نموذج الإتصال المعياري - OSI Model
ما هو نموذج OSI؟ نموذج الإتصال المعياري - النموذج المرجعي - نموذج النظام المفتوح المصدر للترابط - OSI Model، و شرح للطبقات السبع OSI Layers المكونة لنموذج الاتصال المعياري OSI، طبقة التطبيقات (البرامج - Application Layer)، طبقة التهيئة (التقديم - Presentation Layer)، طبقة الجلسة (Session Layer)، طبقة النقل (Transportation Layer)، طبقة الشبكة (Network Layer)، طبقة وصل البيانات (Data Link Layer)، طبقة العتاد والأدوات (Physical Layer)، وأمثلة على البروتوكولات المستخدمة في كل طبقة من طبقات نموذج OSI
ما هو نموذج الإتصال المعياري OSI Model
كلمة OSI هي إختصار للمصطلح Open System Interconnection Model، ويمكن ترجمتها على أنها نموذج النظام المفتوح المصدر للترابط. وكلمة مفتوح المصدر عائدة على النموذج أي أن هذا النوذج يمكن تطبيقه من خلال أي شركة دون دفع مقابل مادي لإستخدامه. وتم إنشاء هذا النموذج من قبل المنظمة الدولية للمعايير ISO. ويعتبر هذا النموذج مرجع لطريقة إنشاء إتصال بين جهازين، أو بمعنى آخر هو عبارة عن الخطوات التي تتبعها الأجهزة لإنشاء إتصال فيما بينها من خلال الشبكة، والهدف من هذا النموذج هو توحيد الطريقة التي يتم بها الإتصال بين جهازين من خلال الشبكة المحلية أو شبكة الإنترنت، ولضمان نقل البيانات بطريقة آمنة وسليمة أي لايحدث تلف للبيانات أثناء إنتقالها من جهاز لآخر.
مكونات نموذج الإتصال المعياري
تم إنشاء نموذج الإتصال المعياري ليتكون من سبع خطوات أو مراحل أو طبقات، وكلها أسماء مختلفة لنفس الوظيفة، بحيث تتكون كل طبقة من بروتوكول Protocol أو مجموعة من البروتوكولات Protocols Stack، وفي هذا المقال سوف نستخدم كلمة طبقة لتدل على البروتوكولات العاملة بهذه الطبقة، وتكون كل طبقة مسئولة عن إتمام الجزء الخاص بها حتى تكتمل عملية إرسال البيانات أو إستقبال البيانات. والشكل التالي سوف يوضح طبقات النموذج.
من الرسم التوضيحي سوف تلاحظ أن كل طبقة تقوم بإضافة الجزء الخاص بها على البيانات الرئيسية وذلك في حالة إرسال البيانات، وفي حالة إستقبال البيانات فإن كل طبقة تقوم بإزالة الجزء الذي تم إضافته من الطبقة المماثلة في الطرف المرسل للبيانات، وسوف تلاحظ أيضا أن نموذج الإتصال المعياري تم رسم خطواته أسفل جهاز الكمبيوتر وذلك لأن النموذج هو عبارة عن وسيلة لنقل البيانات من جهاز لآخر، وفي حالة الإرسال يبدأ النموذج تنازليا من الطبقة السابعة إلى الطبقة الأولى، أما في حالة الإستقبال فيبدأ ترتيب خطوات النموذج من الطبقة الأولى إلى الطبقة السابعة ثم إلى مستخدم الجهاز.
طبقة البرامج أو التطبيقات - Application Layer
وهي الطبقة السابعة من نموذج الإتصال المعياري، وتعتبر هذه الطبقة واجهة برمجة تطبيقات الشبكة Network API، أي أنها جزء من برمجة التطبيقات والمسئول عن التعامل مع الشبكة، ويعتبر ReSTful هو من أشهر الأمثلة لذلك، ولا يعتبر التطبيق أو البرنامج الذي تستخدمه من ضمن العاملين في هذه الطبقة، فعلى سبيل المثال برنامج المتصفح ليس من العاملين في الطبقة ولكنه يستخدم بروتوكول HTTP للتخاطب مع خادم الويب، من البروتوكولات التي تعمل في هذه الطبقة، على سبيل المثال
- بروتوكول نقل النص الفائق - HTTP: Hyper Text Transfer Protocol ويستخدم في تصفح الإنترنت
- بروتوكول نقل الملفات - FTP: File Transfer Protocol ويستخدم في نقل الملفات عبر شبكة الإنترنت
- بروتوكول توزيع عناوين الإنترنت - DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol ويستخدم في توزيع عناوين الإنترنت
- بروتوكول إرسال البريد البسيط - SMTP: Simple Mail Transfer Protocol ويستخدم في إرسال رسائل البريد الإلكتروني البسيطة
طبقة التهيئة أو التقديم - Presentation Layer
وهي الطبقة السادسة من نموذج الإتصال المعياري، وهي الطبقة المسئولة عن تنسيق الحزم والبيانات، فعلى سبيل المثال نعلم جميعا أن نهاية السطر في نظام التشغيل ويندوز تختلف عن نهاية السطر في نظام التشغيل لينكس وبالتالي إذا تم إرسال حزم بيانات من نظام التشغيل لينكس إلى نظام تشغيل ويندوز فسوف تختلف طريقة عرض البيانات لإختلاف رمز نهاية السطر، وبالتالي فهذه الطبقة هي المسئولة عن تعديل ذلك، وأيضا إذا تم إرسال صفحة ويب مضغوطة بنظام gzip فلن يستطيع المتصفح عرض محتوياتها إلا إذا تم فك ذلك الضغط، وذلك أيضا يتم في هذه الطبقة.
