طبقات نموذج OSI

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

OSI تعني الترابط بين الأنظمة المفتوحة وتم تطويره بواسطة ISO "المنظمة الدولية للتوحيد القياسي" في عام 1984. وهو عبارة عن بنية مكونة من 7 طبقات وكل طبقة لها وظائف محددة لأداءها وتعمل كل هذه الطبقات السبع بشكل تعاوني لنقل البيانات من شخص إلى آخر في جميع أنحاء العالم.

1. الطبقة المادية (الطبقة 1): 

الطبقة الدنيا من نموذج OSI المرجعي هي الطبقة المادية وهي مسؤولة عن الاتصال الفعلي بين الأجهزة وتحتوي الطبقة المادية على معلومات في شكل بتات (bits)وهي مسؤولة عن نقل البتات الفردية من عقدة إلى أخرى وعند تلقي البيانات ستحصل هذه الطبقة على الإشارة المستلمة وتحولها إلى 0 و 1 وإرسالها إلى طبقة ارتباط البيانات والتي ستعيد الإطار معًا، أوضاع الإرسال المختلفة الممكنة هي Simplex و half-double و full-double،Hub ، Repeater ، Modem والكابلات هي أجهزة ذات طبقة ماديةوتُعرف طبقة الشبكة وطبقة ارتباط البيانات والطبقة المادية أيضًا باسم الطبقات السفلية أو طبقات الأجهزة. 

-وظائف الطبقة المادية هي:   

-تزامن البتات(bits): توفر الطبقة المادية مزامنة البتات من خلال توفير ساعة وتتحكم هذه الساعة في كل من المرسل والمستقبل وبالتالي توفر المزامنة على مستوى البت.    

-التحكم في معدل البت: تحدد الطبقة المادية أيضًا معدل الإرسال أي عدد البتات المرسلة في الثانية.    

-الطبولوجيا الفيزيائية: تحدد الطبقة المادية الطريقة التي يتم بها ترتيب الأجهزة / العقد المختلفة في شبكة مثل طوبولوجيا الناقل أو النجم أو الشبكة.    

-وضع الإرسال: تحدد الطبقة المادية أيضًا الطريقة التي تتدفق بها البيانات بين الجهازين المتصلين.

2. طبقة ارتباط البيانات (DLL) (الطبقة 2): تعد طبقة ارتباط البيانات مسؤولة عن تسليم الرسالة من عقدة إلى عقدة وتتمثل الوظيفة الرئيسية لهذه الطبقة في التأكد من أن نقل البيانات خالٍ من الأخطاء من عقدة إلى أخرى عبر الطبقة المادية وعندما تصل حزمة إلى شبكة ما تقع على عاتق مكتبة الارتباط الحيوي (DLL) مسؤولية إرسالها إلى المضيف باستخدام عنوان MAC الخاص به وتنقسم طبقة ارتباط البيانات إلى طبقتين فرعيتين:    

-التحكم في الارتباط المنطقي (LLC)

-التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) 

ويتم تقسيم الحزمة المستلمة من طبقة الشبكة إلى إطارات حسب حجم إطار NIC (بطاقة واجهة الشبكة) وتقوم مكتبة الارتباط الحيوي (DLL) أيضًا بتغليف عنوان MAC الخاص بالمرسل والمستقبل في الرأس ويتم الحصول على عنوان MAC الخاص بالمستقبل عن طريق وضع طلب ARP (بروتوكول تحليل العنوان) على السلك الذي يسأل "من لديه عنوان IP هذا؟" وسيرد مضيف الوجهة بعنوان MAC الخاص به، يشار إلى الحزمة في طبقة ارتباط البيانات باسم الإطار و تتم معالجة طبقة ارتباط البيانات بواسطة NIC (بطاقة واجهة الشبكة) وبرامج تشغيل الأجهزة للأجهزة المضيفة،  Switch & Bridge هما من أجهزة طبقة ارتباط البيانات.

-وظائف طبقة ارتباط البيانات هي: 

-التأطير: هو وظيفة طبقة ارتباط البيانات ويوفر طريقة للمرسل لإرسال مجموعة من البتات ذات مغزى إلى جهاز الاستقبال ويمكن تحقيق ذلك عن طريق إرفاق أنماط بت خاصة ببداية الإطار ونهايته.    

-العنونة المادية: بعد إنشاء الإطارات تضيف طبقة ارتباط البيانات عناوين مادية (عنوان MAC) للمرسل و / أو المستقبل في رأس كل إطار.    

