در ادامه مطلب آموزشی گسترش اندیشه پویا، با مفاهیم شبکه آشنا میشویم:
مدل OSI یک چارچوب مفهومی استاندارد ومدل شبکههای کامپیوتریاست که نحوه ارتباط در شبکههای کامپیوتری را توضیح میدهد و ارتباطات را به هفت لایه تقسیم میکند. این مدل مانند یک زبان مشترک بین دستگاههای مختلف عمل میکند تا بتوانند بدون توجه به نوع سختافزار یا نرمافزار با هم ارتباط برقرار کنند. اگر شبکه را یک بزرگراه دیجیتالی تصور کنیم، مدل OSI نقشهای است که نشان میدهد بستههای داده چگونه از مبدا تا مقصد حرکت میکنند و در هر مرحله چه قوانین و پردازشهایی روی آنها انجام میشود. در این مطلب از مجله به زبان ساده به این سوال پاسخ میدهیم که مدل OSI چیست و چه کاربردهایی دارد.
- با مدل ۷ لایه OSI در شبکههای کامپیوتری آشنا میشوید.نحوه انتقال داده در مدل OSI را فرا میگیرید.با انواع پروتکلهای موجود در لایههای مدل OSI آشنا خواهید شد.کاربردهای مدل هفت لایه OSI را متوجه خواهید شد.تفاوتهای بین دو مدل OSI و TCP/IP را درک میکنید.نحوه عیبیابی مشکلات شبکه با مدل OSI را یاد میگیرید.
با مطالعه این مطلب، هفت لایه مدل OSI و پروتکلهای هر لایه را همراه با مثالهای عینی برای درک نحوه کار هماهنگ آنها خواهید آموخت. علاوه بر بررسی کاربردها، مزایا، معایب و آموزش عملی عیبیابی شبکه، با این مدل مفهومی آشنا میشوید. در نهایت، متوجه خواهید شد که یک پیام چگونه مسیر خود را از گوشی شما تا رایانه دوستتان در آن سوی کره زمین طی میکند.
مدل «اتصال متقابل سیستمهای باز» (Open Systems Interconnection | OSI) یک چارچوب مفهومی و استاندارد بینالمللی است که نحوه برقراری ارتباط درشبکههای رایانهایرا مشخص میکند و در سال ۱۹۸۴ میلادی (۱۳۶۳ شمسی) معرفی شد.
این که چگونه یک بیت اطلاعات از یک کامپیوتر به کامپیوتری دیگر در شبکه منتقل میشود، مفهومی پیچیده است. هدف از ارائه مدل OSI این بود که تولیدکنندگان مختلف سختافزار و نرمافزار بتوانند محصولاتی سازگار بسازند که امکان ارتباط با یکدیگر را داشته باشند. این مدل، ارتباطات شبکه را به ۷ لایه مجزا تقسیم میکند که هر کدام نقش مشخصی دارند و همگی با همکاری یکدیگر باعث انتقال یک پیام دیجیتال در شبکه میشوند.
مدل OSI به متخصصانفناوری اطلاعات، علوم کامپیوتر وامنیت سایبریکمک میکند تا با تجزیه سیستم به این لایهها، روند انتقال داده از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر را بهتر درک کنند.
مدل OSI به زبان ساده
تصور کنید که میخواهید نامهای را برای یکی از دوستان خود در کشور دیگری ارسال کنید. مراحل کار به صورت زیر است:
- نوشتن نامهقرار دادن نامه در پاکتنوشتن آدرس فرستنده و گیرنده در پشت پاکت نامهبردن نامه به اداره پست
بعد از طی شدن مراحل بالا نامه به دست دوست شما خواهد رسید. مدل OSI در شبکههای کامپیوتری مانند یک سیستم پستی در ارتباطات دیجیتال عمل میکند. این مدل یک چارچوب مفهومی است که نحوه ارتباط دستگاههای مختلف در شبکه را استاندارد میکند. به زبان ساده، مدل OSI را میتوان مانند یک زبان مشترک جهانی در نظر گرفت که به واسطهی آن گوشی آيفون میتواند با یک لپتاپ ویندوزی ارتباط برقرار کند و سپس، همان لپتاپ بتواند به یک سرور لینوکسی متصل شود.بدون وجود مدل OSI هر دستگاه تنها زبان خودش را میفهمید و انتقال دادهها به آسانی امکانپذیر نبود.
چرا به مدل OSI نیاز داریم؟
پیش از معرفی مدل OSI هر شرکت و تولیدکنندهای، تجهیزات شبکه را بر اساس استانداردها و پروتکلهای اختصاصی خودش طراحی میکرد. نتیجه این رویکرد، پدید آمدن مجموعهای از دستگاهها بود که توانایی برقراری ارتباط با یکدیگر را نداشتند. این شرایط مانند حالتی است که یک نفر به زبان فارسی، یک نفر به زبان انگلیسی و فرد دیگری به زبان اسپانیایی صحبت میکند و مترجمی نیز وجود ندارد. مدل OSI این مشکل را با ایجاد ۷ لایه استاندارد حل کرد که به طور یکپارچه با یکدیگر کار میکنند. به بیانی دیگر، مدل OSI همان زبان جهانی شبکه است که به تمام دستگاهها امکان میدهد تا یکدیگر را بفهمند و به صورت یکپارچه عمل کنند.
هفت لایه مدل OSI چیست؟
مدل OSI فرایند ارتباطات شبکهای را به هفت لایه مجزا تقسیم میکند که هر کدام وظایف مشخصی را بر عهده دارند. این تقسیمبندی دقیق علاوه بر استانداردسازی ارتباطات، عیبیابی، توسعه و یادگیری مفاهیم شبکه را نیز به شدت تسهیل کرده است. در ادامه هفت لایه مدل OSI آورده شده است.
