Osi

[ElaBel]

به منظور شناخت مناسب نحوه عملکرد پروتکل در شبکه می بايست با برخی از مدل های رايج شبکه که معماری شبکه را تشريح می نمايند، آشنا گرديد. مدل OSI )Open Systems Interconnection) يک مرجع مناسب در اين زمينه است . اين مدل در سال 1984 توسط ISO ( يک سازمان بين المللی استاندارد سازی با بيش از 130 عضو) ارائه گرديد. در مدل فوق از هفت لايه برای تشريح فرآيندهای مربوط به ارتباطات استفاده می گردد. هريک از لايه ها مسيوليت انجام عمليات خاصی را برعهده دارند.. مدل OSI به عنوان يک مرجع و راهنما برای شناخت عمليات مربوط به ارتباطات استفاده می گردد. به منظور آشنا ئی با نحوه عملکرد يک شبکه ، مطالعه مدل فوق، مفيد می باشد. شکل زير هفت لايه مدل OSI را نشان می دهد.

ارسال و دريافت اطلاعات از طريق لايه های مربوطه در کامپيوترهای فرستنده و گيرنده انجام خواهد شد. داده ها توسط يک برنامه و توسط کاربر توليد خواهند شد ( نظير يک پيام الکترونيکی ) .شروع ارسال داده ها از لايه Application است . در ادامه و با حرکت به سمت پايين، در هر لايه عمليات مربوطه انجام و داده هائی به بسته های اطلاعاتی اضافه خواهد شد. در آخرين لايه ( لايه فيزيکی ) با توجه به محيط انتقال استفاده شده ، داده ها به سيگنالهای الکتريکی، پالس هائی از نور و يا سيگنالهای راديوئی تبديل و از طريق کابل و يا هوا برای کامپيوتر مقصد ارسال خواهند شد. پس از دريافت داده در کامپيوتر مقصد ، عمليات مورد نظر (معکوس عمليات ارسال ) توسط هر يک از لايه ها انجام و در نهايت با رسيدن داده به لايه Application و بکمک يک برنامه، امکان استفاده از اطلاعات ارسالی فراهم خواهد شد. شکل زير نحوه انجام فرآيند فوق را نشان می دهد.

لايه های OSI


همانگونه که اشاره گرديد مدل OSI از هفت لايه متفاوت تشکيل شده است . در ادامه عملکرد هر لايه تشريح می گردد:

• لايه هفت ( Application) . اين لايه با سيستم عامل و يا برنامه های کاربردی ارتباط دارد. کاربران با استفاده از نرم افزارهای کاربردی متفاوت قادر به انجام عمليات مرتبط با شبکه خواهند بود. مثلا" کاربران می توانند اقدام به ارسال فايل خواندن پيام ارسال پيام و ... نمايند.

• لايه شش ( Presentation) . لايه فوق داده های مورد نظر خود را از لايه Application اخذ و آنها را بگونه ای تبديل خواهد کرد که توسط ساير لايه ها قابل استفاده باشد.
• لايه پنج ( Session) . لايه فوق مسئول ايجاد ، پشتيبانی و ارتباطات مربوطه با دستگاه دريافت کننده اطلاعات است .
• لايه چهار ( Transport) . لايه فوق مسئول پشتيبانی کنترل جريان داده ها و و بررسی خطاء و بازيابی اطلاعات بين دستگاه های متفاوت است . کنترل جريان داده ها ، بدين معنی است که لايه فوق در صورتی که اطلاعاتی از چندين برنامه ارسال شده باشد ، داده های مربوطه به هر برنامه را به يک stream آماده تبديل تا در اختيار شبکه فيزيکی قرار داده شوند.
• لايه سه ( Network) . در لايه فوق روش ارسال داده ها برای دستگاه گيرنده تعيين خواهد شد. پروتکل های منطقی ، روتينگ و آدرس دهی در اين لايه انجام خواهد شد.
• لايه دو (Data). در لايه فوق ، پروتکل های فيزيکی به داده اضافه خواهند شد. در اين لايه نوع شبکه و وضعيت بسته های اطلاعاتی (Packet) نيز تعيين می گردند.
• لايه يک (Physical) . لايه فوق در ارتباط مستقيم با سخت افزار بوده و خصايص فيزيکی شبکه نظير : اتصالات ، ولتاژ و زمان را مشخص می نمايد.

مدل OSI بصورت يک مرجع بوده و پروتکل های پشته ای يک و يا چندين لايه از مدل فوق را ترکيب و در يک لايه پياده سازی می نمايند.
پروتکل های پشته ای


يک پروتکل پشته ای ، شامل مجموعه ای از پروتکل ها است که با يکديگر فعاليت نموده تا امکان انجام يک عمليات خاص را برای سخت افزار و يا نرم افزار فراهم نمايند. پروتکل TCP/IP نمونه ای از پروتکل های پشته ای است . پروتکل فوق از چهار لايه استفاده می نمايد.

• لايه يک (Network Interface) . لايه فوق ، لايه های Physical و Data را ترکيب و داده های مربوط به دستگاه های موجود در يک شبکه را روت خواهد کرد.

