آشنایی با مدل osi و وظایف هر لایه (به زبان ساده)

در عرصه پیچیده و به سرعت در حال توسعه فناوری اطلاعات، درک چگونگی ارتباط داده‌ ها در شبکه‌ های کامپیوتری از اهمیت بالایی برخوردار است. مدل OSI (Open Systems Interconnection)، که توسط سازمان بین‌ المللی استانداردسازی (ISO) توسعه یافته، یک چارچوب مفهومی است که نحوه تعامل بین 2 کامپیوتر از طریق شبکه‌ های کامپیوتری را توضیح می‌ دهد. مدل OSI هفت لایه دارد و هر کدام وظایف مشخصی را بر عهده دارند که از فرآیندهای فیزیکی گرفته تا کاربرد های پیچیده نرم‌ افزاری را در بر می‌ گیرد. در این مقاله، ما به بررسی دقیق هر یک از 7 لایه‌ مدل OSI و وظایف خاص آن‌ ها می‌ پردازیم، تا درک عمیق‌ تری از اینکه چگونه اطلاعات در سراسر شبکه‌ ها منتقل و مدیریت می‌ شوند، ارائه دهیم. پس برای آشنایی با مدل osi به زبان ساده و وظایف هر لایه همراه ما باشید.

مدل OSI چیست و چرا به وجود آمده است؟

مدل OSI در ابتدا در سال 1984 توسط سازمان بین المللی استاندارد (ISO) مورد پذیرش واقع شد. در آن زمان، شبکه سازی توسط تکنولوژی های رقیب مانند Ethernet، Token Ring، FDDI و ARCNET مدیریت می شد. مانند امروز، تکنولوژی های ماشین متناقض و سیستم های عامل مختلف از شرکت های بزرگ مانند IBM، Burroughs، Univac، Hewlett Packard و موارد دیگر وجود دارند. از اوایل دهه 1980، هیچ استاندارد یا طرح توافق شده ای برای چگونگی تبادل داده بین دو سیستم کامپیوتری مختلف وجود نداشت.

مدل OSI با هدف ارائه یک چارچوب مفهومی در مورد نحوه ارتباط سیستم های کامپیوتری مختلف با استفاده از تکنولوژی های متنوع به وجود آمد. مدل OSI، فعالیت ها، فرآیندها و پروتکل های استاندارد مورد استفاده برای ارتباط بین سیستم را خلاصه و توصیف می کند.

همچنین به ارتباط و تجسم نحوه عملکرد ارتباط دیجیتال برای طیف گسترده ای از کاربردها مانند طراحی، مهندسی، بازاریابی، مستندسازی و غیره می پردازد. علاوه بر این، برای عیب یابی و ایزوله کردن مشکلات شبکه به کار گرفته می شود.

جهت شرکت در دوره CCNA و دریافت مدرک معتبر وزارت علوم از موسسه خرد روی لینک زیر کلیک کنید:

درک مدل 7 لایه osi

مدل OSI، به هفت لایه تقسیم بندی می شود که فعالیت ها و فرآیندهای مورد نیاز برای سیستم های کامپیوتری مجزا به منظور برقراری ارتباط با یکدیگر در یک شبکه و اینترنت/ابر را توصیف می کند.

مدل OSI معمولا به صورت برعکس از بالا به پایین (لایه 7 به لایه 1) نشان داده می شود و مسیر انتقال داده از سطح کاربر نهایی‌ (لایه 7: لایه کاربرد) به انتقال فیزیکی بیت ها در سراسر لینک های ارتباطی و کارت های شبکه (لایه 1: لایه فیزیکی) و تمام لایه های بین آن ها را مشخص می کند.

چگونه داده در مدل OSI انتقال می یابد؟

توجه داشته باشید که مدل OSI دو طرفه است. این مدل هم توسط ارسال کننده داده و هم دریافت کننده داده مورد استفاده قرار می گیرد و طرفین در طول فرآیند انتقال داده نقش های خود را تغییر می دهند.

به عنوان یک مثال، وقتی مرورگر شما URL این مقاله را درخواست کرد (فلش رو به پایین)، ابتدا درخواست در لایه کاربرد (لایه 7) ایجاد می شود. داده درخواست شده (URL و اطلاعات انتقال) اصلاح شده و به مدل OSI فرستاده می شود تا وقتی که در لایه فیزیکی (لایه 1) دریافت شود و سرورهای وب Splunk آن درخواست را دریافت کنند.

