با ما در ارتباط باشید

021-88492331

مدل OSI چیست؟

استفاده از مطالب این سایت، تنها با ذکر منبع مجاز می باشد.

مدل هفت لایه OSI

موسسه بین المللی استاندارد (ISO) در اواخر دهه 70 میلادی، مدل 7 لایه  OSI يا Open Systems Interconnection ( اتصال سیستم های باز ) را پیشنهاد کرد. این مدل از همان ابتدا مورد استقبال قرار نگرفت و بصورت یک مدل مفهومی و برای آموزش دانشجویان باقی ماند . پس مدل osi ،  یك مدل مفهومی است که بدون در نظر گرفتن ساختار و فناوری داخلی تجهیزاتی که قصد برقراری ارتباط با یکدیگر را دارند، مراحل و عملکردهای مورد نیاز جهت برقراری ارتباط بین آنها را توصیف و استاندارد می کند. به بیان ساده تر ، مدل OSI استانداردی را فراهم می آورد تا سیستمهای ارتباطی مختلف ، قادر به برقراری ارتباط با یکدیگر باشند. پس مدل OSI را می توان به عنوان یک زبان جهانی برای برقراری ارتباط و ارسال و دریافت داده ها بر روی ماشین های مختلف ، تصور کرد . مدل OSI ، ارتباط شبکه بین مبدا و مقصد را به هفت لایه، تجزیه می کند . این لایه بندی کمک میکند تا در هنگام بروز مشکلات ، به راحتی محل وقوع مشکل را شناسایی نموده و فقط در همان بخش ، برای حل مشکل فعالیت کنیم . در نتیجه با صرف زمان و هزینه بسیار کمتر مشکل را شناسایی و رفع می نماییم. بطور کلی استفاده از مدل های چند لایه مانند مدل هفت لایه OSI ، سبب کاهش پیچیدگی های طراحی، پیاده سازی ساده تر، نگهداری آسانتر و اعمال تغییرات با هزینه کمتر می گردند .

در ادامه این مطلب بطور مختصر به بررسی هر یک از لایه های هفتگانه مدل مرجع OSI می پردازیم.

osi layer 1

لایه 1 : لایه فیزیکی ( PHYSICAL Layer )

لایه فیزیکی ، پایین ترین لایه یا اولین لایه از مدل مرجع osi می باشد. این لایه شامل تجهیزات فیزیکی درگیر در انتقال داده ها مانند انواع کابل ها مسی، فیبر نوری، سوئیچ ها، روترها، تجهیزات وایرلس و … می شود. همچنین در این لایه ، داده های دریافتی از لایه قبلی که در قالب یک فریم به لایه فیزیکی تحویل شده اند به یک جریان بیت  ( bit stream ) تبدیل می شوند که در واقع رشته ای از 1 ها و 0 ها است. به بیان ساده تر، لایه فیزیکی داده هایی را که قرار است از ماشین مبدا به ماشین مقصد منتقل شوند را دریافت می کند. سپس آنها را به صورت صفر و یک تبدیل نموده و بر روی بستر فیزیکی شبکه قرار می دهد و به سمت ماشین مقصد ارسال می کند. در آن طرف خط نیز ، لایه فیزیکی ماشین مقصد ، صفر ها و یک های ارسالی را دریافت نموده و آنها را از صفر و یک به فریم های قابل فهم برای لایه بالایی خود تبدیل می نماید.

چند نکته مهم در مورد لایه فیزیکی :
1- لایه فیزیکی هیچ گونه درکی از محتوی پیامی که قرار است بین مبدا و مقصد ارسال کند، ندارد و هر داده ای که به این لایه وارد شود (درست یا غلط، دارای خطا یا بدون خطا) بدون انجام هیچ گونه عملیات کنترلی روی محتوای پیام دریافتی، فقط آن را به 0 و 1 تبدیل نموده و به سمت ماشین مقصد ارسال میکند.
2- در این لایه واحد اطلاعات ، بیت ( bit ) می باشد .
3- لایه فیزیکی مبدا و مقصد قبل از ارسال داده ها، باید بر روی یک پروتکل مشخص توافق کنند تا بتوانند به درستی عملیات انتقال اطلاعات را انجام دهند. بطور مثال اگر مبدا و مقصد از طریق کابل شبکه مسی به یکدیگر متصل باشند، لایه فیزیکی مبدا و مقصد، از طریق پروتکل اترنت و یک کارت شبکه ، ابتدا داده ها را به سیگنال های الکتریکی قابل ارسال روی کابل شبکه مسی تبدیل کرده سپس اقدام به ارسال یا دریافت داده ها میکنند. اگر بستر ارتباطی فیبر نوری بود، داده ها را با کمک ماژول های فیبرنوری تبدیل به سیگنال یا پالس های نوری کرده و بعد از طریق فیبر نوری به سمت مقصد ارسال می کنند.
4-
محل قرارگیری لایه فیزیکی در سخت افزارهای ارتباطی مانند کارت شبکه می باشد.

