مدل (Open Source Interconnect (OSI

مدل OSI یک چارچوب نظری است که برای تقسیم وظایف شبکه به هفت لایه مختلف استفاده می شود. هر لایه وظایف خاص خود را دارد و با لایه های بالا و پایین خود ارتباط برقرار می کند. هدف از مدل OSI استانداردسازی و ساده سازی ترافیک شبکه برای ترویج توسعه تجهیزات و نرم افزار شبکه قابل همکاری است. مدل OSI یک رویکرد ساختاری برای درک و سازماندهی پیچیدگی ارتباطات شبکه ارائه می دهد. با تقسیم جریان داده به هفت لایه، شناسایی و حل مشکلات، توسعه پروتکل های شبکه و قابلیت همکاری بین فناوری ها و دستگاه های مختلف شبکه را آسان تر می کند.

توجه به این نکته مهم است که مدل OSI یک مدل مرجع است. در عمل، اغلب از مدل های ساده تری مانند مدل TCP/IP که فقط شامل چهار لایه است استفاده می شود. با این حال، مدل OSI همچنان یک ابزار ارزشمند برای آموزش و درک مفاهیم و پروتکل های اساسی شبکه است. با بررسی دقیق هر لایه و عملکرد آن در مدل OSI، می توانیم بهتر بفهمیم که شبکه های پیچیده چگونه کار می کنند و چگونه داده ها می توانند به طور امن و کارآمد منتقل شوند.

لایه های مدل OSI

1. لایه فیزیکی (Physical Layer):

این لایه به اتصال فیزیکی بین دستگاه های شبکه می پردازد. این لایه مشخص می کند که چگونه داده ها به صورت فیزیکی از طریق رسانه شبکه (به عنوان مثال کابل مسی، فیبر نوری، امواج رادیویی) منتقل می شوند. این شامل مشخصاتی مانند ولتاژهای الکتریکی، امواج نوری، کانکتورهای کابل داده و سیگنالینگ است. یک مثال ساده می تواند تعیین نحوه ارسال سیگنال توسط کابل اترنت برای ارتباطات شبکه باشد.

2. لایه پیوند داده (Data Link Layer):

لایه پیوند داده بر انتقال بدون خطا داده ها از طریق رسانه فیزیکی تمرکز دارد. این لایه داده ها را به فریم های داده تقسیم می کند و تشخیص خطا و تصحیح خطا را انجام می دهد. پروتکل های این لایه، مانند اترنت برای شبکه های سیمی یا Wi-Fi برای شبکه های بی سیم، تعیین می کنند که چگونه دستگاه ها می توانند به رسانه دسترسی داشته باشند و از آن استفاده کنند. به عنوان مثال، سوئیچ در یک شبکه LAN دستگاه های شبکه را شناسایی می کند و فریم های داده را به درستی به دستگاه های مقصد هدایت می کند.

3. لایه شبکه (Network Layer):

لایه شبکه مسیریابی بسته های داده را در سراسر یک یا چند شبکه بر عهده دارد. از آدرس های IP برای شناسایی دستگاه های مبدا و مقصد و تعیین نحوه ارسال بسته های داده از مبدا به مقصد استفاده می کند. روتر در این لایه کار می کند و بر اساس توپولوژی شبکه و پروتکل های مسیریابی، نحوه مسیریابی یک بسته در شبکه را تعیین می کند.

4. لایه انتقال (Transport Layer):

این لایه انتقال داده های قابل اعتماد بین سیستم های پایانی را تضمین می کند. داده ها را از لایه برنامه به واحدهای کوچکتر تقسیم می کند و اطمینان می دهد که به طور کامل و به ترتیب صحیح به مقصد می رسد. پروتکل هایی مانند TCP (پروتکل کنترل انتقال) با نیاز به تایید دریافت بسته و ارسال مجدد بسته های گم شده، یک اتصال قابل اعتماد را فراهم می کنند. UDP (پروتکل دیتاگرام کاربر) انتقال سریعتر اما کمتر قابل اعتماد را بدون چنین تأییدیه ای ارائه می دهد.

5. لایه جلسه (Session Layer):

لایه جلسه جلسات بین فرآیندهای برنامه را مدیریت می کند. به این معنی که مسئول برقراری، مدیریت و قطع ارتباط بین دو فرآیند برنامه است. نمونه ای از این شامل برقراری و حفظ یک جلسه در طول یک تماس ویدیویی است، که در آن جریان های داده باید همگام سازی شوند تا ویدیو و صدا همگام باقی بمانند.