-التحكم في الخطأ: توفر طبقة ارتباط البيانات آلية التحكم في الأخطاء حيث تقوم من خلالها باكتشاف الإطارات التالفة أو المفقودة وإعادة إرسالها.    

-التحكم في التدفق: يجب أن يكون معدل البيانات ثابتًا على كلا الجانبين وإلا فقد تتلف البيانات وبالتالي ينسق التحكم في التدفق كمية البيانات التي يمكن إرسالها قبل استلام الإقرار.   

-التحكم في الوصول: عند مشاركة قناة اتصال واحدة بواسطة أجهزة متعددة ، تساعد الطبقة الفرعية MAC لطبقة ارتباط البيانات في تحديد الجهاز الذي يتحكم في القناة في وقت معين.

3. طبقة الشبكة (الطبقة 3): 

تعمل طبقة الشبكة على نقل البيانات من مضيف إلى آخر موجود في شبكات مختلفة كما أنه يعتني بتوجيه الحزمة أي اختيار أقصر مسار لنقل الحزمة من عدد المسارات المتاحة ويتم وضع عناوين IP الخاصة بالمرسل والمستقبل في الرأس بواسطة طبقة الشبكة،  يُشار إلى الجزء في طبقة الشبكة بالحزمة ويتم تنفيذ طبقة الشبكة بواسطة أجهزة الشبكات مثل أجهزة التوجيه.

-وظائف طبقة الشبكة هي:    

-التوجيه: تحدد بروتوكولات طبقة الشبكة المسار المناسب من المصدر إلى الوجهة وتُعرف وظيفة طبقة الشبكة هذه باسم التوجيه.    

-العنونة المنطقية: من أجل تحديد كل جهاز على الشبكة البينية بشكل فريد تحدد طبقة الشبكة مخطط العنونة ويتم وضع عناوين IP الخاصة بالمرسل والمستقبل في الرأس بواسطة طبقة الشبكة، يميز هذا العنوان كل جهاز بشكل فريد وعالمي.

4. طبقة النقل (الطبقة 4): 

توفر طبقة النقل خدمات لطبقة التطبيق وتأخذ الخدمات من طبقة الشبكة ويُشار إلى البيانات الموجودة في طبقة النقل باسم المقاطع وهي مسؤولة عن تسليم الرسالة كاملة من النهاية إلى النهايةوتوفر طبقة النقل أيضًا إقرارًا بنقل البيانات بنجاح وتعيد إرسال البيانات إذا تم العثور على خطأ.

 من جانب المرسل: تستقبل طبقة النقل البيانات المنسقة من الطبقات العليا وتنفذ التجزئة وتنفذ أيضًا التحكم في التدفق والخطأ لضمان نقل البيانات بشكل صحيح، كما أنه يضيف أرقام المنفذ المصدر والوجهة في رأسه ويعيد توجيه البيانات المجزأة إلى طبقة الشبكةويحتاج المرسل إلى معرفة رقم المنفذ المرتبط بتطبيق المستلم، بشكل عام يتم تكوين رقم منفذ الوجهة هذا إما افتراضيًا أو يدويًا وعلى سبيل المثال عندما يقدم تطبيق ويب طلبًا إلى خادم ويب فإنه يستخدم عادةً المنفذ رقم 80 لأن هذا هو المنفذ الافتراضي المخصص لتطبيقات الويب فالعديد من التطبيقات لديها منافذ افتراضية معينة. 

من جانب المستلم: تقرأ طبقة النقل رقم المنفذ من رأسها وتعيد توجيه البيانات التي تلقتها إلى التطبيق المعني كما يقوم بإجراء تسلسل وإعادة تجميع البيانات المجزأة. 

يُطلق على البيانات في طبقة النقل اسم شرائح ويتم تشغيل طبقة النقل بواسطة نظام التشغيل وهو جزء من نظام التشغيل ويتواصل مع طبقة التطبيقات عن طريق إجراء مكالمات النظام وتسمى طبقة النقل بنموذج قلب OSI.

وظائف طبقة النقل هي: 

-التقسيم وإعادة التجميع: تقبل هذه الطبقة الرسالة من طبقة (الجلسة) وتقسم الرسالة إلى وحدات أصغر فكل جزء من الأجزاء المنتجة له رأس مرتبط به وتقوم طبقة النقل في المحطة الوجهة بإعادة تجميع الرسالة.    