- «لایه فیزیکی» (Physical Layer)«لایه پیوند داده» (Data Link Layer)«لایه شبکه» (Network Layer)«لایه انتقال» (Transport Layer)«لایه نشست» (Session Layer)«لایه نمایش» (Presentation Layer)«لایه اپلیکیشن» (Application Layer)
برای پاسخ به این سوال که مدل OSI چیست و چگونه کار میکند باید بررسی را از پایینترین لایه شروع کرد. در مدل OSI همه چیز از لایه فیزیکی شروع میشود. لایه فیزیکی نخستین و اساسیترین لایه در مدل OSI است که همان نقشی را ایفا میکند که جادهها و بزرگراهها در دنیای حملونقل ایفا میکنند.به زبان ساده، لایه فیزیکی در مدل OSI بستری واقعی برای عبور و مرور دادهها را فراهم میکند.
وظیفه لایه فیزیکی در مدل OSI چیست؟
وظیفه اصلی لایه فیزیکی مدیریت ارتباط فیزیکی واقعی میان دستگاهها است. همان گونه که خودروها برای جابهجایی به جاده نیاز دارند، دادهها نیز برای حرکت از دستگاهی به دستگاه دیگر در شبکه باید از مسیرهای فیزیکی استفاده کنند. لایه فیزیکی بیتهای خام را دریافت میکند و آنها را به سیگنالهایی تبدیل میکند که قابلیت عبور از این مسیرها را داشته باشند.به زبان ساده، لایه فیزیکی در مدل OSI مشخص میکند که دادهها بر بستر چه رسانهای و با چه مشخصات الکتریکی، نوری یا رادیویی جابهجا شوند.
نمونههایی از مسیرهای فیزیکی داده
لایه فیزیکی میتواند شکلهای گوناگونی داشته باشد. درست مانند جادههای آسفالت، ریلی، هوایی و دریایی مسیرهای عبور داده نیز انواع مختلفی دارند که در ادامه آورده شده است.
- کابلهای «اترنت» (Ethernet)کابلهای «فیبر نوری» (Fiber Optic)امواج رادیویی Wi-Fiسیگنالهای بلوتوث
سناریو واقعی از لایه فیزیکی
هنگامی که یککابل اترنترا به لپتاپ خود وصل میکنید. در این لحظه، لایه فیزیکی وارد عمل میشود و تضمین میکند که سیگنالهای الکتریکی بتوانند از درون سیمهای مسی عبور کنند. لایه فیزیکی همانند جاده همواری است که باعث میشود تا بیتهای اطلاعات بدون گم شدن و با کمترین آسیب از کارت شبکه لپتاپ تا سوئیچ یا روتر مقصد حرکت کنند. بدون این بستر فیزیکی هیچ یک از فعالیتهای لایههای بالاتر مانند وبگردی یا ارسال ایمیل امکانپذیر نخواهد بود. بنابراین، لایه فیزیکی را میتوان بنیادیترین لایه در مدل OSI دانست که اساس ارتباطات شبکهای را شکل میدهد.
دومین لایه در مدل مفهومی OSI،لایه پیوند دادهاست. اگر لایه فیزیکی را همچون بزرگراهی در نظر بگیریم که مسیر عبور دادهها را مشخص میکند، لایه پیوند داده مسئولیت برقراری نظم و امنیت در این بزرگراه را بر عهده دارد. لایه پیوند داده درست مانند قوانین راهنمایی و رانندگی و تابلوهای ترافیکی عمل میکند تا دادهها بدون برخورد با یکدیگر به مقصد خود در شبکه برسند.
وظیفه لایه پیوند داده در مدل OSI چیست؟
وظیفه اصلی لایه پیوند داده مدیریت نحوه جابهجایی دادهها میان دستگاههایی است که به طور مستقیم به یکدیگر متصل هستند. علاوه بر این، لایه Data Link مسئولیت تشخیص خطاهای احتمالی در حین انتقال داده را نیز بر عهده دارد. به زبان ساده، هنگامی که دادهای از دستگاه شما به مقصدی در همان شبکه محلی ارسال میشود، لایه پیوند داده مانند پلیس راهنمایی و رانندگی عمل میکند. این لایه با مشخص کردن مسیر از برخورد بستهها جلوگیری میکند و سلامت بستهها را تا رسیدن به مقصد تضمین میکند.
مفاهیم کلیدی لایه پیوند داده
لایه پیوند داده نقش بسیار مهمی در مدل OSI دارد. برای درک بهتر نحوه عملکرد این لایه آشنایی با مفاهیم زیر ضروری است.
- آدرس MAC: هر دستگاهی در شبکه یک شناسه فیزیکی منحصر به فرد دارد که به آنآدرس MACگفته میشود. از این آدرس برای شناسایی دستگاهها در شبکه استفاده میشود. به عنوان مثال، آدرس00:1B:44:11:3A:B7نمونهای از آدرس MAC یک دستگاه است.قابها (Frames): لایه پیوند داده بستههای دریافتی از لایه بالاتر را درون بستهبندی هایی به نام Frame قرار میدهد. هر Frame شامل داده اصلی به همراه اطلاعات آدرسدهی مانند آدرس مبدا و مقصد و بخش تشخیص خطا است. به زبان ساده، هر Frame مشابه پاکت پستی است که آدرس فرستنده و گیرنده بر روی آن درج میشود و محتوایی نیز درون آن قرار میگیرد.تشخیص خطا: یکی از وظایف مهم لایه پیوند داده اطمینان از سلامت دادهها است. در انتهای هر Frame بخشی به نام «توالی بررسی فریم» (Frame Check Sequence | FCS) قرار دارد که دستگاه گیرنده به کمک آن میتواند از سلامت بسته داده اطمینان پیدا کند.
سناریو واقعی از لایه پیوند داده
هنگامی که لپتاپ خود را به روتر یامودمخانگی متصل میکنید و قصد ارسال داده برای مودم را دارید. در این شرایط، لایه پیوند داده وارد عمل میشود و آدرس MAC لپتاپ شما را به عنوان فرستنده و آدرس MAC روتر را به عنوان گیرنده بر روی Frame درج میکند. سپس، Frame از طریق لایه فیزیکی به سمت روتر حرکت میکند و روتر با بررسی آدرس MAC مقصد بسته را میپذیرد و در صورت سالم بودن به لایه بالاتر تحویل میدهد. این سناریو به صورت عملی نقش لایه پیوند داده در مدل OSI را نشان میدهد که باعث انضباط ترافیکی و مدیریت ارسال داده در شبکه میشود.