لایه 2 : لایه پیوند داده ها ( Data link Layer )

وظیفه این لایه کنترل جریان داده ها، كشف و کنترل خطاهای حاصل از  وجود نویز در بستر انتقال داده و ایجاد هماهنگی بین ماشین مبدا و مقصد هنگام ارسال داده ها می باشد. لايه پیوند داده ها با کمک بيتهاي Parity , CRC , Checksum اطمینان حاصل می کند كه مقصد بدون بروز خطا داده ها را دریافت کرده و در غیر اینصورت مجددا اطلاعات ارسال می کند.

چند نکته مهم در مورد لایه پیوند داده ها:

1- در این لایه، واحد اطلاعات فریم ( Frame ) می باشد.
2- همانطور که گفته شد یکی از وظایف اصلی لایه پیوند داده ها، کنترل جریان یا تنظیم جریان ارسال فریم ها می باشد یعنی اگر ماشین مقصد عمل دریافت فریم ها را به کندی انجام دهد ، لایه پیوند داده ها در ماشین مبدا سرعت ارسال فریم ها را به گونه ای تنظیم می کند که مقصد هیچ فریمی را به خاطر کند بودنش از دست ندهد.
3- لایه پیوند داده ها مانند لایه فیزیکی، در سخت افزار ارتباطی مانند کارت شبکه قرار دارد. در واقع وظیفه راه اندازی، سرویس گیری و کنترل سخت افزار فوق بر عهده این لایه میباشد.
4- لایه پیوند دادها برای ارسال فریم ها از آدرس فیزیکی یا MAC استفاده میکند.
5- لایه پیوند داده ها به دو زیر لایه تقسیم می شوند :

1 – LLC (Logical Link Control )
2 – MAC ( Medium Access Control )

لایه 3 : لایه شبکه ( Network Layer )

اصلی ترین وظیفه لایه شبکه، مسیریابی یا Routing می باشد. با توجه به گستردگی بستر شبکه و در نتیجه وجود مسیرهای مختلفی بین مبدا و مقصد ، لایه شبکه مسیر های موجود را بررسی نموده و بهترین مسیر ممکن برای ارسال بسته مورد نظر را انتخاب می کند تا از بروز ازدحام بسته ها در یک مسیر و یا ایجاد بن بست در مسیر که موجب گم شدن بسته یا حذف شدن بسته می گردد، جلوگیری به عمل آید. بطور کلی وظایف اصلی لایه شبکه عبارتند از : Routing , Addressing , forwarding , packetization

چند نکته مهم در مورد لایه شبکه :

1- در این لایه واحد اطلاعات،  بسته یا Packet می باشد. در مدل TCP/IP، واحد اطلاعات لایه شبکه ، داده گرام یا Datagram می باشد.
2- محل قرارگیری لایه شبکه در سیستم عامل می باشد.
3- معروفترین پروتکل لایه شبکه ، پروتکل IP می باشد.

لایه 4 : لایه انتقال ( Transport Layer )

همانطور که پیش تر گفته شد، شبکه های واقعی ، عاری از خطا نیستند یعنی امکان گم شدن یا حذف بسته ها در حین عملیات انتقال  وجود دارد ( بستر شبکه غیر قابل اطمینان  است) . وظیفه اصلی لایه انتقال به زبان ساده آن است که بر یک بستر غیر قابل اطمینان، یک سرویس قابل اطمینان ارائه دهد. یعنی وظیفه لایه انتقال این است که از دریافت بسته های ارسالی توسط ماشین مقصد اطمینان حاصل کند.

چند نکته مهم در مورد لایه انتقال :

1- واحد داده در لایه انتقال سگمنت یا Segment می باشد.
2- پروتکل های اصلی لایه انتقال عبارتند از TCP و UDP . پروتکل TCP یک پروتکل اتصال گرا یا Connection Oriented و پروتکل UDP یک پروتکل غیر اتصال گرا یا Connection less می باشد.
3- لایه انتقال، داده های دریافتی از لایه های بالاتر را ( در صورت نیاز) به قطعات کوچکتر تقسیم بندی نموده  و پس از اضافه نمودن شناسه های کنترلی لازم، آنها را جهت ارسال به لایه پایین تر ( لایه شبکه) ارسال می کند.
4- محل قرار گیری این لایه در سیستم عامل می باشد.

لایه 5 : لایه جلسه ( session Layer )

وظیفه این لایه ، برقراری ، مدیریت و خاتمه یک ارتباط منطقی ( نشست یا جلسه ) بین مبدا و مقصد می باشد .  بطورکلی یک نشست یا جلسه به مجموعه عملیات مورد نیاز برای برقراری ارتباط بین مبدا و مقصد ، دریافت و انتقال داده ها و خاتمه ارتباط برقرار شده، گفته می شود. 

لایه  جلسه پس از برقراری ارتباط، طرفین ارتباط را شناسایی کرده، اعتبار پیامها را چک  می کند ، تماس ها و فعل و انفعالات همزمان را سینکرونایز می کند و در پایان جلسه را خاتمه می دهد.

