معماری شبکه مدل مرجع OSI

معماری شبکه مدل مرجع OSI

دو معماری مهم شبکه، که در این سایت آموزشی بحث خواهیم کرد، عبارتنداز: مدل مرجع OSI و TCP/IP. در این پست مرجع OSI را مورد بحث قرار می دهیم. گرچه قراردادهای مربوط به مدل OSI به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند، خود این مدل خیلی کلی است و هنوز معتبر است و خواصی که در هر لایه بحث میشود از اهمیت ویژه ای برخوردار است. خواص مدل مرجع TCP/IP متضاد مدل مرجع OSI است. یعنی خود مدل کاربرد زیادی ندارد اما قراردادهای آن کاربرد گسترده ای دارند.

 

مدل مرجع OSI (Open System Inter Connection)

مدل OSI بر مبنای قراردادی است که سازمان استانداردهای جهانی (ISO) بعنوان اولین مرحله از استانداردسازی قراردادهایی که در لایه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند، ایجاد کرد. این مدل در سال 1995 بازبینی شد. نام این مدل ISO OSI انتخاب شد، زیرا با اتصال های باز سروکار دارد.

مدل OSI هفت لایه دارد. اصولی که منجر به این هفت لایه شده اند، عبارتنداز:

► وقتی نیاز به سطوح مختلفی از انتزاع است، لایه ای باید ایجاد شود.

► هر لایه باید وظیفه مشخصی داشته باشد.

► وظیفه هر لایه باید با در نظر گرفتن قراردادهای استاندارد جهانی انتخاب گردد.

► مرزهای لایه باید برای به حداقل رساندن جریان اطلاعات از طریق واسط ها انتخاب شوند.

► تعداد لایه ها باید آنقدر زیاد باشد که نیازی به قراردادن وظایف متمایز در یک لایه نباشد و به اندازه کافی کوچک باشد تا معماری نامناسب نباشد.

 

در ادامه هر لایه مدل OSI را به نوبت، با شروع از لایه پایینی بررسی خواهیم کرد. توجه داشته باشید که خود مدل OSI یک معماری شبکه نیست زیرا خدمات و قراردادهایی را که باید در هر لایه مورد استفاده قرار گیرد مشخص نمی کند. فقط مشخص می کند که هر لایه چه عملی باید انجام دهد. OSI استانداردهایی برای تمام لایه ها نیز تولید کرده است، گرچه اینها بخشی از خود مدل مرجع نیستند. هر کدام بعنوان استاندارد جهانی مستل منتشر شده اند.

 

♦ لایه فیزیکی

لایه فیزیکی مدل OSI به انتقال بیت های خام بر روی کانال اتباطی مربوط می شود. اصول طراحی حکم میکن که وقتی بیت 1 از یک طرف ارسال می شود، در طرف دیگر بیت 1 دریافت شود نه بیت صفر. سوال های خاصی که مطرح میشود عبارتنداز: برای نمایش 1 و 0 به چه ولتاژهایی نیاز است، هر بیت چند نانوثانیه دوام دارد، آیا انتقال در هر دو جهت بطور همزان صورت میگیرد، اتصال اولیه چگونه برقرار می شود، وقتی ارتباط دو طرف قطع شود اتصال چگونع خاتمه می یابد، واسط شبکه چند پایه دارد و هر پایه به چه منظور مورد استفاده قرار می گیرد. در اینجا مدل طراحی با واسط های مکانیکی، الکتریکی، واسط های زمانی و رسانه انتقال فیزیکی که زیر لایه فیزیکی قرار دارند، سروکار دارد.

 

♦ لایه پیوند داده

وظیفه اصلی لایه پیوند داده ها این است که با امکانات انتقال اطلاعات خام، خطی را از دید لایه فیزیکی، به خط بدون خطا تبدیل میکند. این کار را با شکستن داده های ورودی به قاب های داده، انتقال ترتیبی قاب ها، و پردازش قاب های اعلام وصولی که از طرف گیرنده ارسال میشود، انجام میدهد.