در جستجوی پاسخ به این سوال که مدل OSI چیست و چگونه کار میکند باید به سراغ لایه سوم مدل OSI یعنی لایه شبکه رفت. پس از آن که لایه فیزیکی مسیر عبور داده را مهیا کرد و لایه پیوند داده نیز قوانین ترافیکی درون شبکه محلی را مشخص کرد، نوبت به لایه سوم یعنی لایه شبکه میرسد که وظایف به مراتب گستردهتری دارد. این لایه همانند یک دستگاه مسیریاب عمل کرده و بهترین مسیر برای رسیدن از مبدا به مقصد را در شبکه مشخص میکند.
وظیفه لایه شبکه در مدل OSI چیست؟
وظیفه اصلی لایه شبکه، تعیین بهترین مسیر ممکن برای عبور داده در شبکههای گوناگون است. تصور کنید که میخواهید با خودرو از خانه خود در یک شهر به مقصدی در شهر دیگر سفر کنید. مسیریاب خودرو تمام بزرگراهها، تقاطعها و مسیرهای فرعی را از نظر فاصله و ترافیک بررسی میکند و در نهایت، بهترین و کوتاهترین مسیر را پیشنهاد میدهد. لایه شبکه در مدل OSI نیز دقیقاً همین کار را برای بستههای داده انجام میدهد. این لایه بررسی میکند که بستههای داده از کدام روتر و شبکههای واسطه باید عبور کنند تا به مقصد نهایی خود برسند. این فرایند «مسیریابی» (Routing) نام دارد و وظیفه اصلی لایه شبکه محسوب میشود. پیشتر در مطلب زیر از مجله مسیریابی در لایه شبکه به صورت جامع مورد بررسی قرار گرفته است.
مهمترین بخش در لایه شبکه چیست؟
کلیدیترین عنصر در لایه شبکه آدرسهای IP هستند. همان طور که در دنیای واقعی هر ساختمان یک آدرس پستی منحصر به فرد دارد، هر دستگاه در اینترنت نیز یک آدرس منطقی به نام آدرس IP دارد. برای آشنایی بیشتر با مفهوم آدرس IP در شبکه میتوانیدفیلم آموزش رایگان آدرس IP چیستاز را مشاهده کنید که لینک آن در ادامه آورده شده است.
لایه شبکه از آدرس IP برای شناسایی مبدا و مقصد بستهها استفاده میکند. آدرس IP شباهت زیادی به آدرس پستی دارد که در آن نشانی به صورت سلسله مراتبی از نام کشور، شهر، خیابان و پلاک ساختمان مشخص میشود. در شبکههای کامپیوتری نیز آدرس IP به روترها امکان میدهد تا تصمیم بگیرند که هر بسته را به کدام سمت هدایت کنند. پروتکل IP در دو نسخه IPv4 و IPv6 معرفی شده است و به عنوان ستون فقرات اینترنت امروزی شناخته میشود.
سناریو واقعی از لایه شبکه
هنگامی که در مروگر خود آدرس سایتgoogleرا تایپ میکنید. در این لحظه، درخواست شما باید از لپتاپتان به سرورهای گوگل برسد. این سرورها ممکن است با شما هزاران کیلومتر فاصله داشته باشند. در این جا لایه شبکه وارد عمل شده و با استفاده از آدرسهای IP درخواست شما را از بین چندین روتر در مسیر اینترنت هدایت میکند. هر روتر یک دستگاه فعال در شبکه محسوب میشود که آدرس IP مقصد را میخواند و بسته را به روتر بعدی در مسیر میفرستد تا این فرایند گامبهگام ادامه پیدا کند و بسته به مقصد نهایی برسد.
لایه انتقالدر مدل OSI مسئولیت تحویل سالم و کامل بستهها را بر عهده دارد. این لایه رفتاری مشابه یک شرکت ارسال محصولات پستی دارد و ارسال صحیح و بدون خرابی دادهها به مقصد را تضمین میکند. وظیفه اصلی لایه انتقال تضمین تحویل قابل اعتماد دادهها و مدیریت جریان ارسال است.
وقتی دادهها به لایه انتقال میرسند، این لایه دادهها را به قطعات کوچکتری تقسیم میکند و به هر قطعه یک شماره ترتیب میدهد و در سمت گیرنده قطعات را به همان ترتیب سرهم میکند. اگر در طول مسیر قطعه گم شود یا آسیب ببیند، آنگاه لایه انتقال دوباره همان قطعه را درخواست میکند.به زبان ساده، لایه انتقال مانند یک پیک حرفهای بستهها را شمارهگذاری میکند، رسید تحویل میگیرد و در صورت بروز مشکل نیز موضوع را پیگیری میکند.
پروتکلهای اصلی لایه انتقال کدامند؟
لایه انتقال در مدل OSI مسئولیت سالم رساندن بستهها را بر عهده دارد که برای این کار از دو پروتکل اصلی استفاده میکند. در ادامه پروتکلهای اصلی لایه انتقال آورده شده است.
- TCP: پروتکل TCP را میتوان به پست سفارشی تشبیه کرد. در این روش بستهها به مقصد ارسال میشوند و از سالم رسیدن آنها نیز اطمینان حاصل میشود. در این روش اگر بستهای گم شود، فرستنده از آن مطلع شده و آن را دوباره ارسال میکند. در مجموع، این پروتکل قابلیت اطمینان بالایی دارد و برای کاربردهایی همچون دانلود فایل، ارسال ایمیل و بارگذاری صفحات وب مورد استفاده قرار میگیرد.UDP: این پروتکل یک سرویس بسیار سریع اما بدون تضمین را ارائه میکند. پروتکل UDP را میتوان به پست عادی تشبیه کرد. در این روش بسته ارسال میشود ولی تاییدیه برای رسیدن آن به مقصد دریافت نمیشود. بنابراین، سرعت تحویل در این روش بسیار بالا است اما تضمینی برای رسیدن تمام بستهها به مقصد وجود ندارد. این پروتکل برای استریم ویدیو، مکالمات اینترنتی و بازیهای آنلاین کاربرد دارد که سرعت در آنها بسیار مهم است.
