5 / 5. 1

فهرست مطالب

فهرست مطالب

مدل OSI در شبکه چیست و عملکرد آن

1- مدل OSI در شبکه

مدل OSI در شبکه یا  OSI (Open Systems Interconnection) یک مدل مفهومی و استاندارد از انتقالات بین شبکه ای است که عملا در دنیای واقعی کاربردی ندارد.

مدل OSI وارد جزئیات نمی شود و در واقع ساختار کلی یک شبکه را نشان می دهد.

این مدل،به افراد کمک میکند تا بتوانند لایه ها و پروتکل های شبکه ای را پیاده سازی کنند.

همچنین در گزارش خطا کاربرد زیادی دارد. مثلا مهندسین شبکه هنگام گزارش خطا می گویند: این مشکل از لایه 1 شبکه است.

پیش از به وجود آمدن این مدل، هر ارایه‌کننده‌ی ابزارهای شبکه‌ای، مدل شبکه‌ای متناسب با محصولات خود ارایه می‌کرد. 

برای نمونه، کامپیوترهای تولید شده به‌وسیله‌ی شرکت IBM تنها قادر بودند با سایر کامپیوترهایی که ساخته‌ شده به‌وسیله‌ی این شرکت بودند، ارتباط برقرار کنند. 

به این ترتیب، ایراد اصلی این ساختار آن بود که بسته‌های یک شبکه، نمی‌توانستند در شبکه‌های دیگر جابه‌جا یا فهمیده شوند.

مدل OSI در شبکه - معماری
شکل1 - لایه های مدل OSI

2- مثال مفهومی از عملکرد مدل OSI

فرض کنید در شکل 2، وب سایت یوناری برروی سرور 10.0.0.3:80 قرار گرفته است و شما با گوشیه خود(10.0.05) قصد دارید یکی از صفحات یوناری را بخوانید.

بدین ترتیب مراحل مختلفی باید طی شوند تا شما بتوانید یکی از صفحات یوناری را مشاهده کنید.

 

مدل OSI در شبکه - مثال
شکل 2 - مثالی از عملکرد OSI

2.1- مرحله اول: نقش لایه کاربرد در عملکرد مدل OSI

زمانی که شما در گوشیه خود آدرس یوناری را تایپ و اینتر می زنید، یک ریکوئست(Request) ایجاد میشود.

ساختار ریکوئست ها در مدل های مختلف، متفاوت است. بنابراین وارد این جزئیات نمی شویم.

ایجاد ریکوئست از وظایف لایه کاربرد در مدل OSI می باشد و در سمت کلاینت(در مثال زده شده، گوشی موبایل کلاینت است) انجام می شود.

 زمانی که ریکوئست را ایجاد کرد به لایه بعدی میفرستد.

2.2- مرحله دوم: لایه نمایش

اگر مانند تصویر 3، شما بخواهید سایتی که از Httpsاستفاده می کند را باز کنید، لایه نمایش فعال می شود.

سایت هایی که از https استفاده می کنند، باید محتوا را به صورت رمز ارسال کنند. 

بنابراین در مدل OSI، این لایه بسته را از لایه کاربرد میگیرد و آن را رمز می کند.

عملیات مربوط به این لایه نیز در سمت کلاینت انجام می شود.

اما اگر فرض کنید یوناری از http استفاده میکرد(مانندشکل4)، لایه نمایش فعال نمی شد.

مدل OSI در شبکه - لایه نمایش
شکل 3 - لایه نمایش در مدل OSI

2.3- مرحله سوم: نقش لایه نشست(session) در عملکرد مدل OSI

زمانی که لایه نشست در مدل OSI،دیتا را از لایه بالاتر دریافت کرد، از طریق آدرس روی بسته، یک کانال ارتباطی بین اپلیکیشن وب روی گوشی ما و سرور یوناری ایجاد می کند.

این کانال در واقع یک شماره یکتا میباشد که سمت کلاینت و سرور نگهداری می گردند.

بدین ترتیب، زمانی که سرور بسته ای از شما دریافت می کند، مطمئن می شود که بسته از شخص مورد اطمینان رسیده است.

 

بیشترین کاربرد Session در ثبت نام و لاگین در وب سایت ها می باشد.

این لایه، داخل بسته،شماره session را درج میکند بدین ترتیب سرور متوجه میشود که این بسته از طرف کدام گره آمده است.

علاوه بر شماره session تاریخ انقضای آن هم داخل بسته درج می شود و زمانی که تاریخ انقضای آن به سر آید، عملیات ایجاد کانال دوباره باید انجام شود.

