المستويات الهرمية وفقا لنموذج أوسي: وصف مفصل

نموذج الربط البيني للأنظمة المفتوحة هو نموذج قياسي لهندسة الشبكات طورته المنظمة الدولية للتوحيد القياسي. يحدد سبعة مستويات هرمية ، كل منها يؤدي وظائف معينة في عملية نقل البيانات من المرسل إلى المستلم.

الطبقة الأولى من نموذج أوسي تسمى الطبقة المادية. وهي مسؤولة عن نقل بتات البيانات الخام من خلال قنوات الاتصال المادية. يتم تعريف مختلف المعايير والبروتوكولات على هذا المستوى ، مثل إيثرنت ، واي فاي ، و أوسب.

المستوى الثاني من نموذج أوسي هو طبقة القناة. وهي مسؤولة عن إدارة نقل البيانات بين أجهزة الشبكة. يتم استخدام بروتوكولات مثل إيثرنت ورنين رمزي وتعادل القوة الشرائية (بروتوكول من نقطة إلى نقطة) على هذا المستوى.

الطبقة الثالثة من نموذج أوسي هي طبقة الشبكة. وهي مسؤولة عن توجيه ونقل البيانات بين الشبكات المختلفة. يتم استخدام بروتوكولات مثل بروتوكول الإنترنت (بروتوكول الإنترنت) واللجنة الدولية لشؤون المفقودين (بروتوكول رسائل التحكم في الإنترنت) على هذا المستوى.

المستوى الرابع من نموذج أوسي هو طبقة النقل. وهي مسؤولة عن ضمان نقل البيانات بشكل موثوق وفعال بين التطبيقات. يتم استخدام بروتوكولات مثل تكب (بروتوكول التحكم في الإرسال) و أودب (بروتوكول مخطط بيانات المستخدم) على هذا المستوى.

المستوى الخامس من نموذج أوسي هو مستوى الدورة. وهو مسؤول عن إنشاء وإدارة وإنهاء جلسات الاتصال بين التطبيقات على الأجهزة المختلفة. وتستخدم بروتوكولات مثل نيتبيوس و ريك (استدعاء الإجراء عن بعد) على هذا المستوى.

المستوى السادس من نموذج أوسي هو المستوى التمثيلي. وهي مسؤولة عن تقديم البيانات بالتنسيق الصحيح وأداء وظائف تشفير البيانات وضغطها. يتم استخدام بروتوكولات مثل طبقة المقابس الآمنة (طبقة المقابس الآمنة) والتمثيل الصامت (ملحقات بريد الإنترنت متعددة الأغراض) على هذا المستوى.

المستوى السابع من نموذج أوسي هو طبقة التطبيق. وهو مسؤول عن تفاعل المستخدمين النهائيين مع تطبيقات الشبكة. يتم استخدام بروتوكولات مثل هتب (بروتوكول نقل النص التشعبي) لنقل صفحات الويب و سمتب (بروتوكول نقل البريد البسيط) لإرسال البريد على هذا المستوى.

1. نموذج أوسي: المستويات الهرمية ووصفها التفصيلي
2. الطبقة المادية: نقل البيانات عبر بيئة مادية
3. طبقة القناة: إدارة الأخطاء والوصول إلى الوسائط
4. طبقة الشبكة: التوجيه وإدارة البيانات
5. طبقة النقل: تركيب ومراقبة الاتصالات
6. مستوى الجلسة: إدارة الجلسة والحوار
7. المستوى التمثيلي: ترميز البيانات وضغطها
8. طبقة التطبيق: العمل مع التطبيقات والبروتوكولات
9. الطبقة المادية: نقل البيانات عبر بيئة مادية

نموذج أوسي: المستويات الهرمية ووصفها التفصيلي

نموذج الربط البيني للأنظمة المفتوحة هو نموذج شبكة تم تطويره في عام 1984 من قبل المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (إسو). يصف هذا النموذج الهيكل الهرمي لبروتوكولات الشبكة ، والذي يسمح بالاتصال بين أجهزة الكمبيوتر والأجهزة المختلفة في شبكات الكمبيوتر. يتكون نموذج أوسي من سبعة مستويات ، كل منها يؤدي وظائف معينة.

