به عنوان یک شبکه کار یا دانشجوی کامپیوتر باید لایه های OSI یا مدل هفت لایه ای شبکه را به خوبی بشناسید. در سال های اولیه وجود و استفاده از شبکه، ارسال و دریافت دیتا در شبکه سختی های خاص خود را داشت؛ بخاطر آن که شرکت های بزرگی مثل IBM، Honeywell و Digital Equipment هرکدام استانداردهای خاص خود را برای اتصال و ارتباط کامپیوترها داشتند. شناخت لایه های شبکه در قالب مدل مرجع OSI و مدل 4 لایه ای TCP/IP یکی از مواردی است که شما حتما در دوره آموزش نتورک پلاس به خوبی آموزش می بینید.
این موضوع باعث میشد که فقط اپلیکیشن هایی که بر روی تجهیزات یکسانی از یک شرکت خاص وجود دارند، میتوانند با یکدیگر ارتباط داشت باشند. به همین علت سازنده ها، کاربران و استانداردها نیاز داشتند تا بر ایجاد و اجرای یک ساختار استاندارد واحد که به کامپیوترها این اجازه را بدهد تا بتوانند براحتی با یکدیگر تبادل دیتا داشته باشند.
-------------------------------------------------
برای دسترسی به مجموعه بهترین دوره های آموزش شبکه های کامپیوتری ( مبانی شبکه ، نتورک پلاس ، مانیتورینگ و ... ) مقدماتی تا پیشرفته با ارائه گواهینامه و فیلم رایگان همین الان کلیک کن
--------------------------------------------------
فارغ از هرگونه شرکت و برند مختلف، توافق کنند.در سال 1978، موسسه (ISO (International Standards Organization یک مدل شبکه بنام مدل (OSI (Open System interconnection را معرفی کرد.همانطور که گفته شد برای ارتباط دو کامپیوتر نیاز به الگویی هست که ایندو بتوانند حرف همدیگر را تحت آن الگو بفهمند. این زبان و قاعده مشترک یک استاندارد است که تحت نام OSI معرفی شده است. مدل OSI دارای 7 لایه بشرح زیر است :
لایه های بالایی نرم افزاری هستند و هرچه بیشتر بسمت لایه های پاین تر پیش برویم، به بُعد سخت افزار نزدیکتر میشویم. بطوری که لایه Physical کاملا سخت افزاری بوده و عملیاتی که در آن تعریف میشود، کاملا در حد تجهیزات سخت ازفزاریست.قانون کلی به این صورت است که در لایه بالایی اطلاعات مورد نظر جهت ارسال، قطعه قطعه شده و هر قطعه (Chunk) اطلاعاتی بصورت مجزا وارد مدل OSI خواهد شد.
در هر لایه یکسری اعمال روی هر Chunk انجام میشود و نتیجه آن عملیات در همان لایه به Chunk اضافه میگردد. به قطعاتی که در هر لایه به Chunk اضافه میگردد، هدر (Header) و Trailer (فقط در لایه DataLink) گویند. هر چیزی که در نهایت در لایه آخر به Chunk اضافه شده است، در کامپیوتر مقصد و در لایه های متناظر یک به یک از Chunk جدا خواهند شد. به عمل اضافه شدن هدر در هر لایه، Encapsulation گویند.هر لایه با لایه های بالا و پایین خودش توسط یک interface در ارتباط است.
با توجه به آن که سیگنال های اطلاعات از طریق مدیا ( کابل یا هر رسانه انتقال دیگر) انتقال میابد، و مدیا یک ابزار سخت افزاری و فیزیکی برای انتقال است، میتوان نتیجه گرفت که هر کامپیوتر باید از طریق لایه Physical که پایین ترین لایه مدل OSI است با کامپیوتر طرف مقابل ارتباط مستقیم دارد.PDU: با توجه به اضافه شدن هدر در هر لایه به دیتای اصلی، طبیعی است که در هر لایه از لحاظ ظاهر و محتوا شاهد دیتایی بمراتب کاملتر از لایه قبلی باشیم. بطور قراردادی به نام دیتا در هر لایه (PDU (Protocol Data Unit گویند.
لایه Application در مدل OSI یک واسط کاربری است که مسئول نمایش اطلاعات ارسالی و دریافتی از یک اپلیکیشن به کاربر است. این لایه اپلیکیشن ها و فرآیندهای کاربر نهایی را پشتیبانی میکند.در این لایه است که دوطرف ارتباط (تقاضا دهنده و پاسخ دهنده) مشخص شده، احراز هویت و حریم خصوصی کاربر و هرگونه محدودیت در ترکیب و ساختار اطلاعات در نظر گرفته میشود.
