مفاهیم پایه شبکه ۳۰ ژانویه ۲۰۲۴ زمان خواندن: ۱۲ دقیقه

مدل OSI چیست؟ + تفاوت “مدل OSI و TCP/IP” [مزایا و معایب]

مدل OSI پس از ساخته شدن IP توسط طراحان شبکه ساخته شد، در ابتدای ساخت شبکه، آی پی نمیتوانست به تنهایی در شبکه نیاز کاربران شبکه را برطرف سازد، زیرا آی پی فقط مکان سیستم هارو در شبکه مشخص میکرد در شبکه و ارسال دیتا به سیستم ها در ابتدای ساخت شبکه امکان پذیر نبود و یا اگر میتوانستند دیتایی را در شبکه برای یک کامپیوتر ارسال کنند،

از کجا مطمئن میشدند که آن دیتا به مقصد رسیده است؟ یا حتی ممکن بود در هنگام ارسال اطلاعات هکری اطلاعات را به سرقت ببرد، به همین دلیل مهندسان به فکر ساخت پروتکل و قوانینی شدند تا تایین کنند که چگونه دیتا انتقال پیدا کنه و چگونه تایید بشه که دیتا به مقصد برسد. و اینجا بود که طراحان شبکه مدل Osi را ساختند.

فهرست مطالب :

OSI MODEL | مدل OSI

مدل OSI و یا OSI Model که مخفف Open Systems Interconnection می‌باشد، هفت لایه را توصیف می کند که سیستم های کامپیوتری برای برقراری ارتباط از طریق یک شبکه استفاده می کنند. این اولین مدل استاندارد برای ارتباطات شبکه ای بود که در اوایل دهه 1980 توسط همه شرکت های بزرگ کامپیوتری و مخابراتی پذیرفته شد.

اینترنت مدرن مبتنی بر OSI نیست، بلکه بر اساس مدل ساده‌تر که TCP/IP نام دارد، است. با این حال، مدل 7 لایه OSI هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا به تجسم و ارتباط نحوه عملکرد شبکه ها کمک می کند و به جداسازی و عیب یابی مشکلات شبکه کمک می کند.

OSI در سال 1983 توسط نمایندگان شرکت های بزرگ کامپیوتر و مخابرات معرفی شد و در سال 1984 توسط ISO به عنوان یک استاندارد بین المللی پذیرفته شد.

دلیل بوجود آمدن OSI Model

به زبان ساده، مدل OSI برای ارتباط ساده و واحد بین شرکت های کامپیوتری و مخابراتی ایجاد شد. فرض کنید شما میخواهید با یک فرد چینی صحبت کنید. ارتباط با یک فرد چینی، مستلزم دانستن زبان اون فرد میباشد. بنابراین، برای ایجاد ارتباط، یا شما باید چینی صحبت کنید و یا باید فرد چینی، فارسی صحبت کند و یا اینکه هردو به یک زبان دیگر مانند انگلیسی صحبت کنید. همانطور که انگلیسی زبان بین المللی میباشد و افراد مختلف با زبان های مختلف، با زبان انگلیسی ارتباط می‌گیرند، مدل OSI هم یک زبان واحد بین کامپیوتر ها در یک شبکه می‌باشد.

دلیل استفاده طراحان شبکه از OSI Model چیست ؟

مدل Osi طراحی شده است برای درک بهتر مجموعه ای از قوانین که مشخص میکند کارکرد اینترنت چگونه است.

وقتی یک کامپیوتر یا دستگاه در شبکه روشن میشود در قدم اول، و به اینترنت و مودم متصل میشود و در مرورگر سایتی مورد جست و جو قرار میگیرد و اینکه چگونه صفحه آن سایت به سادگی برای کاربران شبکه باز و قابل مشاهده میشود. به واسطه مجموع قوانینی است که مدل OSI در طراحی تمام این مراحل آن را به بخش هایی به نام لایه که شامل پروتکل های مختلف و استانداردهایی که در هر لایه تایین کرده است. نشان کاربران شبکه داده است. تا کاربران اینترنت با درک بهتری از کارکرد اینترنت و انتقال اطلاعات در شبکه آشنا شوند. در ادامه با لایه های OSI Model آشنا خواهید شد.

هفت لایه مدل OSI چیست؟

مدل OSI از 7 لایه تشیل شده است که هر کدام وظایف خاصی را در فرایند ارتباطات در یک شبکه دارند. زمانیکه یک کاربر میخواهد داده ای به فرد دیگر در شبکه بفرستد، دیتا از لایه 7 تا به 1 میرود تا به گیرنده برسد. اما داده ای که به دست فرد گیرنده میرسد اصطلاحا بیت نام دارد و باید از لایه 1 تا 7 را طی کند تا در آخر، در لایه اپلیکیشن به کاربر برسد.

