مدل OSI چیست؟

مدل OSI (مدل اتصال متقابل سامانه‌های باز) چیست؟

مدل OSI مخفف سه کلمه open system interconnection است که توسط سازمان ایزو در سال ۱۹۸۲ به عنوان یک مدل مرجع شبکه طراحی شد. ایزو از دهه ۷۰ در پی طراحی یک چنین مدلی بود تا اینکه بالاخره در سال ۱۹۸۴ توانست نسخه نهایی این مدل را ارائه کند.

به خاطر اینکه قبلاً دستگاهها یا نرم افزارهایی که ساخته می‌شد با یکدیگر هماهنگ نبود و هر شرکتی با طراحی متفاوتی از استانداردها و قابلیت هایی استفاده می‌کرد که با دستگاه های ساخته شده توسط شرکت های دیگر همخوانی نداشت، مدل OSI فقط به عنوان یک مدل مفهومی ارائه شد. هدف از طراحی مدل OSI در اصل وجود یک استانداردی بود که تمامی شرکت های فعال در زمینه شبکه و شرکت های سازنده سخت‌افزاری و نرم‌افزاری که مربوط به شبکه هستند، از این استاندارد پیروی کنند.

مدل OSI به عنوان یک قطعه در شبکه وجود ندارد بلکه فقط به عنوان یک مدل مفهومی مورد استفاده قرار می گیرد.

مدل OSI در طراحی شبکه چه کاربردی دارد؟

 وظیفه این مدل تشریح، تجزیه و تحلیل شبکه های داده است که مشخص می کند چطور اطلاعاتی که می خواهیم از یک کامپیوتر روی شبکه ارسال کنیم، به صورت مرحله به مرحله وارد خط شده و بعد به کامپیوتر مقصد ارسال می شود تا توسط آن دریافت شود.

کل فرایند ارتباطی که بین کامپیوتر مبدا و مقصد برای ارسال و دریافت اطلاعات انجام می‌شود، در هفت لایه زیر، جداگانه دسته بندی شده که هر لایه مسئول انجام عملکرد خاص و ویژه ای است:

طبق مدل OSI، اطلاعاتی که قرار است ارسال شود، ابتدا از لایه هفتم وارد شده و بعد از طی کردن شش لایه بعدی به خط انتقال ارسال می شود. پروسه های سوئیچینگ و روتینگ روی خط برای داده ها انجام می شود و سپس آنها به مقصد می رسد. داده های دریافتی در مقصد نیز دوباره وارد لایه یک شده و به سمت لایه های بعدی حرکت می کند تا به لایه هفتم برسد و برای کاربر ها قابل استفاده شود.

آشنایی با اصطلاحات کاربردی در مدل OSI

 پروتکل

پروتکل، مجموعه ای از قوانین و دستورات مشترک است که وقتی می خواهیم در شبکه استفاده کنیم باید بین فرستنده و گیرنده و دستگاه‌هایی که مشغول به کار هستند، اجرا شود. در هر کدام از این لایه ها یکسری پروتکل هایی اجرا می شود که در ادامه با آنها آشنا می شویم.

هدر (Header)

معادل فارسی هدر، سرایند است. زمانی که اطلاعات به هر یک از این لایه ها می‌رسد، هر لایه یک قسمت یا یک امضاء به آن اضافه می کند که هدر لایه نام دارد.

وظایف و پروتکل های مورد استفاده در لایه های مدل OSI

وظایف لایه Application مدل OSI (لایه هفتم از بالا)

لایه هفتم از بالا، همان لایه رابط بین کاربر و سیستم عامل است. وقتی شما با کامپیوتر شروع به ارسال اطلاعات در شبکه می‌کنید، با این لایه در ارتباط هستید. نرم افزارها هم با این لایه ارتباط برقرار می کنند و بعضی به اشتباه می گویند نرم‌افزارها در این لایه اجرا می شوند. در حالی که این فقط یک لایه رابط است و چیزی روی آن اجرا نمی شود چون قاعدتاً این هفت لایه یکسری لایه های مفهومی هستند و نمی توانیم بگوییم در کامپیوتر یک لایه ای به نام اپلیکیشن (Applicatin) مدل OSI  داریم که می توانیم پیچ آن را باز کنیم تا بفهمیم چطور کار می کند. این لایه ها، یکسری استاندارد دسته بندی شده هستند که قطعه سخت افزاری خاصی را شامل نمی شوند.

