ما هو نموذج OSI؟
نموذج الربط البيني للأنظمة المفتوحة (OSI) عبارة عن إطار مفاهيمي يقسم وظائف اتصالات الشبكة إلى سبع طبقات. إنّ مهمة إرسال البيانات عبر شبكة لا تخلو من التعقيدات بما أنّ تقنيات الأجهزة والبرامج المختلفة يجب أن تعمل بتناسق واتساق عبر الحدود الجغرافية والسياسية. يوفر نموذج بيانات OSI لغة عالمية لشبكات الكمبيوتر، ما يتيح للتقنيات المتنوعة إمكانية الاتصال باستخدام البروتوكولات القياسية أو قواعد الاتصال. يجب أن توفر كل تقنية في طبقة معينة إمكانيات محدّدة وأن تؤدي وظائف محددة لتكون مفيدة في الشبكات. تستفيد التقنيات في الطبقات العليا من التجريد، فيمكنها استخدام تقنيات المستوى الأدنى بدون الحاجة إلى القلق بشأن تفاصيل التنفيذ الأساسية.
ما أهمية نموذج OSI؟
تشتمل طبقات نموذج الربط البيني للأنظمة المفتوحة (OSI) على كل نوع من اتصالات الشبكة في كلِّ من مكونات البرامج والأجهزة. تم تصميم النموذج للسماح لنظامين مستقلين بالاتصال عبر واجهات أو بروتوكولات موحدة استنادًا إلى طبقة التشغيل الحالية.
تتعدّد فوائد نموذج OSI، وندرج بعضها في ما يلي.
فهمٌ مشترك للأنظمة المعقدة
يمكن للمهندسين استخدام نموذج OSI لتنظيم هيكلات الأنظمة الشبكية المعقدة ونمذجتها. ويمكنهم فصل طبقة التشغيل لكلٍّ من مكونات النظام وفقًا لوظائفه الرئيسية. لهذا النموذج القدرة على تقسيم النظام إلى أجزاء أصغر يمكن التحكم فيها عن طريق التجريد، ما يسهّل على الأشخاص تصوُّره ككل.
البحث والتطوير بوتيرة أسرع
باستخدام نموذج OSI المرجعي، يتمكّن المهندسون من فهم عملهم بشكل أفضل. فهو يتيح لهم معرفة الطبقة (أو الطبقات) التكنولوجية التي ستندرج فيها التقنيات التي يطورونها عند إنشاء أنظمة شبكية جديدة تحتاج إلى التواصل مع بعضها البعض. فالمهندسون قادرون على تطوير أنظمة شبكية والاستفادة من سلسلة من العمليات والبروتوكولات القابلة للتكرار.
توحيد مرن
لا يحدد نموذج OSI البروتوكولات التي سيتم استخدامها بين المستويات، بل المهام التي تنجزها البروتوكولات. وهو يعمل على توحيد تطوير اتصالات الشبكة، ما يتيح للأشخاص فهم الأنظمة المعقدة للغاية وتطويرها وتفكيكها بسرعة، بدون الحاجة إلى أي معرفة مسبقة بالنظام. كما أنه يلخص التفاصيل، فيغني المهندسين عن الحاجة إلى فهم كل جانب من جوانب النموذج. في التطبيقات الحديثة، يتم إخفاء تفاصيل المستويات الأدنى من الشبكات والبروتوكولات بهدف تبسيط تصميم النظام وتطويره. توضّح الصورة التالية كيفية استخدام نموذج OSI في تطوير التطبيقات الحديثة.
ما هي الطبقات السبع لنموذج OSI؟
تم تطوير نموذج الربط البيني للأنظمة المفتوحة (OSI) من قبل المنظمة الدولية للمعايير وغيرها في أواخر السبعينيات. تم نشره في شكله الأول في عام 1984 باسم ISO 7498، والإصدار الحالي هو ISO/IEC 7498-1:1994. سيتم تقديم الطبقات السبع للنموذج فيما يلي.
الطبقة المادية
تشير الطبقة المادية إلى وسيط الاتصال المادي والتقنيات التي تنقل البيانات عبر هذا الوسيط. يتمثل اتصال البيانات في جوهره في نقل الإشارات الرقمية والإلكترونية من خلال قنوات مادية مختلفة مثل كابلات الألياف الضوئية والكابلات النحاسية والهواء. تتضمن الطبقة المادية معايير التقنيات والمقاييس المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالقنوات، مثل Bluetooth وNFC وسرعات نقل البيانات.