سناریو واقعی از لایه انتقال
تصور کنید که در حال دانلود یک فایل حجیم از اینترنت هستید. در این فرایند، فایل مورد نظر به صدها قطعه کوچک تقسیم شده و از طریق شبکه به رایانه شما ارسال میشود. پروتکل TCP در لایه انتقال وظیفه دارد که از رسیدن تکتک این قطعات به درستی و با همان ترتیب اصلی اطمینان حاصل کند. در صورت گم شدن یکی از قطعات داده، پروتکل TCP از سرور درخواست میکند تا آن قطعه را دوباره ارسال کند.
برای درک بهتر، پیشنهاد میکنیم مطلب زیر از مجله را مطالعه کنید:
۴ لایه پایینی در مدل OSI دادهها را از بستر فیزیکی تا تحویل مطمئن به مقصد هدایت میکنند. لایه بعدی در مدل OSI لایه نشست نام دارد. این لایه نقش یک هماهنگکننده حرفهای را ایفا میکند. لایه نشست را میتوان مانند مدیر تماس تلفنی در نظر گرفت که مکالمات بین برنامههای مختلف را برقرار میسازد، آنها را مدیریت میکند و در نهایت به درستی خاتمه میدهد.
وظیفه اصلی لایه Session مدیریت ارتباطات میان برنامههای کاربردی است. این لایه یک نشست یا جلسه ارتباطی بین دو برنامه به عنوان مثال مرورگر و سرور بانک ایجاد میکند، آن را در طول تبادل داده فعال نگه میدارد و پس از پایان کار، این جلسه را میبندد.
وظایف اصلی لایه نشست در مدل OSI چیست؟
لایه نشست ۳ وظیفه اصلی را بر عهده دارد که در ادامه آورده شده است.
- ایجاد نشست: زمانی که دو برنامه بخواهند با یکدیگر ارتباط داشته باشند، لایه جلسه یک نشست جدید ایجاد میکند. این مورد مشابه برداشتن تلفن و گرفتن شماره است که یک کانال ارتباطی بین دو طرف مکالمه ایجاد میشود.مدیریت نوبت: در طول یک نشست دو طرف به تناوب داده ارسال میکنند. لایه جلسه مشخص میکند که در هر لحظه کدام یک از طرفین باید داده ارسال کند.خاتمه نشست: بعد از تمام شدن ارتباط دو دستگاه، لایه جلسه آن نشست را خاتمه میدهد. این کار باعث میشود تا منابع شبکه آزاد شوند.
سناریو واقعی از لایه نشست
در زمان استفاده از اپلیکیشن بانکی با وارد کردن نام کاربری و کلمه عبور هویت خود را تایید میکنید. در این لحظه، لایه جلسه یک نشست امن بین شما و سرور بانک ایجاد میکند. این نشست در تمام مدت حضور شما در برنامه و انجام تراکنشهای مالی و مشاهده حسابها فعال باقی میماند. با کلیک بر روی دکمه خروج در برنامه لایه جلسه این نشست را به صورت ایمن خاتمه میدهد تا فرد دیگری نتواند به اطلاعات حساب شما دسترسی داشته باشد.به زبان ساده، لایه نشست در مدل OSI امنیت و پایداری ارتباط را تضمین میکند.
پیشتر در این خصوص صحبت شد که مدل OSI استانداردی را برای ارتباطات شبکهای فراهم میکند. بر اساس این مدل دستگاههای مختلف با سیستمعاملها و سازندگان متفاوت میتوانند با یکدیگر ارتباط داشته باشند. ارتباط بین دستگاههای مختلف در مدل OSI توسط لایه نمایش صورت میگیرد. در واقع، لایه نمایش کمک میکند تا دستگاهها بتوانند زبان یکدیگر را متوجه شوند.به زبان ساده، لایه نمایش مانند یک مترجم عمل میکند که ارتباط بین دو دستگاه متفاوت را امکانپذیر میسازد.
وظایف اصلی لایه نمایش در مدل OSI چیست؟
وظیفه اصلی لایه نمایش مدیریت دادهها،رمزنگاریو فشردهسازی است. نقش این لایه همانند مترجمی است که بین دو دیپلمات از کشورهای مختلف قرار میگیرد تا ارتباط بین آنها را شکل دهد. این مترجم سخنان را ترجمه میکند، پیامهای محرمانه را به رمز تبدیل میکند و خلاصهبرداری نامههای طولانی را نیز انجام میدهد. به طور خلاصه، وظایف اصلی لایه نمایش در مدل OSI عبارتنداز:
- رمزنگاری و رمزگشاییفشردهسازیتبدیل فرمت
سناریو واقعی از لایه نمایش
شرایطی را در نظر بگیرید که در مرورگر خود از یک وبسایت امن بازدید میکنید. در پس زمینه این ارتباط، لایه نمایش وارد عمل میشود و تمام دادههای ارسال شده از مرورگر شما به سمت سرور سایت را رمزنگاری میکند. علاوه بر این، در زمان دریافت پاسخ از سرور نیز همین لایه دادهها را رمزگشایی میکند تا مرورگر بتواند صفحه وبسایت را به شما نمایش دهد. بنابراین، میتوان گفت که لایه نمایش همانند یک نگهبان و مترجم است که امنیت و قابلیت فهم دادهها را برای طرفین ارتباط تضمین میکند.
آخرین لایه در مدل OSI لایه اپلیکیشن است. در این لایه تمام تلاشهای صورت گرفته در لایههای زیرین به ثمر میرسد و نتیجه نهایی به کاربر نمایش داده میشود. در واقع، لایه اپلیکیشن جایی است که در آن کاربر با شبکه تعامل دارد.
