مدل OSI چیست؟ آشنایی با کاربردهای 7 لایه OSI

امروز قصد داریم شما را با یکی از مهم‌ترین مفاهیم شبکه یعنی مدل OSI‌ آشنا کنیم. مدل OSI به صورت خلاصه مدلی استاندارد و انتزاعی است که به توصیف ۷ لایه‌‌ای می‌پردازد که سیستم‌های کامپیوتری یک شبکه با استفاده از آن‌ها می‌توانند با هم ارتباط برقرار کنند و در مجموع نیز این مدل را می‌توان به عنوان زبانی جهانی برای درک نحوه عملکرد شبکه‌های کامپیوتری در نظر گرفت.

مدل OSI چیست؟

مدل OSI (مخفف Open Systems Interconnection) مدلی انتزاعی است که توسط سازمان بین‌الملی استانداردسازی (International Organization for Standardization) ایجاد شده و این امکان را به سیستم‌های ارتباطی می‌دهد تا از طریق پروتکل‌های مختلفی با هم ارتباط برقرار کنند. ما با کمک مدل OSI می‌توانیم متوجه شویم که چگونه داده‌ها از یک برنامه (اپلیکیشن، نرم‌افزار و …) در کامپیوتری به کلاینت و یا برنامه‌ای در کامپیوتر دیگر منتقل می‌شوند. این مدل در مجموع شامل ۷ لایه فیزیکی، داده-لینک، شبکه، انتقال، نشست، نمایش و اپلیکیشن می‌شود که در این مقاله به صورت کامل راجع به آن‌ها و کارکردهایی که دارند، صحبت خواهیم کرد.

تاریخچه‌ مدل OSI

در اواسط دهه ۷۰ میلادی، دانشمندان حوزه فناوری تحقیقاتی را در مورد اینکه چگونه سیستم‌های کامپیوتری می‌توانند به بهترین شکل ممکن باهم ارتباط برقرار کنند را آغاز کردند. در آن سال‌ها مدل‌های پیشنهادی مختلفی معرفی شدند تا اینکه بالاخره در سال ۱۹۸۳ سازمان بین‌الملی استانداردسازی با ترکیب بخش‌های مختلف مدل‌های پیشنهادی آن زمان، چارچوب انتزاعی OSI را ایجاد کرد که این امکان را به سیستم‌های کامپیوتری می‌داد تا به شکلی مؤثر با هم ارتباط برقرار کنند. OSI در واقع اولین مدل استاندارد ارتباطات شبکه‌ای بود که در اوایل دهه ۸۰ میلادی توسط اکثر شرکت‌های کامپیوتری و مخابراتی مورد پذیرش قرار گرفت. با این حال امروزه مدل OSI‌ بیشتر جنبه آموزشی داشته و افراد از آن برای درک نحوه عملکرد شبکه استفاده می‌کنند.

معماری مدل OSI

کارشناسان علوم IT از OSI برای درک نحوه ارسال و دریافت داده‌ها در شبکه‌های کامپیوتری استفاده می‌کنند و معماری OSI یکی از مهم‌ترین مباحث دوره‌های شبکه مانند CCNA و +CompTIA Network می‌باشد. همانطور که گفته شد، مدل OSI دارای یک معماری ۷ لایه است که هر کدام در رابطه با انتقال داده‌‌ها در شبکه‌های کامپیوتری وظیفه خاصی را انجام می‌دهند. لایه فیزیکی پائین‌ترین لایه مدل OSI و لایه اپلیکیشن نیز بالاترین لایه آن می‌باشد. در مدل OSI هر لایه دارای پروتکل‌ها، استانداردها و فرآیندهای مختلفی می‌باشد و هر یک سرویسی را به لایه بالاتر از خود ارائه داده و خود نیز سرویسی را از لایه پائینی دریافت می‌کند و در نتیجه لایه اپلیکیشن آخرین لایه‌ای است که سرویسی را دریافت می‌کند.

