شرح OSI and TCP/IP Model | مقارنة بين نموذج OSI Model ونموذج TCP/IP Model

 شرح OSI and TCP/IP Model | مقارنة بين نموذج OSI Model ونموذج TCP/IP Model

نتحدث اليوم في هذه التدوينة عن موضوع OSI and TCP/IP model وهو من اهم المواضيع الاساسية في الشبكات والتي يوضح لنا حركة مرور البيانات من الطبقة الاولى عند المرسل وكيفية معالجتها وتنقلها بين الطبقات حتى تصل البيانات الى المستقبل.

سنتعرف سوياً عن مفهوم كلاً من osi model وكذلك tcp ip model وسنقوم بشرح كلا منهما بشكل مفصل ونعرف الفروقات المميزة بينهم وكذلك الفوائد المهمة وغيرها من النقاط الأخرى التي تشمل الموضوع بشكل مفصل ان شاء الله تعالى.

في طبيعة الحال لو أراد شخص أن يتحدث مع شخص اخر يستخدم لغة اخرى مثل يريد شخص عربي يتكلم مع شخص ألماني، فإنه لابد أن يكون هناك شخص يترجم لهم او ان يتحدث الشخصين بلغة ثالثة تكون مفهومة للطرفين مثل اللغة الإنجليزية، في الكمبيوترات  لهم نفس التشابه فكل من الأنظمة  تستعمل لغات معقدة للتفاهم فيما بينهم.

لأن بطبيعة الحال تعتبر أجهزة الكمبيوترات غير موحدة في أنظمتها أو تشغيلها، فهي تعمل بلغات مختلفة وأنظمة تشغيل اخرى مثل أنظمة ميكروسوفت وانظمة لينكوس وأنظمة الماك وغيرها.

(Open Systems Interconnection (OSI

نموذج OSI هو نموذج منطقي يوضح مراحل تكوين البيانات او الداتا بحيث يتم نقلها من جهاز المرسل الى جهاز المستقبل, ويقوم بتحديد اتصال الشبكة من قبل الأنظمة المفتوحة من اجل الترابط والتواصل مع بقية الأنظمة الأخرى, وهو نظام معتمد في مجال الشبكات بغرض ربط الأنظمة المفتوحة.

 تم وضع نموذج OSI Model من قبل المنظمة العالمية ISO في عام 1983 بغرض أن يصبح نموذج فعلي وموثوق لبروتوكولات الاتصال بين شبكات الحاسوب.

يحتوي نموذج osi model على سبع طيقات مختلفة حيث انه في كل طبقة تقوم بأدوار مختلفة عن الطبقات الأخرى وتكون هذه الطبقات مرتبة ولا يمكن التبديل فيما بينهن بإعتباره نظاماً عالمياً متعارف عليه في جميع الشبكات من حول العالم, وسنقوم بشرح الطبقات السبع بشكل تفصيلي كل طبقة على حده.

تاريخ ظهور نموذج osi model

• قامت المنظمة العالمية ISO برنامجًا من اجل تطوير المعايير العامة وطرق التوصيل في أواخر السبعينيات. 
• في العام 1973  ظهر نظام يهدف إلى تعديل الحزمة في الولايات المتحدة من أجل تحديد البروتوكولات عالية المستوى.
• في عام 1984 قامت المنظمة العالمية ISO باعتماد نموذج  osi model كمعيار دولي.

طبقات نموذج Open Systems Interconnection OSI

يحتوي بروتوكول OSI على سبع طبقات مختلفة, كل طبقة لها عمل مختلف عن الطبقات الأخرى حيث يتم ترتيب الطبقات من الأسفل الى الأعلى كما في الشكل التالي:

7- Application layer

6- Presentation layer

5- Session layer

4- Transport layer

3- Network layer

2- Data link layer

1- Physical layer

الأهداف الرئيسية لفهم طبقات التي يحتويها نموذج OSI 

• عندما تكون فاهماً بعمل الطبقات يكون لديك القدرة على حل مشاكل شبكات الحاسوب بسرعة بديهية من خلال تحديد المشكلة بسرعة وهذا نسميه (Troubleshooting).
•  إمكانية معرفة كيف تتكون البيانات والداتا في كل طبقة وماذا نسميها في كل مرحلة من المراحل التي تمر بين الطبقات, ومعرفة البروتوكولات في كل طبقة ستسهل عليك تحديد المشاكل وحلها بسهولة.
• إذا تمكنت من معرفة أجهزة الشبكة التي تعمل في كل طبقة مثل السويتشات و الراوترات وغيرها سيسهل عليك ادارة الشبكة وتجنب المشاكل الصعبة.
• يجب أن تكون على معرفة تامة في الشبكة من حيث عمل الطبقات السبع في نموذج OSI في جزء المرسل (Source) او المستقبل (Destination).