درواقع در فرایند ارسال و دریافت در مدل OSI، داده ی ارسالی از از لایه 7 به 1 و داده ی دریافتی از 1 به 7 حرمت میکند. ما لایه‌های OSI را «بالا به پایین» از لایه Application که مستقیم کاربر با آن سروکار دارد تا تا لایه physical توصیف می‌کنیم. این لایه ها عبارتند از:

لایه Application:

لایه Application توسط کاربرهای یک نرم افزار مانند مرورگرهای وب و ایمیل استفاده می شود. درواقع وقتی شما در گوگل چیزی را سرچ میکنید و یا اینکه در حال ارسال یک ایمیل هستید، در این لایه قرار دارید. این لایه، توسط یک سری پروتکل ها، به نرم افزار اجازه می دهد اطلاعات را ارسال و دریافت کند و نتایج را به کاربران ارائه دهد.

پروتکل به مجموعه ای از قواعد و قوانینی گفته میشود که دیتا طبق آن بین افراد در یک شبکه تبادل میشود. به طور کلی میتوان گفت که این لایه به نرم افزار های داخل کامپیوتر با کمک پروتکل های زیر خدمات ارائه میدهد که چند نمونه از پروتکل های لایه اپلیکیشن عبارتند از:

Hypertext Transfer Protocol (HTTP)

File Transfer Protocol (FTP)

Post Office Protocol (POP)

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)

Domain Name System (DNS)

لایه Presentation:

لایه presentation داده ها را برای لایه application آماده می کند. این لایه، تعیین میکند که چگونه دو دستگاه باید داده ها را رمزگذاری(encode/encrypt) و فشرده کنند تا از طرف دیگر به درستی دریافت شوند. لایه presentation، داده های ارسال شده توسط لایه application را می گیرد و آن را برای انتقال در لایه بعدی (session) آماده می کند.

لایه Session:

لایه session یک کانال های ارتباطی به نام session یا جلسه را بین دستگاه ها ایجاد می کند. بین دو فردی که میخواهند در یک شبکه باهم ارتباط داشته باشند، لایه ی session مسئول ایحاد کردن جلسه، اطمینان از برقراری و عملکرد درست جلسه در حین انتقال داده ها و اتمام جلسه پس از پایان ارتباط است. لایه جلسه همچنین می‌تواند در حین انتقال داده، یک سری check point یا نقطه بررسی ایجاد میکنند تا در صورت قطعی جلسه، دستگاه‌ها می‌توانند انتقال داده‌ها را از آخرین نقطه بازرسی از سر بگیرند.

لایه Transport:

لایه transport داده های منتقل شده از لایه session را می گیرد و آن را به segment تقسیم می کند. این لایه، مسئول تبدیل segment به data که توسط لایه session قابل خواندن باشد هم هست. لایه transport کنترل جریان را انجام می دهد، داده ها را با سرعت مناسب برای گیرنده ارسال می کند. همچنین، بوجود امدن خطا را کنترل می کند و بررسی می کند که آیا داده ها اشتباه دریافت شده اند و اگر نه، اگر داده ها اشتباه رفته باشند و یا خطایی پیش آمده باشد، دوباره دیتا را می فرستد. همچنین در لایه Transport دو نوع پروتکل وجود دارد که در ادامه با آنها آشنا خواهید شد.

پروتکل های لایه انتقال (Transport) :

پروتکل TCP:

پروتکل TCP که در لایه Transport قرار دارد از قابلیتی بهره مند است که در هر پروتکل میتواند پورتی اختصاص دهد تا مشخص کند با کدام پروتکل کار دارد.

TCP

همچنین بازیابی خطا که کمی پیش راجبش خواندین در این پروتکل قرار دارد و روش کار آن به این صورت است که پروتکل TCP دیتا را به قسمت های کوچک تر تقسیم میکند. در هدر TCP فیلدی وجود دارد به نام Sequence Number (SEQ) این پروتکل به ترتیب شروع میکند به اختصاص دادن شماره به دیتا تا در زمان کمتر و بدون مشکل دیتا به دست مقصد برسد.

به این ترتیب دیتا با Sequence Number کنار هم دیگر قرار میگیرند، و اگر بخشی از دیتا ارسال نشود مجدد درخواست ارسال میشود به سرور تا آن قسمت از دیتا که یک Sequence Number تعلق گرفته است مجدد ارسال شود.

