اختصار: Open Systems Interconnection Basic Reference Model
يعرف أيضا بأسماء أخرى، مثل: OSI Reference Model; OSI seven layer model; ISO/OSI
نموذج وصل الأنظمة المفتوحة هو النموذج رقم ISO 7498 ، وهو المعيار التقني الذي وضعته المنظمة الدولية للتقييس International Standards Organization-ISO الخاص بتصميم الشبكات. ويحدد هذا النموذج كيفية تخاطب بروتوكولات ومعدات الشبكات وكيفية عملها معا. هذا الطراز المرجعي reference model الذي حددته المنظمة، يقسم الاتصالات بين كل حاسب وآخر إلى سبع طبقات layers. وكل طبقة تكون عبارة عن مجموعة من الوظائف المتعلقة ببعضها والتي تقدم خدمات للطبقة التي فوقها كما تستقبل خدمات من الطبقة التي بأسفلها. فكل طبقة عليا في هذا الأنموذج تبنى على وظائف الطبقة التي تكون أسفل منها وكذلك فإن التحكم يمرر من طبقة للطبقة التي تليها. وفي هذا النموذج تقسم عملية الاتصالات المعقدة بين الحاسبات (وهي ما يسمى بالتشبيك التبادلي internetworking ) إلى سلسلة من المراحل. هذه المراحل تكون في نظام من الأدنى إلى الأعلى، حيث تؤلف جميعها ما يطلق عليه مكدس وصل الأنظمة المفتوحة OSI stack.
7 |
الطبقات العليا 5-7 |
Application HTTP, FTP, SMTP |
6 |
Presentation JPEG, GIF, MPEG |
|
5 |
Session AppleTalk, WinSock |
|
4 |
الطبقات الدنيا 1-4 |
Transport TCP, UDP, SPX |
3 |
Network IP, ICMP, IPX (router) |
|
2 |
Data Link Ethernet, ATM (switch, bridge) |
|
1 |
Physical Ethernet, Token Ring (hub, repeater) |
ففي حالة إرسال البيانات من حاسب إلى حاسب آخر، يبدأ الإرسال في الحاسب الأول من الطبقة السابعة وهي طبقة التطبيقات Application Layer متجها إلى أسفل النموذج نحو الطبقات الدنيا حتى يصل إلى الطبقة الفزيائية الأولى Physical Layer ثم عبر قنوات الاتصال السلكية أو اللاسلكية إلى الحاسب الآخر. وعندما يستقبل الحاسب الآخر الإشارات، فإن الإشارات تسير من أسفل النموذج، حيث تبدأ من الطبقة الفيزيائية Physical Layer التي تقوم باستقبال الإشارات من الحاسب الأول وتمررها إلى الطبقات العليا حتى تصل إلى الطبقة السابعة Application Layer .
وعلى ذلك فإن الجهاز المرسل يقوم باتباع خطوات الإرسال من أعلى إلى أسفل بينما يقوم الجهاز المستقبل باتباع خطوات الاستقبال بشكل معكوس من أسفل إلى أعلى.
ومنذ أن تم التصديق عليه عام 1984، أصبح نموذج وصل الأنظمة المفتوحة عنصرا أساسيا عند تصميم شبكات الكمبيوتر. وعلى الرغم من أن التقنيات المستخدمة حاليا لا تتبع هذا المعيار بالكامل، إلا أنه يعتبر هاما عند دراسة معمارية الشبكات. وينظر إلى هذا النموذج على أنه معمارية قياسية لبناء نظم الشبكات. وهناك العديد من تقنيات الشبكات المستخدمة اليوم التي تعكس الطبقات السبع في نموذج وصل الأنظمة المفتوحة Open Systems Interconnection model، انظر open system
وكل طبقة في النموذج تمثل مستوى من فعاليات الشبكة. وهذه الطبقات موضوعة في ترتيب منطقي في مجموعتين كما يلي:
الطبقات العليا Upper layers: وهي تتعامل مع كل ما يطلبه المستفيد على الشبكة والاستجابة لهذه الطلبات، وتمثيل البيانات، وبروتوكولات الشبكة وذلك من وجهة نظر المستفيد. ومن أمثلة التقيات التي تستخدم في الطبقات العليا: HTTP, FTP ، وهي ثلاث طبقات كما يلي:
7 |
Application HTTP, FTP, SMTP |
التطبيقات تهتم بنقل المعلومات بين البرامج المختلفة |
6 |
Presentation JPEG, GIF, MPEG |
التمثيل والتقديم تهتم بتهيئة النصوص وعرضها وتحويل الأكواد |
5 |
Session AppleTalk, WinSock |
