هفت لایه OSI در شبکه

محل هفت لایه OSI از سازمان استاندارد جهانی ISO

در این استاندارد کل وظائف و خدمات یک شبکه در هفت لایه تعریف شده است : لایه ۱- لایه فیزیکی ۲ – لایه پیوند داده ها ۳ – لایه شبکه 4 – لایه انتقال 5- لایه جلسه 6- لایه ارائه (نمایش) ۷ – لایه کاربردhttps://fthmb.tqn.com/JLLTDKyf8gpXZ3...b7d0c19c53.jpg
از لایه های پایین به بالا ، سرویسهای ارائه شده (با تکیه بر سرویسی که لایه های زیرین ارائه می کنند پیشرفته تر می شود
این مدل به منظور تعریف یک استاندارد جهانی و فراگیر ارائه شد و گمان می رفت که تمام شبکه ها بر اساس این مدل در هفت لایه طراحی شوند، به گونه ای که در دهه هشتاد سازمان ملی علوم در آمریکا عنوان کرد که در آینده فقط از این استاندارد حمایت خواهد کرد، ولی در عمل ، طراحان شبکه به این مدل وفادار نماندند. مثلا شرکت ناول مدل پنج لایه ای خودش را بکار گرفت و در اینترنت مدل TCP/IP فراگیر شد. در اینجا به دلایل شکست مدل OSI نخواهیم پرداخت زیرا بارهای از این عوامل از مسائل غیر علمی (همانند انتشار رایگان اصل برنامه های TCP/IP توسط دانشگاه برکلی) نشأت می گیرد و محل بحث و مناقشه است. در مجموع این مدل ، مرجع بسیار کامل و مناسبی برای بحث در دروس دانشگاهی است. در ادامه به اختصار وظائف هر لایه در مدل OSI را تعریف خواهیم کرد.
لایه فیزیکی

وظیفه اصلی در لایه فیزیکی ، انتقال بیت ها بصورت سیگنال الکتریکی و ارسال آن بر روی کانال می باشد. واحد اطلاعات در این لایه بیت است و بنابراین این لایه هیچ اطلاعی از محتوای پیام ندارد و تنها بیتهای ۰ و ۱ را ارسال یا دریافت می کند. پارامترهایی که باید در این لایه مورد نظر باشند عبارتند از: و ظرفیت کانال فیزیکی و نرخ ارسال و نوع مدولاسیون و چگونگی گوپلاژ با خط انتقال و مسائل مکانیکی و الکتریکی مانند نوع کابل ، باند فرکانسی و نوع رابط (کانکتور) کابل.
در این لایه که تماما سخت افزاری است و مسائل مخابراتی در مبادله بيتها ، تجزیه و تحلیل شده و طراحی های لازم انجام می شود.
لایه پیوند داده ها

وظیفه این لایه آن است که با استفاده از مکانیزمهای کشف و کنترل خطا، داده ها را روی یک کانال انتقال که ذاتا دارای خطا است ، بدون خطا و مطمئن به مقصد برساند. در حقیقت می توان وظیفه این لایه را بیمه اطلاعات در مقابل خطاهای احتمالی دانست؛ زیرا ماهیت خطا به گونه ای است که قابل رفع نیست ولی می توان تدابیری اتخاذ کرد که فرستنده از رسیدن یا نرسیدن صحیح اطلاعات به مقصد مطلع شده و در صورت بروز خطا مجددا اقدام به ارسال اطلاعات کند؛ با چنین مکانیزمی یک کانال دارای خطا به یک خط مطمئن و بدون خطا تبدیل خواهد شد.
یکی دیگر از وظائف لايه پیوند داده ها آن است که اطلاعات ارسالی از لایه بالاتر را به واحدهای استاندارد و کوچکتری شکسته و ابتدا و انتهای آن را از طريق نشانه های خاصی که Delimiter نامیده می شود ، مشخص نماید. این قالب استاندارد که ابتدا و انتهای آن دقيقة مشخص شده ، فریم نامیده می شود؛ یعنی واحد اطلاعات در لایه دوم فریم است.
کشف خطا که از وظایف این لایه می باشد می تواند از طريق اضافه کردن بینهای کنترل خطا مثل بیتهای Parity Check و Checksum و CRC انجام شود.
یکی دیگر از وظایف لایه دوم کنترل جریان یا به عبارت دیگر تنظیم جریان ارسال فریم ها به گونه ای است که یک دستگاه کند هیچ گونه فریمی را به خاطر آهسته بودن از دست ندهد.
یکی دیگر از وظایف این لایه آن است که وصول داده ها یا عدم رسید داده ها را به فرستنده اعلام کند
در بخشهای قبل اشاره کردیم که بسیاری از شبکه ها از کانال اشتراکی استفاده می کنند و ارسال همزمان دو ایستگاه منجر به تصادم (اختلاط سیگنال انتقال) و خرابی داده ها خواهد شد یکی دیگر از وظایف این لایه آن است که قراردادهایی را برای جلوگیری از تصادم سیگنال ایستگاه هایی که از کانال اشتراکی استفاده می کنند ، وضع کند چرا که فرمان ارسال داده بر روی
کانال مشترک از لایه دوم صادر می شود. این قراردادها در زیر لایه ای به نام MAS تعریف شده است.
وقتی یک واحد اطلاعاتی تحویل یک ماشین متصل به کانال فیزیکی در شبکه شد، وظيفة این لایه پایان می یابد. از دیدگاه این لایه ، ماشینهایی که به کانال فیزیکی متصل نمی باشند، در دسترس نیستند.
لایه شبکه

