انتقل إلى محتوى الدرس
ابدأ رحلتك
الدرس 33
دورة تكنولوجيا الويب

نموذج OSI للربط بين الأنظمة المفتوحةopen systems interconnection OSI model

open systems interconnection OSI model
ابدأ التعلّم
أقسام الدرس
11
الأمثلة
0
اللغة
العربية
تاريخ النشر
المشاهدات
2,561
محتوى الدرس
في هذا الدرس 11تصفّح المواضيع

open systems interconnection OSI model نموذج OSI للربط بين الأنظمة المفتوحة

نموذج OSI إطار مرجعي مفاهيمي لوظائف الاتصال الشبكي، وليس لغة أو بروتوكولًا ينفذ الاتصال بذاته؛ طورته المنظمة الدولية للمعايير (ISO)، يُعد نموذج ربط الأنظمة المفتوحة (OSI) إطارًا أساسيًا لتوحيد بروتوكولات الاتصال بين مختلف الأنظمة الحاسوبية. ببساطة، هو بمثابة لغة مشتركة تُمكّن أجهزة الكمبيوتر من التواصل بسلاسة بغض النظر عن اختلاف أنظمتة تشغيلها أو برامجها.


سبع طبقات للاتصال بين أجهزة الكمبيوتر: يقسم هذا النموذج عملية الاتصال إلى سبع طبقات متراكمة، كل طبقة مسؤولة عن جانب محدد من عملية تبادل البيانات. هذه الطبقات مرتبطة ببعضها البعض، حيث تتفاعل كل طبقة مع الطبقات المجاورة لها لتحقيق التواصل الكامل.


استهداف DDoS لطبقات OSI: من المهم ملاحظة أن هجمات حجب الخدمة الموزعة (DDoS) تستغل نقاط الضعف في طبقات OSI المختلفة. على سبيل المثال، تستهدف هجمات طبقة التطبيقات الطبقة السابعة (طبقة التطبيقات)، بينما تستهدف هجمات طبقة البروتوكول الطبقتين الثالثة (طبقة الشبكة) والرابعة (طبقة النقل). ويوفر نموذج OSI إطارًا منظمًا لتصميم وتنفيذ أنظمة الاتصالات، مما يضمن التوافق والترابط بين مختلف الشبكات.

The Seven Layers of the OSI Model السبعة الطبقات لنموذج OSI

7. طبقة التطبيقات Application Layer: توفّر بروتوكولات وخدمات شبكية للتطبيقات؛ واجهة المستخدم والمتصفح نفسيهما ليسا طبقة OSI مستقلة. مثل متصفحات الويب، برامج البريد الإلكتروني، تطبيقات مشاركة الملفات.


6. طبقة العرض Presentation Layer: تنسيق البيانات تضمن أن تكون البيانات بصيغة قابلة للاستخدام من قبل التطبيقات، وتُعنى بعمليات التشفير وفك التشفير. مثل تحويل النصوص إلى صيغة ASCII، ضغط الصور بصيغة JPEG، تشفير البيانات.

5. طبقة الجلسة Session Layer: إدارة الاتصالات: مسؤولة عن إنشاء وإدارة الاتصالات بين الأجهزة، وإدارة الحوار والتزامن؛ أما منافذ TCP/UDP فهي من طبقة النقل.مثل تسجيل الدخول إلى خادم بعيد، مشاركة الشاشة.

4. طبقة النقل Transport Layer: نقل البيانات: تُعنى بنقل البيانات باستخدام بروتوكولات النقل مثل TCP و UDP.مثل ضمان وصول البيانات بشكل موثوق TCP، أو خدمة رسائل بلا ضمان تسليم أو ترتيب في UDP؛ السرعة الفعلية تعتمد على التطبيق والشبكة.

3. طبقة الشبكة Network Layer: توجيه البيانات: تُحدد المسار الفعلي الذي ستسلكه البيانات عبر الشبكة. مثل بروتوكول الإنترنت IP، موجهات الشبكة.

2. طبقة ربط البيانات Data Link Layer: تنسيق البيانات على الشبكة: تُحدد صيغة البيانات على الشبكة المحلية وتتحكم في الوصول إلى الوسيط المادي مثل عناوين MAC، مفاتيح الشبكة.

1. الطبقة المادية Physical Layer: إرسال البيانات: تُعنى بإرسال البيانات على شكل إشارات كهربائية أو ضوئية عبر الوسيط المادي.مثل الكابلات، الموصلات، بطاقات الشبكة.