طبقة ربط البيانات
تشير طبقة رط البيانات إلى التقنيات المستخدمة لتوصيل جهازين عبر شبكة حيث توجد الطبقة المادية بالفعل. وهي تدير إطارات البيانات، وهي إشارات رقمية مضمنة في حزم البيانات. غالبًا ما يكون التحكم في التدفق والتحكم في أخطاء البيانات من نقاط التركيز الرئيسية لطبقة ربط البيانات. تُعد Ethernet مثالاً للمعيار على هذا المستوى. غالبًا ما يتم تقسيم طبقة ربط البيانات إلى طبقتين فرعيتين: طبقة التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) وطبقة التحكم في الارتباط المنطقي (LLC).
طبقة الشبكة
تهتم طبقة الشبكة بمفاهيم مثل التوجيه وإعادة التوجيه والعناوين عبر شبكة متفرقة أو شبكات متعددة متصلة من العقد أو الأجهزة. قد تقوم طبقة الشبكة أيضًا بإدارة التحكم في التدفق. عبر الإنترنت، يتم استخدام بروتوكول الإنترنت v4 (IPv4) و IPv6 كبروتوكولات طبقة الشبكة الرئيسية.
طبقة النقل
ينصب التركيز الأساسي لطبقة النقل على ضمان وصول حزم البيانات بالترتيب الصحيح، دون خسائر أو أخطاء، أو إمكانية استردادها بسلاسة إذا لزم الأمر. غالبًا ما يكون التحكم في التدفق، جنبًا إلى جنب مع التحكم في الأخطاء، موضع تركيز في طبقة النقل. في هذه الطبقة، تتضمن البروتوكولات الشائعة الاستخدام بروتوكول التحكم في الإرسال (TCP)، وهو بروتوكول قائم على الاتصال شبه الخالي من الفقدان، وبروتوكول مخطط بيانات المستخدم (UDP)، وهو بروتوكول غير متصل مفقود. يُستخدم TCP بشكل شائع حيث يجب أن تكون جميع البيانات سليمة (مثل مشاركة الملفات)، بينما يتم استخدام UDP عندما يكون الاحتفاظ بجميع الحزم أقل أهمية (مثل بث الفيديو).
طبقة الجلسة
طبقة الجلسة مسؤولة عن تنسيق الشبكة بين تطبيقين منفصلين في الجلسة. تدير الجلسة بداية ونهاية اتصال التطبيق الفردي وتعارضات المزامنة. نظام ملفات الشبكة (NFS) وكتلة رسائل الخادم (SMB) هما بروتوكولان شائعان الاستخدام في طبقة الجلسة.
طبقة العرض
تهتم طبقة العرض بشكل أساسي ببنية البيانات نفسها للتطبيقات لإرسالها واستهلاكها. على سبيل المثال، تعد لغة توصيف النص التشعبي (HTML)، وتدوين كائن JavaScript (JSON) والقيم المفصولة بفواصل (CSV) كلها لغات نمذجة لوصف بنية البيانات في طبقة العرض.
طبقة التطبيق
تهتم طبقة التطبيق بالنوع المحدد للتطبيق نفسه وطرق الاتصال الموحدة الخاصة به. على سبيل المثال، يمكن للمتصفحات الاتصال باستخدام بروتوكول نقل النص التشعبي الآمن (HTTPS)، ويمكن لعملاء HTTP والبريد الإلكتروني الاتصال باستخدام POP3 (البروتوكول البريدي الإصدار 3) و SMTP (بروتوكول نقل البريد البسيط).
لا تقوم جميع الأنظمة التي تستخدم نموذج OSI بتنفيذ كل طبقة.
كيف يحدث الاتصال في نموذج OSI؟
تم تصميم الطبقات في نموذج الربط البيني للأنظمة المفتوحة (OSI) بحيث يمكن للتطبيق الاتصال عبر الشبكة بتطبيق آخر على جهاز مختلف، بغض النظر عن مدى تعقيد التطبيق والأنظمة الأساسية. للقيام بذلك، يتم استخدام العديد من المعايير والبروتوكولات للاتصال بالطبقة الموجودة فوقها وتحتها. كل طبقة مستقلة ولا تعرف سوى الواجهات للاتصال بالطبقة الموجودة فوقها وتحتها.
ومن خلال ربط كل هذه الطبقات والبروتوكولات معًا، يمكن إرسال اتصالات البيانات المعقدة من تطبيق عالي المستوى إلى آخر. تعمل العملية على النحو التالي:
- تقوم طبقة تطبيق المرسل بتمرير اتصال البيانات إلى الطبقة السفلية التالية.
