OSI Model - نموذج OSI

نموذج OSI

• OSI تعني Open System Interconnection هو نموذج مرجعي يصف كيفية انتقال المعلومات من تطبيق برمجي في أحد أجهزة الكمبيوتر عبر وسيط مادي إلى تطبيق البرنامج في كمبيوتر آخر.
• يتكون OSI من سبع طبقات ، وتؤدي كل طبقة وظيفة شبكة معينة.
• تم تطوير نموذج OSI بواسطة المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) في عام 1984 ، ويعتبر الآن نموذجًا معماريًا للاتصالات بين أجهزة الكمبيوتر.
• يقسم نموذج OSI المهمة بأكملها إلى سبع مهام أصغر يمكن إدارتها. يتم تعيين مهمة معينة لكل طبقة.
• كل طبقة قائمة بذاتها ، بحيث يمكن تنفيذ المهمة المعينة لكل طبقة بشكل مستقل.

خصائص نموذج OSI:

• ينقسم نموذج OSI إلى طبقتين: الطبقات العليا والطبقات السفلية.
• تتعامل الطبقة العليا من نموذج OSI بشكل أساسي مع المشكلات المتعلقة بالتطبيق ، ويتم تنفيذها فقط في البرنامج. طبقة التطبيق هي الأقرب إلى المستخدم النهائي. يتفاعل كل من المستخدم النهائي وطبقة التطبيق مع تطبيقات البرامج. تشير الطبقة العلوية إلى الطبقة الموجودة فوق طبقة أخرى مباشرةً.
• تتعامل الطبقة السفلى من نموذج OSI مع مشكلات نقل البيانات. يتم تنفيذ طبقة ارتباط البيانات والطبقة المادية في الأجهزة والبرامج. الطبقة المادية هي أدنى طبقة في نموذج OSI وهي الأقرب إلى الوسط المادي. الطبقة المادية مسؤولة بشكل أساسي عن وضع المعلومات على الوسط المادي.

وظائف طبقات OSI

هناك سبع طبقات OSI. كل طبقة لها وظائف مختلفة. يتم إعطاء قائمة من سبع طبقات أدناه:

1. الطبقة المادية - Physical Layer
2. طبقة توصيل البيانات - Data-Link Layer
3. طبقة الشبكة - Network Layer
4. طبقة النقل - Transport Layer
5. طبقة الجلسة - Session Layer
6. طبقة العرض - Presentation Layer
7. طبقة التطبيقات - Application Layer

الطبقة المادية - Physical Layer

• تتمثل الوظيفة الرئيسية للطبقة المادية في نقل البتات (bits) الفردية من عقدة إلى عقدة أخرى.
• إنها الطبقة السفلي في نموذج OSI.
• ينشئ الاتصال المادي ويحافظ عليه ويلغي تنشيطه.
• وهي تحدد مواصفات واجهة الشبكة الميكانيكية والكهربائية والإجرائية.

وظائف الطبقة المادية:

• تكوين الخط-Line Configuration: يحدد الطريقة التي يمكن بها توصيل جهازين أو أكثر ماديًا.
• نقل البيانات-Data Transmission: يحدد وضع الإرسال ما إذا كان الوضع البسيط أو أحادي الاتجاه أو ثنائي الاتجاه بين الجهازين على الشبكة.
• الهيكل-Topology: يحدد طريقة ترتيب أجهزة الشبكة.
• الإشارات-Signals: تحدد نوع الإشارة المستخدمة لنقل المعلومات.

طبقة وصل البيانات - Data-Link Layer

• هذه الطبقة مسؤولة عن النقل الخالي من الأخطاء لإطارات البيانات.
• يحدد تنسيق البيانات على الشبكة.
• يوفر اتصالاً موثوقًا وفعالًا بين جهازين أو أكثر.
• إنها مسؤولة بشكل أساسي عن التعريف الفريد لكل جهاز موجود على شبكة محلية.
• يحتوي على طبقتين فرعيتين:
  • طبقة التحكم في الارتباط المنطقي - Logical Link Control Layer
    • وهي مسؤولة عن نقل الحزم إلى طبقة الشبكة الخاصة بالمستقبل المستقبل.
    • يحدد عنوان بروتوكول طبقة الشبكة من الرأس.
    • كما يوفر التحكم في التدفق.
  • طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط -  Media Access Control Layer
    • طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط هي رابط بين طبقة التحكم في الارتباط المنطقي والطبقة المادية للشبكة.
    • يتم استخدامه لنقل الحزم عبر الشبكة.