Network Virtual Terminal

 NVT به کاربران اجازه می‌دهد تا در یک شبکه، به صورت ریموت به یک هاست logon کند یعنی اینکه شما وارد شبکه ای می شوید، کامپیوتر را روشن می کنید، بعد، از یک یوزرنیم که در آن تعریف شده استفاده می کنید و وارد فضای آن سیستم عامل یا آن شبکه می شوید تا اطلاعات را به آنها ارسال کنید.

File Transfer Access

File Transfer Access عملکرد دیگری است که در لایه اپلیکیشن (Applicatin) مدل OSI اتفاق می‌افتد و به مفهوم ارسال فایلهای اطلاعات روی شبکه است. به عنوان مثال، زمانیکه می خواهید یک فایل فیلم یا عکس را روی شبکه ارسال کنید، از پروتکل هایی مثل FTP که مخفف File Transfer Protocol است، استفاده می کنید که در آموزش های بعدی با آن ها آشنا می شوید.

Mail Services

زمانیکه، صفحه نرم‌افزار مربوط به ایمیل را باز می کنید تا بتوانید ایمیل را ارسال کنید، در واقع شما از لایه اپلیکیشن (Applicatin) مدل OSI  استفاده می کنید.

Directory Services

Directory Services از سرویس هایی است که در لایه اپلیکیشن (Applicatin) مدل OSI از آن استفاده می‌کنیم. افرادی که در ادامه کار وارد رشته مایکروسافت می‌شوند، با یکی از قابلیت های ویندوز سرور به اسم اکتیو دایرکتوری آشنا می شوند که به شما اجازه می دهد که دیتابیس و اطلاعات داخل شبکه را از طریق آن به اشتراک بگذارید و یا مدیریت کنید که به این عمل دایرکتوری سرویس می‌گویند که در لایه اپلیکیشن (Applicatin) مدل OSI  در دسترس است.

کلاً تمامی کارهایی که شما در ابتدای کار به عنوان یک کاربر قرار است که در شبکه انجام دهید، در لایه اپلیکیشن (Applicatin) وجود دارد. به عنوان مثال، اگر می خواهید اطلاعات را ارسال کنید، وارد سیستم یک شبکه شوید، ایمیل ارسال کنید یا به منابع داخلی آن دسترسی داشته باشید، ارسال داده ها، اول از لایه اپلیکیشن (Applicatin) مدل OSI  شروع می شود بعد وارد لایه بعدی که پرزنتیشن است، خواهد شد.

در لایه Application یک هدر به اطلاعات اضافه شده و به لایه پایینی ارسال می‌شود.

 وظایف لایه پرزنتیشن (Presentation) در مدل OSI (لایه ششم)

رمز گذاری و باز کردن رمز

رمز گذاری و باز کردن رمز اطلاعات که اصطلاحاً اینکریپشن (Encryption) و دیکریپتشن (Decryption) هم نامیده می شود، برای امنیت اطلاعات مورد استفاده قرار می گیرد. در این لایه می‌توانیم جهت امن کردن محیط تبادل اطلاعات، برای فایل ها پسورد بگذاریم. به فایل های رمزگذاری شده، Encrypt می گویند.

 در لایه Presentation مدل OSI، یا اطلاعات Encrypt  شده و بعد به سمت لایه های پایینی فرستاده می شود یا بالعکس، وقتی که اطلاعات رمز گذاری شده وارد این لایه می شود، کد اطلاعات باز شده سپس برای لایه بالاتر یعنی اپلیکیشن (Applicatin) فرستاده می شود.

فشرده سازی و باز کردن

کار دیگری که در این لایه انجام می شود، Compression یا فشرده سازی و بالعکس آن باز کردن است. اگر اطلاعاتی که می‌خواهید بفرستید، حجم بالایی داشته باشد می‌توانید آن را فشرده سازی کرده سپس در شبکه ارسال کنید. وقتی اطلاعات فشرده طبق مدل OSI به کامپیوتر مقصد رسید، به این لایه وارد می‌شود سپس باز شده و به لایه اپلیکیشن (Applicatin) ارسال می‌شود تا در آنجا مورد استفاده قرار گیرد.

