวิวัฒนาการ
• โปรโตคอลสามารถถูกแทนที่ด้วยโปรโตคอลใหม่เมื่อเทคโนโลยีเปลี่ยนแปลง
• ให้การสนับสนุนบริการที่มุ่งเน้นการเชื่อมต่อตลอดจนบริการไร้การเชื่อมต่อ
• เป็นรูปแบบมาตรฐานในระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
• รองรับบริการไร้การเชื่อมต่อและเน้นการเชื่อมต่อ
• เสนอความยืดหยุ่นในการปรับให้เข้ากับโปรโตคอลประเภทต่างๆ

ข้อเสียของแบบจำลอง OSI

นี่คือข้อเสีย/ข้อเสียของการใช้โมเดล OSI:

• การปรับโปรโตคอลให้เป็นงานที่น่าเบื่อ
• คุณสามารถใช้เป็นรูปแบบอ้างอิงเท่านั้น
• ไม่ได้กำหนดโปรโตคอลเฉพาะใดๆ
• ในโมเดลเลเยอร์เครือข่าย OSI บริการบางอย่างจะถูกทำซ้ำในหลายเลเยอร์ เช่น เลเยอร์การขนส่งและดาต้าลิงก์
• เลเยอร์ไม่สามารถทำงานแบบขนานได้เนื่องจากแต่ละเลเยอร์ต้องรอเพื่อรับข้อมูลจากเลเยอร์ก่อนหน้า

สรุป

• OSI Model เป็นแบบจำลองเชิงตรรกะและแนวความคิดที่กำหนดการสื่อสารเครือข่ายซึ่งใช้โดยระบบที่เปิดเพื่อเชื่อมต่อโครงข่ายและการสื่อสารกับระบบอื่น
• ในแบบจำลอง OSI ควรสร้างเลเยอร์เฉพาะเมื่อจำเป็นต้องมีระดับนามธรรมที่แน่นอนเท่านั้น
• เลเยอร์ OSI ช่วยให้คุณเข้าใจการสื่อสารผ่านเครือข่าย
• ในปี พ.ศ. 1984 สถาปัตยกรรม OSI ได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการจาก ISO ให้เป็นมาตรฐานสากล

ชั้น	Name	ฟังก์ชัน	โปรโตคอล
เลเยอร์ 7	การใช้งาน	เพื่ออนุญาตการเข้าถึงทรัพยากรเครือข่าย	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
เลเยอร์ 6	การเสนอ	เพื่อแปล เข้ารหัส และบีบอัดข้อมูล	MPEG, ASCH, SSL, TLS
เลเยอร์ 5	เซสชั่น	เพื่อสร้าง จัดการ และยุติเซสชัน	เน็ตไบออส, SAP
เลเยอร์ 4	การขนส่ง	เลเยอร์การขนส่งสร้างขึ้นบนเลเยอร์เครือข่ายเพื่อให้มีการขนส่งข้อมูลจากกระบวนการบนเครื่องต้นทางไปยังกระบวนการบนเครื่องปลายทาง	ทีซีพี, ยูดีพี
เลเยอร์ 3	เครือข่าย	เพื่อให้บริการอินเตอร์เน็ต เพื่อย้ายแพ็กเก็ตจากต้นทางไปยังปลายทาง	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS
เลเยอร์ 2	Data Link	เพื่อจัดระเบียบบิตให้เป็นเฟรม เพื่อให้บริการจัดส่งแบบ hop-to-hop	RAPA, PPP, เฟรมรีเลย์, ATM, สายไฟเบอร์ ฯลฯ
เลเยอร์ 1	กายภาพ	เพื่อส่งบิตผ่านตัวกลาง เพื่อจัดเตรียมข้อกำหนดทางกลและไฟฟ้า	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.