نموذج OSI والطبقات

نموذج OSI

نموذج OSI هو نموذج مرجعي يُستخدم لتحديد كيفية نقل البيانات عبر شبكة.
يُعرف نموذج OSI باسم "نموذج ربط الأنظمة المفتوحة" (Open Systems Interconnection Model)
تم تطوير نموذج OSI من قبل منظمة للتوحيد القياسي الدولية (ISO).
يتألف نموذج OSI من 7 طبقات، ولكل طبقة وظيفة محددة.
تم تصميم طبقات OSI بطريقة هرمية بحيث تصبح الطبقات السفلية أكثر ارتباطًا بالجانب المادي للشبكة، بينما تصبح الطبقات العليا أكثر ارتباطًا بالمحتوى والتطبيقات.
يمكن للطبقات التواصل مع بعضها البعض من خلال واجهات متفق عليها.

طبقات OSI

الطبقة الفيزيائية (The Physical Layer): تتعامل هذه الطبقة مع الوسائط المادية المستخدمة لنقل البيانات، بما في ذلك إشارات البيانات، الكابلات، الأنواع، الاتصالات اللاسلكية، وغيرها.
طبقة رابط البيانات (The Data Link Layer): تتعامل هذه الطبقة مع نقل البيانات على مستوى الأجهزة ، تضمن تسليم البيانات بشكل صحيح بين جهازين متصلين، بالإضافة إلى الكشف عن الأخطاء وإعادة إرسال البيانات التالفة، وتنفيذ آليات التحكم في الوصول إلى الوسائط.
طبقة الشبكة (The Network Layer): تتعامل هذه الطبقة مع توفير خدمات التوجيه وعناوين العقد، وتقوم بتحويل البيانات من مصدرها إلى وجهتها على الإنترنت.
طبقة النقل (The Transport Layer): تتعامل هذه الطبقة مع إرسال البيانات بين التطبيقات، وتوفر آليات التحكم في التدفق ومراقبة الأخطاء، وتقسيم البيانات إلى حزم وتجميعها عند الوجهة.
طبقة الجلسة (The Session Layer): تتعامل هذه الطبقة مع إدارة الاتصالات بين الأجهزة وتنفيذ إجراءات التحكم في الجلسة، التي تشمل إنشاء الجلسة وإدارتها وإنهاءها.
طبقة العرض (The Presentation Layer): تتعامل هذه الطبقة مع تحويل البيانات بين تنسيقات مختلفة، من خلال تحويل البيانات إلى تنسيقات قابلة للتعامل معها من قبل التطبيق.
طبقة التطبيق (The Application Layer): تتعامل هذه الطبقة مباشرة مع المستخدم، وتُوفر واجهة البرمجة للتطبيقات من خلال توفير خدمات التوصيل ودعم جميع العمليات المرتبطة بالتطبيقات.

أمثلة على بروتوكولات الطبقة التطبيقية (The Application Layer)

بروتوكول نقل البريد البسيط (SMTP): يستخدم هذا البروتوكول لنقل رسائل البريد الإلكتروني.
بروتوكول نقل النص الفائق (HTTP): يستخدم هذا البروتوكول لتصفح الإنترنت.
بروتوكول نقل الملفات (FTP): يستخدم هذا البروتوكول لنقل الملفات بين أجهزة الكمبيوتر.
بروتوكول شبكة الطرفية (Telnet): يستخدم هذا البروتوكول للتحكم في أجهزة الكمبيوتر عن بُعد.
بروتوكول إدارة الشبكة البسيط (SNMP): يستخدم هذا البروتوكول لإدارة شبكات الكمبيوتر.
بروتوكول DNS يُستخدم لدقة أسماء المجالات إلى عناوين IP

معالجة البيانات في نموذج OSI

يتم إدخال البيانات في نموذج OSI بواسطة طبقة التطبيقات.
يتم معالجة البيانات في نموذج OSI بشكل متسلسل، بحيث يتم معالجتها في طبقة التطبيقات ثم تمرر إلى الطبقات السفلى بشكل متتالي.
يتم تعبئة البيانات بشكل متتالي من خلال إضافة معلومات إضافية من قبل كل طبقة، وتُعرف هذه العملية باسم التعبئة (Encapsulation).
تمثل كل طبقة في نموذج OSI وحدة مستقلة أخرى.
عند الوصول إلى جهاز الوجهة، يتم إزالة البيانات بشكل عكسي، وتُعرف هذه العملية باسم فك التعبئة(De-Encapsulation).