السبعة الطبقات لنموذج OSI

Reverse order of OSI layers؟ الترتيب العكسي لطبقات OSI؟

قد يبدو ترتيب طبقات OSI من 7 إلى 1 غير بديهي للوهلة الأولى، لكن هناك أسباب منطقية وراء هذا الترتيب وهي:

  • التجريد من الأعلى إلى الأسفل:  يُمثل هذا الترتيب فكرة الانتقال من المفاهيم المجردة (مثل التطبيقات التي يتفاعل معها المستخدم) إلى التفاصيل الملموسة مثل الإشارات الكهربائية على الكابلات.
    تبدأ طبقة التطبيقات (7) بتقديم الخدمات للمستخدم مباشرة، ثم تنتقل البيانات لأسفل عبر الطبقات، وكل طبقة تُضيف معلومات تحكم خاصة بها، حتى تصل إلى الطبقة المادية (1) والتي تُعنى بإرسال البيانات فيزيائيًا.

  • التوافق مع  الأنظمة  الموجودة:  عند تطوير نموذج OSI،  كان الهدف هو  توفير  إطار  مرن  يتوافق  مع  الأنظمة  الموجودة.  وقد  ساعد  هذا الترتيب  على  دمج  البروتوكولات  والتقنيات  المستخدمة  في  ذلك  الوقت.

  • سهولة  الفهم  والتصميم:  يُسهل  هذا  الترتيب  فهم  كيفية  تفاعل  الطبقات  مع  بعضها  البعض،  ويُساعد  المطورين  على  تصميم  بروتوكولات  وتطبيقات  شبكات  جديدة  بشكل  أكثر  كفاءة.

يعرض الرسم الطبقات من الأعلى للأسفل؛ تتحرك بيانات المرسل نحو الطبقة المادية، ثم يصعد فك التغليف عند المستقبل. أرقام الطبقات ثابتة، وليست ترتيبًا زمنيًا وحيدًا لكل العمليات.

Why does the OSI model matter؟ لماذا يعد نموذج OSI مهمًا؟

على الرغم من أن شبكة الإنترنت اليوم تعتمد بشكل أساسي على مجموعة بروتوكولات الإنترنت (TCP/IP) الأبسط، إلا أن نموذج OSI يحتفظ بأهميته كأداة فعّالة لتحليل مشاكل الشبكات وحلها.


دليل استكشاف الأخطاء وإصلاحها: سواء تعلق الأمر بصعوبة اتصال جهاز واحد بالإنترنت أو عطل يؤثر على موقع ويب ويمنعه من الوصول إلى آلاف المستخدمين، يُساعد نموذج OSI في تحديد مصدر المشكلة بدقة. كيف؟ من خلال تضييق نطاق المشكلة إلى طبقة محددة ضمن النموذج، مما يُجنّب الكثير من الجهد الضائع في البحث عن الحلول في أماكن خاطئة. لذلك يُقدم نموذج OSI إطارًا مرجعيًا قيّمًا لفهم وتشخيص أعطال الشبكات، مما يُساهم في إصلاحها بفعالية أكبر.

The application layer طبقة التطبيق

تُعد طبقة التطبيقات بمثابة الواجهة الرئيسية التي تربط المستخدمين بعالم الشبكات الواسع. فهي الطبقة الوحيدة في نموذج OSI التي تتفاعل مباشرة مع البيانات التي يقدمها المستخدم ويستقبلها.


كيف تعمل؟ تعتمد تطبيقات البرامج التي نستخدمها يوميًا، مثل متصفحات الويب وبرامج البريد الإلكتروني، على طبقة التطبيقات لبدء وإدارة اتصالاتها.  لكن من المهم أن نُدرك أن هذه التطبيقات ليست جزءًا من طبقة التطبيقات نفسها.


دور طبقة التطبيقات: توفير البروتوكولات التي تُمكّن التطبيقات من تبادل البيانات بشكل منظم. و معالجة البيانات لتحويلها إلى صيغة ذات معنى يُمكن للمستخدم فهمها.


أمثلة على بروتوكولات طبقة التطبيقات:

  • HTTP: بروتوكول نقل النص، الذي يُستخدم لعرض صفحات الويب.
  • SMTP: بروتوكول نقل البريد البسيط، الذي يُستخدم لإرسال رسائل البريد الإلكتروني.


Presentation Layer طبقة عرض وتنسيق البيانات

تُعد طبقة العرض بمثابة المُترجم  في نموذج OSI، حيث تضمن أن البيانات المُرسلة من جهاز  إلى آخر  تصل  بصيغة  مفهومة  وقابلة  للاستخدام  من قبل  الطرف  المستقبل.

كيف تعمل؟

التنسيق: تقوم طبقة العرض بتحويل البيانات إلى صيغة مُوحدة يفهمها كل من الجهاز المُرسل والمُستقبل، حتى لو كانا يستخدمان أنظمة تشغيل أو برامج مختلفة.