در لایه 1، سرورهای Splunk درخواست را پردازش کرده، کد HTML و اطلاعات انتقال بازیابی می شوند و مقاله دوباره به ارسال کننده بازگردانده می شود (فلش رو به بالا). داده بازگردانده شده در لایه فیزیکی (لایه 1) شروع می شود و مقاله از طریق مدل OSI تا زمانی که به مرورگر شما برسد (لایه کاربرد، لایه 7) که در حال خواندن آن هستید، منتقل و نسخه پشتیبان اصلاح می شود.

از آنجایی که این مدل دو طرفه است، هر دو طرف یعنی مرورگر و سرورهای وب Splunk به عنوان ارسال کننده و دریافت کننده عمل می کنند:

• مرورگر شما درخواست URL را ارسال می کند و محتوای صفحه وب را دریافت می کند.
• سرورهای Splunk درخواست URL را دریافت کرده و محتوای صفحه وب را ارسال می کنند.

این چارچوب انتقال داده توسط بیشتر سیستم های کامپیوتری در شبکه های داخلی و در اینترنت/ابر قابل مدل سازی و استفاده است. به این ترتیب است که مدل OSI نحوه انتقال داده را تعریف می کند.

3 لایه اصلی مدل OSI

با بررسی مدل OSI، متوجه می شوید که هفت لایه در سه لایه بزرگ تر گروه بندی شده اند. این گروه بندی ها به ما اجازه می دهند تا عملکرد مدل OSI را به صورت عمومی به نرم افزار، قلب OSI و سخت افزار تقسیم بندی کنیم؛ بدون این که عملکرد دقیق هر یک از لایه ها را مد نظر داشته باشیم.

لایه های نرم افزار

لایه های کاربرد، نمایش و نشست (لایه های 7، 6، 5) در مجموع به صورت لایه های نرم افزار در این مدل گروه بندی شده اند. در این گروه بندی از لایه ها تمام فعالیت های انتقال مرتبط با اپلیکیشن های نرم افزاری انجام می شوند، ازجمله:

• سیستم عامل (OS)،
• ابزارهایی مانند مرورگرهای وب، سرویس ها، اپلیکیشن های نوشتاری سفارشی و غیره.

لایه های قلب OSI

لایه انتقال (لایه 4) نیز به عنوان قلب مدل OSI در نظر گرفته می شود. در این لایه انتقال واقعی بین سیستم های مختلف رخ می دهد.

لایه های سخت افزار

لایه های شبکه، پیوند داده و فیزیکی (لایه های 3، 2 و 1) همگی در مجموع با عنوان لایه های سخت افزار شناخته می شوند. در این گروه از لایه هاست که داده ازطریق اجزای فیزیکی در هر سیستم پردازش می شود.

معرفی 7 لایه مدل OSI

در ادامه، به صورت دقیق تر به بررسی هر لایه می پردازیم. هفت لایه مدل OSI، پیچیدگی طراحی سیستم های شبکه را کاهش می دهند. هر یک از آن ها زیرمجموعه یکی از لایه های نرم افزار، قلب OSI و سخت افزار هستند.

لایه کاربرد Application (لایه 7)

لایه کاربرد نزدیک ترین لایه به کاربر نهایی است. این لایه اطلاعات را از کاربر نهایی دریافت می کند و نتایج را به کاربر ارسال می نماید. برخلاف نام این لایه، لایه 7 جایی نیست که کاربردهای مشتری وجود داشته باشند. این لایه پروتکل هایی را فراهم می کند که به نرم افزار/اپلیکیشن اجازه انتقال داده را می دهند، ازجمله:

• HTTP and HTTPS
• FTP
• POP & SMTP
• DNS
• Telnet
• DHCP
• SNMP

لایه کاربرد اولین و در واقع پائین‌ ترین لایه موجود در مدل OSI می‌ باشد که وظایف زیر را بر عهده دارد:

• تعیین نوع Interface که در برقراری ارتباط شرکت خواهد کرد.
• تعیین نوع سیم‌ هایی که باید به کار برده شوند.
• تعیین نوع Connector هایی که سیمها را به Interfaceها اتصال می‌ دهند.
• یک نوع از Interface به نام NIC نامیده می‌ شود که ممکن است برای مثال کارت ۱۰BaseT باشد و یا یک Interface ثابت روی یک دستگاه سوئیچ.
• این لایه همچنین مسئول این است که اطلاعات ۰ و ۱ را به سیگنالهای الکتریکی و یا سیگنالهای نوری تبدیل کند و این کار را با اندازه گرفتن ولتاژ سیمها و یا اندازه گرفتن فرکانسهای نوری داخل فیبرهای نوری انجام می‌ دهد. 