فرمتینگ (Formating)

فرمتینگ از دیگر کارهایی است که در لایه پرزنتیشن (Presentation) در مدل OSI انجام می شود. خیلی از فرمت هایی که در کامپیوتر استفاده می‌کنیم مثل jpg، gif و غیره در این لایه باز یا بسته شده و روی شبکه ارسال می شود.

Content Translation

ترجمه محتوا یا Content Translation اصطلاحاً با واژه Encoding شناخته می شود که قابلیت همکاری بین سیستم رمزگذاری های مختلف است. ممکن است در یک کامپیوتر از یک سیستم رمزگذاری استفاده شده باشد و در کامپیوتر دیگری از سیستم رمزگذاری متفاوتی استفاده شود، وقتی اطلاعات در یک سیستم، با یک مدل رمزگذاری می‌شود و قرار است در یک سیستم دیگر با یک مدل دیگر، آن رمزگذاری باز شود، قسمت Encoding کمک می‌کند تا این دو سیستم با هم ترنسلیت شوند و زبان آنها برای همدیگر قابل خواندن باشد.

پس زمانی که اطلاعات در مدل OSI از لایه اپلیکیشن (Applicatin) به پرزنتیشن (Presentation) در مدل OSI  می رود، کارهای اینکریپشن (Encryption)، فرمتینگ (Formating) و این کدینگ (Encoding) روی آن انجام می شود. بعد یک هدر به آن اضافه شده و برای لایه پایین‌تر ارسال می‌شود که به آن Session می گوییم.

وظایف لایه Session در مدل OSI (لایه پنجم)

وظیفه لایه Session ، برقراری، نگهداری و پایان دادن به یک جلسه است. بهتر است برای درک بهتر مراحلی که تا اینجای کار توضیح  دادیم، مثال زیر را با هم بررسی کنیم:

 به عنوان مثال، فرض کنید وقتی شخصی می‌خواهد نامه‌ای را از یک اداره به یک اداره دیگر بفرستد، برای این کار پس از اینکه نامه را نوشت مراحل زیر را طی می کند:

1. نامه را به دست منشی خود می‌دهد (لایه اپلیکیشن (Applicatin))
2. منشی آن را داخل پاکت می گذارد و در صورت نیاز مهر و موم می کند سپس نامه را برای فردی که قرار ملاقات ها را تنظیم می‌کند، ارسال می کند. (لایه پرزنتیشن (Presentation))
3. نفر سوم، قرار ملاقاتی را برای باز کردن این نامه در اداره دیگر تنظیم می کند و بعد به نفر بعدی جهت ثبت آدرس و غیره می فرستد (لایه Session)

زمانیکه نامه به اداره مورد نظر رسید، در آن اداره هم، همین مراحل به ترتیب اما بالعکس طی می شود تا به دست کسی که نامه برای او نوشته شده برسد.

در مدل OSI شبکه هم به همین ترتیب است، لایه Session برای ارسال اطلاعات، یک جلسه را بین کامپیوتر مقصد و کامپیوتر مبدا برقرار می‌کند تا وقتی جلسه برقرار است شما می توانید اطلاعات را فرستاده و دریافت کنید و به محض اینکه Session قطع شد، دیگر ارتباطی وجود نخواهد داشت.

Timing

در لایه Session ، کارهای مدیریتی ازجمله تایمینگ انجام می‌شود. در مثال دیگری، وظیفه تایمینگ را توضیح می دهیم.

بسیاری از شما پنل بانکی دارید و در اینترنت می توانید پنل آن بانک خاص را باز کرده و حساب بانکی داخل آن پنل را پس از وارد شدن ببینید و شروع به کار کردن با آن کنید.

زمانیکه می‌خواهید وارد شوید ابتدا باید صفحه مربوطه را باز کنید تا از لایه اپلیکیشن (Applicatin) مدل OSI  رد شوید سپس زمانی که پنجره را باز کردید وارد لایه پرزنتیشن (Presentation) در مدل OSI  شدید که پس از وارد کردن رمز وارد لایه Session می شوید که ارتباط برقرار شده است.

فرض کنید، در آن سیستم برنامه نویسی که مربوط به آن سایت خاص است، تعریف شده که این مشتری حدود ۵ تا ۶ دقیقه آینده می تواند روی این پنل کار کند، پس اگر بیش از ۵ یا ۶ دقیقه کاری روی پنل انجام نشود، Session به دلایل امنیتی، ارتباط را قطع می کند تا پنل کاربر مورد سوء استفاده قرار نگیرد.