• لايه دو (Internet) . لايه فوق متناظر لايه Network در مدل OSI است . پروتکل اينترنت (IP) ، با استفاده از آدرس IP ( شامل يک مشخصه شبکه و يک مشخصه ميزبان ) ، آدرس دستگاه مورد نظر برای ارتباط را مشخص می نمايد.
• لايه سه (Transport) . لايه فوق متناظر با لايه Transport در مدل OSI است . پروتکل TCP(Trnsport control protocol( در لايه فوق ايفای وظيفه می نمايد
• لايه چهار (Application) . لايه فوق متناظر با لايه های Session,Presentation و Application در مدل OSI است. پروتکل هائی نظير FTP و SMTP در لايه فوق ايفای وظيفه می نمايند.

[ElaBel]

مدل مرجع OSI
OSI از کلمات Open Systems Interconnect اقتباس و يک مدل مرجع در رابطه با نحوه ارسال پيام بين دو نقطه در يک شبکه مخابراتی و يا کامپيوتری است . هدف عمده مدل فوق، ارائه توصيه ها و راهنمائی های لازم به توليد کنندگان محصولات شبکه ای به منظور توليد محصولاتی سازگار با ساير توليد کنندگان است .
مدل OSI توسط کميته IEEE ايجاد شده است . با استفاده از مدل فوق ، محصولات توليد شده توسط توليد کنندگان مختلف امکان کار با يکديگر را پيدا خواهند کرد ( سازگاری بين محصولات ) . مشکل عدم سازگاری بين محصولات توليدشده توسط شرکت های بزرگ توليد کننده تجهيزات سخت افزاری ، زمانی آغاز گرديد که شرکت HP تصميم به توليد يک محصول شبکه ای نمود و اين محصول با محصولات مشابه ساير شرکت ها ( مثلا" IBM ) سازگار نبود . با توجه به مشکل فوق ، در صورتی که قصد تهيه چهل کارت شبکه برای سازمان خود را داشته باشيد ، می بايست ساير تجهيزات مورد نياز شبکه را نيز از همان توليد کننده تهيه می نموديد ( اطمينان از سازگاری بين آنان ) . مشکل فوق تا زمان ايجاد مدل مرجع OSI همچنان وجود داشت و به عنوان يک معظل بزرگ در اين زمينه مطرح بود .
مدل OSI دارای هفت لايه متفاوت است که هر يک از آنان به منظور انجام عملياتی خاص ، طراحی شده اند . بالاترين لايه ، لايه هفت و پائين ترين لايه ، لايه يک است . در زمان ارسال داده از يک کامپيوتر به کامپيوتر ديگر ، داده ها حرکت خود را از لايه هفتم آغاز نموده و پس از تبديل به سگمنت ، ديتاگرام ، بسته اطلاعاتی ( Packet ) و فريم ، در نهايت از طريق محيط انتقال ( مثلا" کابل ) برای کامپيوتر مقصد ارسال می گردند .

عملکرد هر يک از لايه های مدل مرجع OSI :

• لايه Application ( لايه هفتم )
  □ ارائه سرويس های شبکه به برنامه ها ( نظير پست الکترونيکی ، ارسال فايل ها و ... )
  □ تشخيص زمان لازم به منظور دستيابی به شبکه
  لايه Presentation ( لايه ششم )
  □ ايجاد اطمينان لازم در رابطه با قابل استفاده بودن داده برای سيستم دريافت کننده
  □ فرمت داده
  □ ساختمان های داده
  □ توافق در رابطه با گرامر انتقال داده برای لايه Application
  □ رمزنگاری داده
  لايه Session ( لايه پنجم )
  □ ا يجاد ، مديريت و خاتمه ارتباط برقرار شده بين برنامه ها
  لايه Transport ( لايه چهارم )
  □ در ارتباط با رويکردهای متفاوت حمل داده بين کامپيوترهای ميزبان
  □ حمل مطمئن داده
  □ ايجاد ، مديريت و خاتمه مدارات مجازی
  □ تشخيص و برطرف نمودن خطاء
  □ تقسيم داده به فريم و نسبت دهی يک دنباله عددی مناسب به هر يک از آنان
  □ پروتکل های TCP، UDP و SPX در اين لايه قرار دارند .
  لايه Network ( لايه سوم )
  □ ارائه ارتباط و مسير انتخابی برای دو سيستم
  □ حوزه روتينگ
  □ پاسخ به سوالات متعددی نظير نحوه ارتباط سيستم های موجود در سگمنت های متفاوت شبکه
  □ آدرس های مبداء ، مقصد ، Subnet و تشخيص مسير لازم
  □ پروتکل های IP و IPX در اين لايه استفاده می گردند .
  لايه Datalink ( لايه دوم )
  □ انتقال مطمئن داده از طريق محيط انتقال
  □ آدرس دهی فيزيکی و يا سخت افزاری ( MAC ) ، توپولوژی شبکه
  □ فريم ها در اين لايه قرار دارند.
• لايه Physical ( لايه اول )
  □ کابل ها ، کانکتورها ، ولتاژها ، نرخ انتقال داده
  □ ارسال اطلاعات به صورت مجموعه ای از بيت ها ، سيگنال های الکتريکی و اينترفيس های سخت افزاری