لایه نمایش Presentation (لایه 6)

لایه نمایش تضمین می کند که داده به شکل قابل استفاده برای لایه کاربرد (طرف دریافت کننده) یا برای لایه شبکه (طرف ارسال کنند) آماده باشد. مثلاً این لایه در مورد اینکه متنها، تصاویر و فیلم و صدا چگونه به افراد نمایش داده شوند تصمیم می‌گیرند. به عنوان نمونه متن به صورت دو استاندارد ASCII و ABCDIC می‌تواند نمایش داده شود. 

همچنین این لایه می‌تواند به وسیله خصوصیت Encryption یا پنهان‌سازی، امنیت فایلها را نیز تأمین کند ولی در تکنولوژی امروز، ارائه دادن راهکارهای امنیتی در انتقال اطلاعات کاری پیچیده بوده و به وسیله مجموعه نرم‌افزارها و پروتکل‌های مختلف انجام می‌گیرد که پردازش بیشتری را نیاز دارد.

لایه 6 مسئول موارد زیر است:

• ترجمه داده
• رمزگذاری و رمزگشایی
• فشرده سازی
• سایر موارد آماده سازی داده

لایه نشست Session (لایه 5)

لایه نشست، نشست های مورد نیاز هر دو سیستم به منظور ارتباط با یکدیگر را ایجاد و حفظ می کند. در واقع این لایه وظیفه تصمیم‌گیری در مورد ایجاد ارتباط با دستگاه‌های دیگر را بر عهده دارد. به این صورت که اگر منابع درخواستی روی سیستم محلی قرار داشت که هیچ، ولی اگر اطلاعات روی سیستمی دیگر در جایی دیگر قرار داشت تصمیم به برقراری ارتباط می‌گیرد. همچنین این لایه مسئول این است که اطلاعات در مسیرهای درست خود انتقال پیدا کنند.لایه 5 موارد زیر را تعریف می کند ….

• چه موقع نشست ها ایجاد و باز می شوند
• نشست ها چه مدت برای انتقال موفقیت آمیز داده ها باز می مانند
• چه موقع نشست ها بسته می شوند
• و موارد دیگر

همچنین نقاط بازرسی برای تضمین و همگام سازی انتقال داده ها ایجاد می کند.

لایه انتقال Transport (لایه 4)

لایه انتقال چهارمین لایه از مدل OSI را تشکیل می‌دهد. این لایه نقش اصلی ارتباط را بر عهده دارد. ارتباط ایجادی می‌تواند هم به صورت مطمئن یا Reliable و هم به صورت نامطمئن یا Unreliable باشد. در نوع Relible این لایه مسئولیت کشف خطا و اصلاح آن را بر عهده دارد.  لایه انتقال از پروتکل های انتقال شامل پروتکل کنترل انتقال (TCP) و پروتکل داده گرام کاربر (UDP) برای مدیریت ترافیک شبکه بین سیستم ها با هدف اطمینان از انتقال صحیح داده ها استفاده می کند.

• در طرف ارسال کننده، داده را از لایه نشست می گیرد و آن را به قسمت هایی برای لایه شبکه تقسیم بندی می کند.
• در طرف دریافت کننده، قسمت ها را از لایه شبکه جمع آوری کرده و آن را بر روی لایه نشست منتقل می کند.

لایه 4 همچنین کنترل جریان و کنترل خطا را مدیریت می کند و در صورت نیاز، سرعت انتقال و درخواست های ارسال مجدد را تنظیم می نماید.

لایه شبکه Network (لایه 3)

لایه شبکه سومین لایه از مدل OSI است. تعیین می کند داده ها از کدام مسیر فیزیکی عبور کنند. این لایه مسئولیت تقسیم بندی لایه انتقال به بسته های شبکه ای کوچک تر برای انتقال و جمع آوری مجدد آن بسته ها بر روی سیستم دریافت کننده را بر عهده دارد. این نشست بسته ها را به سمت مقصد خود هدایت می کند، که بیشتر توسط آدرس IP انجام می شود.