وظیفه اصلی لایه کاربرد ارائه مستقیم خدمات شبکه به کاربران نهایی است. یکی از تصورات اشتباه در خصوص لایه کاربرد این است که برنامههای کاربردی مانند مرورگرها یا نرمافزارها در این لایه قرار میگیرند. به این نکته باید اشاره کرد که برنامههای کاربردی در این لایه قرار نمیگیرند، بلکه این لایه پروتکلها و سرویسهایی را شامل میشود که برنامههای کاربردی برای ارتباط با شبکه از آن استفاده میکنند.به زبان ساده، لایه کاربرد رابطی بین نرمافزار و شبکهای است که در پسزمینه فعالیت میکند.
نمونههایی از لایه کاربرد
لایه کاربرد در مدل OSI طیف گستردهای از پروتکلها را ارائه میدهد که هر کدام برای هدف خاصی طراحی شدهاند. در ادامه تعدادی از پروتکلها آورده شده است.
- مرورگر وب (HTTP/HTTPS): هنگام بازدید از یک سایت مرورگر ازپروتکل HTTPیا HTTPS برای نمایش استفاده میکند. این پروتکل نحوه درخواست و دریافت صفحات وب را بین مرورگر وسرورتعریف میکند.سرویس ایمیل (SMTP, POP3, IMAP): ارسال ایمیل با استفاده از پروتکل SMTP انجام میشود و دریافت ایمیلها نیز از طریق پروتکل POP3 یا IMAP صورت میگیرد.انتقال فایل (FTP): این پروتکل ارسال فایل بین کامپیوتر و سرور راه دور را امکانپذیر میکند.دسترسی از راه دور (SSH): این پروتکل اتصال امن به یک سرور یا دستگاه دیگر در شبکه را امکانپذیر میکند و مدیریت آن از راه دور را فراهم میکند.
سناریو واقعی از لایه کاربرد
تعامل کاربر با لایه کاربرد زمانی آغاز میشود که در نوار آدرس مرورگر خود نشانی یک وبسایت را تایپ میکند. در این لحظه کاربر به صورت مستقیم با لایه کاربرد در حال تعامل است. مرورگر با استفاده از پروتکل HTTP یا HTTPS درخواست کاربر را به سمت سرور ارسال میکند. این درخواست از تمام لایههای مدل OSI عبور میکند و در نهایت، به سرور میرسد. پاسخ دریافتی از سرور نیز همین مسیر را به صورت معکوس طی کرده و سرانجام لایه کاربرد صفحه وب مورد نظر را نمایش میدهد.بنابراین، لایه کاربرد نقطه آغاز و پایان تمام ارتباطات شبکه از نگاه کاربر است.
براینصب اپلیکیشنرایگانمجله کلیک کنید.
مسیر یادگیری شبکه های کامپیوتری با
امروزه تصور جهانی بدون شبکههای کامپیوتری ناممکن به نظر میرسد. از پیامرسانها و شبکههای اجتماعی گرفته تا سامانههای بانکی، خدمات درمانی،تجارت الکترونیک، آموزش و حتی زیرساختهای حیاتی مانند آب و برق نیز همگی به نوعی به شبکههای کامپیوتری وابسته هستند. شبکههای کامپیوتری امروزه به یک ضرورت حیاتی تبدیل شدهاند و به نوعی میتوان گفت که ستون فقرات زندگی مدرن را تشکیل میدهند.
شبکههای کامپیوتری یکی از پرتقاضاترین حوزههای فناوری اطلاعات است. مشاغلی محبوبی همچونمدیر شبکه، مهندس امنیت شبکه، تحلیلگر ترافیک، متخصص زیرساخت ابری و کارشناس پشتیبانی فنی همگی نیازمند درک عمیقی از مفاهیم شبکه هستند. برای یادگیری مفاهیم شبکه باید براساس یک نقشه راه مشخص عمل کرد تا بتوان طیف گستردهای از موضوعات نظیر معماری شبکه، زیرساختهای ارتباطی، مسیریابی پیشرفته، امنیت شبکه و عیبیابی حرفهای را یاد گرفت.
خوشبختانه به عنوان بزرگترین آموزشگاه آنلاین کشور یک مسیر یادگیری کامل و گامبهگام را برای علاقهمندان و متخصصان شبکه فراهم کرده است. این آموزشها درمجموعه فیلمهای آموزش شبکههای کامپیوتری از مقدماتی تا پیشرفتهاز گردآوری شدهاند که از طریق لینک زیر قابل دسترسی هستند.
- مجموعه فیلمهای آموزش شبکههای کامپیوتری از مقدماتی تا پیشرفته فرادرس
این مجموعه آموزشی شامل دورههای متنوعی است که از مفاهیم پایه مانند مدلهای OSI و TCP/IP گرفته تا مباحث پیشرفتهای همچون مدیریت شبکه، طراحی زیرساختهای سازمانی، پیکربندی سیسکو و امنیت شبکه را شامل میشود.
علاقهمندان به شبکه و متخصصان این حوزه با توجه به سطح خود میتوانند از آموزشهای موجود در این مجموعه استفاده کنند. در ادامه تعدادی از آموزشهای پیشنهادی موجود در این مجموعه آورده شده است.
- فیلم آموزش نتورک پلاس +Network و اصول شبکه با کاربردی و عملی همراه با گواهینامه فرادرسفیلم آموزش شبکه های کامپیوتری ۱ با گواهینامه فرادرسفیلم آموزش سیسکو آیس Cisco ISE برای امنیت شبکه های کامپیوتری با گواهینامه فرادرسفیلم آموزش امنیت زیر ساخت شبکه برای امن سازی تجهیزات سیسکو فرادرسفیلم آموزش مقدماتی وایرشارک برای آنالیز ترافیک و پروتکل های شبکه با گواهینامه فرادرسفیلم آموزش شناخت انواع هک و روش های مقابله با آن با گواهینامه فرادرس
چگونه لایه های مدل OSI با یکدیگر کار میکنند؟
در بخش قبل به این سوال پاسخ داده شد که مدل OSI چیست و از چه لایههایی تشکیل شده است. علاوه بر این، وظایف هر کدام از این لایهها نیز مورد بررسی قرار گرفت. لایههای مدل OSI در یک هماهنگی بینقص با یکدیگر پیامها را منتقل میکنند و ارتباط در شبکه را امکانپذیر میسازند.