برای ایمیل هم همینطور است اگر یک ایمیل را باز کنید و برای مدت طولانی کاری روی آن انجام ندهید و بعد بخواهید دوباره کار را ادامه دهید، متوجه خواهید شد که برنامه از اول باز می شود و از شما پسورد می خواهد. علت آن هم تمام شدن مدت Session است که نشان می دهد در واقع شرایط لازم برای کار در آن پنل تمام شده و به انتها رسیده است.

دیالوگ کنترل (Dialog Control)

 کار دیگری که در لایه Session انجام می شود، دیالوگ کنترل است. در آموزش های قبلی با واژه های Full Duplex و Half Duplex آشنا شدید، اما بهتر است با جزئیات بیشتری در این قسمت به تشریح آنها بپردازیم.

• Full Duplex:

زمانیکه یک ارتباط دو طرفه برقرار می کنید اگر همزمان هر دو نفر صحبت کنند و صحبت های یکدیگر را بشنوند، این ارتباط فول دوپلکس است.

• Half Duplex:

 اگر در یک ارتباط دو نفره، یک طرف صحبت کند و طرف دیگر بشنود و منتظر بماند تا صحبت آن طرف اول تمام شود و سپس خودش صحبت کند، این ارتباط‌ هاف دوپلکس است.

 در لایه Session مدل OSI هم همین طور است یعنی جلسه را طوری تنظیم می کند که این ارتباط می تواند هاف دوپلکس یا فول دوپلکس باشد.

Synchronization

اگر حین ارسال یا دریافت اطلاعات در لایه پایین تر یعنی ترنسپورت (Transport) خطایی رخ دهد، لایه ترنسپورت متوجه شده و خطا را تصحیح می کند اما این لایه فقط خطایی که در لایه خودش اتفاق افتاده باشد را تصحیح می کند. اگر احیاناً از لایه های بالاتر خطایی رخ دهد و یک قسمتی از ارسال فایل دچار مشکل شود، لایه بالاتر نمی تواند کل اطلاعاتی که تا به حال ارسال شده را مجدداً بفرستد. برای حل این مشکل در مدل  OSI، لایه Session عمل Synchronization را انجام می دهد.

عمل Synchronization چگونه انجام می گیرد؟

عمل Synchronization در لایه Session مدل OSI توسط Synchronization point انجام می شود. با این عمل، اطلاعاتی که از لایه های بالاتر می آید را به صورت منطقی به چند پیج، قسمت کرده و این پیج را برای لایه پایین تر می فرستد. به این ترتیب اگر ترتیب اطلاعات یا  Synchronization بین پیج ها از لایه بالا و پایین به هم بخورد می‌تواند آن پیج را دوباره Reload کند اما تا وقتی که بدون مشکل اطلاعات رد و بدل می شود نیاز به Synchronization مجدد وجود ندارد.

وظایف لایه ترنسپورت Transport در مدل OSI (لایه چهارم)

سگمنتیشن (Segmentation)

اطلاعات در مدل OSI به صورت دیتای کامل وارد لایه Transport می شود. اولین کاری که این لایه انجام می دهد، Segmentation است. یعنی اطلاعات را به قسمت های کوچک تر که به آنها سگمنت (Segment) می گویند، تقسیم بندی می کند و بعد روی خط می فرستد.

 اگر به خاطر داشته باشید در آموزش های قبلی توضیح دادیم که در مدل های DSS ، اطلاعات به صورت تکه تکه، اول جدا می شود و بعد روی خط ارسال می شود. این کار را دقیقاً ، لایه ترانسپورت انجام می دهد و آن ها را به سگمنت تبدیل می کند و سپس ارسال می کند.

زمانیکه اطلاعات در دستگاه مقصد دریافت شد، یکی یکی وارد لایه ها شده و زمانیکه به لایه Transport در مدل OSI رسید، سگمنت ها سرهم شده و پس از کامل شدن برای لایه بالاتر ارسال می شود تا در نهایت به دست کاربر برسد.

 پس اولین وظیفه لایه Transport ، تبدیل اطلاعات به سگمنت و Reassemble کردن آنها است.

