مدل OSI چیست؟

مدل OSI چیست در شبکه‌ کامپیوتری یا سیستم مخابراتی چیست؟

مدل OSI یا Open Systems Interconnection model که به آن «مدل اتصال سامانه‌های باز» یا «مدل هفت لایه OSI» نیز می‌گویند، توصیفی مفهومی از لایه‌هایی می‌باشد که دو یا چند شبکه کامپیوتری یا سیستم مخابراتی توسط آن به یکدیگر متصل می‌شوند. مدل OSI سعی بر توضیح چگونگی ارتباط دو سیستم انتقال اطلاعات بر پایه انواع رسانه‌ها در یک شبکه کامپیوتری یا شبکه‌های مخابراتی دارد. مدل OSI یک معماری شبکه نیست، چون هیچ سرویس یا پروتکلی در آن تعریف نمی‌شود. بلکه یکی از مدل‌های استاندارد و پذیرفته شده‌است که برای طراحی یا توصیف شبکه‌های مخابراتی به کار می‌رود.

لایه‌های مدل OSI

همانطور که گفته شد مدل OSI به «مدل هفت لایه OSI» نیز معروف است. در این مدل بالاترین لایه، لایه 7 و پایین‌ترین لایه، لایه 1 است.

• لایه 1: لایه فیزیکی یا Physical Layer
• لایه 2: لایه پیوند داده یا Data Link Layer
• لایه 3: لایه شبکه یا Network Layer
• لایه 4: لایه انتقال یا Transport Layer
• لایه 5: لایه نشست یا Session Layer
• لایه 6: لایه نمایش یا Presentation Layer
• لایه 7: لایه کاربرد یا Application Layer

لایه فیزیکی یا Physical Layer

در مدل مرجع OSI، لایه فیزیکی به ویژگی‌های سخت افزاری کارت شبکه اشاره دارد. لایه فیزیکی به مواردی مانند زمانبندی و ولتاژ برقی که قرار است در رسانه انتقال داده شود اشاره می‌کند. لایه فیزیکی در مدل OSI تعیین می‌کند که به چه صورت و از چه روشی و با چه رسانه‌ای قرار است اطلاعات درون شبکه انتقال داده شوند. برای مثال شبکه ما سیمی است یا از تجهیزات بی‌سیم استفاده می‌کنیم؟ در حقیقت لایه فیزیکی در مدل OSI تعیین می‌کند که اطلاعات چگونه ارسال و دریافت شوند. عملیات Coding نیز که به معنای تعیین کردن صفر و یک در رسانه است در لایه فیزیکی انجام می‌شود.

لایه پیوند داده یا Data Link Layer

لایه پیوند داده (Data Link Layer) به تنهایی به دو زیر لایه به نام‌های MAC که مخفف (Media Access Control) و LLC که مخفف Logical Link Control است تقسیم می‌شوند.

زیر لایه MAC

همانطوری که از نام زیر لایه MAC پیداست، این زیر لایه شناسه سخت افزاری کامپیوتری که در حقیقت همان مک آدرس کارت شبکه است را به شبکه معرفی می‌کند. آدرس MAC یک آدرس سخت افزاری است که توسط کارخانه در هنگام تولید کارت شبکه برای آن حک می‌شود یا در واقع Hard Code می‌شود.

زیر لایه LLC

زیر لایه LLC وظیفه کنترل Frame Synchronization یا یکپارچه‌سازی فریم‌ها و همچنین خطایابی در لایه دوم را بر عهده دارد.

لایه شبکه یا Network Layer

لایه شبکه یا Network در مدل OSI وظیفه چگونگی رسیده داده‌ها به مقصد را بر عهده دارد. لایه شبکه وظایفی مانند آدرس دهی، مسیریابی و پروتکل‌های منطقی را به عهده دارد. لایه شبکه در مدل OSI مسیرهای منطقی یا Logical Path بین مبدا و مقصد را ایجاد می کند که به اصطلاح Virtual Circuits یا مدارهای مجازی گفته شوند؛ مدارهای مجازی باعث می‌شوند که هر بسته اطلاعات بتواند مسیری برای رسید به مقصد پیدا کند.

