مدل OSI چیست؟ (کالبدشکافی لایه‌های OSI به زبان ساده)

مهم نیست چقدر دنبال یک وسیله‌ای که گمش کردید، گشته‌اید؛ به محض این‌که سراغش را از مادر خانه بگیرید، در همان جایی که قبلاً بارها آن را زیر و رو کرده‌اید، پیدایش می‌کند. می‌دانید چرا؟ چون تنها کسی هست که به تمام خانه و نوع چینش وسایل مسلط است و می‌داند که برای هر وسیله‌ای که ناپدید می‌شود، کجا را باید بگردد.

تسلط بر مدل OSI هم، همان مهارتی را به یک مهندس شبکه می‌بخشد، که مادر خانه در پیدا کردن وسایل خانه دارد. یعنی وقتی که مدل OSI یا همان مدل اتصال متقابل سامانه‌های باز را بلد باشید، به اجزای شبکه و اتفاق‌هایی که برای داده‌های شما در طول مسیر می‌افتد، مسلط می‌شوید.

مدل OSI به شما این امکان را می‌دهد تا با بروز هر مشکلی، به‌راحتی بتوانید ریشه‌اش را پیدا کنید و بدانید که بابت آن باید دقیقاً کجا را بگردید.

اگر این مطلب برایتان جالب شده، تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.

مدل OSI دقیقاً چیست؟

قبل از این‌که مدل OSI به‌وجود بیاید، هرکدام از ارائه‌کنندگان ابزارهای شبکه‌ای، باید مدل شبکه‌ای مخصوص محصولات خود را ارائه می‌کردند. به‌نظر مشکل بزرگی می‌آید؛ مگر نه؟

مثلاً فرض کنید که مایکروسافت، امکان توسعۀ نرم‌افزارهای قابل‌اجرا در ویندوز و دیگر محصولات خود را منحصر به کمپانی خودش می‌کرد! چه دنیای بدی!

در دنیای شبکه‌های کامپیوتری، بسته‌های یک شبکه امکان جابه‌جایی یا فهمیده شدن در شبکه‌های دیگر را نداشتند. در نتیجه هر نوع شبکه‌ای، حتی بزرگترین آن هم، یک شبکۀ ایزوله بود.

مدل OSI هم برای حل این مشکل به‌وجود آمد. ابن مدل اولین استاندارد تعریف‌شده در شبکه است و هرکدام از سازندگان مدستگاه‌ها شبکه، از این استاندارد برای محصولات خود استفاده کردند. حالا دیگر دستگاه‌هایی که متصل به شبکۀ اینترنت هستند، از هر کمپانی‌ای، می‌توانند به‌راحتی با یکدیگر تبادل اطلاعات کنند.

مدل OSI، براساس معماری لایه‌ای ساخته شده و 7 لایه دارد. هرکدام از این لایه‌ها مربوط به لایۀ دیگری است، ولی از جزئیات کار یکدیگر خبر نخواهند داشت، بلکه فقط نتیجۀ هرکدام اهمیت دارد. وظیفۀ این لایه‌ها، کمک کردن به مدیر شبکه در بحث عیب‌یابی است؛ یعنی این لایه‌ها توضیحات قابل مشاهده‌ای برای سیستم‌های ارتباطی و شبکه به‌وجود می‌آورند.

حالا بهتر است که کمی بیشتر با این 7 لایۀ کمک‌کننده (!) آشنا شویم.

بررسی 7 لایه مدل OSI

هرکدام از این 7 لایه که به‌صورت نزولی آن را توضیح می‌دهیم، دارای پروتکل‌های مخصوص خودشان هستند.

لایه هفتم OSI؛ لایه کاربرد

لایۀ کاربرد در مدل  OSI، توصیف‌کنندۀ ارتباط میان دو برنامۀ جداگانه در کامپیوترهای مختلف است. پروتکل‌های لایه کاربرد فقط از طریق یکی از برنامه‌های موجود در دو طبقه‌بندی پایین به‌کار گرفته می‌شوند:

1) برنامه‌هایی مثل وب‌سرویس‌ها و مرورگرها که خدماتی را در اختیار کاربران قرار می‌دهند. این برنامه‌های کاربردی از پروتکل HTTP در لایۀ هفتم یا همان کاربرد استفاده می‌کنند.

توجه: پروتکل HTTP انتقالی برای ابرمتن‌ها است. امکان ایجاد صفحات وب و سایت‌های اینترنتی برپایۀ این پروتکل فراهم شد. در مقاله پروتکل چیست بیشتر در این رابطه بخوانید.

2) برنامه‌هایی که سیستمی‌اند و سرویس‌هایی را برای سامانه‌ها ارائه می‌دهند. چنین برنامه‌هایی برای مانیتور کردن و جمع‌آوری اطلاعات دربارۀ ترافیک شبکه کاربرد دارند و مبتنی بر پروتکل SNMP هستند. پروتکل SNMP، قدم مهمی برای جمع‌آوری اطلاعات و مانیتور کردن آن است.

در اینجا به داده‌هایی که شامل اطلاعات کنترلی هستند و برای برنامه‌های کاربردی از طریق سیستم‌عامل فرستاده می‌شود، payload یا بارداده گفته می‌شود. آن دو کامپیوتری که وظیفۀ ارسال و دریافت داده‌ها را دارند، هاست یا میزبان نامیده می‌شوند.

لایه ششم OSI؛ لایه نمایش

لایۀ نمایش وظیفه دارد تا با کمک فرمت‌بندی مجدد، فشرده‌سازی و رمزنگاری داده‌ها، کاری کند که یک برنامۀ کاربردی در نقطۀ پایانی، بدون مشکل داده‌ها را دریافت کند. درواقع این لایه، اطلاعاتی که از لایۀ بالایی خود دریافت می‌کند را به‌صورت قابل فهم ترجمه می‌کند. معمولاً استفاده از این لایه رایج نیست چون عملکرد آن را لایه‌های دیگر هم انجام می‌دهند.

لایه پنجم OSI؛ لایه نشست

وقتی که برنامۀ اسکایپ اجرا می‌شود، در زمان برقراری ارتباط (چه ویدئوکال، چه وویس کال) با سیستم عامل تعامل است تا یک ارتباط (همان نشست) به‌صورت کاملاً صحیح با دو نقطۀ مجزا برقرار شود. وظیفۀ لایۀ پنجم، همان نشست یا جلسه این است که چگونگی همگام‌سازی داده‌ها میان برنامه‌ها را توضیح می‌دهد و اگر پیام‌های موردنظر به نقطۀ مقصد نرسند، نحوۀ بازیابی آن را تشریح می‌کند.

لایه چهارم OSI؛ لایه انتقال یا حمل

وظیفۀ لایه انتقال این است که یک اتصال منطقی نقطه به نقطه بین دو دستگاه کامپیوتر که در واقع دو پایانه ارتباط هستند ایجاد کند. به عبارتی، به کمک این لایه، بارداده‌های لایه کاربرد از یک برنامه به برنامه دیگر تحویل داده می‌شوند.

پروتکل‌های اصلی لایۀ انتقال، TCP و UDP هستند.

پروتکل TCP یا پروتکل کنترل انتقال برای برقراری ارتباط با یک هاست به‌کار گرفته می‌شود. این پروتکل وظیفۀ بررسی دریافت یا عدم دریافت داده‌ها را دارد و اگر داده‌ها دریافت نشده باشند، آن‌ها را مجدداً می‌فرستد.

پروتکل‌های لایۀ چهارم درگیر مسیریابی نمی‌شوند. ارتباط بین دو دستگاه در لایۀ چهارم یا همان لایۀ انتقال مدل OSI، مثل برقراری تونل مجازی بین همین دو دستگاه است.

لایه سوم OSI؛ لایه شبکه

وظیفۀ لایه شبکه در مدل OSI این است که داده‌ها را از یک هاست به هاست دیگری که در شبکه‌ای دیگر قرار دارد، ارسال کند. در لایۀ شبکه، مسیریابی بسته انجام می‌شود.

گاهی اوقات به لایۀ شبکه، لایه اینترنت هم می‌گویند. اصلی‌ترین پروتکل این لایه، پروتکل IP است.

به بسته‌ها در این لایه Packet می‌گویند و هدرهای این packetها هم آدرس‌های مبدا و مقصد را تعیین می‌کنند. روتر یا مسیریاب در شبکه که دستگاه لایۀ 3 هم هست وظیفه دارد که بعد از دریافت یک بسته، برپایۀ مقصد ارسال آن تصمیم بگیرد که بهترین و سریع‌ترین راه رسیدن این بسته به مقصدش کدام است. این کار تا زمانی که بسته به مقصدش برسد ادامه دارد.

لایه دوم OSI؛ لایه پیوند داده

لایه‌های 1و 2 مسئولیت برقراری ارتباط با نودها (Nodes یا سخت‌افزارهای فیزیکی) را دارند. پروتکل‌هایی که در این دو به‌کار گرفته می‌شوند به‌صورت میان‌افزارند و برنامه‌نویسی می‌شوند. این میان‌افزارها بین کارت شبکه و دیگر سخت‌افزارهای شبکه ساخته می‌شوند.

💡 میان‌افزارها برنامه‌هایی هستند که به شکل توکار در سخت‌افزارها وجود دارند و فقط به‌روزرسانی می‌شوند.

هر فناوری‌ای که در شبکه استفاده شود و هر نوع سخت‌افزاری که در آن پیاده‌سازی کنند، نحوۀ به‌کارگیری لایۀ پیوند را مشخص می‌کند.

لایه اول OSI؛ لایه فیزیکی

وظیفۀ لایه فیزیکی به سختی و پیچیدگی دیگر لایه‌ها نیست؛ این لایه فقط بیت‌ها را از طریق انتقال‌دهندۀ بی‌سیم یا باسیم ارسال می‌کند. در واقع این لایه سیگنال را دریافت می‌کند، آن را به 1 یا 0 تبدیل می‌کند و در نهایت آن را به لایۀ بعدی که همان لایۀ پیوند داده است می‌رساند.

حالا که مدل OSI را می‌شناسیم چه کنیم؟

به‌عنوان یک مهندس شبکه یا کسی که تازه می‌خواهد به این سمت و سو برود، باید توانایی روبه‌رو شدن با مشکلات را داشته باشید؛ مخصوصاً مشکلاتی که در کارتان به‌وجود می‌آید.

مثلاً همین مدل OSI، خیلی راحت به شما کمک می‌کند تا عیب شبکه‌ای که پیاده‌سازی کرده‌اید را پیدا کنید. پس این مدل را حسابی یاد بگیرید و در ذهن‌تان داشته باشید.

اگر این مقاله برای شما مفید بود، آن را برای دیگر دوستان مهندس‌تان بفرستید.