Service Point Addressing

همه نوع اطلاعاتی از روی Ip Address مورد استفاده در شبکه رد و بدل می شود، اطلاعاتی که مربوط به باز شدن صفحات اینترنتی است، اطلاعاتی که مربوط به مکالمات صوتی، مکالمات تصویری و هر نوع ارتباطی که دارید همگی از روی خط آی پی رد و بدل می شود.

این اطلاعات در خط Ip به یکسری پورت مجزایی که پورتها های لاجیکال یا نرم افزاری هستند، تقسیم بندی می شود. یک IP آدرس به ۶۵۵۳۵ پورت تقسیم بندی می شود که در هر پورت می توانید یک دسته از اطلاعات را بفرستید.

بنابراین، پورت های مختلفی دارید که هر کدام یک نوع از اطلاعات را روی IP آدرس، رد می کنند. کار پورت ادرسینگ در لایه ترنسپورت انجام می شود.

Connection Control

کار دیگری که در لایه Transport مدل OSI انجام می شود، Connection Control است که به دو دسته زیر تقسیم می شود:

• Connection Oriented
• Connectionless

تفاوت کانکشن اورینت و Connectionless چیست؟

اطلاعاتی که روی خط می فرستید یا جزو اطلاعات بسیار حیاتی به شمار می آیند، مثل یک متن یا یک فایل بسیار مهم که برای حسابداری ارسال می شود، زمانی که این اطلاعات ارسال می شود باید دقیقاً همین اطلاعات همانطور که از مبدا روی خط وارد شده به مقصد ارسال شود. در این شرایط از خط Connection Oriented استفاده می شود.

نحوه ارسال اطلاعات دقیق با روش Connection Oriented به این صورت است که ابتدا لایه ترانسپورت اطلاعات را به سگمنت های کوچک تر تقسیم می کند و این سگمنت ها زمانی که به مقصد رسیدند کنار یکدیگر جمع شده و زمانی که به دیتای کامل تبدیل شدند، به لایه‌های بالایی ارسال می‌شوند.

زمانی که اطلاعات بسیار حساس و مهم ارسال می شود، دریافت تک تک این سگمنت ها با دقت بسیار بالا اهمیت زیادی دارد و حتی اگر یکی از این سگمنت ها به مقصد نرسد باید مجدداً ارسال شده و از دریافت آنها اطمینان حاصل شود تا لایه ترنسپورت (Transport) در مدل OSI بتوانند دیتای کامل را تحویل لایه بالایی دهد به این شیوه ارسال اطلاعات Connection Oriented یا شیوه ارسال گرا می گویند.

اما در یک سری از موارد ارسال اطلاعات مثل تماس های صوتی یا ویدئویی نمی‌توان از این مکانیزم استفاده کرد  و همانطور که حتماً تجربه کرده‌اید اگر حین صحبت کردن یا ارسال تصاویر ارتباط قطع شده و مجدداً برقرار شود، بخشی از اطلاعات از دست می رود. در این شرایط چون برقراری ارتباط به صورت زنده است نمی توانیم انتظار داشته باشیم که آن بخش از اطلاعات که از دست رفته مجدداً ارسال شود چون اگر قرار باشد که در تماس صوتی یا تصویری بخش هایی که جا افتاده با تأخیر لا به لای داده‌هایی که به صورت زنده و لحظه ای در حال ارسال است پخش شود، اختلال بسیار زیادی ایجاد می‌کند. به همین علت در این نوع ارتباطات از کنترل Connectionless استفاده می شود.

در برقراری ارتباط با کنترل Connectionless سرعت برای ما اهمیت زیادی دارد یعنی ما انتظار داریم اطلاعات با همان سرعتی که ارسال می شود، پشت سرهم به دست گیرنده برسد. پس اگر یک یا چند سگمنت در این میان از دست رفت، در کل ارتباط اختلالی ایجاد نمی شود و همچنان ارتباط لحظه ای و زنده برای ارسال و دریافت اطلاعات جدید برقرار است.

در مباحث آموزشی بعدی که مربوط به پروتکل TCP/IP می شود بیشتر در این باره صحبت می کنیم.

مقالات آموزشی سانترال پاناسونیک

ویدیوهای آموزشی رایگان

ما را در اینستاگرام دنبال کنید…