از دیگر وظایف لایه شبکه می‌توان به مدیریت خطا در لایه خود، مرتب‌سازی بسته‌های اطلاعات و کنترل ازدحام اشاره کرد. مرتب‌سازی بسته‌های اطلاعاتی بسیار اهمیت دارد زیرا برای هر پروتکل، حداکثر اندازه بسته اطلاعاتی تعریف شده است. در برخی از موارد ممکن است حجم بسته‌های اطلاعاتی، از حداکثر اندازه بسته‌های اطلاعاتی بیشتر شود و به ناچار این بسته‌های اطلاعاتی به بسته‌های کوچکتری تقسیم می‌شوند و پس از مرتب سازی برای هر کدام از این بسته‌های اطلاعاتی یک نوبت یا Sequence تعریف می‌شود تا مشخص شود که اولویت ارسال با کدام یکی از بسته‌های اطلاعاتی باشد، که به این نوبت در اصطلاح Sequence Number می‌گویند.

زمانی که بسته‌های اطلاعاتی در مقصد دریافت شدند، لایه شبکه، Sequence Numberها را بررسی می کند و توسط همین Sequence Number، اطلاعات به حالت اولیه باز می‌گردند و تبدیل به اطلاعات اولیه می‌شوند. در صوری که یکی از بسته‌های اطلاعاتی به درستی دریافت نشود در لایه شبکه توسط بررسی Sequence Number مشخص می‌شود که کدام بسته اطلاعاتی دریافت نشده است و طبیعتا دوباره درخواست ارسال بسته اطلاعاتی داده می‌شود.

لایه انتقال یا Transport Layer

وظیفه لایه انتقال یا Transport Layer در مدل OSI نگهداری وکنترل ریزش اطلاعات یا Flow Control است. اگر توجه کرده باشید سیستم عامل به شما این اجازه را می‌دهد که به صورت چند وظیفه کار کنید و هم‌زمان از چندین نرم‌افزار استفاده کنید. شبکه هم مانند سیستم عامل به صورت Multi Task کار می‌کنند و ممکن است چندین نرم‌افزار بر روی سیستم عامل تصمیم بگیرند که به صورت هم‌زمان بر روی شبکه اطلاعات خود را انتقال دهند.

لایه انتقال یا Transport در مدل OSI، اطلاعات مربوط به هر نرم‌افزار در سیستم عامل را دریافت کرده و تمام اطلاعات را در قالب یک رشته تکی درمی‌آورد. از دیگر وظایف لایف انتقال می توان به کنترل خطا و همچنین صحیح خطا در هنگام ارسال اطلاعات بر روی شبکه نیز اشاره کرد. اگر بخواهیم به صورت خلاصه بگویم، وظیفه لایه انتقال، اطمینان از رسیدن صحیح اطلاعات از مبدا به مقصد است. انواع پروتکل‌های اتصال گرا یا Connection Oriented و غیر اتصال گرا Connection Less نیز در این لایه فعالیت می‌کنند.

لایه نشست یا Session Layer

لایه نشست، لایه جلسه یا Session Layer پنجمین لایه از مدل OSI است. هنگامی که بسته‌های اطلاعاتی به شکلی قابل درک جهت ارسال توسط شبکه درآمدند، ماشین مبدا با یک Session یا جلسه با ماشین مقصد ایجاد کند. منظور از Session یا جلسه دقیقا مانند ارتباطی است از طریق تلفن انجام می‌شود. شما برای ارسال اطلاعات از طریق تلفن ابتدا باید با شخص مورد نظر تماس بگیرید. اینجاست که لایه نشست یا Session Layer در مدل OSI شروع به کار می‌کند. لایه جلسه وظیفه ایجاد، مدیریت و نگهداری و درنهایت پایان دادن به یک Session با کامپیوتر مقصد را بر عهده دارد.