وظائف طبقة ارتباط البيانات

• الإطارات-Framing: تقوم طبقة ارتباط البيانات بترجمة تدفق البت bit الخام المادي إلى حزم تُعرف باسم الإطارات. تضيف طبقة ارتباط البيانات الرأس header والمقطورة trailer إلى الإطار frame. يحتوي الرأس header  الذي تمت إضافته إلى الإطار frame على وجهة الجهاز hardware destination وعنوان المصدر source address.

• العنونة المادية-Physical Addressing: تضيف طبقة ارتباط البيانات رأسًا إلى الإطار الذي يحتوي على عنوان الوجهة. يتم إرسال الإطار إلى عنوان الوجهة المذكور في الرأس.
• التحكم في التدفق-Flow Control: التحكم في التدفق هو الوظيفة الرئيسية لطبقة ارتباط البيانات. إنها التقنية التي يتم من خلالها الحفاظ على معدل البيانات الثابت على كلا الجانبين بحيث لا تتلف أي بيانات. إنه يضمن ألا تتجاوز محطة الإرسال مثل الخادم ذي السرعة العالية للمعالجة محطة الاستقبال ، مع سرعة معالجة أقل.
• التحكم في الخطأ-Error Control: يتم التحكم في الخطأ عن طريق إضافة قيمة محسوبة CRC (فحص التكرار الدوري) التي يتم وضعها في مقطورة طبقة ارتباط البيانات التي تتم إضافتها إلى إطار الرسالة قبل إرسالها إلى الطبقة المادية. في حالة حدوث أي خطأ ، يرسل جهاز الاستقبال إقرارًا بإعادة إرسال الإطارات التالفة.
• التحكم في الوصول-Access Control: عند توصيل جهازين أو أكثر بنفس قناة الاتصال ، يتم استخدام بروتوكولات طبقة ارتباط البيانات لتحديد الجهاز الذي يتحكم في الارتباط في وقت معين.

طبقة الشبكة - Network Layer

• إنها طبقة 3  تدير عنونة الجهاز ، وتتتبع موقع الأجهزة على الشبكة.
• يحدد أفضل مسار لنقل البيانات من المصدر إلى الوجهة بناءً على ظروف الشبكة وأولوية الخدمة وعوامل أخرى.
• طبقة ارتباط البيانات مسؤولة عن توجيه الحزم وإعادة توجيهها.
• الموجهات Routers هي أجهزة الطبقة 3 ، وهي محددة في هذه الطبقة وتستخدم لتوفير خدمات التوجيه داخل الشبكة البينية.
• تُعرف البروتوكولات المستخدمة لتوجيه حركة مرور الشبكة ببروتوكولات طبقة الشبكة. من أمثلة البروتوكولات IP و IPv6.

وظائف طبقة الشبكة:

• الإنترنت-Internetworking: تشغيل الإنترنت هو المسؤولية الرئيسية لطبقة الشبكة. يوفر اتصالًا منطقيًا بين الأجهزة المختلفة.
• العنونة-Addressing: تضيف طبقة الشبكة عنوان المصدر والوجهة إلى رأس الإطار. يتم استخدام العنونة لتحديد الجهاز على الإنترنت.
• التوجيه-Routing: التوجيه هو المكون الرئيسي لطبقة الشبكة ، ويحدد المسار الأمثل للخروج من المسارات المتعددة من المصدر إلى الوجهة.
• الحزم-Packetizing: تستقبل طبقة الشبكة الحزم من الطبقة العليا وتحولها إلى حزم. تُعرف هذه العملية باسم Packetizing. يتم تحقيقه عن طريق بروتوكول الإنترنت (IP).