-عنونة نقطة الخدمة: من أجل تسليم الرسالة إلى العملية الصحيحة يتضمن رأس طبقة النقل نوعًا من العنوان يسمى عنوان نقطة الخدمة أو عنوان المنفذ وبالتالي من خلال تحديد هذا العنوان تتأكد طبقة النقل من تسليم الرسالة إلى العملية الصحيحة.

الخدمات التي تقدمها طبقة النقل:

 -الخدمة الموجهة بالاتصال: هي عملية من ثلاث مراحل تتضمن    

- تأسيس التوصيل    

- نقل البيانات   

 - الإنهاء / الانفصال    

في هذا النوع من الإرسال يُرسل جهاز الاستقبال إشعارًا بالاستلام ويعود إلى المصدر بعد استلام حزمة أو مجموعة من الحزم وهذا النوع من النقل موثوق وآمن.    

-الخدمة غير المتصلة: هي عملية من مرحلة واحدة وتتضمن نقل البيانات وفي هذا النوع من الإرسال لا يقر المستقبل باستلام الحزمة ويسمح هذا الأسلوب بالاتصال بشكل أسرع بين الأجهزة وتعد الخدمة الموجهة للاتصال أكثر موثوقية من الخدمة غير المتصلة. 

5. طبقة الجلسة (الطبقة 5): 

هذه الطبقة مسؤولة عن إنشاء الاتصال وصيانة الجلسات والمصادقة وكذلك ضمان الأمان.

 وظائف طبقة الجلسة هي: 

-إنشاء الجلسة وصيانتها وإنهائها: تسمح الطبقة للعمليتين بإنشاء اتصال واستخدامه وإنهائه.    

-التزامن: تسمح هذه الطبقة لعملية إضافة نقاط التحقق التي تعتبر نقاط التزامن في البيانات وتساعد نقاط المزامنة هذه في تحديد الخطأ بحيث تتم إعادة مزامنة البيانات بشكل صحيح ولا يتم قطع نهايات الرسائل قبل الأوان ويتم تجنب فقدان البيانات.   

-وحدة التحكم في الحوار: تسمح طبقة الجلسة لنظامين ببدء الاتصال مع بعضهما البعض في أحادي الاتجاه أو ثنائي الاتجاه.

 تم دمج جميع الطبقات الثلاث أدناه (بما في ذلك طبقة الجلسة) كطبقة واحدة في نموذج TCP / IP كـ "طبقة تطبيق"و يتم تنفيذ هذه الطبقات الثلاث بواسطة تطبيق الشبكة نفسه وتُعرف هذه أيضًا باسم الطبقات العليا أو طبقات البرامج.

6. طبقة العرض (الطبقة 6):

 تسمى طبقة العرض أيضًا طبقة الترجمة ويتم هنا استخراج البيانات من طبقة التطبيق ومعالجتها وفقًا للتنسيق المطلوب للإرسال عبر الشبكة.

وظائف طبقة العرض هي: 

-الترجمة: على سبيل المثال ، ASCII إلى EBCDIC.    

-التشفير / فك التشفير: يقوم تشفير البيانات بترجمة البيانات إلى نموذج أو رمز آخر وتُعرف البيانات المشفرة بالنص المشفر وتُعرف البيانات التي تم فك تشفيرها بالنص العادي ويتم استخدام القيمة الرئيسية لتشفير البيانات وكذلك فك تشفيرها.    

-الضغط: يقلل من عدد البتات التي يجب إرسالها على الشبكة.

7. طبقة التطبيق (الطبقة 7):

 في الجزء العلوي من مجموعة طبقات نموذج OSI المرجعي نجد طبقة التطبيقات التي يتم تنفيذها بواسطة تطبيقات الشبكة وتنتج هذه التطبيقات البيانات التي يجب نقلها عبر الشبكة وتعمل هذه الطبقة أيضًا كنافذة لخدمات التطبيق للوصول إلى الشبكة ولعرض المعلومات المستلمة للمستخدم.

 مثال: التطبيق - المتصفحات ، Skype Messenger ، إلخ وتسمى طبقة التطبيق أيضًا طبقة سطح المكتب. 

وظائف طبقة التطبيقات هي:     

-محطة الشبكة الافتراضية    

-الوصول إلى نقل الملفات FTAM وإدارتها     

-خدمات البريد     

-خدمات الدليل

يعمل نموذج OSI كنموذج مرجعي ولا يتم تنفيذه على الإنترنت بسبب اختراعه المتأخر فالنموذج الحالي المستخدم هو نموذج TCP / IP.

المصدر هنا.