شماره لایه	نام لایه	عملکرد اصلی	شکل اطلاعات
۱	لایه فیزیکی	ایجاد اتصالی فیزیکی میان دستگاه‌ها	بیت
۲	لایه داده-لینک	ایجاد ارتباطی بدون خطا میان دستگاه‌های یک شبکه	فریم
۳	لایه شبکه	مسیریابی و پیدا کردن بهتر مسیر برای انتقال داده‌ها	بسته
۴	لایه انتقال	کنترل جریان داده، برطرف کردن خطاها و تحویل بدون مشکل داد‌ها	سگمنت
۵	لایه نشست	ایجاد، مدیریت و پایان داده به سشن‌ها	پیام
۶	لایه نمایش	رمزنگاری، رمزگشایی، تغییر فرمت و فشرده‌سازی داده‌ها	پیام
۷	لایه اپلیکیشن	برقراری ارتباط مستقیم با اپلیکیشن‌ها و ارائه خدمات شبکه به کاربران نهایی	پیام

مراحل انتقال داده‌ها در مدل OSI

سمت دستگاه، اپلیکیشن یا سیستم ارسال کننده

۱- داده‌هایی توسط اپلیکیشنی مانند مرورگر وب ایجاد شده و از طریق لایه اپلیکیشن وارد مدل OSI می‌شوند.

۲- هر لایه به محض دریافت داده‌ها، هدرهای مخصوص‌به خود را به آن‌ها اضافه کرده و بدین‌ترتیب در هر لایه واحدهای داده‌ای به نام PDU تشکیل می‌شود.

۳- PDUها از تک‌تک لایه‌ها عبور کرده تا به آخرین لایه یعنی لایه فیزیکی برسند. فرمت PDUها متناسب با نوع عملکرد هر لایه تغییر می‌کند. به عنوان مثال فرمت‌ داده‌ها در دو لایه نمایش و اپلیکیشن با هم یکی نیستند.

۴- PDUها در پایان از طریق واسطه‌های فیزیکی مانند سیم‌های مسی، PLC و … عبور کرده و وارد لایه فیزیکی دستگاه می‌شوند.

سمت دستگاه، اپلیکیشن یا سیستم دریافت کننده

۵- PDUها سپس در قالب سیگنال‌های الکترونیکی و یا اشکال دیگری توسط دستگاه مقصد دریافت شده و وارد لایه فیزیکی آن می‌شوند.

۶. حال PDUها باید از تمام لایه‌ها عبور کرده تا به آخرین لایه یعنی لایه اپلیکیشن برسند. هر لایه هدرهای مربوط به خود را از داده‌ها جدا کرده و سپس داده‌ها را به سمت لایه بعدی می‌فرستد.

۷- هر لایه با توجه به کارکرد مخصوص‌به‌خود داده‌ها را به صورت دقیق مورد پردازش قرار داده و آن‌ها را به منظور پیدا کردن خطاهای احتمالی مورد بررسی قرار می‌دهد. لایه‌ها در صورت وجود هر نوع مشکلی در داده‌ها، آن‌ها را در صورت امکان دوباره بازسازی می‌کنند.

۸- در پایان PDUها در قالب داده‌هایی به لایه اپلیکیشن دستگاه گیرنده رسیده و کلاینت یا اپلیکیشن مورد نظر می‌تواند از آن‌ها استفاده کند.

لایه‌های مدل OSI

۱- لایه فیزیکی (Physical Layer)

این لایه پائین‌ترین لایه مدل OSI بوده و شامل تجهیزات فیزیکی و برقی مختلفی (روترها، سوئیچ‌ها و …) می‌شود که ما برای انتقال داده‌ها در یک شبکه مانند اینترنت به آن‌ها نیاز داریم. لایه فیزیکی همچنین جایی است که در آن داده‌ها تبدیل به جریانی از داده‌ها (Bit Stream) می‌شوند که در واقع رشته‌‌هایی ساده از اعداد باینری ۰ و ۱ هستند و این لایه همچنین مسئولیت ایجاد، حفظ و پایان دادن به ارتباطات فیزیکی میان دستگاه‌های مختلف یک شبکه را بر عهده دارد. لایه فیزیکی علاوه‌براین، مسئول انتقال داده‌های خام بدون ساختار از یک گره به گره دیگر بوده و تمام سیگنال‌های دریافتی را در ابتدا تبدیل به مجموعه‌ای از صفر و یک‌ها کرده و سپس آن‌ها را به لایه بعدی (داده-لینک) ارسال می‌کند.