این لایه وظایف کم ولی مهمی را بر عهده دارد که از آن جمله می‌‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
این لایه وظیفه آدرس‌دهی لایه سوم شبکه را بر عهده دارد. برای همین هم توپولوژی منطقی یا Logical Topology شبکه را مشخص می‌کند. این آدرسها برای گروه کردن تعدادی از ماشینها با همدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. آدرسهای لایه سوم دارای دو قسمت Host و Network می‌باشند که قسمت Network دستگاه‌های موجود را در گروه‌ها و یا شبکه‌های جداگانه قرار می‌دهد. آدرسهای لایه سوم همچنین باعث اتصال انواع Mediaهای مختلف به همدیگر می‌شوند. مثلاً FDDI, Token Ring, Ethernet به وسیله این لایه با همدیگر ارتباط برقرار می‌کنند.

پردازش لایه 3 معمولا وقتی سیستم های ارسال کننده و دریافت کننده بر روی یک شبکه یکسان باشند، بای پس زده می شود.

لایه پیوند داده Data Link (لایه 2)

لایه پیوند داده دومین لایه از مدل OSI است، برخلاف لایه Network که آدرس‌دهی منطقی یا Logical شبکه را بر عهده دارد. وظیفه این لایه آدرس‌ دهی فیزیکی شبکه می‌باشد. این نوع آدرس به اسم آدرس MAC یا آدرس سخت‌ افزاری نیز نامیده می‌شود. همچنین این لایه چگونگی اتصال دستگاه‌ها به Media های مختلف و همچنین نوع فریم آنان را نیز مشخص می‌ کند که شامل فیلدهای موجود در فریمهای لایه دوم یا فریمهای Data Link Layer می‌ شود.

دستگاه‌هایی در این لایه عمل می‌کنند که به یک نوع Media وصل شده باشند و یا به عبارتی دیگر به یک قطعه سیم اتصال داشته باشند. همانطور که به یاد دارید برای اتصال دستگاه‌هایی که به انواع مختلف Media اتصال دارند یک روتر لازم است. این لایه همچنین مسئول تحویل گرفتن بیت های ۰ و ۱ از لایه اول و تبدیل آنها به فریمهای لایه دوم است.

لایه پیوند داده فرمت داده بر روی شبکه را تعریف می کند. مانند لایه شبکه، لایه پیوند داده امکان انتقال داده بین دو گره یا سیستم متصل به هم بر روی یک شبکه یکسان را فراهم می سازد. لایه 2 همچنین خطاهایی را اصلاح می کند که ممکن است در لایه فیزیکی (لایه 1) رخ داده باشند.

همچنین از پردازش کنترل دسترسی رسانه (MAC) برای کنترل جریان و توزیع بین دو سیستم بهره می گیرد. علاوه بر این، از کنترل پیوند منطقی (LLC) برای تامین کنترل جریان و کنترل خطا استفاده می کند.

لایه فیزیکی Physical (لایه 1)

لایه فیزیکی داده های جریان بیت خام را بر روی یک بستر فیزیکی تبدیل و انتقال می دهد (1s و 0s). لایه 1 به اتصالات فیزیکی و الکتریکی مورد استفاده سیستم مرتبط می باشد. این لایه شامل موارد زیر است:

• پیوندهای فرکانس بی سیم، مانند اتصالات وای فای و شبکه بی سیم.
• کابل کشی شبکه.
• انتقال با سرعت نور، مانند کابل های فیبر نوری.
• مشخصات فیزیکی برای انتقال داده شامل ولتاژها و چیدمان پین.

لایه فیزیکی همچنین اجزای مختلف شبکه ازجمله هاب ها، تکرارگرها، مودم ها، آداپتورهای شبکه و غیره را مورد بحث قرار می دهد.

سخن پایانی

دوره آموزش نتورک پلاس یکی از دوره های مورد نیاز کارشناسان شبکه است و موسسه خرد این دوره را در بالاترین سطح کیفی برگزار می کند. در پایان دوره های آموزشی موسسه خرد می توانید مدرک معتبر وزارت علوم بگیرید. برای شرکا در دوره روی لینک زیر کلیک کنید: