شرح مبسط للـ OSI Model

في هذه التدوينة سوف نتعمق اكثر في الشبكات وسوف يصبح الأمر اكثـر تعقيـدا حيث نتناول طرق الإتصال وData layers وما يتعلق بها والكثير من الأشياء العلمية الهامة والتي سوف نتعرف عليها معا.

OSI Model Introduction

هي اختصار لـOpen System Interconnection هي الطريقة التي بها تـستطيع ان تفهـم كيفية نقل البيانات عبر الشبكات، وكما هو معلوم لك بأن الشبكات ربما تحـوي اجهـزة بــHardware مختلف وايضا برامج وانظمة تشغيل مختلفةOS إذا كيف نوجد علاقة للتعامـل مع هذه الاجهزة على الشبكة في اطار واحد إذ ليس من المنطق ان تتعامل مع بعضها البعض بدون طريقة وسطية وايضا نقل الملفات مثلا عبر الشبكة قد تكون مسألة بسيطة بالنسبة لك لا تتعدي نقرة زر إلا ان الأمر وراء الكواليس يحتاج غلى عمليات اكثر تعقيدا لنقل هذه البيانـات عبر الشبكة من جهاز إلى آخر وهنا يأتي دور الــOSI Model لـنفهم مالذي يحـدث بالضبط.

عموما الـ OSI Model تم ابتكارها مـن قبـل منظمـة ISO عـام ١٩٧٧ لوصـف اي بروتوكول على الشبكة وعرفت بعد ذلك بالـOSI Model ... ويتكون الـOSI Model من التالي:

كما هو واضح في الصورة ولكـن بالطبع تذكر هذه الـlayers ليس سـهلا فقط تذكر هذه المقولة الشهيرة التي يرددها الكـلAll People Seem To Need Data Processing وخذ الحـرف الأول من كل كلمة لتعبر لك عن كلLayer إلا انه ضع باعتبارك ان الاتجاه الخاص بتنفيذ او نقل البيانات يكون في اتجاه الـسهم اي من اسفل إلى اعلى بمعنى ان الخطوة تبدأ اولا بـــPhysical ثــم تنتهــي بالـــApplication . هذا فيما إذا كان الجهـاز هو من يستقبل المعلومة اما إذا كان الجهاز يرسل البيانات فالعكس صحيح! لاحظ في الصورة التالية كيف تنتقل البيانات عبر هذه الـLayers من جهـاز يعمـل بالــDos مثلا وجهاز يعمل بنظامMac العمليات تبدأ بالعكس في كلا الجهازين!

ضع في اعتبارك ان الـ OSI هو مجرد Model او نموذج يشرح فقط كيفية الإتصال وليس Protocol مستخدم في الإتصال من قبل الأجهزة والبرمجيات !

يعتبر نموذج الـ OSI هو أول نماذج اتصالات الشبكات ، وعلى الرغم من وجود النماذج الأخرى فإن معظم المصنعين يعتمدون في تطويرهم على نموذج OSI ... نموذج الـ OSI يصف كيفية نقل البيانات من جهاز إلى جهاز آخر .يعتبر أفضل طريقة لتعليم الناس كيفية إرسال واستقبال البيانات في الشبكة.

يوجد سبع طبقات في نموذج الـ OSI لكل منها وظيفتها الخاصة .لقد تم بناء النموذج OSI من سبع طبقات بروتوكول كل طبقة مسئولة عن عمل ما تساعد على تحضير المعلومات من أجل الإرسال وتتفاعل كل طبقة مع جيرانها المباشرين أذ تعرض الطبقة خدمتها إلى الطبقة الموجدة فوقها وتطلب الخدمة من الطبقة التي تحتها .

يمكن تصنيف تصميم أنظمة الكمبيوتر الى :

1- أنظمة مفتوحة.
2- أنظمة مغلقة.

في الأنظمة المغلقة يكون المستخدمون مجبرين على استخدام أجهزة من منتج أو شركة واحدة فقط و لا تستطيع أنظمتهم التعامل مع أجهزة من مصنعين آخرين كما كان ذلك شائعا في السبعينات و الثمانينات.

مع تطور صناعة الكمبيوتر وانتشارها كان لابد من إيجاد مقاييس تسمح للأجهزة باختلاف مصنعيها بالتفاهم والتوافق فيما بينها وتنقسم هذه المقاييس الى مجموعتين:

1- OSI Model.
2- مشروع Project 802 و هو تعديل على OSI Model.


تم تطوير OSI Model وهو اختصار ل Open Systems Interconnection من قبل منظمة المقاييس الدولية International Standards Organization (ISO) وقد طور هذا المقياس العالمي ليكون منصة بالرجوع إليها يستطيع منتجي ومصنعي الشبكات تطوير مقاييس تسمح للأنظمة المفتوحة بالاتصال والتوافق فيما بينها وبالتالي أصبحت منتجات الشبكة قائمة على مواصفات OSI.

تقسم مقاييس OSI اتصالات الشبكة إلى سبع طبقات:

يتم ترتيب الطبقات من الطبقة السفلى إلى الطبقة العليا ...

7- application.
6- presentation.
5- session.
4- transport.
3- network.
2- data-link.
1- physical.

كل طبقة تقدم خدمة للطبقات الأعلى منها بينما تستفيد من خدمات الطبقات الأسفل منها ، فمثلا طبقة Network تتصل مع طبقة Transport و تستخدم خدمات الطبقتين Data-Link و Physical.

الطبقات الثلاث السفلى مخصصة لنقل البتات من البيانات و تبادلها بين الشبكات ... أما الطبقات الثلاث العليا فهي مخصصة لتطبيقات و برامج المستخدم ... أما الطبقة الوسطى فتعمل كواجهة بين الطبقات السفلى و العليا ، و بشكل عام كلما ارتفعت الطبقة كلما زاد تعقيد مهامها.

ولنتعرف في الجزء التالي على كلLayer على حدى.

Application Layer

هي اعلىLayer او جزء في الـModel وهي لا تعني الـApplications كبرنامج الــWord او الـAccess وخلافه بقدر ما تعني الـApplication المسؤول عن تنفيـذ الأمـر المتعلق بالشبكة الذي يطلبه برنامج مثل الـWord مثلا عندما تقوم بفتح برنامج عبر الشبكة فأنه يستخدم بعض الأدوات التي لا تراها تـسمىTools هـذه هـي الــApplications المقصودة في المعنى، وتتضمن ايضا الطباعة والرسائل ولا تقتصر على ذلك بل تتعداه.

Presentation Layer

في خلال هذه الـLayer يتم كما هو واضح من المعنى تقديم الـData وتهيئتها للتبـادل اوExchange فيتم تعديل الـCharacter Set و يتم ايـضا عمـلEncryption او تـشفير للمعلومات او حتى ضغط اوCompression للمعلومات.

وهي الطبقة المسئولة عن تشكيل البيانات بالهيئة المناسبة للطبقة المجاورة العليا أو السفلى حسب الحالة هل هي عملية إرسال أو استقبال، كما أن هذه الطبقة مسئولة عن الترجمة بين البروتوكولات المختلفة كما تقوم بتحويل الصيغ المختلفة من الصور مثل PCX و PNG و JPG و غيرها الى صيغة قابلة للقراءة و المشاهدة من قبل برنامج المستخدم ، و تقوم هذه الطبقة أيضا بضغط البيانات لتقليل عدد البتات التي يجب نقلها.

Session Layer

في هذه الـLayer يتم الإتصال المباشر ما بين الجهازين حيث يتم التأكد من رقـم الجهـاز وعنوانه وهل تم ارسال المعلومات ام لا؟ وايضا كلمات السر وتأمين البيانات يتم هنا في هـذه الـLayer واي عملية يتم فيها التأكد من المعلومات تتم هنا ايضا.

وهي الطبقة التي تسمح لبرنامجين على كمبيوترين مختلفين بإجراء اتصال و استخدام هذا الإتصال و إنهائه بين الجهازين ، كما أن هذه الطبقة مسئولة عن التعرف على الأجهزة و أسمائها و إصدار تقارير عن الاتصالات التي تجريها و تقوم هذه الطبقة أيضا ببعض مهام الإدارة مثل ترتيب الرسائل المرسلة حسب وقت إرسالها و مدة إرسال كل رسالة و من البروتوكولات التي تعمل ضمن هذه الطبقة ما يلي :

- (Network File System (NFS.
- Structured) Query Language (SQL.
- X Windows.

كما تقوم هذه الطبقة بأخذ عينة من آخر جزء من البيانات تم إرساله عند توقف الشبكة عن العمل و ذلك لكي يتم إرسال البيانات عندما تعود الشبكة الى العمل من النقطة التي توقف عندها الإرسال.

Transport layer

هذه الـLayer مسؤلة عن التأكد من نقل البيانـات دون حـدوث اخطـاء اوError –Free وايضا يتم في هذه الـLayer تقسيم الرسائل الكبيرة إلى عدة رسائل صغيرة وايضا العكـس تحول الأجزاء الصغيرة من الرسالة إلى رسالة طويلة مرة اخرى. وهي ايضا مـسؤلة عـن التحقـق مـن وصـول البيانـات بـشكل صـحيح عـن طريـق مـا يـسمىACK اوAcknowledgement اي التحقق من الوصول او اشعار الاستلام! ايضا يتم هنـا تعريـف اسماء الأجهزةLogical Address/ names إلا انها تستخدم على الأكثر في ACK .

وهي الطبقة التي تفصل بين الطبقات الموجهة للمستخدم User-Oriented و الطبقات الموجهة للشبكة Network-Oriented.

تقوم هذه الطبقة بتجزئة البيانات الى أجزاء تسمى Segments ، كما تقوم بالتأكد من وصول هذه الأجزاء بدون أخطاء أو نقص أو تكرار و بالترتيب المناسب و باستخدام الوجهة المناسبة و تقوم هذه الطبقة في الجهاز المستقبل بإرسال رسالة تعلم باستلامها للبيانات.

Network Layer

في هذه الـLayer او الطبقة يتم تحويل الـLogical Names اي اسماء الأجهزة مثلا إلىPhysical Addresses ايضا هناك خدمة تـسمىQoS اوQuality Of Service تعمـل ايضا في هذه الطبقة وهي مسؤلة عن عدم حدوث تأخير في بعض الخدمات على الشبكة مثـل الفيديو والصوت، ايضا مهام الـRouting تتم في هذه الطبقة. حيث تعمل الأجهـزة التاليـة (Routers, Layer 3 Switches)

وهي الطبقة مسئولة عن عنونة الرسائل و ترجمة العناوين المنطقية و الأسماء الى عناوين مادية تفهمها الشبكة. العنوان المنطقي قد يكون بريد إلكتروني أو عنوان إنترنت (IP Address ) بهذا الشكل 123.123.123.123 أما العنوان المادي (MAC Address) فيكون بهذا الشكل 02.12.3A.D1.23.AS.

و تقوم هذه الطبقة باختيار أنسب مسار بين الجهاز المرسل و المستقبل ، لهذا فإن أجهزة الموجهات Routers تعمل من ضمن هذه الطبقة.

Data Link Layer

هذه الطبقة من الـOSI Model تقوم بتحويل البيانات واسـتلامها مـنPhysical Layer وتحويلهـا إلـىLogical Structure وهـي ايـضا تـدعم الــLogical Network Topologies وايضا تحوي اسم الكمبيوتر والبيانات المرسلة وايـضا تنتظـر كـود ACK .

وهي الطبقة المسئولة عن المحافظة على التزامن في إرسال واستقبال البيانات وتقوم بتقسيم البيانات الى أجزاء أصغر تسمى Frames و تضيف إليها أجزاء الرأس Header و الذيل Trailer و التي تحتوي على معلومات تحكم للتأكد من خلو الإطارات من أي أخطاء.

وتتكون هذه الطبقة من قسمين هامين همـاMAC اوMedia Access Control وLLC اوLogical Link Control وتنتقل خلال هذه الطبقة ما يـسمى الــPacket او اجـزاء صغيرة من المعلومات وهي وحدة نقل المعلومات. والـMAC Address كما هو معلوم لك هو الــPhysical Address الخـاص بكـارت الـشبكة وهـو يتـألف مـن ١٢ رقمـاHexadecimal وهذا النظام يستخدم الارقام من ٠ إلى ٩ والحروف منA إلىF حيث يصبح الرقم كالت الي:07:57:AC:B2:76

والأجهزة التالية تعمل في هذه الطبقة وهي: (Bridges و Switches و NIC)

Physical Layer

هي الطبقة او الجزء الذي يهتم بتسجيل بيانات الإتصال الخاص بالـHardware مثل نـوع الكارت عدد الـPins وما شابه ذلك. لاحظ ان الـPhysical Layer تحوي ايـضا معلومـات التـشبيك المختلفـة والتـي هـي Physical Topologies وتتمثـل فـي( Star , Ring , Mesh , and Bus ) وايضا من الأجهزة التـي تعمـل فـي الــ Physical Layer : ( NIC – Transceivers­ Repeaters – Hub)

وهي الطبقة المواجهة لوسط الإرسال و المسئولة عن إرسال البيانات التي تم تجهيزها من قبل الطبقات العليا عبر وسط الإرسال ، كما تعرف هذه الطبقة الكيفية التي ستتصل بها بطاقة الشبكة بالأسلاك.

لنري الآن الكيفية التي تتصل و تتفاعل بواسطتها هذه الطبقات معا ، يطلق على الهيئة القياسية التي يقوم البروتوكول بتشكيل البيانات المارة بين الطبقات عليها اسم Protocol Data Unit (PDU).

وتقوم الواجهة الفاصلة بين كل طبقتين بتعريف العمليات والخدمات التي توفرها الطبقة السفلى لجارتها العليا وتسمى هذه العمليات Primitives.

و لكي تقوم أي طبقة عليا بالوصول الى الطبقة المجاورة السفلى فإنها لا بد أن تستخدم عنوانا يسمى Service Access Point (SAP) و يمكن تصور هذا العنوان كمنفذ منطقي تمر البيانات من خلاله و يضاف الحرف الأول من اسم كل طبقة لهذا المصطلح ليصف اسم المنفذ الخاص بكل طبقة ، فمنفذ طبقة Network يسمى NSAP.