کارکردهای لایه فیزیکی

همگام‌سازی بیت: همگام‌سازی بیت (Bit Synchronization) فرآیندی است که با استفاده از آن می‌توان مطمئن شد که بیت‌های داده‌ها در حین انتقال به شکلی دقیق ترجمه شده و کلاک‌های هر دو دستگاه فرستنده و گیرنده به درستی با هم همگام‌سازی شده‌اند. لایه فیزیکی همچنین با استفاده از تکنیک‌های همگام‌سازی و تایمینگ بازیابی دقیق بیت‌ها را تضمین می‌کند.

کنترل بیت‌ریت: سازوکاری در لایه فیزیکی است که مشخص می‌کند که در هر ثانیه چه مقدار داده منتقل می‌شود. عوامل مختلفی مانند پهنای‌باند و نرخ خطا بر این مقدار تاثیر می‌گذارند.

توپولوژی فیزیکی: توپولوژی فیزیکی (Physical Topology) به ما نشان می‌دهد که دستگاه‌های یک شبکه چگونه و از طریق چه نوع تجهیزات ارتباطی (روتر، کانال‌های وایرلس، سوئیچ و …) به‌هم متصل شده و در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. Mesh، Star و Bus از مهم‌ترین توپولوژی‌های فیزیکی این لایه هستند.

حالت‌ انتقال داده‌ها: لایه‌ فیزیکی مشخص می‌کند که داده‌ها با استفاده از چه روشی میان دستگاه‌های یک شبکه ردوبدل می‌شوند. Simplex، Half-Duplex و Full-Duplex اصلی‌ترین حالت‌های انتقال داده هستند.

انتقال بیت‌ها: این لایه مسئول انتقال بیت‌ها میان دستگاه‌های یک شبکه از طریق یک واسطه فیزیکی می‌باشد.

سیگنال‌ها: داده‌ها در لایه فیزیکی به منظور انتقال بهتر در ابتدا تبدیل به سیگنال (دیجیتال و آنالوگ) می‌شوند.

استانداردها و فناوری‌های لایه فیزیکی

اترنت (IEEE 802.3)، وای‌فای (IEEE 802.11)، RS-232، HDMI و …

۲- لایه داده-لینک (Data-Link Layer)

لایه داده-لینک (DLL) این امکان را فراهم می‌کند تا دو دستگاه از یک شبکه با یکدیگر اتصال برقرار کرده و یا به آن پایان دهند. این لایه بسته‌های داده را از لایه شبکه می‌گیرد و آن‌ها را تبدیل به قطعات کوچک‌تری به نام «فریم» می‌کند و خود نیز از دو لایه به نام‌های LLC و MAC تشکیل شده است. LLC (مخفف Logical Link Control) وظیفه شناسایی پروتکل‌های شبکه، شناسایی و برطرف کردن خطاهای لایه‌ فیزیکی و همچنین همگام‌سازی فریم‌ها را بر عهده دارد و MAC (مخفف Media Access Control) نیز در رابطه با ارسال و دریافت داد‌ه‌ها دستورالعمل‌هایی را مشخص کرده و با استفاده از مک‌آدرس‌ها این امکان را برای دستگاه‌های یک شبکه فراهم می‌کند تا باهم اتصال برقرار کنند. لایه داده-لینک در مجموع این اطمینان را حاصل می‌کند که داده‌ها بدون هیچ مشکلی میان دستگاه‌های یک شبکه منتقل می‌شوند.

کارکردهای لایه داده-لینک

فریم‌بندی: فریم‌بندی یا فریمینگ (Framing) فرآیندی است که در آن لایه داده-لینک داد‌ه‌های لایه شبکه را از آن گرفته و تبدیل به واحد‌های کوچک‌تر و قابل مدیریتی به نام فریم می‌کند.

آدرس‌دهی فیزیکی: لایه داده-لینک آدرس‌های فیزیکی دستگاه‌های فرستنده و گیرنده را به فریم‌ها اضافه می‌کند.