طبقة النقل - Transport Layer

• طبقة النقل هي طبقة 4 تضمن إرسال الرسائل بالترتيب الذي تم إرسالها به وعدم وجود تكرار للبيانات.
• تتمثل المسؤولية الرئيسية لطبقة النقل في نقل البيانات بالكامل.
• يستقبل البيانات من الطبقة العليا ويحولها إلى وحدات أصغر تُعرف بالمقاطع.
• يمكن تسمية هذه الطبقة بأنها طبقة من طرف إلى طرف لأنها توفر اتصالاً من نقطة إلى نقطة بين المصدر والوجهة لتقديم البيانات بشكل موثوق.

البروتوكولان المستخدمان في هذه الطبقة هما:

• بروتوكول التحكم بالإرسال - Transmission Control Protocol
  • إنه بروتوكول قياسي يسمح للأنظمة بالاتصال عبر الإنترنت.
  • يؤسس ويحافظ على اتصال بين المضيفين.
  • عندما يتم إرسال البيانات عبر اتصال TCP ، فإن بروتوكول TCP يقسم البيانات إلى وحدات أصغر تعرف باسم المقاطع. ينتقل كل جزء عبر الإنترنت باستخدام طرق متعددة ، ويصلون في طلبات مختلفة إلى الوجهة. يقوم بروتوكول التحكم في الإرسال بإعادة ترتيب الحزم بالترتيب الصحيح عند الطرف المستقبل.
• بروتوكول مخطط المستخدم - User Datagram Protocol
  • بروتوكول مخطط بيانات المستخدم هو بروتوكول طبقة نقل.
  • إنه بروتوكول نقل غير موثوق به لأنه في هذه الحالة لا يرسل المستلم أي إشعار عند استلام الحزمة ، ولا ينتظر المرسل أي إشعار بالاستلام. لذلك ، هذا يجعل البروتوكول غير موثوق به.

وظائف طبقة النقل:

• عنونة نقطة الخدمة-Service-point addressing: تقوم أجهزة الكمبيوتر بتشغيل العديد من البرامج في وقت واحد لهذا السبب ، فإن نقل البيانات من المصدر إلى الوجهة ليس فقط من كمبيوتر إلى كمبيوتر آخر ولكن أيضًا من عملية إلى عملية أخرى. تضيف طبقة النقل الرأس الذي يحتوي على العنوان المعروف باسم عنوان نقطة الخدمة أو عنوان المنفذ. تتمثل مسؤولية طبقة الشبكة في نقل البيانات من كمبيوتر إلى كمبيوتر آخر ، وتتمثل مسؤولية طبقة النقل في نقل الرسالة إلى العملية الصحيحة.
• التقسيم وإعادة التجميع-Segmentation and reassembly: عندما تتلقى طبقة النقل الرسالة من الطبقة العليا ، فإنها تقسم الرسالة إلى مقاطع متعددة ، ويتم تعيين كل مقطع برقم تسلسلي يحدد كل مقطع بشكل فريد. عندما تصل الرسالة إلى الوجهة ، تقوم طبقة النقل بإعادة تجميع الرسالة بناءً على أرقامها التسلسلية.
• التحكم في الاتصال-Connection control: توفر طبقة النقل خدمتين خدمة موجهة للاتصال وخدمة بدون اتصال. تعامل الخدمة غير المتصلة بالإنترنت كل جزء على أنه حزمة فردية ، وجميعهم يسافرون في طرق مختلفة للوصول إلى الوجهة. تقوم الخدمة الموجهة بالاتصال بإجراء اتصال بطبقة النقل في الجهاز الوجهة قبل تسليم الحزم. في الخدمة الموجهة للاتصال ، تنتقل جميع الحزم في مسار واحد.
• التحكم في التدفق-Flow control: طبقة النقل مسؤولة أيضًا عن التحكم في التدفق ولكن يتم تنفيذها من طرف إلى طرف بدلاً من عبر ارتباط واحد.
• التحكم في الخطأ-Error control: طبقة النقل مسؤولة أيضًا عن التحكم في الأخطاء. يتم تنفيذ التحكم في الأخطاء من طرف إلى طرف بدلاً من عبر ارتباط واحد. تضمن طبقة نقل المرسل وصول الرسالة إلى الوجهة دون أي خطأ.