بعد از درج دیتاهای لازم، بسته وارد مرحله بعد می شود.

 

مثال کابردی از لایه session در مدل OSI در شبکه

مثلا زمانی که شما در یوناری، لاگین می کنید یک session برای شما روی سرور ایجاد می شود و از طرفی این session روی مرورگر شما هم ذخیره می شود(کانال ایجاد می شود).

از آنجایی که تاریخ انقضای session در یوناری 1 هفته است، شما به مدت یک هفته، هربار که وارد سایت شود نیاز به لاگین مجدد ندارید.

اما بعد از یک هفته باید مجدد لاگین کنید تا session جدید ساخته شود.

 

در نظر داشته باید session ها بستر مناسبی برای هک شدن می باشند.

از آنجایی که session ها از داخل مرورگر قابل رویت هستند بنابراین هکرها می توانند از session شما استفاده کنند و حمله spoofing انجام دهند.

به همین دلیل در سایت های اینترنت بانک تاریخ انقضای session ها را خیلی کوچک در نظر میگرند.

مثلا بعد از 5 دقیقه شما را از سایت خارج می کند و شما باید مجددا لاگین کنید.

 

2.4- مرحله چهارم: نقش لایه انتقال(Transport) در عملکرد مدل OSI

در مدل OSI، زمانی که دیتا به این لایه میرسد مجموعه ای از بیت هاست. 

وظیفه این لایه شکاندن دیتا به سگمنت های ریز تر می باشد. 

همچنین، برای اینکه ترتیب سگمنت ها در مقصد،بهم نریزد به هر سگمنت یک شماره ترتیبی اختصاص میدهد.

از طرفی شماره پورت را هم داخل سگمنت درج و بسته ها را به لایه بعد ارسال می کند.

مدل OSI در شبکه - لایه انتقال
شکل 4- لایه انتقال در مدل OSI

2.5- مرحله پنجم: نقش لایه شبکه(Network) در عملکرد مدل OSI

وظیفه این لایه در مدل OSI، تنها انتقال بسته ها به آدرس های مورد نظر می باشد. 

این لایه عموما در مسیریاب ها و کارت های شبکه پیاده سازی می شود.

بنابراین، بعد از دریافت بسته ها از لایه انتقال، شماره IP فرستنده و گیرنده را داخل بسته درج می کند.

مدل OSI در شبکه - لایه شبکه
شکل5- افزودن IP در لایه شبکه

البته وظیفه این لایه مسیریابی نیز می باشد. بنابراین به غیر از آدرس فرستنده و گیرنده اصلی، آدرس گیرنده های میانی را نیز مشخص و در بسته درج می کند.

مدل OSI در شبکه - لایه شبکه
شکل6- لایه شبکه در مدل OSI

2.6- مرحله ششم: نقش لایه پیوند داده(DataLink) در عملکرد مدل OSI

این لایه در مدل OSI ،با آدرس MAC گیرنده و فرستنده کار می کند. 

بنابراین در اولین قدم، آدرس MAC گیرنده و فرستنده را داخل بسته درج می کند. 

این لایه یا از قبل آدرس MAC را می داند یا اگر نمیداند،پروتکل (ARP(Addrss Resolution Protocol  را اجرا میکند. 

به طور ساده، APR موظف است آدرس MAC دستگاه ها را بازیابی کند.

به خاطر داشته باشید، این لایه بر روی سوئیچ ها و مسریاب هایی کار می کند که فقط با MAC مسیریابی را انجام می دهند.

2.6- مرحله هفتم: نقش لایه فیزیکی(Physical) در عملکرد مدل OSI

لایه فیزیکی به کابل ها و اتصالات شبکه گفته می شود. 

البته در شبکه های بیسیم لایه فیزیکی به امواج رادیویی گفته می شود.

در هرصورت وقتی بسته ها از طریق امواج یا کابل به یک گره رسید، گره بسته ها را به پیوند داده ارسال می کند.

لایه پیونده داده بسته را می گیرد و از روی آدرس MAC یا IP رو بسته مطمئن میشود که بسته را درست دریافت کرده است.

لایه پیوند داده آدرس های MAC را از داخل بسته حذف می کند و آن را به لایه بالاتر میفرستد.

این عملیات در لایه های بالاتر نیز انجام می شود تا به لایه کاربرد برسد.

3- لایه های مدل OSI در شبکه

تا این قسمت مفهوم و عملکرد کلی از مدل OSI را مطالعه کردید.

در ادامه با جزئیات بیشتری از لایه های مختلف در OSI آشنا خواهید شد.