شناسایی و برطرف کردن خطاها: روند انتقال فریم‌ها به دلایل مختلفی ممکن است دچار اختلال شود. لایه داده-لینک دارای سازوکاری است که می‌تواند فریم‌های گم شده و یا آسیب‌دیده را شناسایی کند و فرآیند انتقال آن‌ها را به صورت End-to-End دوباره به روند عادی خود بازگرداند.

کنترل جریان داده: سرعت ارسال و دریافت فریم‌ها میان دو دستگاه باید برابر باشد زیرا اگر به عنوان مثال سرعت ارسال فریم‌های داده در سمت فرستنده بسیار بالا و در سمت گیرنده نیز پائین باشد، در این صورت حجم زیادی از فریم‌ها به مقصد مورد نظر نمی‌رسند. لایه داده‌-لینک با استفاده از قابلیت کنترل جریان داده (Flow Control) از برابر بودن سرعت ردوبدل شدن فریم‌ها در مبدا و مقصد اطمینان حاصل می‌کند.

کنترل دسترسی: وقتی در شبکه‌ای چندین دستگاه مختلف از یک کانال ارتباطی مشترک استفاده می‌کنند، در این صورت ممکن است داده‌ها با هم برخورد داشته باشند. لایه داده-لینک برای جلوگیری از این مشکل مشخص می‌کند که کدام دستگاه‌ می‌تواند در زمان‌های مشخصی از کانال ارتباطی استفاده کنند.

پروتکل‌ها و فناوری‌های لایه فیزیکی

اترنت (IEEE 802.3)، وای‌فای (IEEE 802.11)، PPP ،HDLC ،Frame Relay ATM ،NCP ،LCP ،LAP ،SLIP ،SDLC و ARP و RARP و …

۳- لایه شبکه (Network Layer)

لایه شبکه این امکان را فراهم می‌کند تا دو یا چند شبکه متفاوت با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. لایه شبکه سگمنت‌های لایه انتقال در شبکه مبدا را به قطعات کوچک‌تری به نام بسته (Packet) تبدیل می‌کند و دوباره آن‌ها را در شبکه مقصد یا دریافت‌کننده به‌ هم متصل می‌کند. این لایه همچنین با استفاده از آدرس‌های IP شبکه‌ها بهترین و کوتاه‌ترین مسیر فیزیکی برای انتقال داده‌ها به شبکه‌های مقصد را پیدا می‌کند که به این عمل روتینگ یا مسیریابی گفته می‌شود. در لایه شبکه، روترها نقش بسیار مهمی در انتقال داده‌ها به شبکه‌ها دارند. فرض کنید شبکه‌ای از شهر تهران می‌خواهد از طریق مسیری به شبکه‌ای دیگر در شهر نیویورک متصل شود اما در این میان میلیون‌ها مسیر وجود دارد که انتخاب مسیر مناسب را دشوار می‌کنند. اینجاست که روترهای لایه شبکه به کمک شبکه‌ها آمده و بهترین و کوتاه‌ترین مسیر را پیدا می‌کنند.

کارکردهای لایه شبکه

مسیریابی: مسیریابی یا روتینگ یکی از مهم‌ترین عملکردهای لایه شبکه بوده و به معنای انتقال داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه‌ دیگر می‌باشد. در هر شبکه مسیرهای مختلفی برای انتقال داده‌ها وجود دارد و لایه شبکه با بکارگیری یک‌سری استراتژی‌های خاص بهترین مسیر انتقال بسته‌های داده‌ از مبدا به مقصد را مشخص می‌کند.

شبکه‌بندی متقابل: شبکه‌بندی متقابل (Inter-Networking) مهم‌ترین وظیفه لایه شبکه می‌باشد که در آن با استفاده از یک دستگاه واسطه مانند روتر می‌توان بدون توجه به سطح سخت‌افزاری و فناوری بکار رفته در دستگاه‌های یک شبکه اتصالی منطقی میان آن‌ها ایجاد کرد.

بسته‌بندی داده‌ها: لایه شبکه داده‌های دریافتی از لایه‌های بالایی مدل OSI را در سمت دستگاه مبدا در قالب قطعات کوچکتری به نام بسته کپسوله‌ کرده و سپس آن‌ها را در مقصد از حالت کپسوله خارج می‌کند. کپسوله کردن (Encapsulation) به معنای افزودن هدرها و تریلرها به داده‌ها می‌باشد.