در این لایه اطلاعات به صورت بسته هایی سازماندهی می شود و برای انتقال مطمئن تحویل لایه دوم می شود. با توجه به آنکه ممکن است بین دو ماشین در شبکه مسیرهای گوناگونی وجود داشته باشد ، لذا این لایه وظیفه دارد هر بسته اطلاعاتی را پس از دریافت به مسیری هدایت کند تا آن بسته بتواند به مقصد برسد. در این لایه باید تدابیری اندیشیده شود تا از ازدحام (یعنی ترافیک بیش از اندازه بسته ها در یک مسیریاب یا مرکز سوئیچ) جلوگیری شده و از ایجاد بن بست ممانعت بعمل بیاورد
هر مسیریاب می تواند به صورت ایستا و غیر هوشمند بسته ها را مسیریابی کند. همچنین می تواند به صورت پویا و هوشمند برای بسته ها مسیر انتخاب نماید. در این لایه تمام ماشینهای شبکه دارای یک آدرس جهانی و منحصر به فرد خواهند بود که هر ماشین بر اساس این آدرسها اقدام به هدایت بسته ها به سمت مقصد خواهد کرد
این لایه ذاتا بدون اتصال است یعنی پس از تولید یک بسته اطلاعاتی در مبدأ ، بدون هیچ تضمینی در رسیدن آن بسته به مقصد ، بسته شروع به طی مسیر در شبکه می کند. وظائف این لایه به سیستم نامه رسائی تشبیه شده است؛ یک پاکت محتوی نامه پس از آن که مشخصات لازم بر روی آن درج شد، به صندوق پست انداخته می شود ، بدون آنکه بتوان زمان دقیق رسیدن نامه و وجود گیرنده نامه را در مقصد، از قبل حدس زد. در ضمن ممکن است نامه به هر دلیلی گم شود یا به اشتباه در راهی بیفتد که مدتها در مسیر بماند و زمانی به گیرنده آن برسد که هیچ ارزشی نداشته باشد.
لایه انتقال

در این لایه بر اساس خدمات لایه زیرین ، یک سرویس انتقال بسیار مطمئن و اتصال گرا ارائه می شود. تمام مشکلاتی که در لایه شبکه عنوان شد در این لایه حل و فصل می شود.
و قبل از ارسال بسته ها ، نرم افزار این لایه اقدام به ارسال یک بسته ویژه می نماید تا مطمئن شود که ماشین گیرنده آماده دریافت اطلاعات است. و جریان ارسال اطلاعات شماره گذاری شده تا هیچ بسته ای گم نشود یا دو بار دریافت نشود و ترتیب جریان بسته ها حفظ می شود. و در این لایه پروسه های مختلفی که بر روی یک ماشین واحد اجرا شده اند ، آدرس دهی می شوند به نحوی که هر پروسه بر روی یک ماشین واحد، به عنوان یک هویت مستقل داده های خود را ارسال یا دریافت نماید. واحد اطلاعات در این لایه قطعه است. از وظائف دیگر این لایه می توان به موارد زیر اشاره کرد و تقسیم پیامهای بزرگ به بسته های اطلاعاتی کوچکتر و بازسازی بسته های اطلاعاتی و تشکیل یک پیام کامل و شماره گذاری بسته های کوچکتر جهت بازسازی و تعیین و تبیین مکانیزم نامگذاری ایستگاه هایی که در شبکه اند.
وظائف این لایه (و لایه های بعدی با استفاده از نرم افزار پیاده سازی می شود و فقط بر روی ماشینهای نهایی (ماشینهای کاربران وجود دارد و مراکز سوئیچ به وظایف این لایه احتیاجی ندارند (مگر در موارد خاص).
لایه جلسه

وظیفه این لایه فراهم آوردن شرایط یک جلسه (نشست) همانند ورود به سیستم از راه دور ، احراز هویت طرفین ، نگهداری این نشست و توانایی از سرگیری یک نشست در هنگام قطع ارتباط می باشد.
در این جا نیز واحد اطلاعات پیام است. وظایف این لایه را می توان در موارد زیر خلاصه کرد:

• برقراری و مدیریت یک جلسه
• شناسایی طرفين
• مشخص نمودن اعتبار پیام ها
• اتمام جلسه
• حسابداری مشتری ها

لایه ارائه (نمایش)

در این لایه معمولا کارهایی صورت می گیرد که اگرچه بنیادی و اساسی نیستند ولیکن به عنوان نیاز های عمومی تلقی می شوند. مثلا:

• فشرده سازی فایل
• رمزنگاری برای ارسال داده های محرمانه
• رمز گشایی
• تبدیل کدها به یکدیگر وقتی که در ماشین از استانداردهای مختلفی برای متن استفاده می کنند(مثل تبديل متون EBCDIC به ASCII و بالعکس).

لایه کاربرد

در این لایه ، استاندارد مبادله پیام بين نرم افزارهایی که در اختیار کاربر بوده و به نحوی با شبکه در ارتباط اند ، تعریف می شود. لایه کاربرد شامل تعریف استانداردهایی نظیر انتقال نامه های الکترونیکی ، انتقال مطمئن فایل ، دسترسی به بانک های اطلاعاتی راه دور ، مدیریت شبکه و انتقال صفحات وب است.
در مدل لایه ای شبکه ، وقتی یک برنامه کاربردی در لایه آخر اقدام به ارسال یک واحد اطلاعات می نماید ، سرآیند لازم به آن اضافه شده و از طریق صدا زدن توابع سیستمی استاندارد به لایه زیرین تحویل داده می شود.
http://www.firewall.cx/images/stories/osi-intro-1.gif