هرچیزی در این لایه بر مبنای خواست کاربر و اپلیکیشن مشخص میشود. این لایه سرویس های اپلیکیشن در زمینه های انتقال فایل، ایمیل و دیگر سرویس های نرم افزاری تحت شبکه را ایجاد میکند.نوع درخواست کاربر از کامپیوتر مقابل از طریق نوع برنامه ای که کاربر باز کرده مشخص میشه.در این لایه اطلاعات برای ورود به لایه Presentation، قطعه قطعه میشوند و سپس کامپیوتر مقصد، آنچه را که از لایه Presentation تحویل میگیرد، را بترتیب بهم متصل کرده تا اصل اطلاعات بدست آید.نظارت بر Error Recovery و Flow control در این لایه صورت میپذیرد.
اپلیکیشن های FTP و Telnet تماما در لایه Application قرار میگیرند.به PDU در این لایه Data هم اطلاق میشود.
این لایه اطلاعات دریافتی از لایه Application را از فرمت Application به فرمت شبکه ترجمه میکند. در طرف دیگر نیز این لایه دیتا را طوری تغییر فرم میدهد تا توسط لایه Application قابل پذیرش و فهم باشد.استاندارد کدها مثل ASCII-Unicode-EBCDIC در این لایه هستند و اگر کامپیوتر ها از استاندارد کد های مختلف استفاده کنند در این لایه تبدیل و قابل استفاده خواهد شد.
Encryption طی عملگری بنام Hashing صورت می پذیرد. Hashing یک الگوریتم ریاضی غیرقابل بازگشت است. در ویندوز میتوان بر اساس کاربر Encryption انجام داد. مکانیسم یا قابلیتی بنام EFS (Encryption File System) داریم که داده را بدون کمک هیچگونه Third party ای (نرم افزار جانبی غیر مایکروسافتی) کد میکند. برای مثال کاربری بنام Ali روی سیستم لاگین کرده و فایلی را Encrypt میکند. در این صورت بغیر یوزر Ali و Admin هیچ کاربر دیگری نمیتواند به این فایل دسترسی داشته باشد.
این عملیات رمزنگاری توسط مکانیسم های با نام Public Key و Private Key صورت میپذیرد.این لایه عملگری تحت عنوان redirector یا RDR دارد که بر اطلاعات ارسالی نظارت میکند. اگر مقصد ارسال اطلاعات همان کامپیوتر بود، جلوی ارسال داده به لایه های پایین تر را گرفته و آن را به سیستم خودش Redirect میکند.این لایه گاها به نام Syntax layer نامیده میشود.به PDU در این لایه Data هم اطلاق میشود.
این لایه مسئول برقراری، مدیریت و پایان بخشی به ارتباطات بین اپلیکیشن هاست. در واقع این لایه صحبت ها، تبادلات و گفتگوهای صورت گرفته بین اپلیکیشن ها در دو طرف ارتباط را ایجاد و مختصات بندی کرده و در نهایت پایان میبخشد.با توجه به این که دو کامپیوتر در یک زمان تحت یک Connection میتوانند در بیش از یک موضوع ارتباط داشته باشند، باید از قبل بدانند که چه packet هایی را ارسال و یا دریافت خواهند کرد و این که داده ارسالی و یا دریافتی مربوط به کدام موضوع از ارتباط یا session ایجاد شده است. در این لایه نوع ارتباط و موضوع صحبت دو کامپیوتر با یکدیگر تعریف میشود.
قبل از ایجاد ارتباط و تبادل دیتا دو کامپیوتر از طریق فرآیند 3-way hand shaking با هم به تفاهم میرسند. تصمیم گیری در رابطه با شروع، ادامه و پایان session ها در این لایه انجام میشود. از آنجایی که شبکه ما baseband است، داده به packet هایی تقسیم میشود که ممکن است به ترتیبو پشت سرهم به مقصد نرسند؛ به همین علت در این لایه بر روی هر قسمت از داده یک برچسب زده میشود که بوسیله آن بروشنی مشخص میشود که این تکه داده متعلق به به چه موضوع و داده ای است.
در مقصد بر اساس این برچسب ها، تکه های داده در کنار هم قرار گرفته و تشکیل داده اصلی را خواهند داد.عملیات شناسایی و احراز هویت (Authentication و Authorization) در این لایه صورت می پذیرد. شایان ذکر است که در این لایه نوع ارتباط صورت گرفته میتواند با توجه به اپلیکیشن مورد نظر، Simplex، Half duplex و یا Full duplex باشد.به PDU در این لایه Data هم اطلاق میشود.