در این لایه واحد اطلاعات ، پیام یا message می باشد.

عمل برقراری ارتباط شامل فرآیندهای احراز هویت ( Authentication ) ، صدور مجوز ( Authorization ) ، مبادله گواهینامه های دیجیتالی ، ایجاد رکوردهای حالت می باشد.

عملیاتی مانند دسترسی به پایگاه های اطلاعاتی ، دسترسی از راه دور ( Remote Access ) به منابع سیستمی ، ورود به سیستم از راه دور ( Remote Login ) و هر کاری که مجبور به Login کردن است نیازمند ایجاد یک نشست می باشد.

لایه 6 : لایه ارائه / نمایش ( Presentation Layer )

لایه ارائه یا نمایش ، داده ها را از لایه کاربرد گرفته و ساختار آن را به شکلی که برای ماشین مقصد قابل فهم باشد، تبدیل می کند. در این لایه تمرکز بر انجام تغییرات مورد نیاز در ساختار محتوایی و مفهومی پیام ها  می باشد. برخی از این عملیات عبارتند از : فشرده سازی (Data Compression)  ، رمزنگاری (Encryption) ، رمزگشایی پیامها، تبدیل قالب پیامها ، تبدیل کدها به یکدیگر مثلا تبدیل پیام های UNCODE، ASCII ، EBCDIC به یکدیگر .

در این لایه واحد اطلاعات ، پیام یا message می باشد.

لایه 7 : لایه کاربرد/ نمایش ( Application Layer )

لایه کاربرد بالاترین لایه در مدل OSI  می باشد که به عنوان لایه واسط بین کاربر ( برنامه کاربردی در حال اجرا ) و بستر شبکه ( لایه های پایین تر )، جهت برقراری ارتباط بین مبدا و مقصد و انتقال داده بین آنها ، مورد استفاده قرار می گیرد. برنامه ارسال ایمیل، برنامه مشاهده صفحات وب، برنامه های واسط جهت دسترسی به بانک های اطلاعاتی راه دور ، برنامه ارسال فایل، انواع مختلف پیام رسانها و … نمونه هایی از برنامه های کاربردی می باشند که قرار است از طریق بستر شبکه با ماشین راه دور ارتباط برقرار نموده و به تبادل داده بپردازند. لایه کاربرد شامل پروتکل های متنوعی است که برخی از آنها حتی برای کاربران با دانش کامپیوتری اندک نیز شناخته شده می باشند، زیرا این لایه نزدیکترین لایه به کاربر است و کاربران بطور مستقیم با آن در ارتباط هستند. از جمله پروتکل های لایه اپلیکیشن می توان به HTTP , FTP , POP, SNMP , DNS , DHCP , Telnet و … اشاره نمود.

در این لایه واحد اطلاعات ، پیام یا message می باشد.

نکته مهم :  لایه های 5 ، 6  و 7 مدل OSI در برنامه های کاربردی قرار دارند. مثلا در برنامه ارسال ایمیل مانند OUTLOOK یا برنامه پیام رسان مانند TELEGRAM  و یا هر برنامه کاربردی دیگری که قرار است با یک ماشین دیگر در ارتباط باشد.

منابع

1- Computer Networking – A Top Down Approach, 7th,  by James Kurose, Keith Ross

2- https://en.wikipedia.org/wiki/OSI_model

3- اصول مهندسی اینترنت  انتشارات نص دکتر احسان ملکیان

سوالات متداول

 لطفا هرگونه پیشنهاد، انتقاد و یا اصلاحیه خود را در رابطه با مطلب فوق، به آدرس ایمیل  info@mahampardaz.com  ارسال فرمایید.

کلمات کلیدی
OSI Model ، پشته پروتکل osi ، لایه های مدل osi ، مدل 7 لایه osi
استفاده از مطالب این سایت، تنها با ذکر منبع مجاز می باشد.
مقالات مرتبط
OSI-Model
یکی از راه حل های مناسب برای افزایش سرعت توسعه شبکه ، استفاده از معماری های شبکه لایه بندی شده می باشد زیرا ...
Network-Topology-mahampardaz
توپولوژی فیزیکی شبکه به نحوه اتصال فیزیکی عناصر شبکه به یکدیگر و توپولوژی منطقی به نحوه انتقال اطلاعات و داده ها بین عناصر شبکه از طریق بستر فیزیکی موجود اشاره می نماید.
protocol-mahampardaz-1
پروتکل، امکان برقراری ارتباط، انتقال داده و خاتمه ارتباط روی بستر شبکه را برای ماشین مبدا و مقصد فراهم میکند.
data-center-s01
Data Center به گروه بزرگی از سرورها، زیرساخت‌های ارتباطی و امنیتی که برای ذخیره سازی، پردازش و توزیع مقادیرعظیمی از داده ها ( از راه دور) مورد استفاده قرار می گیرند، گفته میشود.
maham-fixed-shelf-2
4.50/5
تومان

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *