منتديات انفاس الحب - ربط الأنظمة المفتوحة في شبكات الحاسوب OSI layer

على الرغم من أنّ الإنترنت الحديث لا يتبع بشكل صارم نموذج “OSI” ويتبع بشكل وثيق مجموعة بروتوكولات الإنترنت الأبسط، إلّا أنّه لا يزال نموذج “OSI” مفيداً جداً لاستكشاف مشكلات الشبكة وإصلاحها، وسواء كان شخصاً واحداً لا يمكنه الحصول على جهاز الكمبيوتر المحمول الخاص به على الإنترنت أو تم تعطيل موقع ويب لآلاف المستخدمين، ويمكن أن يساعد نموذج “OSI” في حل المشكلة وعزل مصدر المشكلة.

ما هو نموذج OSI
نموذج ربط الأنظمة المفتوحة “OSI”: هو إطار عمل مفاهيمي يستخدم لوصف وظائف نظام الشبكات ويميز النموذج وظائف الحوسبة في مجموعة عالمية من القواعد والمتطلبات من أجل دعم قابلية التشغيل البيني بين المنتجات والبرامج المختلفة، وفي النموذج المرجعي “OSI” يتم تقسيم الاتصالات بين نظام الحوسبة إلى سبع طبقات تجريد مختلفة، وهي المادية ورابط البيانات والشبكة والنقل والجلسة والعرض التقديمي والتطبيق.

تم إنشاؤه في وقت كانت فيه حوسبة الشبكات في ذروتها وتم نشر “OSI” في عام 1984م من قبل المنظمة الدولية للتوحيد القياسي “ISO”، وعلى الرغم من أنّه لا يتم تعيينه دائماً بشكل مباشر إلى أنظمة معينة إلّا أنّ نموذج “OSI” لا يزال مستخدماً اليوم كوسيلة لوصف بنية الشبكة، وإذا كان من الممكن حصر المشكلة في طبقة واحدة محددة من النموذج فيمكن تجنب الكثير من العمل غير الضروري.

“OSI” هي اختصار لـ “Open Systems Interconnection”.
“ISO” هي اختصار لـ “International Organization for Standardization”.
أساسيات نموذج ربط الأنظمة المفتوحة OSI
في عام 1978م أنشأت منظمة المعايير الدولية “ISO” معياراً عالمياً لتبادل المعلومات بين الشبكات وداخلها وعبر الحدود الجغرافية، وهذا المعيار لهندسة الشبكة وهو نموذج من “7 طبقات” للتوصيل الظاهر للأنظمة المفتوحة “OSI”، والذي شجع المطابقة في تصميم شبكات الاتصالات والتحكم في المعالجة الموزعة.

يتطلب الاتصال بين هذه الأنظمة والشبكات الموزعة نهجاً قياسياً لتصميم الشبكة وهو نهج يحدد العلاقات والتقاطعات بين خدمات الشبكة ووظائفها عبر الواجهات والبروتوكولات المشتركة، حيث في نموذج “OSI” تحدد بنية الشبكة تسلسلاً هرمياً للطبقات المستقلة التي تحتوي على وحدات لأداء وظائف محددة، كما يُترجم هذا إلى مجموعة من القواعد التي تحدد الطريقة التي يجب أن تتفاعل بها عُقد الشبكة المشاركة للتواصل وتبادل المعلومات.

كما يُحدد نموذج “OSI” العلاقات القياسية بين الأجهزة والبرامج في أنظمة الكمبيوتر المعقدة اليوم، وفي بعض الأحيان توصف أجهزة الشبكة بأنّها على سبيل المثال أجهزة من الطبقة الثانية، أو أجهزة من الطبقة الثالثة، حيث يصف هذا طبقة “OSI” التي يعمل عليها الجهاز.

وعادةً ما تكون محولات “Ethernet” عبارة عن أجهزة من الطبقة الثانية أي طبقة ارتباط البيانات وتقوم بفرز حركة المرور باستخدام عناوين فعلية “MAC”، والموجهات هي أجهزة من الطبقة الثالثة أي طبقة التحكم في الشبكة وتدير حركة مرور الشبكة باستخدام عناوين الشبكة، وعادةً ما تكون محولات الوسائط والتي توفر واجهة بسيطة وتحويلاً كهربائياً فقط أجهزة من الطبقة الأولى أي الطبقة المادية.

وكلما زادت طبقة الشبكة التي يعمل عليها الجهاز كلما كان الأمر أكثر تعقيداً وباهظ التكلفة، وعلى سبيل المثال إذا تم وصف محول “Ethernet” على أنه محول “الطبقة 3″، فهذا يعني أنّه يحتوي على بعض وظائف التوجيه ووظائف أكثر من محول “Ethernet” العادي من الطبقة الثانية، كما يوفر محول الوسائط من الطبقة الثانية أكثر من مجرد تحويل مادي بسيط للطبقة الأولى ولديه بعض وظائف محول الطبقة الثانية.