1. الطبقة المادية

   الطبقة المادية مسؤولة عن إرسال الإشارات عبر قناة اتصال مادية. يحدد خصائص وسيط نقل البيانات المادي ، مثل أنواع الكابلات والموصلات وطرق ترميز البيانات. في هذا المستوى ، يتم أيضا تحديد الخصائص الكهربائية والميكانيكية والوظيفية للاتصال المادي.

2. طبقة القناة (طبقة ارتباط البيانات)

   توفر طبقة القناة نقل البيانات بين الأجهزة داخل نفس الشبكة. تعمل آلية للكشف عن أخطاء نقل البيانات وتصحيحها على هذا المستوى. تتحكم طبقة القناة أيضا في الوصول إلى وسيط نقل البيانات وتوفر التحكم في تدفق البيانات بين الأجهزة.

3. طبقة الشبكة

   توفر طبقة الشبكة نقل البيانات بين الشبكات المختلفة. وهو مسؤول عن توجيه البيانات ، واختيار المسار الأمثل لتسليم حزم البيانات من المصدر إلى الوجهة. على هذا المستوى ، يتم استخدام عناوين إب لتحديد الأجهزة وبروتوكولات إب لنقل البيانات.

4. طبقة النقل

   توفر طبقة النقل نقل البيانات بين الأجهزة الطرفية. يدير تركيب وفصل الاتصالات بين الأجهزة ، وكذلك يضمن تسليم البيانات الموثوقة في ترتيب الخلافة. وتستخدم بروتوكولات تكب (بروتوكول التحكم في الإرسال) و أودب (بروتوكول مخطط بيانات المستخدم) على هذا المستوى.

5. طبقة الجلسة

   تقوم طبقة الجلسة بإنشاء وإدارة وإنهاء جلسات الاتصال بين التطبيقات على الأجهزة المختلفة. يوفر المزامنة وإدارة تدفق البيانات ، بالإضافة إلى استرداد الجلسة في حالة الفشل. يتم استخدام بروتوكولات مثل نيتبيوس (نظام الإدخال/الإخراج الأساسي للشبكة) و سمب (كتلة رسالة الخادم) على هذا المستوى.

6. المستوى التمثيلي (طبقة العرض)

   الطبقة التمثيلية مسؤولة عن تحويل البيانات من تمثيل داخلي إلى تنسيق مفهوم للتطبيقات. يوفر التشفير وفك التشفير والضغط وحماية البيانات. وتستخدم بروتوكولات مثل أسي (الرمز القياسي الأمريكي لتبادل المعلومات) و جبيغ (فريق خبراء التصوير المشترك) على هذا المستوى.

7. طبقة التطبيق

   توفر طبقة التطبيق واجهة للتطبيقات للتفاعل مع الشبكة. تعمل التطبيقات مثل متصفحات الويب والبريد الإلكتروني وخوادم الملفات وغيرها على هذا المستوى. تستخدم طبقة التطبيق بروتوكولات مختلفة مثل هتب (بروتوكول نقل النص التشعبي) ، بروتوكول نقل الملفات (بروتوكول نقل الملفات) و سمتب (بروتوكول نقل البريد البسيط).

نموذج أوسي هو الأساس لتطوير وتنفيذ بروتوكولات الشبكة. يؤدي كل مستوى من هذا النموذج وظائفه الخاصة ، مما يسمح بنقل البيانات بشكل موثوق وفعال في شبكات الكمبيوتر.

الطبقة المادية: نقل البيانات عبر بيئة مادية

الطبقة المادية لنموذج أوسي هي أدنى مستوى وهي مسؤولة عن نقل البيانات عبر البيئة المادية في شكل إشارات كهربائية أو بصرية أو راديوية. في هذا المستوى ، يتم تمثيل البيانات كسلسلة من البتات التي يمكن نقلها عبر الشبكة.