6. لایه ارائه (Presentation Layer):

این لایه به نمایش داده ها می پردازد. داده ها را بین فرمتی که برنامه انتظار دارد و فرمت شبکه ترجمه می کند. این شامل فشرده سازی، رمزگذاری و تبدیل داده است. نمونه ای از این شامل تبدیل داده های متنی به یک فرمت واحد مانند ASCII است به طوری که اطلاعات بدون در نظر گرفتن سیستم عامل یا برنامه به درستی تفسیر شوند.

7. لایه کاربرد (Application Layer):

بالاترین لایه مدل OSI دسترسی به خدمات شبکه را فراهم می کند. این لایه شامل برنامه های مختلفی است که کاربران نهایی برای برقراری ارتباط استفاده می کنند، مانند مرورگرهای وب، کلاینت های ایمیل و برنامه های انتقال فایل. پروتکل های این لایه، مانند HTTP برای صفحات وب، SMTP برای ایمیل و FTP برای انتقال فایل، با لایه های زیرین برای ارائه تجربه شبکه یکپارچه به کاربران همکاری می کنند.

مثال:

در لایه کاربرد، کاربر نتایج ارتباط شبکه را به طور مستقیم مشاهده می کند. به عنوان مثال، زمانی که یک صفحه وب را در مرورگر خود باز می کنید، مرورگر از پروتکل HTTP (یا HTTPS برای اتصالات امن) برای ارسال درخواست به سرور وب استفاده می کند. سرور با داده های درخواست شده پاسخ می دهد، که به نوبه خود از طریق لایه های زیرین مدل OSI به مرورگر شما بازگردانده می شود، جایی که در نهایت به عنوان یک صفحه وب نمایش داده می شود.

تفاوت کلیدی بین مدل TCP/IP و OSI

تفاوت اصلی بین مدل های TCP/IP و OSI در ساختار آنها و زمینه ای است که در آن ایجاد شده اند. هر دو مدل در خدمت استانداردسازی و ساده سازی ارتباطات شبکه هستند، اما این کار را به روش های مختلف انجام می دهند.

منشأ و هدف

مدل TCP/IP: در دهه 1970 برای تنظیم ارتباطات از طریق اینترنت در حال ظهور توسعه یافت. عملاً جهت‌گیری و مبتنی بر پروتکل‌هایی بود که قبلاً پیاده‌سازی و در حال استفاده بودند. این مدل ساده تر است و با هدف امکان انتقال کارآمد داده در شبکه های مختلف طراحی شده است.

مدل OSI: در اواخر دهه 1970 توسط سازمان بین المللی استاندارد (ISO) با هدف ایجاد یک مدل استاندارد جهانی برای پروتکل های شبکه توسعه یافت. این مدل نسبت به مدل TCP/IP نظری و جامع تر است و قبل از پیاده سازی پروتکل های مربوطه طراحی شده است.

ساختار

مدل TCP/IP: از چهار لایه تشکیل شده است – لایه برنامه، لایه انتقال، لایه اینترنت و لایه دسترسی به شبکه. این ساختار عملی است و بر اساس عملکردهای اصلی ارتباطات اینترنتی است.

مدل OSI: شامل هفت لایه – لایه کاربردی، لایه ارائه، لایه جلسه، لایه انتقال، لایه شبکه، لایه پیوند داده و لایه فیزیکی. این مدل تفکیک دقیق تری از توابع شبکه ارائه می دهد و از لحاظ نظری تمرکز بیشتری دارد.

کاربرد

مدل TCP/IP: به طور گسترده در دنیای واقعی، به ویژه در اینترنت استفاده می شود. اکثر پروتکل های شبکه بر اساس این مدل هستند و آن را به ابزاری کاربردی برای توسعه و پیاده سازی راه حل های شبکه تبدیل می کنند.

مدل OSI: عمدتاً به عنوان یک مدل مرجع برای تسهیل درک و توسعه پروتکل‌ها و معماری‌های شبکه عمل می‌کند. کمتر به طور مستقیم در عمل اعمال می شود، اما زبان و مفاهیم مفیدی را برای آموزش و بحث نظری ارائه می دهد.

به طور خلاصه، مدل TCP/IP برای استفاده عملی و مدل OSI برای اهداف نظری و آموزشی توسعه داده شد. مدل TCP/IP به دلیل سادگی و کاربرد مستقیم آن به طور گسترده در اینترنت استفاده می شود، در حالی که مدل OSI مبنای دقیقی برای درک جنبه های مختلف ارتباطات شبکه فراهم می کند. با درک این مدل‌ها، می‌توانیم بهتر بفهمیم که چگونه داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر جریان می‌یابند، چگونه شبکه‌ها ساخته می‌شوند و چگونه فناوری‌ها و پروتکل‌های مختلف شبکه با هم کار می‌کنند تا ارتباط یکپارچه را امکان‌پذیر کنند.