3.1- لایه اول : فیزیکی(physical layer)

وظایف لایه فیزیکی مدل OSI در شبکه

Bit Rate Control: تعیین نرخ انتقال.مثلا تعداد بیت های ارسالی در ثانیه.

Physical Topoligies: تعیین چینش دستگاه ها/ نودها در شبکه. مثلا توپولوژی Bus و Star و Mesh.

Transmission Mode: تعیین روش ارسال دیتا بین دو دستگاه.چند مدل انتقال عبارتند از: Simplex و Half Duplex و Full Duplex.

3.2- لایه دوم: پیوند داده(Data Link layer)

وظایف لایه پیوند داده در مدل OSI در شبکه

Framing: زمانی که داده را از لایه فیزیکی دریافت می کند، داده مجموعه ای از بیت هاست که باید به فریم های قابل فهم برای لایه های مختلف در بیاورد. 

Physical Addressing: پس از ایجاد فریم، MAC آدرس فرستنده و گیرنده را در فریم قرار می‌دهد.

Error Control: لایه DDL مکانیزم کنترل خطا انجام می‌دهد یعنی فرم های گم شده یا خراب شده را تشخیص می‌دهد و درخواست می کند تا مجددا بسته ها برایش ارسال شوند.

Flow Control: از آنجایی که بعد از دریافت هر بسته در این لایه یک Ack برای گیرنده ارسال می کند، اگر نرخ انتقال گیرنده و فرستنده یکی نباشد، در دریافت ACK دچار مشکل می شوند. مثلا نرخ انتقال فرستنده بالاست ولی نرخ انتقال گیرنده پایین. در نتیجه گیرنده در ارسال ACK کندتر عمل می کند و ACK مورد نظر در زمان تغیین شده به دست فرستنده نمیرسد. بنابراین این لایه قبل از ارسال و دریافت، نرخ انتقال را مشخص می کند.

Access Control: وقتی یک کانال ارتباطی بین چند دستگاه به اشتراک گذاشته می‌شود، ارسال همزمان بسته توسط گره ها باعث از بین رفت بسته های می شود در نتیجه این لایه مشخص می کند چه کسی و در چه زمانی اجازه ارسال داده در کانال را دارد.

3.3- لایه سوم: شبکه(Network layer)

وظایف لایه شبکه در مدل OSI در شبکه

Routing: پروتکل های لایه شبکه مسیر مناسب از منبع به مقصد را مشخص می‌کنند. به این کار مسیریابی می‌گویند.

Logical Addressing:برای اینکه هر دستگاه در داخل شبکه یونیک باشد، لایه شبکه آدرس دهی انجام می‌دهد: IP آدرس فرستنده و گیرنده در هدر لایه شبکه قرار می‌گیرد.

3.4- لایه چهارم: انتقال(Transport layer)

وظایف لایه انتقال در مدل OSI در شبکه

Segmentation and Reassembly: در سمت فرستنده، دیتا را از لایه نشست می گیرد و به سگمنت های کوچ تقسیم می کند و در سمت گیرنده سگمنت ها را از لایه شبکه می گیرد و به یکدیگر می چسباند.

Service Point Addressing: شماره پورت گیرنده را باید به بسته ها اضافه کند.

2.5- لایه نشست(Session layer)

وظایف لایه نشست در مدل OSI در شبکه

Session establishment: برقراری شروع ارتباط بین کلاینت و سرور

Session maintenance: نگهداری از ارتباط برقرار شده تا زمانی که ارتباط به پایان برسد

Session termination: اتمام ارتباط و حذف کانال ایجاد شده

2.6- لایه نمایش(Presentation layer)

وظایف لایه نمایش در مدل OSI در شبکه

Translation: مثلا ASCII را به EBCDIC ترجمه می‌کند.

ٍEncryption & Dycription : در رمزگذاری دیتا، دیتا به فرم یا کد دیگری در می‌آید. دیتای رمزگذاری شده به صورت Cipher Text در می‌آید و دیتای رمزگشایی شده به صورت Plain Text. 

ٍCompression : دیتاها را فشرده می کند تا حجم آنها کم و مناسب برای انتقال بر روی شبکه شود. 

2.7- لایه کاربرد(Application layer)

وظایف لایه کاربرد در مدل OSI در شبکه

FTAM-File transfer access and management: انتقال و دریافت فایل بین کلاینت و سرور از طریق پورت 20 

Mail Services: انتقال و دریافت ایمیل بین کلاینت و سرور از طریق پورت 587