المهام الرئيسية للمستوى المادي:

1. نقل البتات عبر الشبكة. تضمن الطبقة المادية نقل البيانات بين أجهزة الشبكة دون أخطاء وتشوهات.
2. ترميز وفك تشفير البيانات. يتم استخدام طرق ترميز مختلفة مثل التعديل التناظري أو الرقمي وترميز مانشستر وغيرها لنقل البيانات عبر وسيط مادي.
3. اتصال مادي. تحدد الطبقة المادية أنواع الوسائط المادية ، مثل الزوج الملتوي أو الألياف الضوئية أو موجات الراديو ، وكيفية توصيلها بأجهزة الشبكة.

أمثلة على نقل البيانات على المستوى المادي:

على المستوى المادي ، يمكن نقل البيانات باستخدام الطرق التالية:

• التوصيل الكهربائي. يتم نقل البيانات عبر الأسلاك أو الكابلات ، وتستخدم الفولتية أو الإشارات المختلفة لتمثيل أجزاء من المعلومات.
• اتصال بصري. يستخدم كابل الألياف الضوئية لنقل البيانات في شكل إشارات ضوئية. توفر كابلات الألياف الضوئية سرعات نقل أعلى وأقل عرضة للتداخل.
• الإرسال اللاسلكي. يتم نقل البيانات عبر الهواء باستخدام موجات الراديو أو غيرها من التقنيات اللاسلكية مثل بلوتوث أو واي فاي.

المستوى المادي والتقنيات الحديثة:

مع تطور تقنيات الشبكات ، تستمر الطبقة المادية أيضا في التطور. تستخدم الشبكات الحديثة اتصالات عالية السرعة مثل جيجابت إيثرنت أو كابلات الألياف الضوئية لنقل البيانات بسرعات تصل إلى عدة تيرابت في الثانية. كما أن تقنيات الاتصالات اللاسلكية الحديثة ، مثل 5 جي ، تسمح بنقل البيانات على المستوى المادي بسرعة وموثوقية عالية.

وبالتالي ، فإن الطبقة المادية لنموذج أوسي تلعب دورا هاما في نقل البيانات على البيئة المادية ، وضمان موثوقية وكفاءة نقل البيانات في الشبكة.

طبقة القناة: إدارة الأخطاء والوصول إلى الوسائط

على مستوى قناة نموذج أوسي ، يتم نقل البيانات بين عقد الشبكة المجاورة. وهو مسؤول عن إدارة الأخطاء والتصحيح واستعادة البيانات ، وكذلك الوصول إلى وسيط الإرسال المادي.

المهام الرئيسية لطبقة القناة:

• تأطير-على مستوى القناة ، يتم تقسيم البيانات المرسلة إلى إطارات ذات حجم ثابت. يحتوي كل إطار على رأس يحتوي على معلومات حول الرسالة التي يتم إرسالها والبيانات التي يتم إرسالها.
• اكتشاف الأخطاء وتصحيحها-قد تحدث أخطاء أثناء نقل البيانات. تراقب طبقة القناة تكامل البيانات عن طريق إضافة رموز الخطأ والتحقق منها. إذا تم اكتشاف خطأ ، يمكن تصحيح البيانات ، إن أمكن ، أو يمكن تكرار الإرسال.
• التحكم في الوصول إلى الوسائط-تحدد طبقة القناة كيف يمكن للأجهزة المختلفة الوصول إلى بيئة نقل بيانات مشتركة. ويمكن تنفيذ ذلك باستخدام بروتوكولات مختلفة مثل سما/سد (الناقل تحسس وصول متعددة مع الكشف عن الاصطدام) أو بروتوكولات التحكم في الوصول إلى وسائل الإعلام.

أمثلة على بروتوكولات طبقة القناة: إيثرنت هي واحدة من البروتوكولات الأكثر شيوعا لشبكات المنطقة المحلية ، هدلك (التحكم في ارتباط البيانات عالية المستوى) هو بروتوكول لنقل البيانات عبر خطوط اتصال مخصصة ، بب (بروتوكول نقطة إلى نقطة) هو بروتوكول لربط عقدتين عبر خط اتصال مشترك.

تلعب طبقة الارتباط دورا مهما في نموذج أوسي ، مما يضمن نقل البيانات الموثوق به والاستخدام الفعال لوسيط الإرسال.

