شرح طبقات نموذج OSI
يعد نموذج OSI (Open Systems Interconnection) أحد النماذج الأساسية في مجال شبكات الحاسوب، وهو من الأدوات التي تستخدم لفهم كيفية انتقال البيانات عبر الشبكات المعقدة. تم تطوير هذا النموذج من قبل المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) بهدف تحديد كيفية تواصل الأجهزة عبر الشبكات المختلفة في إطار مكون من سبع طبقات. يوفر نموذج OSI تصنيفًا للوظائف التي تقوم بها الشبكات، مما يتيح للمختصين إمكانية فهم آلية انتقال البيانات بشكل واضح.
يتكون نموذج OSI من سبع طبقات، وكل طبقة لها دور محدد في عملية التواصل عبر الشبكة. سنقوم في هذا المقال بشرح كل طبقة من هذه الطبقات بشكل مفصل، مع التركيز على كيفية عمل كل طبقة في سلسلة نقل البيانات من جهاز إلى آخر عبر الشبكة.
الطبقة الأولى: طبقة الربط المادي (Physical Layer)
طبقة الربط المادي هي الطبقة الأولى في نموذج OSI، وهي المسؤولة عن نقل البيانات الفعلية عبر الوسائط المادية للشبكة. في هذه الطبقة، يتم تحويل البيانات من شكلها الرقمي إلى إشارات كهربائية أو ضوئية يتم إرسالها عبر الأسلاك أو الألياف البصرية أو أي نوع آخر من الوسائط المادية.
المهام الرئيسية لهذه الطبقة تتضمن:
-
تحديد المواصفات الميكانيكية والكهربائية للوسائط المادية.
-
تحديد الموصلات و التوصيلات التي ستستخدمها الشبكة.
-
تحويل البيانات إلى إشارات يمكن نقلها عبر الوسيط المادي.
من أمثلة الأجهزة التي تعمل على هذه الطبقة هي الكابلات، المفاتيح (Switches) التي تعمل على نقل البيانات عبر الشبكة، و بطاقات الشبكة (Network Interface Cards – NIC).
الطبقة الثانية: طبقة الربط البيانات (Data Link Layer)
تعتبر طبقة الربط البيانات هي الطبقة الثانية في نموذج OSI. هذه الطبقة مسؤولة عن التعامل مع الأخطاء التي قد تحدث في الطبقة الفيزيائية وكذلك تنظيم البيانات لضمان نقلها بشكل منظم. تقوم هذه الطبقة بتقسيم البيانات إلى وحدات صغيرة تُسمى الإطارات (Frames)، وتقوم بإضافة معلومات مثل عنوان MAC (Media Access Control) الذي يساعد في تحديد الأجهزة المتصلة بالشبكة.
المهام الرئيسية لهذه الطبقة تشمل:
-
تقسيم البيانات إلى إطارات يمكن إرسالها عبر الشبكة.
-
إضافة عناوين MAC الخاصة بالأجهزة على الإطارات.
-
التحكم في تدفق البيانات والتحقق من صحة الإرسال (من خلال تقنيات مثل التحكم في الخطأ).
الأجهزة التي تعمل على هذه الطبقة تشمل المفاتيح (Switches) التي تعمل على توجيه الإطارات عبر الشبكة بناءً على العنوان الفعلي للأجهزة (MAC addresses).
الطبقة الثالثة: طبقة الشبكة (Network Layer)
طبقة الشبكة هي الطبقة الثالثة في نموذج OSI، وهي المسؤولة عن توجيه البيانات عبر الشبكة بين الأجهزة المختلفة، سواء كانت هذه الأجهزة داخل نفس الشبكة المحلية (LAN) أو عبر شبكة موسعة مثل الإنترنت. في هذه الطبقة، يتم استخدام عناوين IP لتحديد الأجهزة المتصلة بالشبكة وتوجيه البيانات بين هذه الأجهزة عبر المسارات الأنسب.
المهام الرئيسية لهذه الطبقة تشمل:
-
التوجيه (Routing): تحديد أفضل المسارات لنقل البيانات بين الأجهزة.
-
العناوين المنطقية: استخدام عناوين IP لتحديد الأجهزة.
-
تقسيم البيانات إلى حزم (Packets).
أمثلة على الأجهزة التي تعمل في هذه الطبقة تشمل الموجهات (Routers)، التي تقوم بتوجيه البيانات بناءً على عنوان IP.
الطبقة الرابعة: طبقة النقل (Transport Layer)
طبقة النقل هي الطبقة الرابعة في نموذج OSI، وتعتبر من الطبقات الهامة التي تضمن نقل البيانات بشكل موثوق وآمن بين الأنظمة عبر الشبكة. هذه الطبقة توفر آلية التحقق من تكامل البيانات وضمان أن البيانات يتم استلامها بشكل صحيح.