طبقة الجلسة - Session Layer
وهي الطبقة الخامسة من نموذج الإتصال المعياري، ومهمتها الرئيسية إنشاء وإنهاء وإدارة جلسة الإتصال بين تطبيقات المستخدم النهائية، فمثلا أثناء تصفحك للإنترنت، إذا قمت بتسجيل الدخول في الموقع الإلكتروني للبنك الذي تتعامل معه، ثم قمت بعمل أي شئ آخر بعيدا عن الموقع سوف تجد بعد فترة معينة قد تكون دقيقة وربما أكثر من ذلك، أنك مطالب بتسجيل الدخول مرة أخرى، وذلك لأن الجلسة بين المتصفح و مقدم خدمة الويب قد إنتهت لعدم تفاعلك مع الصفحة.
ومن أمثلة البروتوكولات العاملة في هذه الطبقة بروتوكول X.225 والمعروف أيضا بإسم بروتوكول ISO 8327، وهو البروتوكول المسئول عن قطع أو إعادة إتصال الجلسة كما بينا في المثال السابق.
طبقة النقل - Transportation Layer
وهي الطبقة الرابعة من نموذج الإتصال المعياري، وهي الطبقة التي يتم من خلالها تحديد كيفية إرسال حزم البيانات، حيث أن هناك نوعين أساسيين للإرسال بين جهازين، فهناك نوع ذو إتصال موجه Connection Oriented وهناك نوع عديم الإتصال Connectionless أو بمعنى أبسط هناك نوع يقوم بالإتصال والتأكد من وجود إتصال بين الطرفين قبل البدء في نقل حزم البيانات، وعند البدء في نقل المعلومات يكون مسئول عن التأكد من سلامة الحزم والتأكد من وصولها كاملة دون تلف لأي منها أثناء عملية النقل، والنوع الآخر يقوم بإرسال حزم البيانات دون التأكد من سلامة الحزم أو عددها. ويمكنك قراءة المزيد عن هذه الطبقة من خلال قراءة مقالة أنواع بروتوكولات الشبكات، ومن أهم البروتوكولات العاملة في هذه الطبقة بروتوكول التحكم في النقل TCP: Transmission Control Protocol وبروتوكول بيانات المستخدم UDP: User Datagram Protocol وكلاهما يستخدم في نقل حزم البيانات.
طبقة الشبكة - Network Layer
وهي الطبقة الثالثة من نموذج الإتصال المعياري، وهي الطبقة المسئولة عن توصيل حزم البيانات عبر الشبكة، حيث تقوم البروتوكولات العاملة في هذه الطبقة بالعنونة المنطقية (أي تحديد عنوان الإنترنت IP)، والتوجيه Routing لتحديد مسار حزم البيانات ضمن الشبكة. ومن أمثلة البروتوكولات العاملة في هذه الطبقة بروتوكول الإنترنت IP: Internet Protocol.
طبقة وصل البيانات - Data Link Layer
وهي الطبقة الثانية من نموذج الإتصال المعياري، وهي الطبقة المسئولة عن تقسيم حزم البياانت Packets القادمة من طبقة الشبكة وتحويلها إلى ما يعرف بـ إطارات frames قبل تسليمها للطبقة الأولى، وتقوم أيضا البروتوكولات العاملة في هذه الطبقة بإضافة العنوان الفيزيائي MAC Address لكارت الشبكة، أو ما يسمى بعملية العنونة الفيزيائية. وكما في الرسم التوضيحي لنموذج الإتصال المعياري فإن هذه الطبقة تقوم بعمليتين
- تجميع أو تفكيك الإطارات frames بإضافة أو إزالة الـ MAC وهو إختصار لمصطلح Media Access Control
- وتقوم بالتحكم في تدفق البيانات وكشف وتصحيح الأخطاء المتعلقة بالـ MAC ويتم ذلك من خلال LLC: Logical Link Control
طبقة العتاد أو الأدوات - Physical Layer
وهي الطبقة الأولى من نموذج الإتصال المعياري، ومهمتها تحديد خصائص الوسط المادي المستخدم في الشبكة، بمعنى آخر في هذه الطبقة يتم تحديد نوع الكابلات المستخدمة في توصيل الشبكة، فإذا كانت الشبكة تستخدم تقنيات وكابلات فايبر يتم تمثيل البيانات وإرسالها بطريقة مختلفة عن ما إذا كانت كابلات نحاسية، وهكذا.