طبقة الشبكة: التوجيه وإدارة البيانات

طبقة الشبكة في نموذج أوسي هي الطبقة الثالثة ، وهي المسؤولة عن نقل البيانات بين الأجهزة على الشبكة. تشمل الوظائف الرئيسية لطبقة الشبكة التوجيه وإدارة البيانات.

التوجيه هو عملية اختيار أفضل طريقة لتسليم البيانات من المرسل إلى المستلم. على مستوى الشبكة ، تتخذ أجهزة التوجيه قرارات بشأن إعادة توجيه حزم البيانات بناء على معلومات حول الشبكات التي تديرها. يقومون بتحليل عنوان المستلم واستخدام جدول التوجيه لتحديد عقدة الشبكة التالية التي يتم من خلالها إرسال الحزمة. بهذه الطريقة ، تضمن أجهزة التوجيه حركة بيانات فعالة وآمنة على الشبكة.

إدارة البيانات هي عملية مراقبة وإدارة نقل البيانات بين العقد في الشبكة. طبقة الشبكة مسؤولة عن تجزئة البيانات وإلغاء تجزئتها وتعبئتها في الحزم والتلاعب المختلفة برؤوس الحزم. على سبيل المثال ، قد تضيف طبقة الشبكة معلومات التوجيه إلى رأس الحزمة لضمان إرسال البيانات بشكل صحيح عبر الشبكة.

أحد بروتوكولات طبقة الشبكة هو إب (بروتوكول الإنترنت). حزم إب هي المسؤولة عن معالجة ونقل البيانات على الشبكة. أنها تحتوي على عنوان إب للمرسل والمستلم ، فضلا عن معلومات التوجيه إضافية.

تتضمن طبقة الشبكة أيضا آليات معالجة الأخطاء وإدارة تدفق البيانات. يوفر نقل بيانات موثوق وفعال على الشبكة ، مما يضمن تسليمها وسلامتها.

مستوى النقل: تركيب ومراقبة الاتصالات

طبقة النقل هي الطبقة الثانية من نموذج أوسي (الربط البيني للأنظمة المفتوحة) ، وهو المسؤول عن إنشاء ومراقبة الاتصالات بين برامج التطبيقات على عقد الشبكة المختلفة. يوفر نقل بيانات خال من الأخطاء ويتحكم في تدفق المعلومات.

يتم استخدام بروتوكولين رئيسيين في طبقة النقل: تكب (بروتوكول التحكم في الإرسال) و أودب (بروتوكول مخطط بيانات المستخدم). برنامج التعاون الفني هو بروتوكول قائم على الاتصال يضمن تسليم البيانات المضمون ، والقضاء على التكرارات ، وترتيب الحزم. أودب ، بدوره ، يعمل دون إنشاء اتصال ولا يضمن تسليم البيانات ، ولكن يوفر نقل البيانات بشكل أسرع دون الحاجة إلى تأكيد.

يتم إنشاء الاتصال في طبقة النقل باستخدام عملية من ثلاث خطوات تسمى"المصافحة". أثناء المصافحة ، يتبادل العميل والخادم الحزم الخاصة للاتفاق على معلمات الاتصال وإنشاء جلسة اتصال. بعد إنشاء الاتصال ، يبدأ نقل البيانات بين برامج التطبيق.

يتم التحكم في الاتصالات على مستوى النقل عن طريق التحقق من موثوقية نقل البيانات وضمان سلامتها. يتم استخدام آليات مختلفة لهذا الغرض ، مثل التحقق من سلامة البيانات ، وتأكيد استلام الحزم ، وإعادة إرسال الحزم المفقودة أو التالفة.

طبقة النقل مسؤولة أيضا عن إدارة تدفق المعلومات. يراقب تحميل الشبكة ويمنع التحميل الزائد من خلال تنظيم معدل نقل البيانات. وهذا يسمح باستخدام أكثر كفاءة لموارد الشبكة ويضمن نقل معلومات مستقر وعالي الجودة.

بشكل عام ، تلعب طبقة النقل لنموذج أوسي دورا مهما في ضمان نقل البيانات بشكل موثوق وفعال بين عقد الشبكة. يوفر التثبيت والتحكم في الاتصالات ، والتحكم في موثوقية وسلامة نقل البيانات ، فضلا عن إدارة تدفق المعلومات.