شرح توضيحي الطبقات السبع في نموذج Open Systems Interconnection (OSI )

سنقوم بشرح جميع طبقات OSI Layers ونعرف وظيفة كل من هذه الطبقات والبروتوكولات التي تعمل او تشتغل في هذه الطبقة

الطبقة السابعة Application layer

تعتبر هذه الطبقة مسؤولة بشكل كلي عن التطبيقات التي يتعامل معها المستخدم ويمارسها في الحياة اليومية على في جهازه الشخصي.

واكبر مثال على ذلك عندما يريد الشخص الدخول على الإنترنت فإنه يحتاج الى متصفح جوجل كروم (Google Chrome), فهذا المتصفح يعمل في هذه الطبقة, حيث تعتبر هذه الطبقة طبقة المستخدم فجميع التطبيقات تعمل هنا مثل برامج البريد الاوتلوك Outlook وغيرها من التطبيقات الأخرى.

يوجد عدد كبير من البروتوكولات التي تشتغل في الطبقة السابعة Application layer منها:

SNMP , SMTP , FTP , LDAP , DHCP , NTP , HTTP ,LMP Openvpn , DNS , SSH, Telnet , IMAP,POP3 , WAE , WAP , SIP , PKI , SOAP  , TLS / SSL

 الطبقة السادسة Presentation layer

في هذه الطبقة تكون مسؤولة بشكل أساسي على تهيئة البيانات و ومعرفة الفرق بين انواع البيانات من خلال الامتدادات المعروفة للبيانات مثل النصوص المختلفة و الصور و الفيديو, وايضاً تقوم هذه الطبقة بعمل تشفير البيانات وفك التشفير وكذلك عملية الضغط للبيانات.

مثال توضيحي لكي تستوعب عمل طبقة Presentation Layer

عند قيام الشخص بإرسال ملف سيتم نزول هذا الملف من الطبقة السابقة وهي طبقة التطبيقات Application layer وسيتم تهيئة هذا الملف عن طريق طبقة العرض Presentation layer وستكون هذه الطبقة مسؤولة عن تحديد نوع هذا الملف اما ورد (Word) او اكسل (Excel) او بي دي إف (Pdf) او غيره والقيام بإرساله بالصيغة الصحيحة.

البروتوكولات التي تعمل في طبقة Presentation layer هي

JPEG , MPEG , ASCII, RDP ,, HTML , AFP, PAD , AVI.

الطبقة الخامسة Session layer

هذه الطبقة هي المسؤولة عن فتح الجلسات وإغلاقها وإدارة هذه الجلسات وهي المسؤولة عن الإتصال بين المستخدمين.

مثال توضيحي يقرب اليك الفكرة بسهولة 

لو نريد أن نقوم بعملية البحث من خلال متصفح جوجل وقمنا بفتح من أكثر من نافذة ودخلنا على اكثر من موقع على الإنترنت في نفس الوقت وفتحنا اكثر من تطبيق وانتقلنا الى اليوتيوب للمشاهدة برأيك من الذي يقوم بالتحكم بهذه العمليات في نفس اللحظة.

لاشك بأن طبقة Session layer هي التي تقوم بهذا الأمر حيث تعمل على فتح كل بورت لكل تطيبق وتنظم عملية الإتصال عندما نقوم بفتح أكثر من موقع على شبكة الانترنت.

الطبقة الرابعة Transport layer

تعتبر هذه الطبقة هي المسؤولة عن عملية نقل البيانات وإدارتها من حيث تحديد نوع البيانات المرسلة و البيانات المستقبلة, وتحدد نوع البروتوكول المناسب لنقل البيانات, ويوجد نوعين من هذه البروتوكولات في هذه الطبقة هما TCP,UDP.

TCP Connection oriented protocol

فعن طريق بروتوكول TCP يتم نقل البيانات ذات الأهمية القصوى لأن هذا البروتوكول يتأكد من وصول جميع البيانات بشكل كامل وفي حالة لم يتم توصيل البيانات كاملة سوف يقوم بإعادة إرسال البيانات مرة اخرى.

UDP Connectionless

عن طريق برتوكول UDP يتم إرسال البيانات التي لاتحتاج الى اهمية قصوى في الوصول لأن هذا النوع في حالة عدم وصول البيانات الى المستقبل لا يقوم بعملية إعادة الإرسال وامثلة هذا النوع الصوت و الفيديو.

عندما نستخدم برنامج الأيمو نجد أن الصوت أو الصورة فيهم تقطع وعدم وضوح الصوت و الصورة, فعند انقطاع الصوت لا يمكن ان يعيد إرسال الصوت السابق لأن هذا البروتوكول لا يقوم بإعادة الإرسال ولكن يعتبر هذا النوع أسرع من النوع السابق في عملية إرسال البيانات.

