القائمة الرئيسية

الصفحات


osi layers



نموذج OSI
يوضح نموذج (OSI Open Systems Interconnect) جميع الوظائف الفردية الضرورية لشبكة الإنترنت حتى تستطيع العمل.
وهي عبارة عن مجموعة من سبع وظائف مستقلة عن بعضها تجمع بين تحقيق الهدف النهائي المتمثل في الاتصال بين جهازين.

يشبه إلى حد كبير السيارة التي تتكون من وظائف مستقلة تتحد لتحقيق الهدف النهائي المتمثل في تحريك السيارة إلى الامام: حيث تعمل البطارية على تشغيل الأجهزة الإلكترونية ،  ويقوم المولد بإعادة شحن البطارية ، ويقوم المحرك بتدوير عمود التوجيه ، ويقوم المحور بنقل دوران عمود التوجيه إلى العجلات ، وهكذا دواليك.

وطالما أن جميع الاجزاء تعمل بشكل صحيح ، تستطيع السيارة إلى التحرك الى الامام.

ينقسم نموذج OSI إلى سبع طبقات مختلفة ، كل منها تؤدي وظيفة محددة عند جمعها معًا ، تساهم كل وظيفة في تمكين نقل البيانات بين الأجهزة.

في هذه المقالة ، سننظر في وظيفة كل طبقة من طبقات نموذج OSI.

  • الطبقة الأولى – الطبقة الفيزيائية
تعتبر الطبقة الفيزيائية لنموذج OSI مسؤولة عن نقل البتات - 1 و 0 والتي تشكل جميع رموز الكمبيوتر.
تمثل هذه الطبقة الوسيط المادي الذي ينقل الحركة بين جهازين. مثال على ذلك كابل الايثرنت Ethernet أو كابل السيريال Serial. لكن لا تعتمد على كلمة "الفيزيائية" اعتماداً كلياً - فقد تم تسمية هذه الطبقة في السبعينيات ، قبل وقت طويل من اختراع الاتصالات اللاسلكية في الشبكات. على هذا النحو ، فإن الوايفي ، على الرغم من عدم وجودها بشكل فيزيائي او ملموس ، تعتبر أيضًا بروتوكول خاص بالطبقة الأولى.

ببساطة ، الطبقة الأولى هي أي وسيط ينقل الـ 1 و 0 بين جهازين.

يمكن أن يختلف التنسيق الفعلي للبيانات الموجودة على "السلك" مع كل وسيط. في حالة الإيثرنت ، يتم نقل البتات على شكل نبضات كهربائية. اما في حالة الوايفي ، يتم نقل البتات على شكل موجات راديوية. في حالة الألياف الضوئية ، يتم نقل البتات على شكل نبضات من الضوء.

physical layer



بصرف النظر عن الكابل المادي ، تعمل أجهزة التكرار Repeaters ,والـ Hubs أيضًا في هذه الطبقة.
حيث يقوم جهاز التكرار Repeater ببساطة بعملية تكرار الإشارة من وسيط إلى آخر ، مما يسمح بتجميع سلسلة من الكابلات معًا وزيادة النطاق الذي يمكن للإشارة أن تنتقل إليه إلى ما بعد حدود الكابل المنفرد. ويتم ايضا استخدامها في عمليات نشر الوايفي الكبيرة ، حيث يتم "تكرار" شبكة وايفي واحدة عبر نقاط وصول متعددة لتغطية نطاق أكبر.

اما الـ Hub فهو ببساطة مكرر متعدد المنافذ. إذا كان هناك أربعة أجهزة متصلة بهب واحد ، فسيتم تكرار أي شيء يتم إرساله بواسطة جهاز إلى الأجهزة الثلاثة الأخرى.


  • الطبقة الثانية – طبقة الـ Data Link
طبقة Data Link في نموذج OSI مسؤولة عن التفاعل مع الطبقة المادية ، حيث تكون وظيفتها وضع 1 و 0 على الكابل ، وسحب 1 و 0 من الكابل.

تقوم بطاقة واجهة الشبكة ( NIC Network Interface Card) التي تقوم بتوصيل سلك Ethernet الخاص بك بمعالجة وظيفة الطبقة الثانية.  حيث تستقبل الإشارات من الكابل ، وتنقل الإشارات إلى الكابل.

يعمل WiFi NIC بنفس الطريقة ، حيث يستقبل ويوجه موجات الراديو التي يتم تفسيرها بعد ذلك على أنها سلسلة من 1 و 0.
ثم تقوم الطبقة الثانية بعد ذلك بتجميع الـ 1 و 0 في مجموعات تُعرف باسم Frames.

