ما هو نموذج ربط الأنظمة المفتوحة “OSI Model”؟

نموذج ربط الأنظمة المفتوحة OSI Model هو نموذج مفاهيمي أنشأته المنظمة الدولية للتوحيد القياسي والذي يمكّن أنظمة الاتصال المتنوعة من التواصل باستخدام البروتوكولات القياسية. فما هو نموذج ربط الأنظمة المفتوحة؟ وما هي الطبقات السبع المستخدمة فيه؟

المحتويات:

1. ما هو OSI Model؟

2. أهمية نموذج OSI.

3. طبقات نموذج OSI السبعة.

4. تدفق البيانات في OSI Model.


1. ما هو OSI Model؟

بكل بساطة، يوفر نموذج ربط الأنظمة المفتوحة (OSI) Open Systems Interconnection معياراً لأنظمة الحاسوب المختلفة لتتمكن من التواصل مع بعضها البعض.[1]

يمكن اعتبار نموذج OSI كلغة عالمية لشبكات الحاسوب. فهو يعتمد على مفهوم تقسيم نظام الاتصال إلى سبع طبقات مجردة، كل واحدة مكدسة فوق سابقتها.

تتعامل كل طبقة من نموذج OSI مع وظيفة محددة وتتواصل مع الطبقات الموجودة أعلى وأسفل منها. تستهدف هجمات رفض الخدمة الموزعة DDoS طبقات معينة من اتصال الشبكة؛ حيث أن هجمات طبقة التطبيقات تهاجم الطبقة 7, وتستهدف هجمات طبقة البروتوكول الطبقتين 3 و 4.[1]


2. أهمية نموذج OSI.

على الرغم من أن الإنترنت الحديث لا يتبع بشكل صارم نموذج OSI (يتبع بشكل وثيق مجموعة بروتوكولات الإنترنت الأبسط)، لا يزال نموذج OSI مفيداً جداً لاستكشاف مشكلات الشبكة وإصلاحها.[2]

سواء كان أحدهم لا يمكنه الوصول إلى شبكة الإنترنت على جهاز الحاسوب الخاص، أو تم تعطيل موقع ويب ما، يمكن أن يساعد نموذج OSI في حل المشكلة وعزل مصدر المشكلة. إذا كان من الممكن حصر المشكلة في طبقة واحدة محددة من النموذج، فيمكن تجنب الكثير من العمل غير الضروري.[2]


3. طبقات نموذج OSI السبعة.

يمكن تعريف الطبقات السبع لنموذج OSI على النحو التالي، من الأعلى إلى الأسفل:[3]

7. طبقة التطبيق.

طبقة التطبيق Application Layer، هي الطبقة الوحيدة التي تتفاعل مباشرة مع البيانات الواردة من المستخدم. حيث تعتمد تطبيقات البرامج مثل متصفحات الويب وعملاء البريد الإلكتروني على طبقة التطبيق لبدء الاتصالات.

ولكن يجب توضيح أن تطبيقات برامج العميل ليست جزءاً من طبقة التطبيق؛ بدلاً من ذلك، تكون طبقة التطبيق مسؤولة عن البروتوكولات ومعالجة البيانات التي يعتمد عليها البرنامج لتقديم بيانات ذات مغزى للمستخدم.

تتضمن بروتوكولات طبقة التطبيق بروتوكول HTTP بالإضافة إلى بروتوكول SMTP (بروتوكول نقل البريد البسيط، وهو أحد البروتوكولات التي تتيح اتصالات البريد الإلكتروني).

6. طبقة العرض.

طبقة العرض Presentation Layer، هي الطبقة هي المسؤولة بشكل أساسي عن إعداد البيانات بحيث يمكن استخدامها بواسطة طبقة التطبيق؛ بمعنى آخر، تجعل الطبقة 6 البيانات قابلة للتقديم لكي تستهلكها التطبيقات.

كما أن طبقة العرض مسؤولة عن الترجمة والتشفير وضغط البيانات. قد يستخدم جهازي اتصال متصلين طرق تشفير مختلفة، لذا فإن الطبقة 6 مسؤولة عن ترجمة البيانات الواردة إلى صيغة يمكن لطبقة التطبيق الخاصة بجهاز الاستقبال فهمها.