آدرس‌دهی: لایه شبکه آدرس‌های مبدا و مقصد را به هدر فریم اضافه می‌کند. از این روش برای شناسایی دستگاه‌ها در شبکه استفاده می‌شود.

پروتکل‌های لایه شبکه

IP، ICMP، IGMP و IPSEC

نکته: به لایه‌های فیزیکی، داده‌-لینک و شبکه لایه‌های سخت‌افزاری هم گفته می‌شود.

۴- لایه انتقال (Transport Layer)

لایه انتقال چهارمین لایه مدل OSI بوده و وظیفه اصلی آن ایجاد یک ارتباط دو طرفه کامل میان دو دستگاه از یک شبکه می‌باشد که در آن داده‌ها به شکلی مؤثر و بدون هیچ مشکلی ردوبدل می‌شوند. این لایه در واقع داده‌ها را از لایه قبلی گرفته و آن‌ها را قبل از ارسال به لایه شبکه تبدیل به واحدهایی به نام سِگمنت‌‌ (Segment) می‌کند. لایه انتقال دستگاه مقصد نیز این سگمنت‌ها را دوباره سرهم‌بندی کرده و آن‌ها را تبدیل به داده‌هایی قابل استفاده برای لایه نشست می‌کند. این لایه به شکلی دقیق مقدار داده‌های ارسالی، سرعت انتقال و مقصد دریافت آن‌ها را مشخص کرده و همچنین مسئولیت شناسایی و برطرف کردن خطاها و کنترل جریان‌های داده‌ را برعهده دارد.

کارکردهای لایه انتقال

بخش‌بندی و بازسازی: در این لایه هر پیام تبدیل به سگمنت‌های مختلفی می‌شود و هر سگمنت نیز خود متشکل از یک رشته عددی است که با استفاده از آن می‌توان سگمنت‌ها را دوباره در مقصد به درستی بازسازی کرد.

آدرس‌دهی نقطه سرویس: هدر لایه انتقال شامل آدرسی به نام نقطه آدرس یا آدرس پورت است که این امکان را به بسته‌ها می‌دهد تا به سمت سرویس یا فرآیند مناسب خود هدایت شوند.

کنترل اتصالات: کنترل اتصال به دو شکل اتصال‌گرا و غیراتصال‌گرا انجام می‌شود. در نوع غیراتصال‌گرا هر سگمنت به عنوان یک بسته داده مجزا به حساب آمده و تحویل لایه انتقال دستگاه یا ماشین مقصد می‌شود. در این روش دستگاه فرستنده قبل از برقراری اتصال هیچگونه اطلاعاتی به دستگاه مقصد ارسال نمی‌کند اما در مدل اتصال‌گرا، قبل از تحویل داده‌ها، میان لایه‌های انتقال دستگاه مبدا و مقصد اتصال برقرار می‌شود.

کنترل جریان داده: در این لایه نیز مانند لایه داده-لینک عملیات کنترل جریان داده انجام می‌شود با این تفاوت که لایه انتقال این کار را به صورت end-to-end انجام می‌دهد و نه از طریق یک مسیر ارتباطی تک کاناله.

شناسایی و برطرف کردن خطاها: عملیات شناسایی و برطرف کردن خطاها در لایه انتقال مانند لایه داده-لینک به صورت end-to-end انجام شده و لایه انتقال این اطمینان را حاصل می‌کند که داده‌ها بدون هیچ مشکلی به مقصد مورد نظر خود ارسال می‌شوند.

پروتکل‌های لایه انتقال

TCP و UDP دو پروتکل اصلی استفاده شده در این لایه هستند. با این حال گاها ممکن است پروتکل‌هایی مانند SCTP ، DCCP و … نیز مورد استفاده قرار بگیرند.