الترجمة: تُترجم طبقة العرض البيانات من ترميز إلى آخر، مثل تحويل النصوص من ترميز EBCDIC إلى ASCII.

التشفير: إذا تطلب الأمر، تُضيف طبقة العرض التشفير لحماية البيانات أثناء النقل، وتقوم بفك تشفيرها عند الوصول إلى الجهاز المُستقبل.

الضغط: لزيادة كفاءة الاتصال، تقوم طبقة العرض بضغط البيانات قبل إرسالها، وتقوم بفك ضغطها عند الاستلام.


أهمية طبقة العرض:

التوافق: تضمن أن تطبيقات مختلفة على أجهزة مختلفة تستطيع تبادل البيانات بنجاح.

الأمان: توفر الحماية للبيانات الحساسة من خلال التشفير.

الكفاءة: تُحسّن سرعة الاتصال عن طريق ضغط البيانات.

هذا توزيع وظيفي في النموذج المرجعي؛ لا يلزم أن تنفذ تطبيقات TCP/IP كل وظيفة في طبقة برمجية مستقلة، كما قد يحدث التشفير في مواضع مختلفة من المكدس.

The session layer طبقة الجلسة

تُعد طبقة الجلسة بمثابة مدير الحوار في نموذج OSI، حيث تُنظم وتُنسق الاتصالات بين التطبيقات على أجهزة مختلفة.


كيف تعمل؟

  • إنشاء وإغلاق الجلسات: تُنشئ طبقة الجلسة "جلسة اتصال" بين جهازين، وتُغلقها عند انتهاء التواصل لتوفير الموارد.
  • نقاط التفتيش: تُقسم طبقة الجلسة البيانات إلى أجزاء أصغر مع وضع "نقاط تفتيش" بينها، مما يُتيح استئناف النقل من آخر نقطة في حال حدوث انقطاع.
  • التزامن: تضمن طبقة الجلسة تبادل البيانات بين الجهازين بشكل منظم وإدارة الحوار بينهما.
  • المصادقة والترخيص: تُساعد في التحقق من هوية الأجهزة وتحديد الصلاحيات للوصول إلى البيانات.


أهمية طبقة الجلسة:

كفاءة الاتصال: تُحسّن استخدام موارد الشبكة عن طريق إغلاق الجلسات غير النشطة وتقسيم البيانات.

موثوقية النقل: تُساعد في استئناف نقل البيانات في حال حدوث أخطاء أو انقطاعات.

أمان البيانات: تُساهم في حماية البيانات من خلال المصادقة والترخيص.

هذه وظائف للجلسة بحسب التصميم، وليست ضمانًا عامًا لاستئناف كل تحميل أو تقسيم كل رسالة. لا تخلط جلسة التطبيق بمنافذ النقل أو بآلية تقسيم TCP.

The transport layer طبقة النقل

تُعد طبقة النقل بمثابة  ساعي البريد الموثوق  في نموذج OSI، وتختلف خدماتها حسب البروتوكول؛ TCP يوفر تدفقًا مرتبًا مع كشف فقد وإعادة إرسال، بينما UDP لا يوفر ذلك بنفسه.


كيف تعمل؟

  • تقسيم البيانات: تقوم طبقة النقل بتقسيم البيانات إلى قطع أصغر تُسمى "segments" لتسهيل إرسالها عبر الشبكة.

  • إعادة تجميع البيانات: عند الوصول إلى الجهاز المُستقبل، تُعيد طبقة النقل تجميع القطع لتُشكّل البيانات الأصلية.

  • التحكم في التدفق: تُحدد السرعة المُثلى لنقل البيانات لتجنب إغراق الجهاز المُستقبل بكمية كبيرة من البيانات في وقت واحد.

  • التحكم في الأخطاء: تتحقق من سلامة البيانات المُستلمة وتطلب إعادة إرسال أي قطع تالفة أو مفقودة.



أهمية طبقة النقل:

  • موثوقية النقل: تقدم بعض بروتوكولات النقل مثل TCP موثوقية مع إمكان فشل الاتصال؛ ليست خاصية مضمونة لكل بروتوكول نقل.

  • كفاءة الشبكة: تُحسّن استخدام موارد الشبكة عن طريق التحكم في تدفق البيانات.

  • دعم بروتوكولات مختلفة: تدعم بروتوكولات مُختلفة مثل TCP و UDP لتلبية احتياجات التطبيقات المُختلفة.

التقسيم والإقرار وإعادة الإرسال والتحكم في التدفق أعلاه تصف TCP في هذا المثال. رسائل UDP تسمى datagrams، ولا يضيف UDP إقرارًا أو إعادة إرسال تلقائية.