طبقة الجلسة - Session Layer

• إنها طبقة 3 في نموذج OSI.
• تُستخدم طبقة الجلسة لإنشاء التفاعل بين الأجهزة المتصلة وصيانته ومزامنته.

وظائف طبقة الجلسة:

• التحكم في الحوار-Dialog control: تعمل طبقة الجلسة كوحدة تحكم في الحوار تنشئ حوارًا بين عمليتين أو يمكننا القول إنها تسمح بالاتصال بين عمليتين يمكن أن تكون إما ثنائية الاتجاه أو ثنائية الاتجاه.
• التزامن-Synchronization: تضيف طبقة الدورة بعض نقاط التفتيش عند إرسال البيانات في تسلسل. إذا حدث خطأ ما في منتصف نقل البيانات ، فسيتم الإرسال مرة أخرى من نقطة التفتيش. تُعرف هذه العملية باسم التزامن والاسترداد.

طبقة العرض - Presentation Layer

• تهتم طبقة العرض بشكل أساسي ببناء الجملة ودلالات المعلومات المتبادلة بين النظامين.
• يعمل كمترجم بيانات لشبكة.
• هذه الطبقة هي جزء من نظام التشغيل الذي يحول البيانات من تنسيق عرض تقديمي إلى تنسيق آخر.
• تُعرف طبقة العرض التقديمي أيضًا باسم طبقة بناء الجملة.

وظائف طبقة العرض:

• الترجمة-Translation: تتبادل العمليات في نظامين المعلومات في شكل سلاسل أحرف وأرقام وما إلى ذلك. تستخدم أجهزة الكمبيوتر المختلفة طرق تشفير مختلفة ، وتعالج طبقة العرض إمكانية التشغيل البيني بين طرق التشفير المختلفة. يقوم بتحويل البيانات من التنسيق المعتمد على المرسل إلى تنسيق شائع ويغير التنسيق الشائع إلى تنسيق يعتمد على المستلم عند الطرف المستلم.
• التشفير-Encryption: التشفير ضروري للحفاظ على الخصوصية. التشفير هو عملية تحويل المعلومات المرسلة من المرسل إلى نموذج آخر وإرسال الرسالة الناتجة عبر الشبكة.
• الضغط-Compression: ضغط البيانات هو عملية ضغط البيانات ، أي أنه يقلل من عدد البتات التي سيتم إرسالها. يعد ضغط البيانات مهمًا جدًا في الوسائط المتعددة مثل النصوص والصوت والفيديو.

طبقة التطبيقات - Application Layer

• تعمل طبقة التطبيق كنافذة للمستخدمين وعمليات التطبيق للوصول إلى خدمة الشبكة.
• يتعامل مع قضايا مثل شفافية الشبكة وتخصيص الموارد وما إلى ذلك.
• طبقة التطبيق ليست تطبيقًا ، ولكنها تؤدي وظائف طبقة التطبيق.
• توفر هذه الطبقة خدمات الشبكة للمستخدمين النهائيين.

وظائف طبقة التطبيق:

• نقل الملفات والوصول إليها وإدارتها - File transfer,access,and management (FTAM): تسمح طبقة التطبيق للمستخدم بالوصول إلى الملفات الموجودة في جهاز كمبيوتر بعيد ، واسترداد الملفات من جهاز كمبيوتر وإدارة الملفات الموجودة في جهاز كمبيوتر بعيد.
• خدمات البريد-Mail services: توفر طبقة التطبيق وسيلة لإعادة توجيه البريد الإلكتروني وتخزينه.
• خدمات الدليل: يوفر التطبيق مصادر قاعدة البيانات الموزعة ويستخدم لتوفير تلك المعلومات العالمية حول الكائنات المختلفة.