برای درک بهتر نحوه همکاری میان لایههای مدل OSI مسیر یک پیام متنی ساده در پیامرسان واتسآپ را دنبال خواهیم کرد. این مسیر شامل تمام اتفاقاتی میشود که برای پیام شما رخ میدهد تا از صفحه گوشی شما ارسال شده و در نهایت در صفحه گوشی دوستتان مشاهده شود.
ارسال داده (مسیر حرکت از بالا به پایین)
هنگام ارسال پیام، مسیر حرکت دادهها از بالاترین لایه OSI شروع میشود و به تدریج این دادهها از لایههای پایینتر عبور میکنند. در این مسیر هر لایه مواردی را به داده اضافه میکند و آن را برای لایه بعد آماده میکند. مسیر حرکت دادهها هنگام ارسال پیام در واتساپ به صورت زیر است.
- لایه کاربرد: پیام «سلام» را در اپلیکیشن واتساپ تایپ میکنید.لایه نمایش: برای حفظ امنیت پیام شما را رمزنگاری و فشرده میکند.لایه جلسه: یک نشست امن بین شما و سرورهای واتساپ برقرار میکند.لایه انتقال: پیام را به قطعات کوچکتر تقسیم و هر قطعه را شمارهگذاری میکند.لایه شبکه: به هر کدام از قطعات، آدرس IP مبدا (گوشی شما) و آدرس IP مقصد (سرور واتساپ) را اضافه میکند.لایه پیوند داده: آدرس MAC مبدا و مقصد را برای مسیریابی درون شبکهها به قطعات اضافه میکند.لایه فیزیکی: بیتهای داده را به سیگنالهای الکتریکی یا امواج رادیویی تبدیل میکند و بر روی رسانه فیزیکی انتقال را انجام میدهد.
دریافت داده (مسیر حرکت از پایین به بالا)
در سمت گیرنده تمام مراحل بالا به صورت معکوس طی میشود تا پیام به حالت اولیه خود بازگردد. مسیر دریافت داده به صورت زیر است.
- لایه فیزیکی: سیگنالهای الکتریکی یا امواج رادیویی را دریافت میکند.لایه پیوند داده: آدرسهای MAC بررسی میشوند تا از رسیدن دادهها به دستگاه صحیح اطمینان حاصل شود.لایه شبکه: با بررسی آدرسهای IP داده را به سمت دستگاه درست هدایت میکند.لایه انتقال: قطعات داده را با توجه به شمارههای آنها به ترتیب کنار یکدیگر قرار میدهد.لایه جلسه: این نشست ارتباطی را مدیریت میکند.لایه نمایش: پیامها را از حالت رمزنگاری و فشرده خارج میکند.لایه کاربرد: واتساپ پیام «سلام» را در گوشی دوست شما نمایش میدهد.
پروتکل های رایج در هر لایه مدل OSI
برای درک بهتر مدل OSI و نحوه کار آن باید پروتکلهای موجود در هر کدام از لایههای این مدل را شناخت. هر کدام از لایههای OSI شامل تعدادی پروتکل و استاندارد هستند که مطابق با وظایف تعریف شده در آن لایه عمل میکنند. در ادامه پروتکلهای اصلی هر کدام از لایهها به تفکیک آورده شده است.
پروتکلهای لایه کاربرد
این لایه نزدیکترین بخش به کاربر است و پروتکلها متعددی را شامل میشود. در ادامه تعدادی از پروتکلهای لایه کاربرد آورده شده است.
- HTTP و HTTPS: پروتکلهای اصلی برای بارگذاری صفحات وب هستند که امروزه تمام وبگردی بر اساس آنها شکل میگیرد.FTP: برای بارگذاری و انتقال فایل بین کلاینت و سرور مورد استفاده قرار میگیرد.SMTP: برای ارسال ایمیل مورد استفاده قرار میگیرد.DNS: برای تبدیل آدرسهای IP به نام دامنه کاربرد دارد.
پروتکلهای لایه نمایش
استانداردها و پروتکلهای موجود در این لایه مواردی همچون قالببندی، امنیت و فشردهسازی دادهها را در بر میگیرند. از جمله مهمترین پروتکلهای این لایه به موارد زیر میتوان اشاره کرد.
- SSL/TLS: دادهها را پیش از ارسال رمزنگاری میکنند.MPEG و JPEG: استانداردهایی برای فشردهسازی تصاویر و ویدیوها هستند که انتقال سریعتر اطلاعات را امکانپذیر میکنند.ASCII: استاندارد قدیمی برای کدگذاری کاراکترها است که نمایش متن را بین سیستمهای مختلف هماهنگ میکند.
پروتکلهای لایه جلسه
لایه جلسه مسئولیت برقراری و مدیریت نشستهای ارتباطی را بر عهده دارد. تعدادی از پروتکلها و استانداردهای موجود در این لایه عبارتنداز:
- NetBIOS: یک رابط برنامه نویسی قدیمی است که برقراری نشست بین کامپیوترها در شبکه محلی را امکانپذیر میکند.RPC: این پروتکل به برنامه اجازه میدهد تا تابعی را بر روی یک دستگاه راه دور اجرا کند.SQL: یک زبان پرسوجوی ساخت یافته است که برای ارتباط و مدیریت نشستها بین برنامهها وپایگاه دادهبه کار میرود.
پروتکلهای لایه انتقال
لایه انتقال نیز بر پایه دو پروتکل اصلی استوار است که در ادامه آورده شده است.
- TCP: قابلیت اطمینان بالا در ارتباطات شبکه دارد و در وبگردی، ایمیل و انتقال فایل مورد استفاده قرار میگیرد.UDP: پروتکلی سریع که تضمینی برای تحویل کامل بستهها ندارد و بیشتر در استریم ویدیو، تماسهای تصویری و بازیهای آنلاین کاربرد دارد.
