از سیر تا پیاز شبکه : معرفی پروتکل و مدل OSI

در این قسمت از مجموعه از سیر تا پیاز شبکه قصد داریم به معرفی پروتکل و مدل OSI بپردازیم

 
در قسمت های قبل به معرفی شبکه و انواع توپولوژی های آن و مخاطرات انتقال پرداختیم.
برای مشاهده قسمت های قبل می توانید به لینک های زیر مراجعه بکنید
از سیر تا پیاز شبکه : بخش اول – شبکه چیست؟
از سیر تا پیاز شبکه: بخش دوم – انواع توپولوژی های شبکه
از سیر تا پیاز شبکه : بخش سوم – مخاطرات انتقال و انواع نویز

 پروتکل و مدل مرجع OSI

پروتکل چیست :
عبارت است از مجموعه ای از قوانین که توسط کامپیوتر ها جهت ارتباط مورد استفاده قرار میگیرد.
برای پیاده سازی پروتکل ها سه روش عمده وجود دارد

• ماژولار
• لایه ای
• کلاینت سرور

ماژولار:
هرکدام از قوانین به صورت سخت افزار ساخته می‌شود.
سرعت و دقت بسیار بالایی داردد قابلیت اطمینان است اما هزینهی راه اندازی بالایی دارد
لایه ای:
قوانین و مقررات به صورت لایه ای نوشته می شود و در مسیر ارسال داده قرار می گیرد.
معروف ترین و پرکاربردترین حالت پیاده سازی پروتکل ها است.ارزان و بهینه است
کلاینت سرور:
بخشی از قوانین توسط کلاینت به صورت نرم افزاری نوشته می شود و بقیه قوانین توسط المان های سخت افزاری در شبکه پیاده سازی می شود
پروتکل ها برای کاهش پیچیدگی اغلب به صورت لایه ای طراحی می شود
 
نکاتی در طراحی لایه ها:

• هر لایه به مکانیزمی جهت شناسایی فرستنده و گیرنده نیازمند دارد. برای تعیین دقیق مقصد به یک نظام آدرس دهی دقیق نیازمندیم
• نحوه انتقال داده ها نیازمند قواعد خاص خود است.در برخی از سیستم ها در یک جهت و در برخی دیگر در هر دو جهت ارسال می شود
• مسئله مهم دیگر کنترل خطا است. هر دو طرف باید بر سر یک کد کنترل خطا توافق کند و گیرنده باید به طریقی به فرستند بگوید که کدام پیام ها را درست دریافت کرده و کدام را غلط
• در بسیاری از مواقع بسته ها به صورت منظم ارسال نمی شود.یک راه حل ، شماره گذاری بسته ها است
• سرعت فرستنده و گیرنده در ارسال و دریافت پیام باید تنظیم شود
• اغب فرآیندها قادر نیستند پیام هایی با هرطول را دریافت کنند.بنابراین مکانیزم‌هایی برای شکستن آنها، ارسال آنها و تولید دوباره آنها باید ابداع شود

 

مدل OSI

مدل مرجع سیستم‌های ارتباطات باز بر اساس نظرات پیشنهادی سازمان بین المللی استاندارد ISO به عنوان اولین مدل استاندارد شبکه‌های چندلایه توسعه داده شد
مدل OSI هفت لایه دارد.
پروتکل‌های مدل OSI امروزه به ندرت مورد استفاده عملی قرار می‌گیرد اما همچنان مدل OSI به عنوان یک مرجع و الگو برای دیگر مدل ها مورد استفاده قرار می گیرد.
۷ لایه این مدل عبارت است از:

• لایه فیزیکی
• لایه پیوند داده
• لایه شبکه
• لایه انتقال
• لایه نشست
• لایه نمایش
• لایه کاربرد

لایه فیزیکی:

وظیفه انتقال پیام خام را از طریق واسط های مخابراتی به عهده دارد.
در این لایه تعیین می‌شود که برای صفر و یک از چه ولتاژهایی استفاده کنیم یا به عنوان مثال هر بیت باید چند نانوثانیه روی خط دوام بیاورد. به طور کلی مسائل طراحی در این لایه از نوع مکانیکی، الکترونیکی ، زمانبندی و رسانه فیزیکی انتقال است.