TCP 2

برقراری ارتباط بین کامپیوتر مبدا و مقصد چگونه است ؟

سه مرحله که به آن “Syn”,”Syn-ACK”,”ACK” گفته می شود در پروتکل Tcp در لایه Transport در برقراری ارتباط بین دو کامپیوتر مبدا و مقصد وجود دارد که در مرحله اول ابتدا کامپیوتری که قصد ارسال دیتا را دارد پیامی برای همگام سازی به سمت کامپیوتر مقصد ارسال میکند به نام Syn(Synchronize) در قدم دوم کامپیوتر مقصد، پیامی را برای کامپیوتر مبدا ارسال میکند

به صورت Syn-Ack(Synchronize- Acknowledgement) به معنای قبول کردن درخواست کامپیوتر مبدا است. در قدم سوم و آخر کامپیوتر مبدا مجدد یک پیام در جواب قبول کردن درخواست کامپیوتر مقصد ارسال میکند تا تایید کند که برای ارسال و دریافت اطلاعات آماده است. به این پروسه Three Hand Shaking یا دست سگانه نیز گفته میشود.

لایه Network:

لایه network دو عملکرد اصلی دارد. یکی تقسیم کردن segment به packet و مورد دیگر مسیریابی بسته ها میباشد. این لایه، مسیر هارا بررسی میکند تا در نهایت، بهترین مسیر برای انتقال را پیدا کند. لایه شبکه از آدرس های شبکه یا همان IP برای مسیریابی بسته ها به سمت مقصد استفاده می کند.

لایه Data link:

لایه data link، یک ارتباط بین دو گره را در یک شبکه بایجاد میکند و پس از انجام کار، این ارتباط را پایان می دهد. این لایه، بسته ها را به فریم تقسیم می کند و آنها را از مبدا به مقصد می فرستد. این لایه از دو بخش تشکیل شده است: Logical Link Control (LLC) که پروتکل‌های شبکه را شناسایی می‌کند، بررسی خطا را انجام می‌دهد و فریم‌ها را همگام‌سازی می‌کند، و Media Access Control (MAC) انجام میدهد. این لایه از MAC address برای اتصال دستگاه‌ها بهم دیگر و مجوز انتقال و دریافت داده‌ها استفاده می‌کند.

لایه physical:

لایه physical مسئول کابل فیزیکی یا اتصال بی سیم بین گره های شبکه است. در این لایه، کانکتور، کابل برق یا حتی ارتباطات بی‌سیم که موجب اتصال دستگاه‌ها میشود، وجود دارد. داده ای که در این لایه وجود دارد bit میباشد. در واقع، لایه physical مسئول انتقال داده‌های خام است یعنی مجموعه‌ای از 0 و 1 است.

capsulation و decapsulation به چه معناست؟

کپسوله‌سازی(capsulation) و کپسول‌زدایی(decapsulation)، فرآیندهایی هستند که در مدل‌های OSI و TCP/IP هنگام انتقال داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر انجام می‌شود. کپسوله‌سازی فرآیند افزودن هدرها به داده‌ها در هر لایه می‌باشد که هنگامیکه میخواهید یک پیام را دریافت کنید در هر لایه اتفاق می‌افتد. کپسول‌زدایی، فرآیند حذف هدرها از داده های هر لایه می‌باشد که هنگامیکه میخواهید یک پیام را ارسال کنید در هر لایه انجام میشود.

در مدل OSI هفت لایه وجود دارد: Application، Presentation، Session، Transport، Network، Data Link و Physical. هر لایه هدر خود را به داده ها اضافه می کند و به لایه ی بعدی میدهد. فقط لایه های Application، Presentation و Session هیچ اطلاعاتی را اضافه نمی کنند و تنها Data را انتقال میدهند. داده‌های کپسوله‌شده با نام‌های مختلفی در هر لایه، مانند frame ،packet ،segment و bit خوانده می‌شوند.

در مدل TCP/IP چهار لایه Application، Transport، Internet و Network Access وجود دارد. لایه Application هیچ هدری به داده ها اضافه نمی کند، اما خود برنامه ممکن است اطلاعاتی را اضافه کند. لایه Transport یک هدر اضافه می کند که حاوی اطلاعاتی مانند پورت های مبدا و مقصد، sequence number و checksums است.

لایه اینترنت یک هدر اضافه می کند که حاوی اطلاعاتی مانند آدرس های IP مبدا و مقصد و نوع پروتکل است. لایه Network Access یک هدر اضافه می کند که حاوی اطلاعاتی مانند آدرس های MAC مبدا و مقصد، نوع فریم و خطاهایی که تشخیص داده است. داده های کپسوله شده نیز در هر لایه با نام های مختلفی مانند سگمنت ها، دیتاگرام ها، packet و frame خوانده می شوند.

