ما هي الطبقة الفيزيائية (المادية) في نموذج OSI للشبكات؟

نموذج ربط الأنظمة المفتوحة OSI، هو نموذج يمكّن أنظمة الاتصال المتنوعة من التواصل باستخدام البروتوكولات القياسية، وهو يتكون من 7 طبقات، الأولى منها هي الطبقة الفيزيائية أو المادية التي سنتحدث عنها في دليلنا التالي.

المحتويات:

1. ما هي الطبقة الفيزيائية (المادية)؟

2. وظائف الطبقة الفيزيائية.

3. طوبولوجيا الطبقة الفيزيائية.

4. وضعيات وسائط نقل البيانات.


1. ما هي الطبقة الفيزيائية (المادية)؟

الطبقة الفيزيائية أو المادية، هي الطبقة السفلية في نموذج ربط الأنظمة المفتوحة (OSI) وهو تمثيل مادي وكهربائي للنظام.[1]

وهي تتكون من مكونات شبكة مختلفة مثل مقابس الطاقة والموصلات وأجهزة الاستقبال وأنواع الكابلات مثل كوابل الألياف الضوئية وما إلى ذلك. ترسل الطبقة المادية بتات Bits البيانات من جهاز أو أجهزة (مثل الحاسوب) إلى جهاز أو أجهزة أخرى.[1]

تحدد الطبقة المادية أنواع التشفير (هذه هي الطريقة التي يتم بها ترميز 0 و 1 في إشارة). الطبقة المادية مسؤولة عن اتصالات تدفقات البيانات الخام غير المهيكلة عبر وسيط مادي.


2. وظائف الطبقة الفيزيائية.

فيما يلي بعض الوظائف الهامة والأساسية التي تؤديها الطبقة الفيزيائية أو المادية لنموذج[2] OSI:

  • تحافظ الطبقة المادية على معدل البيانات (عدد البتات التي يمكن للمرسل إرسالها في الثانية).
  • تنفذ تزامن البتات.
  • تساعد في توجيه وسيط ​​الإرسال (اتجاه نقل البيانات).
  • كما أنها تساعد في توجيه الهيكل المادي، سنتحدث عنه لاحقاً.
  • تساعد في توفير قرارات الوسيط المادي والواجهة.
  • توفر نوعين من التكوين: من نقطة إلى نقطة والتكوين متعدد النقاط.
  • توفر واجهة بين الأجهزة (مثل أجهزة الحاسوب) ووسيلة النقل.
  • لديها وحدة بيانات بروتوكول في البت.
  • يتم استخدام الراوترات، والإيثرنت، وما إلى ذلك في هذه الطبقة.
  • تندرج هذه الطبقة ضمن فئة طبقات الأجهزة (نظراً لأن طبقة الأجهزة مسؤولة عن جميع عمليات إنشاء الاتصال المادي ومعالجته أيضاً).
  • توفر جانباً مهماً يسمى التعديل، وهو عملية تحويل البيانات إلى موجات راديو عن طريق إضافة المعلومات إلى إشارة عصبية كهربائية أو بصرية.
  • كما توفر آلية تبديل حيث يمكن إعادة توجيه حزم البيانات من منفذ واحد (منفذ المرسل) إلى منفذ الوجهة الرئيسي.

إقرأ أيضاً… ما هي برمجة الشبكات؟ وما هي لغات البرمجة المستخدمة فيها؟


3. طوبولوجيا الطبقة الفيزيائية.

الطوبولوجيا الفيزيائية أو طوبولوجيا الشبكة هي التمثيل الجغرافي لأجهزة الربط. فيما يلي الأنواع الأربعة للطوبولوجيا الفيزيائية:[1]

  • الهيكل الشبكي.

في الهيكل الشبكي Mesh Topology، يجب أن يكون لكل جهاز اتصال مخصص (من نقطة إلى نقطة) مع كل جهاز آخر في الشبكة. يوجد هنا أمان أكبر للبيانات نظراً لوجود اتصال مخصص من نقطة إلى نقطة بين جهازين. يصعب تثبيت الهيكل الشبكي لأنه أكثر تعقيداً.

  • الهيكل النجمي.

في الهيكل النجمي Star Topology، يجب أن يكون للجهاز اتصال مخصص من نقطة إلى نقطة بوحدة تحكم مركزية أو محور. الهيكل النجمي سهل التثبيت وسهل لإعادة الاتصال مقارنة بالطوبولوجيا الشبكية. لا تحتوي الطوبولوجيا النجمية على تقنية تحمل الأخطاء.

  • الهيكل الخطي.

في الهيكل الخطي Bus Topology، يتم توصيل العديد من الأجهزة من خلال كبل واحد يُعرف باسم كبل العمود الفقري بمساعدة خطوط النقر والإفلات. وهي أقل تكلفة مقارنة بالطوبولوجيا الشبكية والطوبولوجيا النجمية. إعادة الاتصال وإعادة التثبيت صعبة.

  • الهيكل الحلقي.

في الهيكل الحلقي Ring Topology، يتم توصيل كل جهاز بأجهزة مكررة في حلقة تشبه الدائرة وهذا هو سبب تسميتها بالطوبولوجيا الحلقية. في طوبولوجيا الحلقة، يمكن للجهاز إرسال البيانات فقط عندما يكون لديه رمز مميز، وبدون رمز لا يمكن لأي جهاز إرسال البيانات، ويتم وضع رمز مميز بواسطة مراقب في الهيكل الحلقي.

إقرأ أيضاً… ما هو بروتوكول ( IPv4 )؟ وما هي أهميته؟


4. وضعيات وسائط نقل البيانات.

في أنظمة الشبكات، يوجد عدة أوضاع لنقل البيانات ما بين الأجهزة، وهي:[3]

  • وضع Simplex.

في هذا الوضع، من بين جهازين، يمكن لجهاز واحد فقط نقل البيانات. بينما يمكن للجهاز الآخر استلام البيانات فقط. مثال على ذلك، الإدخال من لوحات المفاتيح والشاشات والبث التلفزيوني والبث الإذاعي وما إلى ذلك.

  • وضع Half Duplex.

في هذا الوضع، من بين جهازين، يمكن لكلا الجهازين إرسال البيانات واستلامها، ولكن جهاز واحد فقط في كل مرة وليس في وقت واحد. مثال، جهاز لاسلكي، مسار سكة حديد، إلخ.

  • وضع Full-Duplex.

في هذا الوضع، يمكن للجهازين إرسال واستقبال البيانات في وقت واحد. مثال، نظام الهاتف وتطبيقات الدردشة وما إلى ذلك.


المصادر:

[1] What is Layer 1 of The OSI Model: Physical Layer – InfoBlox.com

[2] OSI Model: Layers, Characteristics, Functions – JavatPoint.com

[3] Transmission Modes in Computer Networks – GeeksForGeeks.com