يوجد نظام عنونة موجود في الطبقة الثانية يعرف باسم عنوان التحكم في الوصول إلى الوسائط أو عنوان MAC. يميز عنوان الـ MAC كل بطاقة شبكة NIC. ويتم تزويد كل بطاقة شبكة (NIC) مسبقًا بعنوان MAC من قبل الشركة المصنعة. في الواقع ، يشار إليه أحيانًا باسم Burned In Address (BIA).
بصرف النظر عن بطاقة الشبكة ، يعمل المبدل (السويش) أيضًا في هذه الطبقة. حيث تتمثل مسؤولية المبدل في تسهيل الاتصال داخل الشبكات (سيتم التطرق لهذه الفكرة بشكل أوسع في مقال لاحق).


data-link layer




  • الطبقة الثالثة – طبقة الشبكة Network
تكون طبقة الشبكة الخاصة بنموذج OSI مسؤولة عن تسليم الباكت من نهاية طرفية الى نهاية طرفية اخرى.

يتم ذلك عن طريق استخدام نظام عنونة آخر يمكنه تحديد كل عقدة متصلة بالإنترنت. يُعرف نظام العنونة هذا بعنوان بروتوكول الإنترنت أو عنوان IP.

يعتبر منطقيًا لأن عنوان IP ليس تعريفًا دائمًا للكمبيوتر. بخلاف عنوان MAC الذي يعتبر عنوانًا فعليًا ، حيث لا يتم حرق عنوان IP في أي جهاز كمبيوتر من قبل الشركة المصنعة بخلاف الماك الذي ياتي ثابتاً على الجهاز من قبل الشركة المنتجة.



routerالموجهات Routers هي أجهزة شبكة تعمل في الطبقة الثالثة من نموذج OSI. مسؤولية جهاز الموجه          الأساسية هي تسهيل الاتصال بين الشبكات. على هذا النحو ، يقوم جهاز الموجه بإنشاء حدود بين شبكتين. من أجل التواصل مع أي جهاز خارج شبكتك.         


  • الفرق بين الطبقة الثانية والثالثة
يعد التفاعل والتمييز بين الطبقة الثانية والثالثة أمرًا ضروريًا لفهم كيفية تدفق البيانات بين جهازي كمبيوتر. على سبيل المثال ، إذا كان لدينا بالفعل نظام عنونة خاص بالطبقة الثانية L2 موجود على كل بطاقة NIC (وهو نظام عناوين MAC) ، فلماذا نحتاج إلى نظام عنونة آخر على الطبقة الثالثة L3 (وهو نظام عنونة الايبيات IP)؟ أو العكس؟

الإجابة هي أن كلا من نظامي العنونة ينجز وظائف مختلفة:

تستخدم الطبقة الثانية عناوين MAC وهي مسؤولة عن تسليم الحزمة من قفزة إلى قفزة hop to hop.
تستخدم الطبقة الثالثة عناوين IP وهي مسؤولة عن تسليم الحزمة من النهاية إلى النهاية end to end.
عندما يكون لدى الكمبيوتر بيانات لإرسالها ، يقوم بتغليفها في الهدر الخاص بالايبي والذي يتضمن معلومات مثل عناوين الايبي الخاصة بالمرسل والمستقبل "طرفي الاتصال".

يتم بعد ذلك تضمين هدر الايبي والبيانات في داخل الماك هدر  ، والذي يتضمن معلومات مثل عنوان الماك الخاص بالمرسل والمستقبل للقفزة الحالية في المسار نحو الوجهة النهائية.

فيما يلي توضيح للفكرة:

Layer 2 vs Layer 3


لاحظ في كل جهاز موجه ، يتم تجريد هيدر عنوان الـ MAC وتجديده للوصول إلى القفزة التالية next hop. ونلاحظ انه لا يتم تجريد هيدر الـ IP الذي تم إنشاؤه بواسطة الكمبيوتر الأول إلا بواسطة الكمبيوتر الآخير ، ومن ثم يتعامل هيدر الـ IP مع التسليم "من النهاية إلى النهاية" end to end ، وتكون هدر الـ MAC الأربعة مشاركة في تسليم الباكت من قفزة للقفزة التي بعدها.

  • الطبقة الرابعة – طبقة النقل Transport
طبقة النقل في نموذج OSI مسؤولة عن التمييز بين تدفقات الشبكة.
في أي وقت من الأوقات على جهاز الكمبيوتر الخاص بالمستخدم ، قد يكون هناك مستعرض إنترنت مفتوحًا ، بينما يتم بث الموسيقى ، وتشغيل تطبيق المراسلة أو الدردشة في نفس الوقت. يقوم كل من هذه التطبيقات بإرسال واستقبال البيانات من والى الإنترنت ، وجميع هذه البيانات تصل في شكل 1 و 0 إلى كارت الشبكة الخاص بالكمبيوتر.