فرآیند کپسول‌زدایی برعکس فرآیند کپسوله‌سازی است. دستگاه دریافت کننده، هدرها را از داده های هر لایه حذف می کند تا زمانی که به لایه Application برسد، جایی که داده های اصلی به برنامه تحویل داده می شود. هدرها توسط همان لایه ای که آنها را در دستگاه ارسال کننده اضافه کرده است حذف می شوند. به عنوان مثال، لایه Transport در دستگاه گیرنده هدر اضافه شده توسط لایه Transport در دستگاه فرستنده را حذف می کند. این تعامل لایه ای نامیده می شود.

برنامه های کاربردی در دنیای واقعی: مدل OSI در عمل چه کمکی میکند؟

عیب یابی شبکه:

مدل OSI به عنوان یک ابزار عملی برای عیب یابی مسائل شبکه عمل می کند. با جداسازی مشکلات پیش‌آمده به لایه های خاص، مدیران شبکه می توانند مسائل را به طور موثر شناسایی و حل کنند.

توسعه پروتکل:

پروتکل های جدید شبکه اغلب با اصول مدل OSI در ذهن توسعه یافته است. مهندسان از ساختار لایه ای برای طراحی پروتکل هایی استفاده می کنند که عملکردهای خاص را در سطوح مختلف مورد توجه قرار می دهند و سازگاری و قابلیت همکاری بین اجزای مختلف را تضمین می کنند.

طراحی و برنامه ریزی شبکه:

هنگام طراحی یا برنامه ریزی شبکه ها، معماران برای اطمینان از یک رویکرد جامع به مدل OSI مراجعه می کنند. با توجه به الزامات هر لایه به ایجاد زیرساخت های شبکه‌ای انعطاف پذیر، مقیاس پذیر و کارآمد کمک می کنند.

ابزار آموزشی:

مدل OSI همچنین یک ابزار آموزشی اساسی برای دانش آموزانی است که شبکه ها و رشته های مرتبط را مطالعه می کنند. رویکرد لایه ای آن نیز فرآیند یادگیری را ساده می کند و یک پایه مفهومی برای درک اصول شبکه فراهم می کند.

تصورات غلط و چالش های رایج در باره این مدل:

همپوشانی لایه‌ها:

در حالی که لایه های مدل OSI یک چارچوب ساختار یافته را فراهم می کنند، برخی از ویژگی ها ممکن است همپوشانی داشته باشند یا در پروتکل های شبکه در دنیای واقعی متفاوت باشند.

موارد عملی در مقابل موارد نظری:

مدل OSI یک چارچوب نظری است و شبکه های عملی اغلب شامل انحراف و ساده سازی نسبت به این مدل است. برای مثال مدل TCP / IP اغلب در برنامه های کاربردی دنیای واقعی به دلیل اهمیت تاریخی آن استفاده می شود.

تفاوت مدل OSI با مدل TCP/IP

در حالی که مدل OSI به عنوان یک پایه مفهومی عمل می کند و این مقایسه زیاد درست نیست، اما پیاده سازی عملی شبکه اغلب شامل مدل TCP / IP است که شامل چهار لایه است: لینک، اینترنت، حمل و نقل و کاربرد.

مدل TCP / IP با مدل OSI هماهنگ است و لایه لینک جنبه های هر دو لایه OSI Data Link و Physical را ترکیب می کند.

با وجود این انحراف عملی، مدل OSI همچنان یک ابزار ارزشمند برای درک مفاهیم شبکه به شیوه ای منحصر به فرد و جامع است.

جمع بندی: مرور لایه های اتصال

در نتیجه، مدل OSI به عنوان یک چارچوب بی انتها و ضروری در قلمرو شبکه های کامپیوتری است. ساختار لایه ای آن به یک زبان جهانی برای حرفه ای ها و علاقه مندان به طور یکسان تبدیل شده است و یک رویکرد سیستماتیک برای درک، طراحی و عیب یابی شبکه ها ارائه می دهد.

اگر شما جز افرادی هستید که به مباحث اکتیو و پسیو شبکه علاقه دارید و مشتاق هستید که در حوزه ی سخت افزار و شبکه های کامپیوتری، اطلاعات کسب کنید، محتوای تیم مستر خطیب را دنبال کنید و با ارائه نظر، ما را در بهبود و ارتقای کیفیت مطالب یاری کنید.

هم چنین در دوره مستر کلاس آی تی، علاوه بر آشنایی کامل و کاربردی با تجهیزات و شبکه های کامپیوتری، نحوه اجرا و کانفیگ کردن آنها را هم یاد میگیرید تا همه چیز را برای ورود به بازار شبکه به همراه داشته باشید.