پروتکلهای لایه شبکه
لایه شبکه در مدل OSI مسئولیت مسیریابی و آدرسدهی بستهها را بر عهده دارد. مهمترین پروتکلهای مورد استفاده در این لایه عبارتنداز:
- IP: پروتکل اصلی در اینترنت است که آدرسدهی و مسیریابی بستهها را بین شبکههای مختلف بر عهده دارد.ICMP: پروتکلی برای عیبیابی و گزارش خطا در شبکه است.BGP و OSPF: پروتکلی برای مسیریابی پویا است که روترها را قادر میسازد تا بهترین مسیرها را پیدا کنند.
پروتکلهای لایه پیوند داده
این لایه مسئولیت انتقال Frameها درشبکه محلیو مدیریت آنها را بر عهده دارد. استانداردهای این لایه عبارتند از:
- Ethernet: استاندارد موجود در شبکههای محلی است که نحوه قاببندی و آدرسدهی MAC را مشخص میکند.Wi-Fi: استاندارد موجود در شبکههای بیسیم محلی است که ارتباط بدون کابل را امکانپذیر میکند.PPP: پروتکلی قدیمی برای برقراری ارتباط نقطهبهنقطه بین دو دستگاه است.
پروتکلهای لایه فیزیکی
در لایه فیزیکی پروتکل خاصی وجود ندارد، بلکه رسانهها و مشخصات فیزیکی برای انتقال داده مطرح میشوند که به شرح زیر هستند.
- کابلهای اترنت: مانند کابلهای مسی، کواکسیال و «زوج سیم بههمتابیده» (Twisted Pair) که در بیشتر شبکههای محلی استفاده میشوند.فیبر نوری: کابلهای شیشهای هستند که دادهها را با پالسهای نوری منتقل میکنند.
عیب یابی شبکه با مدل OSI
از مدل OSI میتوان به عنوان ابزاری برای عیبیابی مشکلات اتصال در شبکه استفاده کرد. متخصصان شبکه میتوانند از مدل OSI برای بررسی لایهبهلایه مشکلات اتصال در شبکه استفاده کنند.
برای آشنایی بیشتر با نحوه عیبیابی شبکه با مدل OSI شرایطی را در نظر بگیرید که نمیتوانید یک وبسایت خاص را در مرورگر خود باز کنید. در ادامه به صورت گامبهگام نحوه عیبیابی شبکه با استفاده از مدل OSI توضیح داده شده است.
- لایه فیزیکی: باید اتصال صحیح کابل شبکه یا اتصال Wi-Fi را بررسی کنید.لایه پیوند داده: آیا میتوان سایر دستگاهها مانند چاپگر یا کامپیوترهای دیگر را در شبکه مشاهده کرد. در صورت مشاهده نشدن سایر دستگاهها در شبکه به احتمال زیاد مشکل از سوئیچ شبکه است.لایه شبکه: آیا میتوان روتر شبکه یا یک آدرس IP خارجی مانند8.8.8.8را با موفقیت پینگ کرد. در صورت پینگ نشدن روتر باید تنظیمات IP دستگاه را بررسی کرد. همچنین، در صورت پینگ نشدن آدرس IP خارجی مشکل از شرکت ارائه دهنده خدمات اینترنتی است. اگر هر دو پینگ موفقیت آمیز باشد ولی وبسایت باز نشود، آنگاه باید تنظیماتDNSرا بررسی کرد.لایه انتقال: آیا پورتهای مورد نیاز برای ارتباط اینترنتی نظیر پورت ۸۰ (HTTP) و پورت ۴۴۳ (HTTPS) باز هستند.لایه جلسه: آیا نشست ارتباطی برقرار میشود و تا انتهای ارتباط پایدار باقی میماند. در صورت قطع شدن نشست باید تنظیمات نگهداری نشست بر روی روتر یا فایروال را بررسی کرد.لایه نمایش: آیا مشکلات رمزنگاری یا گواهی امنیتی در مرورگر وجود دارد.لایه کاربرد: آیا مرورگر به درستی کار میکند یا افزونهای باعث اختلال در تنظیمات شده است.
رویکرد بالا نشان میدهد که چگونه میتوان با بررسی گامبهگام لایههای OSI مشکلات شبکه را عیبیابی کرد و با توجه به هر مورد اقدام مناسب را انجام داد.
کاربردهای مدل OSI چیست؟
سوالی که در ذهن بسیاری از افراد شکل میگیرد این است که آیا پس از گذشت چندین دهه مدل OSI در دنیای واقعی کاربرد دارد یا صرفاً یک مفهوم تئوری است.
برای پاسخ بهتر به این سوال شرکت بزرگی را تصور کنید که اتصال اینترنت در آن به صورت ناگهانی قطع شده است. در این شرایط تیم فنی با انبوهی از کابلها، روترها، سرورها و نرمافزارهای مختلف روبرو است. اگر برای حل مشکل تمام اجزا به صورت تصادفی بررسی شوند، آنگاه ساعتها زمان و هزینه صرف حل این مشکل خواهد شد. اما متخصصان شبکه با پیروی از مدل لایهای OSI این مشکل را به صورت گامبهگام میتوانند حل کنند. در نتیجه، در مدت زمان کوتاهی مشکل شبکه برطرف میشود. در واقع، مدل OSI همچنان به عنوان یک ابزار اساسی در طراحی، پیادهسازی، مدیریت و امنیت شبکههای کامپیوتری کاربرد دارد. در ادامه، مهمترین کاربردهای مدل OSI آورده شده است.
- طراحی و ساخت تجهیزات شبکهعیبیابی شبکهامنیت شبکهتحلیل پروتکلهاآموزش و یادگیری مفاهیم شبکه
مزایا و معایب مدل OSI چیست؟
مدل OSI مزایای بسیار زیادی دارد و با وجود گذشت چندین دهه از معرفی آن همچنان مورد استفاده قرار میگیرد. این مدل مانند هر فناوری و استاندارد دیگری نقاط ضعف و محدودیتهایی نیز دارد. به منظور درک بهتر مدل OSI باید نقاط ضعف و قوت آن را با هم بررسی کرد.
مزایای مدل OSI چیست؟
مدل OSI منافع گستردهای برای کاربران شبکه و تولیدکنندگان تجهیزات فراهم میکند که در ادامه آورده شده است.