نکته قابل توجه در مورد لایه جلسه این است که لایه جلسه بیشتر با لایه کاربرد مرتبط تا لایه فیزیکی. شاید فکر کنید که بیشتر جلسه‌ها بین سخت‌افزارها و از طریق لینک‌های شبکه ایجاد می‌شوند اما در حقیقت این نرم‌افزارهای کاربردنی هستند که بین یکدیگر جلسه ایجاد می‌کنند. اگر کاربری از چند نرم‌افزار کاربردی استفاده کند، هر کدام از این نرم‌افزارها می‌توانند برای خود چند جلسه با نرم‌افزار مقصد ایجاد کنند که هر کدام از این جلسه‌ها برای خود دارای یک سری منابع منحصر به فرد هستند.

لایه نمایش یا Presentation Layer

وظیفه لایه نمایش یا Presentation Layer در مدل OSI کمی پیچیده است، اما اگر بخواهیم به صورت خلاصه وظیفه لایه نمایش را بگوییم این است که لایه نمایش، بسته‌های اطلاعاتی را از لایه کاربرد دریافت می‌کند و به شکلی درمی‌آورد که برای سایر لایه‌های مدل OSI قابل درک باشد. همچنین برعکس این کار را نیز انجام می‌دهد یعنی هنگامی که اطلاعات از لایه جلسه یا Session Layer به لایه نمایش وارد می‌شود، این اطلاعت به شکلی تبدیل می‌شود که لایه کاربرد قادر به درک آن‌ها باشد.

دلیل اهمیت لایه نمایش در مدل OSI این است که نرم‌افزارها اطلاعات را اشکال و شیوه‌های مختلفی نسبت به یکدیگر بر روی شبکه ارسال می‌کنند. برای اینکه ارتباط بتواند به درستی در سطح شبکه برقرار شود، باید اطلاعات به شکلی ساختاردهی شوند که برای انواع شبکه‌ها استاندارد و قابل درک باشد. در کل وظیفه اصلی لایه نمایش، قالب بندی اطلاعات یا Formatting اطلاعات می‌باشد. معمولا کارهایی مانند رمزنگاری و فشرده سازی از وظایف اصلی لایه نمایش در مدل OSI محسوب می‌شود.

لایه کاربرد یا Application Layer

هفتمین و بالاترین لایه در مدل مرجع OSI، لایه کاربرد یا Application Layer است. این لایه بستری را فراهم می‌کند که نرم‌افزارهای کاربری قادر باشند توسط آن با شبکه ارتباط برقرار کنند. برای اینکه تصور بهتری از لایه کاربرد یا Application Layer در مدل OSI داشته باشید، فرض کنید که توسط نرم‌افزار Chrome قصد دارید از طریق پروتکل FTP یک فایل را انتقال دهید. در اینجا لایه کاربرد وظیفه برقراری ارتباط با پروتکل FTP برای انتقال فایل را بر عهده دارد. پروتکل به شکل مستقیم توسط کاربران در دسترس نیست، کاربر باید توسط یک نرم‌افزار کاربردی مانند Internet Explorer درخواست خود را برای برقراری ارتباط به پروتکل مورد نظر به لایه کاربرد ارسال کند. به صورت خلاصه می‌توان گفت که لایه کاربرد در مدل OSI رابط میان کاربر و شبکه است و تنها قسمتی از مدل هفت لایه OSI است که کاربر تا حدودی می‌تواند با آن ارتباط برقرار کند.

نتیجه‌گیری کلی در مورد مدل OSI

مدل OSI توصیفی از هفت لایه در شبکه است که هر کدام وظیفه‌ای را بر عهده دارد تا یک ارتباط میان انواع مختلف شبکه به صورت استاندارد برقرار شود.