۵- لایه نشست (Session Layer)

این لایه پنجمین لایه از مدل OSI و مسئول ایجاد و پایان دادن به اتصالات میان دستگاه‌های یک شبکه می‌باشد. به مدت زمان میان ایجاد و پایان یک اتصال سشن، نشست، جلسه یا Session می‌گویند. لایه نشست این تضمین را می‌دهد که سشن‌های ایجاد شده تا زمانی که تمام داده‌ها ردوبدل شوند، باز خواهند ماند و از طرف دیگر به منظور جلوگیری از هدر رفت منابع به محض پایان ارتباط سشن‌ها را می‌بندد. این لایه همچنین در حین ردوبدل کردن داده‌ها چک‌پوینت‌هایی را ایجاد می‌کند و بنابراین اگر به دلیلی سشنی دچار قطعی یا اختلال شود، روند انتقال داده‌ها از آخرین چک‌پوینت دوباره از سر گرفته خواهد شد. مثلا اگر قرار است در طول یک سشن ۵۰ مگابایت فایل ردوبدل شود، در این صورت لایه نشست می‌تواند برای هر ۵ مگابایت یک چک‌پوینت ایجاد کند. به عنوان مثال، اگر پس از انتقال ۳۲ مگابایت داده، سشن مورد نظر دچار اختلال شود، فرآیند انتقال داده از چک‌پوینت ۳۰ مگابایت دوباره به حالت عادی باز خواهد گشت که این امر باعث صرفه‌جویی در مصرف منابع می‌شود.

کارکردهای لایه نشست

ایجاد، نگهداری، بازیابی و پایان دادن به سشن‌ها: این لایه اتصالاتی را میان دستگاه‌های یک شبکه ایجاد می‌کند که به آن‌ها سشن گفته می‌شود. کاربران می‌توانند از سشن‌ها برای دسترسی ریموت و همچنین مدیریت و به‌اشتراک‌گذاری فایل‌‌ها استفاده کنند. در مجموع نیز کاربران می‌توانند با کمک این لایه سشن‌هایی را ایجاد کرده و یا به آن‌ها پایان دهند.

کنترل دیالوگ: لایه نشست به عنوان یک کنتر‌ل‌کننده دیالوگ این امکان را به سیستم‌ها می‌دهد تا با استفاده از حالت‌های Half-duplex و Full-duplex با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

همگام‌سازی: لایه اپلیکیشن چک‌پوینت‌هایی را در مسیر انتقال داده‌ها ایجاد می‌کند که به آن‌ها نقاط همگام‌سازی می‌گویند. بنابراین اگر به هر دلیلی فرآیند انتقال‌ داده متوقف شود، در این صورت می‌توان از آخرین چک‌پوینت آن را دوباره به حالت عادی خود بازگرداند.

مدیریت توکن‌ها: مدیریت توکن‌ها یکی دیگر از وظایف این لایه است که در آن لایه نشست مانع از این می‌شود که دو سیستم یا دستگاه به صورت همزمان عملیات خاصی را انجام داده و یا به منابع اصلی شبکه دسترسی داشته باشند.

پروتکل‌های لایه نشست

ADSP ،RTCP ،PPTP ،SOCKS Proxy ،RPC ،SCP ،PAP ،RPCP ،NetBIOS و SDP

۶- لایه نمایش (Presentation Layer)

لایه نمایش که به آن لایه ترجمه یا سینتکس (Syntax) هم می‌گویند، ششمین لایه از مدل OSI بوده و مهم‌ترین وظیفه آن آماده‌سازی داده‌ها برای لایه اپلیکیشن می‌باشد که در ادامه با آن آشنا خواهیم شد. این لایه در واقع داده‌های مورد نیاز اپلیکیشن‌ها را به آن‌ها ارائه داده و همچنین مسئولیت ترجمه، رمزنگاری، رمزگشایی و همچنین فشرده‌سازی داده‌ها را بر عهده دارد. گاهی اوقات ممکن است دو دستگاه متصل به هم، از روش‌های رمزنگاری و فرمت‌های متفاوتی استفاده کنند و در نتیجه لایه نمایش به منظور جلوگیری از هر گونه مشکلی، داده‌های دریافتی را به‌گونه ترجمه می‌کند که لایه اپلیکیشن دستگاه گیرنده بتواند آن‌ها را بخواند. این لایه همچنین به منظور کاهش حجم کلی داده‌های دریافت شده از لایه ۷، آن‌ها را فشرده می‌کند.