- تضيف كل طبقة الرؤوس والعناوين الخاصة بها إلى البيانات قبل تمريرها.
- ينتقل اتصال البيانات إلى أسفل الطبقات حتى يتم نقله في النهاية عبر الوسيط المادي.
- في الطرف الآخر من الوسيط، تقوم كل طبقة بمعالجة البيانات وفقًا للرؤوس ذات الصلة في هذا المستوى.
- عند طرف جهاز الاستقبال، تنتقل البيانات لأعلى الطبقة ويتم تفريغها تدريجيًا حتى يستقبلها التطبيق الموجود في الطرف الآخر.
ما هي بدائل نموذج OSI؟
تم استخدام العديد من نماذج الشبكات في الماضي، مثل تبادل الحزم المتسلسلة/تبادل حزم الإنترنت (SPX/IPX) ونظام الإدخال والإخراج الأساسي للشبكة (NetBIOS). أما اليوم، فإن البديل الرئيسي لنموذج الاتصال المتبادل للأنظمة المفتوحة (OSI) هو نموذج TCP/IP.
نموذج TCP/IP
يتكون نموذج TCP/IP من خمس طبقات مختلفة:
- الطبقة المادية
- طبقة ارتباط البيانات
- طبقة الشبكة
- طبقة النقل
- طبقة التطبيق
بينما تبدو الطبقات مثل الطبقة المادية وطبقة الشبكة وطبقة التطبيق وكأنها ترتبط مباشرة بنموذج OSI، فإن هذا ليس هو الحال تمامًا. بدلاً من ذلك، يقوم نموذج TCP/IP بتعيين بنية وبروتوكولات الإنترنت بدقة أكبر.
يظل نموذج OSI نموذجًا شائعًا للشبكات لوصف كيفية عمل الشبكات من منظور شامل للأغراض التعليمية. ومع ذلك، أصبح نموذج TCP/IP الآن أكثر شيوعًا في الممارسة العملية.
ملاحظة حول البروتوكولات والنماذج الاحتكارية
من المهم ملاحظة أن جميع الأنظمة والتطبيقات المستندة إلى الإنترنت لا تتبع نموذج TCP/IP أو نموذج OSI. وبالمثل، لا تستخدم جميع الأنظمة والتطبيقات المتصلة بالشبكة غير المتصلة نموذج OSI أو أي طراز آخر.
يُعد كل من طرازي OSI وTCP/IP معايير مفتوحة. لقد تم تصميمها بحيث يمكن لأي شخص استخدامها، أو مواصلة تطويرها لتلبية متطلبات محددة.
تقوم المؤسسات أيضًا بتصميم معاييرها الداخلية الخاصة، بما في ذلك البروتوكولات والنماذج، وهي مغلقة المصدر وتستخدم فقط داخل أنظمتها. في بعض الأحيان، قد يقومون لاحقًا بنشرها للجمهور من أجل التشغيل البيني والمزيد من تطوير المجتمع. ومن الأمثلة على ذلك s2n-tls، وهو بروتوكول TLS كان في الأصل بروتوكول Amazon Web Services (AWS) الخاص ولكنه الآن مفتوح المصدر.
كيف يمكن لـ AWS تلبية متطلبات شبكات الكمبيوتر الخاصة بك؟
تساعد AWS المؤسسات على تصميم الأنظمة والتطبيقات الشبكية ونشرها وتوسيع نطاقها بأقل قدر من التدخل.
لدينا مجموعة قوية من عروض AWS للشبكات وتسليم المحتوى. لقد تم تصميمها لتكمل وتتكامل مع التطبيقات والخدمات الداخلية الخاصة بك، عبر جميع مستويات عمليات الشبكة. إليك بعض الأمثلة:
- توفر AWS App Mesh شبكات آمنة على مستوى التطبيقات لجميع خدماتك، مع مراقبة الاتصالات والتحكم المضمنين
- Amazon CloudFront هي خدمة شبكة تسليم المحتوى (CDN) مصممة للأداء العالي والأمان وراحة المطور
- توفر AWS Direct Connect اتصالاً مباشرًا، بعيدًا عن الإنترنت، من مؤسستك إلى موارد AWS الخاصة بك
- تعمل خدمة موازنة التحميل المرنة (ELB) على توزيع حركة مرور الشبكة الواردة عبر أهداف AWS لتحسين قابلية توسيع التطبيقات
ابدأ استخدام الأنظمة والتطبيقات الشبكية على AWS من خلال إنشاء حساب اليوم.
الخطوات التالية على AWS