The network layer طبقة الشبكة

بعد قيام طبقة النقل بتجهيز البيانات للإرسال، تتولى طبقة الشبكة مسؤولية توجيهها عبر الشبكات المُختلفة حتى تصل إلى وجهتها  النهائية.


كيف تعمل؟

  • تستخدم عناوين IP لواجهات الشبكة ضمن نطاقاتها، وقد يملك الجهاز عدة عناوين: مثل رقم المنزل في الشارع، يُساعد هذا العنوان في تحديد موقع الجهاز على الشبكة.

  • تختار أفضل مسار للبيانات: تُشبه مهندس الطرق الذي يُحدد أفضل الطرق للوصول إلى الوجهة، بحسب جداول التوجيه والسياسات والمقاييس المستخدمة؛ ليس شرطًا أن يقيس كل راوتر الازدحام لحظة إرسال الحزمة.

  • تقسم البيانات الكبيرة (إن لزم الأمر): إذا كانت البيانات كبيرة جدًا، قد يحدث تجزؤ في IPv4 وفق MTU والرايات. في IPv6 لا تجزئ الموجهات الحزم؛ يهيئ المصدر الحجم أو التجزئة المناسبة، وتجري إعادة التجميع عند الوجهة.



أهمية طبقة الشبكة:

  • ربط الشبكات: تُتيح الاتصال بين شبكات مُختلفة وتُشكل الإنترنت الذي نعرفه.

  • كفاءة التوجيه: توجه الحزم وفق المسار المتاح والسياسة؛ IP وحده لا يضمن السرعة أو التسليم.

  • إدارة عناوين الأجهزة: تُنظم عناوين الأجهزة على الشبكة لتسهيل التواصل بينها.

The data link layer طبقة رابط البيانات

تُعد طبقة ربط البيانات  مسؤولة  عن  تجهيز  البيانات  للإرسال  عبر  وسيط  مادي  مُحدد،  مثل  كابل  شبكة  أو  اتصال  لاسلكي.


كيف تعمل؟

  • تستخدم عناوين طبقة الربط مثل MAC في Ethernet وWi-Fi لتحديد الواجهات ضمن الوصلة: يُستخدم هذا العنوان للتعرف على الأجهزة ضمن الشبكة المحلية.

  • تُضيف معلومات تحكم إضافية: تُحيط البيانات بـ "إطار" يحتوي على معلومات مُهمة مثل عنوان المُرسل والمُستقبل، ونوع البيانات.

  • تتحقق من سلامة البيانات: تستخدم آليات لاكتشاف أخطاء الإطار؛ التصحيح أو إعادة الإرسال يعتمدان على تقنية الوصلة، وليسا ضمانًا موحدًا.

  • تُنظم وصول الأجهزة إلى الشبكة: تنظم مشاركة الوسيط؛ تختلف الآليات بين Ethernet وWi-Fi، ولا يعني ذلك انعدام التصادمات في كل وسيط.



أهمية طبقة ربط البيانات:

  • موثوقية الإرسال المحلي: توفر نقل الإطارات على الوصلة بحسب التقنية، وقد تسقط إطارات تالفة أو مفقودة.

  • التحكم في الوصول إلى الشبكة: تُنظم كيفية مشاركة الأجهزة للوصول إلى وسيط النقل.

  • اكتشاف وتصحيح الأخطاء: تُساعد في الحفاظ على سلامة البيانات أثناء الإرسال.

The physical layer الطبقة المادية

تُعد الطبقة المادية  الطبقة  الأولى والأساسية في نموذج OSI، حيث تتعامل مع الخصائص المادية للشبكة وإرسال البيانات على شكل إشارات كهربائية أو ضوئية أو لاسلكية.


كيف تعمل؟

  • تُحوّل البيانات إلى إشارات: تُترجم البيانات من الصيغة الرقمية (0 و 1) إلى إشارات كهربائية أو ضوئية تُناسب الوسيط المادي المُستخدم.

  • تُحدد خصائص الشبكة المادية: تُحدد نوع الكابلات والموصلات وخصائص الإشارات المُستخدمة في الاتصال.

  • تُرسل وتستقبل الإشارات: تتولى مهمة إرسال الإشارات عبر الوسيط المادي (الكابلات، الألياف الضوئية، الهواء) واستقبالها في الجهاز المُستقبل.



أهمية الطبقة المادية:

  • الاتصال المادي: تُوفر الأساس المادي لتوصيل الأجهزة ببعضها البعض.

  • نقل البيانات الخام: تُعنى بإرسال البيانات على شكل إشارات غير مُعالجة.

  • التوافق المادي: تضمن التوافق بين مُختلف الأجهزة ووسائط النقل.

مشاركة

هل كان هذا الدرس مفيدًا؟

جارٍ تحميل الآراء…