الطبقة الثالثة Networks Layer

تعتبر هذه الطبقة خاصة بالشبكة وهي مسؤولة عند ادارة الـ  Packet في هذه الطبقة بعد أن يتم عملية تحويل البيانات القادمة من طبقة Transport Layer والتي تسمى Segments إلى مقاطع تسمى packets, يتم إضافة عناوين IP حق جهاز المرسل و جهاز المستقبل لكي يتم تحديد مسار الـ  Packet الذي سوف يتم نقل البيانات منه و الذي يسمى التوجيه  routing.

في هذه المرحلة يتواجد مسارات تقوم بفعلها يدوياً وتسمى(Static Route) ويوجد مسارات يتم توجيه البيانات من خلالها عن طريق

بروتوكولات توجيه ديناميكية مثل بروتوكولات (RIP , EIGRP , OSPF, BGP).

البروتوكولات التي تستخدم في طبقة  Networks Layer

هذه الطبقة من الطبقات المهمة التي يجب أن يكون مهندسي الشبكات مطلعين عليها بشكل موسع, لأنها تهتم في جانب توجيه البيانات من خلال جداول التوجيه.

امثلة هذه البروتوكولات

IPv4, IPv6, IPx, ICMP, IPsec, SCCP, GRE, IGMP, CLNP, EGP, EIGRP, IGRP, IPx, OSPF,ARP,RIP, Routed-SMLT

الطبقة الثانية Data link layer

هذ الطبقة تتم استقبال packets من الطبقة التي فوقها Networks Layer ويتم تجهيز البيانات وتغليفها بإضافة الماك ادرس للمرسل والمستقبل, وتسمى البيانات في هذه الطبقة frame ومن خلال هذه الطبقة يتم اكتشاف الأخطاء ومعالجتها, ويتم تصحيح الأخطاء المادية في هذه الطبقة.

الطبقة الاولى Physical layer

وهذه الطبقة الأخيرة التي تكون في اخر مرحلة لنقل البيانات من عند المرسل ليتم إيصالها الى المستقبل, هذه الطبقة الاخيرة من الطبقات السبع وهي آخر مرحلة تمر فيها البيانات والداتا بشكل نهائي ليتم ايصاله للجهاز المطلوب.

في هذه المرحلة يتم تحويل الداتا أو البيانات عند الوصول لهذه الطبقة تكون على شكل فريم  Frame وتتم عملية التحويل من فريم Frame إلى إشارات كهربائية  BITS، و يقوم بهذه الوظيفة كرت الشبكة و المودم وبعد الانتهاء من هذه العملية سيتم التسليم لكابل الشبكة المتصل في كرت الشبكة و بعده ستمر البيانات في عالم الشبكة للوصول إلى الجهاز المطلوب .

(Transmission Control Protocol/ Internet Protocol (TCP/IP

إن بروتوكول التحكم في نقل البيانات (TCP/IP) هو البروتوكول المستخدم حالياً في عملية الإتصال بين الأجهزة والشبكات في العالم, ويحتوي على عدد من البروتوكولات التي تجعله يربط بين مختلف أنواع الحواسيب والشبكات.

 إن بروتوكول TCP/IP يعتبر حالياً العصب والمحرك الرئيسي  للإنترنت، وهذا ما يجعله اقوى مجموعة البروتوكولات الشبكيّة في العالم, حيث يساعدك على تحديد كيفية توصيل جهاز حاسوب معين بالإنترنت وإمكانية نقل البيانات بينهما.

برتوكول TCP/IP Mode هو المستخدم حالياً في ربط الشبكات لأنه أفضل من البروتوكول السابق OSI Model, حيث اصبح برتوكول TCP/IP اكثر أداء وفعالية وتم تقليص عدد مراحل نقل البيانات الى اربع طبقات مقارنة بنموذج OSI الذي كان يحتوي على سبع طبقات.

تاريخ ظهور وتطور TCP/IP Model

• في العام 1974 نشر فينت سيرف وبوب ورقة علمية بحثية بعنوان "بروتوكول الاتصال البيني" يصف نموذج TCP / IP.
• في العام 1978  أدى نتائج الاختبار والتطوير إلى مجموعة جديدة من البروتوكولات تسمى TCP / IP.
• في العام 1982 تقرر استبدال TCP / IP بـ NCP كلغة قياسية لشبكة Arpanet.
• في العام 1983 تحولت شبكة Arpanet إلى TCP / IP.
• في العام 1990 انتهت Arpanet من وجودها ومنذ ذلك الوقت نمى الإنترنت من جذور ARPAnet وتطور TCP / IP لتلبية المتطلبات المتغيرة للإنترنت.

طبقات نموذج (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol (TCP/IP

مقارنة مختصرة بين OSI Model & TCP/IP Model