کارکردهای لایه نمایش

ترجمه: فرض کنید دستگاه مبدا و مقصد به ترتیب تنها می‌توانند کدهای ASCII و EBCDIC را بخوانند و پردازش کنند. در این صورت لایه نمایش باید فرمت داده‌های دستگاه مبدا را قبل از ارسال تغییر دهد تا دستگاه مقصد بتواند آن‌ها را پردازش کند.

رمزنگاری و رمزگشایی: لایه نمایش به منظور افزایش امنیت و جلوگیری از دستکاری و نقض داده‌ها تمام داده‌هایی که میان دستگاه‌های یک شبکه رد‌وبدل می‌شوند را رمزنگاری می‌کند. این لایه در واقع داده‌ها را قبل از انتقال در مبدا رمزنگاری کرده و در هنگام رسیدن به دستگاه مقصد آن‌ها را رمزگشایی می‌کند.

فشرده‌سازی داده‌ها: لایه نمایش با فشرده‌سازی داده‌ها در مجموع باعث کاهش مصرف پهنای‌باند و بهبود عمکلرد شبکه می‌شود.

پروتکل‌های لایه نمایش

X.225 ، ZIP، LPP، NCP، NDR، XDR و SSL

۷- لایه اپلیکیشن (Application Layer)

لایه اپلیکیشن‌ بالاترین لایه در مدل OSI بوده و در واقع تنها لایه‌ای است که به صورت مستقیم با داده‌های کاربران تعامل می‌کند. برنامه‌هایی مانند مرورگرهای وب و کلاینت‌های ایمیل برای برقراری ارتباط با هم نیاز به لایه اپلیکیشن دارند. اما به این نکته توجه داشته باشید که این کلاینت‌ها نرم‌افزاری بخشی از لایه اپلیکیشن نبوده و این لایه تنها مسئولیت پروتکل‌ها و همچنین فرآیند Data Manipulation را بر عهده دارد که کلاینت‌ها با کمک‌ها آن‌ها می‌توانند داده‌هایی قابل خوانا و قابل‌فهم را به کاربران نهایی تحویل دهند.

کارکردهای لایه اپلیکیشن

دسترسی ریموت: لایه اپلیکیشن این امکان را به کاربران می‌دهد تا به صورت ریموت و از طریق کلاینت‌های مختلفی (کلاینت‌های SSH ،Telnet و …) به سرورها و یا سیستم‌های مورد نظر خود دسترسی داشته باشند و آن‌ها را مدیریت کنند.

قابلیت FTAM: قابلیت FTAM (مخفف File Transfer, Access, and Management) در لایه اپلیکیشن امکان مدیریت، دسترسی و همچنین دانلود و آپلود فایل‌هایی که در یک کامپیوتر یا سرور ریموت (سرور مجازی، اختصاصی و …) قرار دارند را برای ما فراهم می‌کنند.

سرویس‌های ایمیلی: پروتکل‌های ایمیلی لایه اپلیکیشن مانند SMTP و IMAP این امکان را فراهم می‌کنند تا ایمیل‌هایی را میان میل‌کلاینت‌ها و میل‌سرورها ردوبدل کنیم.

پروتکل‌های لایه اپلیکیشن

HTTP ،IMAP ،SMTP ،FTP ،MQTT ،DNS ،TelNet و …

مزایا و کاربردهای مدل OSI کدامند؟

مدل OSI دارای مزایای متعددی است که در ادامه با مهم‌ترین آن‌ها آشنا می‌شوید:

• پشتیانی از سرویس‌های مبتنی بر اتصال و بدون اتصال
• تفکیک پروتکل‌ها، رابط‌های کاربری و سرویس‌ها
• کمک به پیدا کردن مشکلات سیستم
• تمرین و آموزش
• داشتن ساختار ماژولار
• توسعه و بهبود پروتکل‌ها
• طراحی شبکه
• کمک به درک بهتر عملکرد شبکه
• ارائه مدلی استاندارد از شبکه
• سازگاری با پروتکل‌های مختلف
• کمک به یافتن آسیب‌پذیر‌ی‌های امنیتی
• عدم تاثیرگذاری لایه‌‌ها بر عملکرد یکدیگر
• عدم وابستگی به یک سیستم‌عامل خاص
• مخفی‌سازی پروتکل‌ها
• امکان تغییر پروتکل‌ها
• رمزنگاری داده‌ها
• امنیت بالا