مسئله دیگر در این لایه ، چگونگی حفظ یک  انتقال دهنده سریع، از افتادن در دام گیرنده کند است. برای اینکه انتقال دهنده بداند که گیرنده در آن واحد چه میزان از فضای بافر را در اختیار دارد، باید از راهکار تنظیم ترافیک استفاده شود.

 

♦ لایه شبکه

وظیفه لایه شبکه، کنترل عمل زیرشبکه است. مسئله اصلی طراحی، تعیین چگونگی هدایت بسته ها از منبع به مقصد است. بسته ها می توانند مبتنی بر جدول های ایستایی باشند که به شبکه سیم کشی شده است و به ندرت تغییر میکند. آنها را میتوان در آغاز هر محاوره تعیین کرد. مسیرها میتوانند از پویایی بالایی برخوردار باشند، برای هر بسته میتوانند دوباره تعیین شوند تا بار فعلی شبکه را منعکس سازند.

اگر همزمان بسته های زیادی در زیرشبکه وجود داشته باشند، مسیر عبور را مثل سربطری تنگ میکنند و عبور مشکل میشود. کنترل این ازدحام نیز از وظایف لایه شبکه است. بطور کلی کیفیت خدمات، (تاخیر، زمان انتقال، نگرانی و غیره) به لایه شبکه مربوط میشود.

 

♦ لایه انتقال

وظیفه اصلی لایه انتقال، پذیرش داده ها از لایه تماس، شکستن آنها به واحدهای کوچکتر، انتقال آنهابه لایه شبکه، و حصول اطمینان از دریافت صحیح این قطعات در انتهای دیگر است. علاوه براین تمام این کارها باید به طور کارآمدی انجام شوند تا لایه های بالاتر را از تغییرات اجباری در فناوری سخت افزار ایزوله کند.

لایه انتقال نوع خدماتی را که باید برای لایه تماس و کاربران شبکه تهیه شود، تعیین میکند. رایجترین نوع اتصال انتقالف کانال نقطه به نقطه بدون خطاست که پیام ها یا بایت ها را به ترتیب ارسال، تحول میدهد. اما انواع دیگری از خدمات انتقال عبارتنداز: انتقال پیام های مستقل بدون تضمین حفظ ترتیب به هنگام تحویل، و پخش پیم به مقصد چندگانه. نوع خدمات پس از برقراری اتصال تعیین میشود.

 

♦ لایه جلسه

لایه جلسه در مدل OSI به کاربران موجود در ماشین های مختلف اجازه میدهد که با یکدیگر اجلاس برگزار کنند. لایه جلسه خدمات گوناگونی ارائه میکند، از جمله کنترل محاوره (تعیین نوبت برای انتقال)، مدیریت شناسه (اجازه نمی دهد که هیچ کدام کاری را همزمان شروع کنند)، و همگام سازی (موجب میشود اگر انتقال با مشکل مواجه شد، بتواند از همان جایی که با مشکل مواجه شده است، ادامه پیدا کند).

 

♦ لایه نمایش

برخلاف لایه های پایین تر که با انتقال بیت سروکار دارند، لایه نمایش با قواعد نحوی و معنای اطلاعاتی که منتقل می شوند سروکار دارد. کامپیوترها معمولا داده ها را به شکل های گوناگونی نمایش می دهند. برای اینکه این کامپیوترها بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند ساختمان داده ها را باید با استفاده از کدهای استاندارد بصورت انتزاعی تعریف کرد تا از سیم ها عبور کنند. لایه نمایش این ساختمان داده های انتزاعی را مدیریت میکند و اجازه میدهد که ساختمان داده های سطح بالایی مثل رکوردهای بانکداری تعریف و مبادله شوند.

 

♦ لایه کاربرد

لایه کاربرد حاوی قراردادهای گوناگونی است که توسط کاربران مورد استفاده قرار میگیرد. یکی از این قراردادهای لایه کاربرد HTTP است که اساس کار وب  جهانی است. وقتی مرورگری نیاز به صفحه وب دارد نام صفحه را با استفاده از قرارداد HTTP به کارگزار می فرستد. کارگزار آن صفحه را به مرورگر تحویل میدهد. سایر قراردادهای لایه کاربرد، برای انتقال فایل، پست الکترونیکی و اخبار شبکه به کار میروند.