المهام الرئيسية لهذه الطبقة تشمل:
-
إدارة تدفق البيانات: ضمان نقل البيانات بدون ازدحام أو تأخير كبير.
-
تقسيم البيانات إلى أجزاء أصغر: تُعرف هذه العملية باسم التجزئة (Segmentation).
-
إعادة إرسال البيانات المفقودة: في حال تم فقدان أي جزء من البيانات أو تعرضه للتلف، تتولى هذه الطبقة إعادة الإرسال.
-
التحقق من تسلسل البيانات: ضمان أن يتم تجميع البيانات بشكل صحيح بعد تقسيمها.
تستخدم هذه الطبقة بروتوكولات مثل TCP (Transmission Control Protocol) و UDP (User Datagram Protocol)، حيث يوفر TCP ضمانًا أكبر لموثوقية النقل، بينما يكون UDP أسرع ولكنه أقل موثوقية.
الطبقة الخامسة: طبقة الجلسة (Session Layer)
تعمل طبقة الجلسة على إدارة الاتصال بين التطبيقات عبر الشبكة. هذه الطبقة مسؤولة عن تأسيس، إدارة، وإنهاء الجلسات بين تطبيقات الأجهزة المتصلة. هي الطبقة التي تسمح بإجراء المحادثات المستمرة بين التطبيقات، مما يضمن أن البيانات تظل متسلسلة بشكل صحيح طوال مدة الاتصال.
المهام الرئيسية لهذه الطبقة تشمل:
-
إدارة الجلسات: إنشاء الجلسات بين التطبيقات المختلفة.
-
تنظيم المحادثات: ضمان أن البيانات التي يتم تبادلها بين التطبيقات تُرسل وتُستقبل بترتيب صحيح.
لا توجد الكثير من الأجهزة المخصصة لهذه الطبقة في بنية الشبكات، ولكن البرمجيات مثل إدارة الجلسات وتطبيقات الاتصال تتعامل معها بشكل أساسي.
الطبقة السادسة: طبقة العرض (Presentation Layer)
طبقة العرض هي الطبقة السادسة في نموذج OSI، وهي مسؤولة عن تنسيق البيانات لتتناسب مع تنسيق التطبيقات المستقبلة. في هذه الطبقة، يتم التعامل مع الترميز و التحويل بين تنسيقات البيانات المختلفة مثل ضغط البيانات أو تشفيرها لتوفير الأمان والخصوصية.
المهام الرئيسية لهذه الطبقة تشمل:
-
تحويل البيانات بين التنسيقات المختلفة.
-
ضغط البيانات لتقليل حجمها.
-
تشفير البيانات لزيادة الأمان.
تستخدم هذه الطبقة تقنيات مثل SSL/TLS لضمان أمان البيانات عند إرسالها عبر الشبكة، خاصة في التطبيقات التي تحتاج إلى حماية مثل البريد الإلكتروني و التطبيقات المصرفية.
الطبقة السابعة: طبقة التطبيق (Application Layer)
الطبقة السابعة هي الطبقة الأخيرة في نموذج OSI، وتعتبر الأقرب إلى المستخدم النهائي. تعمل هذه الطبقة على توفير الخدمات والواجهات التي تتيح للمستخدمين التطبيقات الوصول إلى البيانات عبر الشبكة. في هذه الطبقة، يتم تحديد كيفية تفاعل البرمجيات والتطبيقات مع الشبكة.
المهام الرئيسية لهذه الطبقة تشمل:
-
توفير الخدمات للمستخدمين والتطبيقات.
-
إدارة الاتصال بين التطبيقات التي تعمل على الأجهزة المختلفة.
-
تنسيق البروتوكولات الخاصة بالتطبيقات مثل HTTP، FTP، SMTP.
تعتبر هذه الطبقة هي الأكثر وضوحًا للمستخدم، حيث تضم التطبيقات المستخدمة في الحياة اليومية مثل متصفحات الإنترنت، البريد الإلكتروني، و خدمات الويب.
الخلاصة
نموذج OSI هو هيكل مرجعي يستخدم لفهم وتحليل كيفية تبادل البيانات عبر الشبكات. من خلال تقسيم العملية إلى سبع طبقات مختلفة، يمكن للمختصين والمطورين التعامل مع كل جزء من أجزاء الشبكة بشكل مستقل وفعال. يسمح هذا النموذج بتحديد المشاكل بشكل أسرع وتحسين تصميم الشبكات والأنظمة.