مستوى الجلسة: إدارة الجلسة والحوار

مستوى الجلسة هو المستوى الخامس عشر والأخير في نموذج أوسي. وهي مسؤولة عن إنشاء وإدارة وإنهاء جلسات الاتصال بين عمليات التطبيق على الأجهزة البعيدة.

تتمثل الوظيفة الرئيسية لطبقة الجلسة في ضمان اتصال موثوق وآمن بين الأجهزة. في هذا المستوى ، يتم تثبيت جلسة الاتصال وصيانتها وإنهائها ، بالإضافة إلى إدارة الحوارات بين عمليات التطبيق. يوفر التحكم في تدفق البيانات وإدارة الأخطاء على هذا المستوى.

مستوى الجلسة مسؤول عن الوظائف التالية:

• إنشاء والحفاظ على اتصال بين الأجهزة
• مزامنة تنفيذ عمليات التطبيق على كلا الجهازين
• إدارة الحوارات بين العمليات
• معالجة الأخطاء وإعادة إرسال حزم البيانات المفقودة

تستخدم طبقة الجلسة البروتوكولات التي تسمح لك بإنشاء جلسة اتصال وإدارتها. أمثلة على بروتوكولات مستوى الجلسة هي بروتوكول نقل الملفات (بروتوكول نقل الملفات) ، والذي يسمح لك بمشاركة الملفات بين الأجهزة ، و سمتب (بروتوكول نقل البريد البسيط) ، وتستخدم لإرسال البريد الإلكتروني.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن توفر طبقة الجلسة القدرة على إعداد جلسات متعددة في وقت واحد بين الأجهزة ، بالإضافة إلى توفير تعدد الإرسال وإزالة تعدد الإرسال. هذا يجعل من الممكن زيادة كفاءة نقل البيانات وضمان التفاعل المتوازي لعمليات التطبيق.

بشكل عام ، تلعب طبقة الجلسة دورا مهما في نموذج التفتيش الموقعي ، حيث توفر اتصالا موثوقا وآمنا بين الأجهزة وتوفر آليات لإنشاء جلسات الاتصال وإدارتها وإنهائها.

المستوى التمثيلي: ترميز البيانات وضغطها

الطبقة التمثيلية هي الطبقة الثالثة من نموذج أوسي (الربط البيني للأنظمة المفتوحة) ، والذي يحول البيانات الواردة من طبقة الجلسة إلى طريقة عرض مفهومة للمستخدم النهائي. وتتمثل مهمتها الرئيسية في ضمان التفاعل بين المستخدم ونظام الشبكة.

الوظيفة الرئيسية للمستوى التمثيلي هي ترميز البيانات وضغطها. الترميز هو عملية تحويل البيانات من تنسيق إلى آخر باستخدام خوارزميات مختلفة. يعد ذلك ضروريا حتى يمكن نقل البيانات عبر الشبكة في شكل بتات وتفسيرها بواسطة جهاز الاستقبال.

يسمح لك ضغط البيانات بدوره بتقليل كمية المعلومات المرسلة من أجل توفير النطاق الترددي وزيادة معدل نقل البيانات. ضمن المستوى التمثيلي ، يتم استخدام خوارزميات ضغط مختلفة ، مثل الضغط بدون فقد والضغط الضائع.

يسمح لك الضغط بدون فقدان ، كما يوحي الاسم ، بتقليل كمية البيانات دون إمكانية فقدان المعلومات. في هذه الحالة ، يمكن استعادة جميع البيانات الأصلية بالكامل على جانب الاستقبال. بعض من خوارزميات ضغط ضياع الأكثر شعبية تشمل ليمبل-زيف-ولش (لزو) ، ديفلات ، و غزيب.

يسمح لك الضغط الضائع بدوره بتحقيق نسبة ضغط أعلى ، ولكن في نفس الوقت هناك بعض فقدان البيانات. يستخدم على نطاق واسع في مجال معالجة الصور والفيديو. وتشمل خوارزميات ضغط الضياع شعبية جبيغ ، مبيغ و ح. 264.