إذا كانت الأجهزة تتواصل عبر اتصال مشفر، فإن الطبقة 6 تكون مسؤولة عن إضافة التشفير على طرف المرسل بالإضافة إلى فك تشفير التشفير على طرف المستلم حتى يتمكن من تقديم طبقة التطبيق ببيانات غير مشفرة وقابلة للقراءة.

كما تكون طبقة العرض مسؤولة أيضاً عن ضغط البيانات التي تتلقاها من طبقة التطبيق قبل تسليمها إلى الطبقة 5. وهذا يساعد على تحسين سرعة وكفاءة الاتصال عن طريق تقليل كمية البيانات التي سيتم نقلها.

5. طبقة الجلسة.

طبقة الجلسة Session Layer، هي الطبقة المسؤولة عن فتح وإغلاق الاتصال بين الجهازين. يُعرف الوقت بين فتح الاتصال وإغلاقه بالجلسة.

تضمن طبقة الجلسة أن تظل الجلسة مفتوحة لفترة كافية لنقل جميع البيانات التي يتم تبادلها، ثم تغلق الجلسة على الفور لتجنب إهدار الموارد. كما تقوم طبقة الجلسة بمزامنة نقل البيانات مع نقاط التحقق.

على سبيل المثال، إذا تم نقل ملف بحجم 100 ميغا بايت، فيمكن لطبقة الجلسة تعيين نقطة تحقق كل 5 ميغا بايت. في حالة قطع الاتصال أو الانهيار بعد نقل 52 ميغا بايت، يمكن استئناف الجلسة من آخر نقطة تفتيش، مما يعني أنه يلزم نقل 50 ميغا بايت فقط من البيانات. بدون نقاط التفتيش، يجب أن تبدأ عملية النقل بأكملها من الصفر.

4. طبقة النقل.

طبقة النقل Transport Layer، هي الطبقة رقم 4، وهي مسؤولة عن الاتصال من طرف إلى طرف بين الجهازين. يتضمن ذلك أخذ البيانات من طبقة الجلسة وتقسيمها إلى أجزاء تسمى مقاطع Segments قبل إرسالها إلى الطبقة 3.

تكون طبقة النقل على جهاز الاستقبال مسؤولة عن إعادة تجميع المقاطع في البيانات التي يمكن أن تستهلكها طبقة الجلسة. كما أن طبقة النقل مسؤولة عن التحكم في التدفق والتحكم في الأخطاء.

يحدد التحكم في التدفق السرعة المثلى للإرسال للتأكد من أن المرسل الذي يتمتع باتصال سريع لا يربك جهاز الاستقبال باتصال بطيء. تقوم طبقة النقل بالتحكم في الأخطاء على الطرف المستلم من خلال التأكد من اكتمال البيانات المستلمة، وطلب إعادة الإرسال إذا لم يكن كذلك.

إقرأ أيضاً… ما هو بروتوكول الإنترنت؟ وما هي أهم البروتوكولات؟

3. طبقة الشبكة.

طبقة الشبكة Network Layer، وهي الطبقة المسؤولة عن تسهيل نقل البيانات بين شبكتين مختلفتين. إذا كان الجهازان المتصلان على نفس الشبكة، فلن تكون طبقة الشبكة ضرورية.

تقوم طبقة الشبكة بتقسيم الأجزاء من طبقة النقل إلى وحدات أصغر، تسمى الحزم Packets، على جهاز المرسل، وإعادة تجميع هذه الحزم على جهاز الاستقبال. تجد طبقة الشبكة أيضاً أفضل مسار مادي للبيانات للوصول إلى وجهتها؛ يُعرف هذا باسم التوجيه Routing.

2. طبقة ارتباط البيانات.

تشبه طبقة ارتباط البيانات Data Link Layer طبقة الشبكة إلى حد كبير، باستثناء أن طبقة ارتباط البيانات تسهل نقل البيانات بين جهازين على نفس الشبكة.

تأخذ طبقة ارتباط البيانات الحزم من طبقة الشبكة وتقسمها إلى أجزاء أصغر تسمى الإطارات Frames. مثل طبقة الشبكة، فإن طبقة ارتباط البيانات مسؤولة أيضاً عن التحكم في التدفق والتحكم في الأخطاء في الاتصالات داخل الشبكة (طبقة النقل لا تقوم إلا بالتحكم في التدفق والتحكم في الأخطاء للاتصالات بين الشبكات).