مقدمة عن نموذج OSI

نموذج OSI (Open System Interconnections ) هو نموذج مرجعي يستخدم لتحديد كيفية إرسال البيانات في شبكات الحاسوب.
هو نموذج هرمي يتكون من 7 طبقات، كل طبقة تقوم بوظيفة محددة.
طور من قبل منظمة المعايير الدولية (ISO) .
يساعد على فهم عمل الشبكات و كيفية تبادل البيانات بين الأجهزة.
كل طبقة تتعامل مع وظائف محددة، مثل نقل البيانات، التحكم في الخطأ، توجيه البيانات، التحويل بين بروتوكولات الشبكات.

طبقات نموذج OSI

الطبقة الفيزيائية (The physical layer) : هي الطبقة الأدنى في النموذج، وتُعنى بالجوانب الفيزيائية لنقل البيانات، مثل نوع الكابلات، التوصيلات، إرسال واستقبال الإشارات على الوسائط.
طبقة ربط البيانات (The adata link layer) : تُعنى بتقسيم البيانات إلى إطارات، وتُضيف معلومات التحكم بالخطأ، وتُحدد طرق إرسال/ استقبال البيانات.
طبقة الشبكة (The network layer) : تُعنى بتوجيه البيانات وتحديد المسار الذي ستُرسل به، وتُحدد عناوين الشبكة.
طبقة النقل (The transport layer) : تُعنى بتقسيم البيانات إلى أجزاء أصغر، وإعادة ترتيبها عند وصولها إلى الوجهة، وتُحدد بروتوكولات النقل.
طبقة الجلسة (The session layer) : تُعنى بإدارة الاتصالات بين الأجهزة، مثل بدء وتوقيف الجلسة، وإدارة نقاط التفتيش.
طبقة التقديم (The presentation layer) : تُعنى بترجمة البيانات إلى تنسيق متوافق بين الأجهزة، مثل تحويل رمز ASCII إلى Unicode.
طبقة التطبيق (The application layer) : هي الطبقة العليا، وتُعنى بالتفاعل مع المستخدم، وتُقدم خدمات الشبكات مثل:
- البريد الإلكتروني
- تصفح الويب
- نقل الملفات
- إدارة الشبكة

توضيح عمل نموذج OSI

كل طبقة تتواصل مع الطبقة التي تحتها والطبقة التي فوقها، وذلك من خلال بروتوكولات محددة.
عند إرسال البيانات من جهاز إلى آخر، تمر البيانات عبر جميع الطبقات بترتيب عكسي (من الأعلى إلى الأسفل).
ثم يتم ترسيل البيانات عبر الشبكة، وعند وصولها إلى الجهاز المستقبل، تمر عبر طبقات النموذج بترتيب تصاعدي (من الأسفل إلى الأعلى).
كل طبقة في الجهاز المُرسل تقوم بإضافة معلومات خاصة بها للبيانات، وتكون مسؤولة عن دمج البيانات وإضافة البيانات الإضافية، وهذا يعرف بـ الطبقات (Encapsulation).
عند وصول البيانات إلى الجهاز المستقبل، يتم إزالة هذه المعلومات الإضافية، من خلال فك الطبقات (De-encapsulation).

أمثلة على استخدامات بعض الطبقات

طبقة التطبيق: برنامج البريد الإلكتروني يعتمد على بروتوكول SMTP لارسال الرسائل، ويعتمد بروتوكول POP3 أو IMAP للتلقي.
طبقة التطبيق: متصفح الويب يعتمد على بروتوكول التشفير HTTPS لضمان أمان الاتصال مع موقع الويب، ويعتمد على بروتوكول HTTP للتبادل مع ملفات صفحات الويب.
طبقة النقل: تُستخدم بروتوكولات النقل (TCP) ونقل المستخدم (UDP) لضمان دقة إرسال البيانات.
طبقة الشبكة: تُستخدم بروتوكولات IP و ICMP للتحكم في توجيه البيانات بين الأجهزة.

خلاصة

نموذج OSI هو أداة مهمة لفهم كيفية عمل شبكات الحاسوب بشكل عام.
يُساعد في التعرف على وظائف كل طبقة من طبقات النموذج، والطريقة التي تتفاعل بها هذه الطبقات مع بعضها البعض.
من خلال معرفة هذا النموذج سيمكننا فهم بروتوكولات الشبكات بشكل أفضل والحصول على فكرة أفضل عن كيف يتم نقل البيانات بين الأجهزة.