“MAC” هي اختصار لـ “Media Access Control”.
طبقات نموذج OSI
1- الطبقة المادية
تعمل الطبقة الدنيا من نموذج “OSI” بإرسال بتات البيانات الخام غير المهيكلة كهربائياً أو بصرياً عبر الشبكة من الطبقة المادية لجهاز الإرسال إلى الطبقة المادية لجهاز الاستقبال، كما يمكن أن تتضمن مواصفات مثل الفولتية وتخطيط الدبوس والكابلات وترددات الراديو، وفي الطبقة المادية قد يجد الشخص موارد “مادية” مثل محاور الشبكة أو الكابلات أو أجهزة إعادة الإرسال أو محولات الشبكة أو أجهزة المودم.

2- طبقة وصل البيانات
في طبقة ارتباط البيانات تُستخدم العقد المتصلة مباشرة لإجراء نقل البيانات من عقدة إلى عقدة، حيث يتم تجميع البيانات في إطارات، كما تعمل طبقة ارتباط البيانات أيضاً على تصحيح الأخطاء التي قد تكون حدثت في الطبقة المادية.

تشتمل طبقة ارتباط البيانات على طبقتين فرعيتين خاصتين بها، هُما التحكم في الوصول إلى الوسائط “MAC” ويوفر التحكم في التدفق وتعدد الإرسال لعمليات إرسال الجهاز عبر الشبكة، وكذلك التحكم في الارتباط المنطقي “LLC” والذي يوفر التحكم في التدفق والخطأ على الوسيط المادي بالإضافة إلى تحديد بروتوكولات الخط.

“LLC” هي اختصار لـ “Logical Link Control”.
3- طبقة الشبكة
طبقة الشبكة: هي طبقة مسؤولة عن استقبال الإطارات “frame” من طبقة ارتباط البيانات وتسليمها إلى الوجهات المقصودة بناءً على العناوين الموجودة داخل الإطار، كما تبحث طبقة الشبكة عن الوجهة باستخدام عناوين منطقية مثل بروتوكول الإنترنت “IP”، وفي هذه الطبقة تُعد أجهزة التوجيه مكوناً مهماً يستخدم لتوجيه المعلومات حرفياً، حيث تحتاج إلى الانتقال بين الشبكات.

“IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.
4- طبقة النقل
تدير طبقة النقل التسليم والتحقق من الأخطاء لحزم البيانات، حيث ينظم حجم البيانات وتسلسلها ونقلها في النهاية بين الأنظمة والمضيفين، وأحد الأمثلة الأكثر معرفةً لطبقة النقل هو بروتوكول التحكم في الإرسال “TCP“.

“TCP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol”.
5- طبقة الجلسة (session layer)
تتحكم طبقة الجلسة في المحادثات بين أجهزة الكمبيوتر المختلفة، كما يتم إعداد جلسة أو اتصال بين الأجهزة وإدارتها وإنهاؤها في الطبقة 5، وتشمل خدمات طبقة الجلسة أيضاً المصادقة وعمليات إعادة الاتصال.

6- طبقة العرض (Presentation Layer)
تنسيقات طبقة العرض أو تترجم البيانات لطبقة التطبيق بناءً على بناء الجملة أو الدلالات التي يقبلها التطبيق، ولهذا السبب كانت تسمى أحياناً طبقة بناء الجملة، كما يمكن لهذه الطبقة أيضاً معالجة التشفير وفك التشفير المطلوبين بواسطة طبقة التطبيق.

7- طبقة التطبيقات
في هذه الطبقة يتفاعل كل من المستخدم النهائي وطبقة التطبيق مباشرة مع تطبيق البرنامج، كما أنّ هذه الطبقة تمتلك خدمات الشبكة المقدمة لتطبيقات المستخدم النهائي، مثل متصفح الويب أو “Office 365″، حيث تحدد طبقة التطبيق شركاء الاتصال وتوافر الموارد وتزامن الاتصال.

مزايا نموذج OSI
تحديد الأجهزة والبرامج المطلوبة لبناء شبكتهم.
فهم وتوصيل العملية التي تتبعها المكونات التي تتواصل عبر الشبكة.
قم بإجراء استكشاف الأخطاء وإصلاحها من خلال تحديد طبقة الشبكة التي تسبب مشكلة وتركيز الجهود على تلك الطبقة.
يساعد نموذج “OSI” مصنعي أجهزة الشبكات وبائعي برامج الشبكات على إنشاء الأجهزة والبرامج التي يمكنها التواصل مع المنتجات من أي بائع آخر، ممّا يتيح إمكانية التشغيل البيني المفتوح.
تحديد أجزاء الشبكة التي يجب أن تعمل منتجاتها معها.
العمل على التواصل مع المستخدمين في طبقات الشبكة التي يعمل فيها منتجهم، فعلى سبيل المثال فقط في طبقة التطبيق أو عبر البروتوكول