1. الطبقة المادية.

الطبقة الفيزيائية أو المادية Physical Layer تتضمن هذه الطبقة المعدات المادية المشاركة في نقل البيانات، مثل الكابلات والمفاتيح.

وهي أيضاً الطبقة التي يتم فيها تحويل البيانات إلى تدفق من البت، وهي سلسلة من 1 و 0 ثانية. يجب أن توافق الطبقة المادية لكلا الجهازين أيضاً على اتفاقية إشارة بحيث يمكن تمييز 1s عن 0s على كلا الجهازين.

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


4. تدفق البيانات في OSI Model.

من أجل نقل المعلومات التي يمكن للبشر قراءتها عبر شبكة من جهاز إلى آخر ، يجب أن تنتقل البيانات إلى أسفل الطبقات السبع لنموذج OSI Model على جهاز الإرسال ثم تنتقل إلى أعلى الطبقات السبع على الطرف المستقبل.

الرحلة من الطبقة (7) إلى الطبقة (1).

على سبيل المثال: أنت تريد إرسال بريد إلكتروني لزميلة لك. ستقوم في البداية بكتابة رسالتك في تطبيق بريد إلكتروني على جهاز الحاسوب المحمول الخاص بك ثم الضغط على “إرسال”.

سيقوم تطبيق البريد الإلكتروني الخاص بك بتمرير رسالة البريد الإلكتروني إلى طبقة التطبيق (7)، والتي ستختار بروتوكول (SMTP) وتمرر البيانات إلى طبقة العرض (6).

ستقوم طبقة العرض بعد ذلك بضغط البيانات ثم تصل إلى طبقة الجلسة (5)، والتي ستبدأ جلسة الاتصال. ستصل البيانات بعد ذلك إلى طبقة نقل النقل (4) حيث سيتم تقسيمها، ثم سيتم تقسيم هذه الأجزاء إلى حزم في طبقة الشبكة (3)، والتي سيتم تقسيمها إلى إطارات في طبقة ارتباط البيانات (2).

ستقوم طبقة ارتباط البيانات بعد ذلك بتسليم تلك الإطارات إلى الطبقة المادية (1)، والتي ستحوّل البيانات إلى تدفق من البتات من 1 و 0، وإرسالها عبر وسيط مادي، مثل كوابل الألياف البصرية أو الفايبر.

الرحلة من الطبقة (1) إلى الطبقة(7).

بمجرد أن يتلقى حاسوب زميلتك تدفق البتات عبر وسيط مادي (مثل شبكة wifi الخاصة بها)، ستتدفق البيانات عبر نفس سلسلة الطبقات على جهازها، ولكن بترتيب معاكس.

أولاً، ستقوم الطبقة المادية (1) بتحويل تدفق البتات من 1 و 0 إلى إطارات يتم تمريرها إلى طبقة ارتباط البيانات (2). ستقوم طبقة ارتباط البيانات بعد ذلك بإعادة تجميع الإطارات في حزم لطبقة الشبكة (3).

ستقوم طبقة الشبكة بعد ذلك بعمل مقاطع من الحزم لطبقة النقل (4)، والتي ستعيد تجميع المقاطع في قطعة واحدة من البيانات. ستتدفق البيانات بعد ذلك إلى طبقة جلسة المتلقي (5)، والتي ستمرر البيانات إلى طبقة العرض (6) ثم تنهي جلسة الاتصال.

ستقوم طبقة العرض بعد ذلك بإزالة الضغط وتمرر البيانات الأولية إلى طبقة التطبيق (7). ستقوم طبقة التطبيق بعد ذلك بتغذية البيانات التي يمكن للبشر قراءتها إلى جانب برنامج البريد الإلكتروني الخاص بزميلتك المستقبلة للرسالة، والذي سيسمح لها بقراءة البريد الإلكتروني الخاص بك على شاشة جهازها.


المصادر:

[1] OSI Model – Imperva.com

[2] What is the OSI Model? – ForcePoint.com

[3] Layers of OSI Model – GeeksForGeeks.com