این لایه تحویل بدون خطا، بترتیب و بدون هیچگونه کمبود و یا مشکل پیام ها را تضمین میکند. این لایه به پروتکل های لایه بالا دستی خود این اطمینان را میدهد که پیام بی هیچ مشکلی بین سیستم فعلی و مقصد جابجا خواهد شد.در واقع در این لایه در مورد اینکه نوع ارتباط Connection-Oriented(TCP) باشد یا Connection-less(UDP) تصمیم گیری میشود.
سایز و پیچیدگی یک پروتکل در این لایه بستگی به نوع سرویسی دارد که از لایه Network خواهد گرفت. برای یک لایه network قابل اطمینان با قابلیت جریان مجازی (Virtual Circuit) یک لایه حداقلی Transport نیاز است اما در اگر لایه Network غیرقابل اطمینان باشد و یا فقط ساختار دیتاگرام ها را ساپورت کند، پروتکل Transport باید شدیدترین و سنگین ترین Error detection و Error recovery را از خود به نمایش بگذارد.در این لایه فرآیندهای زیر رخ میدهد:
به PDU در این لایه Segment هم اطلاق میشود.
این لایه اعمال subnet، تصمیم گیری درباره انتخاب مسیر فیزیکی که دیتا بر اساس شرایط شبکه باید انتخاب کند، اولویت بندی سرویس و دیگر فاکتورها را کنترل میکند.اصلی ترین پروتکل این لایه IP است. مکانیسم اضافه شدن IP به دیتا در این لایه صورت میپذیرد.
داده ما در این لایه تبدیل به packet شده و IP میگیرد. سخت افزارهایی که در این لایه کار میکنند، عبارتند از روتر، سوئیچ لایه 3. این لایه تکنولوژی های سوئیچینگ و روتینگ، مسیرهای منطقی معروف به Virtual circuit، را برای انتقال دیتا از یک نود به نود دیگر ایجاد میکند. ارسال و مسیریابی از وظایف این لایه میباشد. در این لایه شاهد موارد زیر هستیم:
نرم افزار لایه network وظیفه ساخت هدرها را بر عهده دارد. به همین علت نرم افزار مربوطه در سیستم های میانی subnet ها میتواند همتایان خودش را در سیستم های میانی دیگر شناسایی کرده و از آن ها برای تکمیل فرآیند مسیر یابی استفاده کند.به PDU در این لایه Packet هم اطلاق میشود.
این لایه انتقال بدون خطای فریم های دیتا را از یک نود به نود دیگر در لایه Physical، میسر میسازد. برای این منظور لایه Data Link قابلیت های زیر را ارائه میدهد:
آدرس دهی MAC در این لایه انجام میشود. هر کامپیوتر در محیط LAN مثلا در محیط شبکه ای از نوع اترنت، باید از این مدل آدرس دهی برای ارسال اطلاعات استفاده کنند.
به علاوه CRC در این لایه به فریم (Trailer) اضافه میشود. سخت افزارهای موجود در این لایه عبارتند از: Switch، bridge، Access Point (اگر کار روتر را انجام دهد در لایه 3 قرار دارد) و Modesm ADSL ( کار سوئیچ را هم انجام میدهد).باید توجه داشت با توجه به پروتکلی که در این لایه انتخاب میشود، سخت افزار مورد نیازی در این لایه بکار میرود.به PDU در این لایه Frame هم اطلاق میشود.
این لایه پایین ترین لایه در مدل OSI است که مرتبط با انتقال و دریافت جریانی ساختار نیافته از بیت ها تحت یک مدیای فیزیکی است. این لایه به شرح اینترفیس های الکتریکی/نوری، مکانیکی و کاربردی در مدیای فیزیکی میپردازد و سیگنال ها را برای تمام لایه های بالا دستی، حمل میکند.
این لایه وظیفه انتقال سیگنال را بر عهده داشته و به محتویات هیچ کاری ندارد. سخت افزار موجود در این لایه از جنس: انواع کابل ها، کارت شبکه و هاب است.توجه داشته باشید که با توجه به نوع رسانه، داده ما میتواند تغییر کند؛ مثلا در کابل های مسی از جنس سیگنال الکتریکی (ولتاژ) و در فیبر نوری از جنس پالس نوری است.به PDU در این لایه bit هم اطلاق میشود.
با تشکر از مهندس اسحاقی که در جامعیت این مقاله کمک شایانی فرمودند