يمكن أيضا تنفيذ مهام أخرى على المستوى التمثيلي ، مثل تشفير البيانات ، وتحويل نظام الأحرف ، وضمان التوافق بين أنظمة التشغيل والبروتوكولات المختلفة ، ومعالجة الأخطاء وتلف البيانات.

طبقة التطبيق: العمل مع التطبيقات والبروتوكولات

طبقة التطبيق هي أعلى مستوى في نموذج أوسي. في هذا المستوى ، يتم تنفيذ التفاعل بين المستخدمين النهائيين والتطبيقات ، وكذلك العمل مع بروتوكولات التطبيق المختلفة.

على مستوى التطبيق ، تتم معالجة البيانات النهائية وتحويلها إلى تنسيق مفهوم للبشر. تعمل هنا البرامج والتطبيقات المتخصصة مثل متصفحات الويب والبريد الإلكتروني ومديري الملفات وغيرها.

توفر طبقة التطبيق للمستخدم القدرة على التفاعل مع الخدمات المختلفة التي تقدمها الشبكة. على سبيل المثال ، عند إرسال بريد إلكتروني على مستوى التطبيق ، يتم تحديد العنوان الذي تم إدخاله ، ويتم تنفيذ تنسيق النص ومرفق الملف والعمليات الأخرى التي تجعل عملية الإرسال مريحة ومفهومة للمستخدم.

بروتوكولات مختلفة مثل هتب ، فتب ، سمتب ، بوب 3 وغيرها تعمل على مستوى التطبيق. يتم تعريف كل بروتوكول لنوع معين من الخدمة ويصف قواعد التفاعل بين العميل والخادم.

مثال على استخدام طبقة التطبيق هو تصفح صفحة ويب في متصفح. يرسل المتصفح على مستوى التطبيق طلب هتب إلى الخادم ، ويتلقى رمز هتمل ويعالجه لعرض الصفحة للمستخدم.

تضمن طبقة التطبيق أيضا أمان البيانات أثناء الإرسال. على سبيل المثال ، يتم استخدام بروتوكول هتبس لنقل البيانات بشكل آمن بين خادم ويب ومتصفح باستخدام التشفير.

الطبقة المادية: نقل البيانات عبر بيئة مادية

على المستوى المادي لنموذج أوسي ، يتم نقل البيانات عبر وسيط الاتصال المادي. في هذا المستوى ، يتم تحويل البيانات إلى بتات وإرسالها كإشارات موجات كهربائية أو بصرية أو راديوية.

تحدد الطبقة المادية الخصائص الفيزيائية للواجهة ، مثل الجهد وتردد الإشارة ونوع الموصل ومعلمات نقل البيانات الأخرى.

تعمل أجهزة مختلفة مثل محولات الشبكة والمحاور وأجهزة إعادة الإرسال وأجهزة الإرسال والاستقبال على هذا المستوى. هم مسؤولون عن ترميز الإشارات وتحديرها وفك تشفيرها وإزالة تشكيلها.

توفر الطبقة المادية أيضا التحكم في بيئة الاتصال المادية ، مثل الكابلات أو خطوط الألياف البصرية أو قنوات الراديو. وهو مسؤول عن التحقق من موثوقية نقل البيانات واكتشاف الأخطاء وتصحيحها.

مهمة مهمة للطبقة المادية هي تزامن جانبي الإرسال والاستقبال. يتم استخدام طرق مختلفة لهذا ، مثل إرسال إشارات الساعة واستخدام تسلسلات التزامن الخاصة.

تحدد الطبقة المادية أيضا كيفية الوصول إلى بيئة الاتصال. على سبيل المثال ، في الشبكات السلكية ، قد تكون هذه هي طريقة الوصول إلى محطة العمود الفقري ، وفي الشبكات البصرية ، طريقة نقطة إلى نقطة.

ونتيجة لذلك ، فإن الطبقة المادية لنموذج أوسي تترجم البيانات بين أجهزة الشبكة من خلال بيئة الاتصالات المادية ، وضمان انتقال موثوق وصحيح.