يجب أن يكون هناك شيء ما للتمييز بين العناصر 1 و 0 التي تنتمي إلى ماسنجر أو مستعرض الانترنيت أو الموسيقى المتدفقة. المسؤول عن عملية التمميز هذه هو طبقة النقل.

Transport Layer



تقوم طبقة النقل بإنجاز هذا التمييز باستخدام نظام عنونة يُعرف باسم أرقام المنافذ Port numbers.

على وجه التحديد ، توجد طريقتان لتمييز تدفقات الشبكة. تُعرف باسم بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP) أو بروتوكول مخطط بيانات المستخدم (UDP).

يحتوي كل من TCP و UDP على منافذ عددها 65،536 (لكل منهما) ، ويتم التعرف على تدفق تطبيق ما بواسطة كل من منفذ المرسل والمستقبل (بالاقتران مع عنوان IP للمستقبل والمرسل).

يستخدم TCP و UDP استراتيجيات مختلفة في كيفية نقل تدفقات البيانات ، وتمييزها وتمييز أعمالها الداخلية هذه الاستراتجيات رائعة ومهمة.

للتلخيص ، إذا كانت الطبقة الثانية مسؤولة عن تسليم قفزة قفزة hop to hop، وكانت الطبقة الثالثة مسؤولة عن التسليم من النهاية إلى النهاية end to end ، يمكن القول أن الطبقة الرابعة هي المسؤولة عن التسليم من والى الخدمة.


  • الطبقات الخامسة والسادسة والسابعة:
تتعامل طبقة الجلسة Session، وطبقة العرض التقديمي Presentation، وطبقة التطبيق Application في نموذج OSI مع الخطوات النهائية التي تسهلها الطبقات الاخرى 1-4 قبل عرض البيانات المنقولة عبر الشبكة للمستخدم النهائي.

من منظور هندسة الشبكة البحتة ، لا يعد التمييز بين الطبقات 5 و 6 و 7 ذا أهمية خاصة. في الواقع ، هناك نموذج آخر معروف لشبكة الاتصال بالإنترنت يعرف باسم نموذج TCP / IP ، والذي يجمع هذه الطبقات الثلاث في طبقة واحدة شاملة.

سيصبح التمييز أكثر أهمية إذا كنت تدرس هندسة البرمجيات. ولكن نظرًا لأن هذا ليس محور سلسلة المقالات في هذه المدونة ، فلن نتعمق في الاختلافات بين هذه الطبقات.

  • التغليف و فك التغليف
العنصر الأخير الذي نحتاج إلى مناقشته قبل أن ننهي المقال هو عنصر التغليف و فك التغليف. تشير هذه المصطلحات إلى كيفية نقل البيانات من خلال الطبقات من الأعلى إلى الأسفل عند الإرسال ومن الأسفل إلى الأعلى عند الاستلام.

عند تسليم البيانات من طبقة إلى أخرى ، تضيف كل طبقة المعلومات التي تحتاجها لتحقيق هدفها قبل تحويل الباكت إلى 1 و 0  وإرسالها عبر السلك. فمثلا:

تضيف الطبقة الرابعة هيدر TCP الذي يتضمن منفذ المرسل والمستقبل
تضيف الطبقة الثالثة هيدر IP الذي سيتضمن عنوان IP للمرسل والمستقبل
تضيف الطبقة الثانية هيدر Ethernet والذي يتضمن عنوان MAC المرسل والمستقبل
 حيث تقوم كل طبقة بفصل الهدر من البيانات وتمريرها باتجاه الطبقة السابعة او طبقة التطبيق. هنا العملية برمتها في العمل:


Encapsulation and Decapsulation



لاحظ أن هذا مجرد مثال. يعتمد العنوان الذي سيتم إضافته على بروتوكول الاتصال الأساسي. على سبيل المثال ، يمكن إضافة هيدر UDP في الطبقة 4 بدلاً من ذلك ، أو قد يتم إضافة عنوان IPv6 في الطبقة الثالثة.

من المهم أن نفهم أنه عند إرسال البيانات عبر السلك ، يتم نقلها إلى أسفل المكدس وتضيف كل طبقة الهدر الخاص بها لمساعدتها على تحقيق هدفها. في الطرف المتلقي ، يتم تجريد الهيدرس من واحد تلو الآخر ، طبقة تلو الأخرى ، ويتم إرسال البيانات مرة أخرى إلى طبقة التطبيق.
انت الان في اخر مقال
reaction:

تعليقات