معایب مدل OSI کدامند؟

با وجود تمام این مزایا، OSI دارای معایبی نیز می‌باشد که عبارتند از:

• بیشتر جنبه نظری داشته و نمی‌توان آن را در دنیای واقعی استفاده کرد.
• به خاطر ماهیت انتزاعی به صورت گسترده مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.
• لایه‌های آن نمی‌توانند به صورت موازی با هم کار کنند.
• لایه‌های نشست و نمایش آن چندان کاربرد ندارند.
• درک آن می‌تواند برای بسیاری از افراد دشوار باشد.
• برخی از کارکردهای لایه‌ها باهم هم‌پوشانی دارند.

TCP/IP چیست؟ مقایسه مدل‌های OSI و TCP/IP

مدل TCP/IP مانند OSI مدلی استاندارد برای توصیف عملکرد شبکه می‌باشد. TCP/IP نسبت به مدل OSI قدیمی‌تر بوده و اولین بار در سال ۱۹۶۰ توسط وزارت دفاع آمریکا ایجاد شد و همانطور که در ابتدا اشاره شد سازمان بین‌الملی استانداردسازی نیز در سال ۱۹۸۴ به صورت رسمی مدل OSI را ارائه کرد. TCP/IP به خاطر سادگی و ارتباط مستقیم آن با اینترنت و پروتکل‌های شبکه اغلب در دنیای واقعی مورد استفاده قرار می‌گیرد اما مدل OSI به دلیل ماهیت انتزاعی و پیچیده خود بیشتر جنبه نظری داشته و مناسب طراحی شبکه و فعالیت‌های آموزشی می‌باشد. مدل TCP/IP بر خلاف OSI ساختاری ساده‌تر و قابل فهم‌تر داشته و دارای ۴ لایه به نام‌های اپلیکیشن، انتقال، اینترنت و دسترسی شبکه می‌باشد.

انطباق لایه‌های مدل‌های TCP/IP و OSI

• لایه‌ اپلیکیشن TCP/IP عملکرد ۳ لایه نمایش، نشست و اپلیکیشن OSI را باهم ترکیب می‌کند.
• لایه دسترسی شبکه یا پیوند TCP/IP ترکیبی از عناصر لایه فیزیکی و داده-لینک OSI است.
• لایه اینترنت TCP/IP و لایه شبکه مدل OSI عملکردی مشابه دارند.
• لایه‌های انتقال هر دو مدل مشابه هم هستند.

مثال‌هایی از ارتباط مدل OSI با دنیای واقعی

۱- لایه‌ فیزیکی: دستگاه‌ها در شبکه‌های LAN یا WAN می‌توانند با استفاده از کابل‌های اترنت به‌هم متصل شوند.

۲- لایه داده-لینک: در سوئیچ‌های شبکه از آدرس‌های MAC برای شناسایی دستگاه‌ها استفاده می‌شود.

۳- لایه شبکه: از آدرس‌های IP برای هدایت داده‌ها به مقصد مناسب خود در شبکه اینترنت استفاده می‌شود.

۴- لایه انتقال: پروتکل TCP نوعی پروتکل ارتباطی است که دستگاه‌های یک شبکه از آن برای برقرای ارتباط با یکدیگر و انتقال داد‌ه‌ها استفاده می‌کنند.

۵- لایه نشست: پروتکل ریموت دسکتاپ یا RDP (مخفف Remote Desktop Protocol) این امکان را به کاربران می‌دهد تا سشن‌هایی را ایجاد کرده و به صورت ریموت به کامپیوتر خود دسترسی داشته باشند.

۶- لایه نمایش: رمزنگاری و رمزگشایی وب‌سایتی که از HTTPS استفاده می‌کنند از طریق پروتکل SSL انجام می‌شود.

۷- لایه اپلیکیشن: کاربران از پروتکل‌های HTTP ،SMTP و FTP برای تعامل با سرویس‌های مبتنی بر شبکه استفاده می‌کنند.

سوالات متداول

منابع: Imperva، Cloudflare و Spiceworks