- تعیین نیازمندیهای سختافزاری و نرمافزاریمستندسازی فرایند ارتباطاتعیبیابی سریعایجاد محصولات سازگار
مدل OSI با وجود نقاط قوت بسیار، معایب و محدودیتهایی نیز دارد که در ادامه آورده شده است.
- پیچیدگی زیادتعداد زیاد لایههاهمپوشانی وظایفعدم تطابق با استانداردهای اینترنت
تفاوت مدل TCP/IP با مدل OSI چیست؟
هر دو مدل OSI وTCP/IPبرای توضیح ارتباطات در شبکههای کامپیوتری ارائه شدند. با این حال امروزه مدل TCP/IP به عنوان ستون فقرات اینترنت شناخته میشود و تمام ارتباطات وب، ایمیل، استریم و سایر موارد دیگر بر اساس آن کار میکنند. برای آشنایی بیشتر با مدل TCP/IP میتوانیدفیلم آموزش رایگان سناریو عملی لایه های TCP/IP در نتورک پلاساز را مشاهده کنید که لینک آن در ادامه آورده شده است.
مدل OSI هرگز به صورت گسترده در سختافزارها و شبکههای تجاری پیادهسازی نشد. کاربرد اصلی مدل OSI در آموزش مفاهیم شبکه، عیبیابی و طراحی امنیت است. مدل TCP/IP برخلاف مدل OSI از ۴ لایه تشکیل شده است. در واقع، مدل TCP/IP تعدادی از لایههای OSI را در خود ادغام کرده است. مدل OSI در مقایسه با مدل TCP/IP ساختاری جزئیتر و تفکیکشدهتر دارد و به همین دلیل برای درک مفاهیم و آموزش شبکه مناسبتر است. در نقطه مقابل، مدل TCP/IP به دلیل سادگی توانسته به استاندارد غالب در ارتباطات جهانی تبدیل شود.
چگونه هک و امنیت شبکه را یاد بگیریم؟
برخلاف تصور بسیاری از افرادهکو امنیت صرفاً به نفوذ محدود نمیشود، بلکه فرایندی نظاممند برای درک عمیق آسیبپذیریها، تحلیل رفتار مهاجمان و طراحی راهکارهای دفاعی کارآمد است. امروزه با توجه به افزایش چشمگیر تهدیدات سایبری و لزوم حفاظت از دادههای شخصی و تجاری این حوزه از اهمیت بیشتری نیز برخوردار شده است.
یادگیری امنیت شبکه همانند هر مهارت دیگری مستلزم تلاش، تمرین و تکرار است. با این حال، به دلیل گستردگی مباحث، تنوع ابزارها، پروتکلها و فناوریهای مختلف در این حوزه، ممکن است افراد در ابتدای مسیر دچار سردرگمی شوند. برای یادگیری هک و امنیت باید در نخستین گام مفاهیم شبکه را به صورت عمیق یاد گرفت. پس از یادگیری مباحث پایهای شبکه باید یک مسیر یادگیری اصولی را دنبال کرد. اگر به حوزه هک و امنیت علاقهمند هستید میتوانید از آموزشهای هک و امنیت استفاده کنید. این آموزشها درمجموعه آموزش امنیت شبکه (Network Security) از مقدماتی تا پیشرفتهدر دسترس هستند که لینک آن در ادامه آورده شده است.
- مجموعه آموزش امنیت شبکه (Network Security) از مقدماتی تا پیشرفته
در این مجموعه آموزشی مفاهیم پایهای امنیت شبکه از رمزنگاری و امنیت پروتکلها گرفته تا تست نفوذ، هک قانونمند، امنیت وب و مدیریت رخدادهای امنیتی به صورت گامبهگام آموزش داده شده است. در ادامه تعدادی از آموزشهای پیشنهادی از این مجموعه آورده شده است.
- فیلم آموزش امنیت شبکه های کامپیوتری + گواهینامهفیلم آموزش تست نفوذ در وب و راه های مقابله با آنفیلم آموزش شناخت انواع هک و روش های مقابله با آن + گواهینامهفیلم آموزش امنیت اطلاعات و رمزنگاری + گواهینامهفیلم آموزش مقدماتی هک قانونمند CEH + گواهینامهفیلم آموزش تامین امنیت شبکه با فایروال سوفوس Sophos Firewall + گواهینامه
مدل OSI همچنان به عنوان یکی از مهمترین ابزارهای مفهومی برای درک نحوه عملکرد شبکههای مدرن شناخته میشود. این مدل با تقسیم ارتباطات در شبکه به ۷ لایه مختلف روشی ساختاریافته برای تجزیه و تحلیل عملکرد شبکه ارائه میدهد. هر لایه در مدل OSI وظیفه مشخصی دارد و تمام لایهها به شکلی هماهنگ با یکدیگر کار میکنند. اگرچه امروزه زیرساختهای شبکه در دنیای واقعی بیشتر از مدل TCP/IP استفاده میکنند، ولی مدل OSI همچنان نقش مهمی در آموزش شبکه، طراحی سیستمها و عیبیابی دارد.در این مطلب از مجله ابتدا به این سوال پاسخ داده شد که مدل OSI چیست و چرا اهمیت دارد. سپس، وظایف و عملکرد تمام لایههای OSI به صورت گامبهگام و با مثالهایی مملوس مورد بررسی قرار گرفت. آشنایی با مدل OSI به شما کمک میکند تا درک عمیقتری از مفاهیم دنیای شبکه و فناوری داشته باشید.
- مجموعه فیلم آموزش نتورک پلاس +Network – مقدماتی تا پیشرفتهفیلم آموزش شبکه های کامپیوتری ۱ + گواهینامهمجموعه فیلم آموزش شبکه های کامپیوتری – مقدماتی تا پیشرفتهلایه شبکه چیست؟ – به زبان سادهمدل های شبکه کامپیوتری – راهنمای جامعشبکه چیست؟ – از تعریف تا کاربرد شبکه های کامپیوتری به زبان ساده
برای دریافت آموزشهای تخصصی بیشتر در حوزه فناوری اطلاعات، با تیم گسترش اندیشه پویا در تماس باشید.