لایه پیوند داده:

• تبدیل خط فیزیکی پرخطا به یک خط ارتباطی بدون خطا برای لایه شبکه است.وظایف این لایه:
• در طرف فرستنده اطلاعات را از لایه شبکه دریافت کرده وفریم های پند صد یا چند هزار بایتی تقسیم می کند.آن گاه به هر فریم آدرس مقصد،آدرس مبدا و شماره فریم اضافه می کند.
• در طرف گیرنده اطلاعات را به صورت مجموعه ای از بیت ها از لایه فیزیکی دریافت کرده به شکل فریم در آورده، عمل خطایابی را انجام میدهد و در صورت نبود خطا به لایه شبکه تحویل می دهد
• جریان مبادله اطلاعات را کنترل می کند
• فریم داده ها را از فریم کنترل متمایز میکند
• بین یک فرستنده سریع و گیرنده کند هماهنگی ایجاد می کند.برای این کار باید در هر لحظه از میزان بافر گیرنده اطلاع داشته باشد

لایه شبکه:

وظیفه اصلی این لایه مسیریابی است مسیریابی تعیین مسیر مناسب برای انتقال اطلاعات.
لایه شبکه آدرس منطقی هر فریم را بررسی کرده و آن را بر اساس جدول مسیریابی به مسیریاب بعدی می فرستد. این لایه وظیفه ترجمه آدرس منطقی و آدرس مک را برعهده دارد.سرویس های اتصال گرا و غیر متصل در این لایه پیاده‌سازی می‌شود.

لایه انتقال:

وظیفه ارسال مطمئن یک فریم به مقصد را در مدل OSI به عهده دارد.این لایه داده ها را از لایه بالاتر دریافت کرده و در صورت لزوم به قطعات کوچکتر تقسیم می کنند. پس از ارسال آنها منتظر دریافت سیگنالی از مقصد مبتنی بر دریافت آن ها در مقصد می ماند و در صورت عدم دریافت بسته را مجددا ارسال می کند.
این لایه همچنین تایید می کند که چه سرویس هایی در اختیار لایه نشست و از آنجا در اختیار کاربران شبکه قرار می‌گیرد.متداولترین نوع انتقال کانال، نقطه به نقطه واقعی عاریاز خطا هست که بایت ها با همان ترتیبی که فرستاده می شود در مقصد دریافت می شود لایه انتقال یک لایه نقطه به نقطه واقعی است که ارتباط ماشین مبدا مستقیما با ماشین مقصد است اما در لایه‌های پایین‌تر ارتباط با ماشینهای همسایه است.

لایه نشست:

وظیفه یک ارتباط منطقی بین نرم‌افزارهای دو کامپیوتر را که به هم متصل هستند به عهده دارد. این لایه سرویس‌های مختلفی ارائه می دهد از جمله

• کنترل دیالوگ (کنترل اینکه نوبت چه کسی است)
• مدیریت نشانه( جلوگیری از تداخل اعمال مهم)
• هنگام سازی( کنترل عملیات انتقال طولانی و از سرگیری آن از نقطه قطع شده در صورت بروز اختلال

لایه نمایش:

اطلاعات را از لایه کاربرد دریافت کرده و به شکل قابل فهم برای کامپیوتر تبدیل میکند. لایه نمایش توجه خود را بر روی ساختار  پیام ها و مفهوم آنها متمرکز کرده است.
برای اینکه کامپیوتر هایی با ساختار متفاوت بتوانند با هم ارتباط برقرار کنند ساختار پیام های مبادله شده باید کامل استاندارد باشد.مدیریت این ساختارها در سطح بالا از وظایف این لایه است

لایه کاربرد:

بسیاری از پروتکل های مورد نیاز کاربران در این لایه فرار دارد.از جمله HTTP , FTP , POP, SMTP
همانطور که مشاهده کردید هر لایه در مدل OSI وظیفه خاص خود را دارد

امیدوارم از این آموزش هم لذت برده باشید.

شاد و پیروز باشید…