جلسة الاتصال تهتم ببدء واستمرار وتنسيق الاتصال |
والطبقات الدنيا Lower Layers: وهي تتعامل مع الإشارات الكهربائية وكتل البيانات الثنائية والعنونة، وتمرير هذه البيانات عبر الشبكات. ومن أمثلة التقنيات التي تستخدم في الطبقات الدنيا: TCP, IP, and Ethernet ، وهي أربع طبقات كما يلي:
4 |
Transport TCP, UDP, SPX |
النقل تهتم بالتسلي الصحيح للرسائل ع ا لخدمات |
3 |
Network IP, ICMP, IPX (router) |
الشبكة تهتم بطرق نقل البيانات وتناول الرسائل ونقلها |
2 |
Data Link Ethernet, ATM (switch, bridge) |
ربط
البيانات تهتم بالتكويد والعنونة وبث البيانات |
1 |
Physical Ethernet, Token Ring (hub, repeater) |
الطبقة
الفيزيائية تهتم بربط المعدات والأجهزة |
وبتقسيم الاتصالات على الشبكات إلى طبقات، فإن نموذج وصل الأنظمة المفتوحة يسهل عملية تصميم بروتوكولات الشبكات. فالنموذج مصمم لضمان موائمة المعدات التي ينتجها منتجون مختلفون (كأجهزة التوجيه routers، والمحاور hubs) طالما يتبع هؤلاء المنتجون تقنية النظام المفتوح open system . وبناء عليه فإن أي جهاز ينتجه أي منتج يتبع الطبقة الثانية ، مثلا ، سوف يتواءم مع أي جهاز ينتجه منتج آخر يتبع الطبقة الثالثة طالما أن المنتجين يتبعان نموذج وصل الأنظمة المفتوحة.
وظائف الطبقات:
1.
هذه الطبقة مسؤولة عن انسياب البيانات عبر وسائط الاتصال. فهي تتعامل مع
البيانات التي تكون في شكل بتات bits
ترسلها
الطبقة المادية Physical layer
الموجودة بمصدر الإرسال كما تستقبلها الطبقة المادية Physical
layer بالجهاز المستقبل. فمثلا، كبلات شبكة الإيثرنت
Ethernet والأجهزة
والمعدات المستخدمة في الشبكات الحلقية
Token Ring
وبطاقات واجهة الشبكة
network interface cards
والوسائل الميكانيكية الأخرى تعمل على مستوى الطبقة المادية. كما أن
أجهزة التوجيه
routers،
والمحاور hubs تعمل أيضا على مستوى الطبقة
المادية. ففي الطبقة المادية، ترسل البيانات باستخدام نوع الإشارات التي
يساندها الوسيط المادي، كالفلطات الكهربائية أو الموجات اللاسلكية أو النبضات
الضوئية أو الإشارات تحت الحمراء.
فالطبقة المادية هي التي
توفر الوسائل
المادية
hardware لإرسال واستقبال البيانات،
وكذلك الكبلات، وبطاقات الاتصال والوسائل المادية الأخرى.
2.
طبقة ربط البيانات
Data link layer
عند تلقي
البيانات من الطبقة المادية، تقوم طبقة ربط البيانات بالتحقق من صحة وكفاءة تدفق وانسياب البيانات من
الطبقة المادية، كما تتحقق من عدم وجود أخطاء، ثم تغلف البتات
bits في إطارات
frames. كما تقوم بعنونة البيانات
وتنظيم انسيابها. وطبقة ربط البيانات هي واحدة من الطبقات الثلاث (طبقة ربط البيانات، وطبقة
الشبكة، وطبقة النقل) المسؤولة عن نقل البيانات بين المعدات والأجهزة
عن طريق
تزامن إطارات أو بلوكات البيانات
blocks of data
وضبط تدفق تلك البيانات.
طبقة الربط المنطقي Logical Link Control (LLC) sublayer. هذه الطبقة تتحكم في تزامن إطارات البيانات frame synchronization، وتدفقها والكشف عن الأخطاء، كما توفر خدمة لربط البيانات بالطبقات العليا من النموذج.
3. طبقة الشبكة
هذه الطبقة تحدد بروتوكولات تمرير البيانات
data routing
لضمان وصول المعلومات
من محطة لأخرى على الشبكة. فعند وصول البيانات لطبقة الشبكة، فإن عنوان مصدر
وعنوان وجهة البيانات التي يحتويها كل إطار
frame يتم فحصه لتحديد إذا ما كانت البيانات قد وصلت
إلى الوجهة النهائية. فإذا ما وصلت البيانات لوجهتها النهائية، تقوم طبقة الشبكة
بتهيئة البيانات في حزم قبل دفعها لطبقة النقل Transport layer.
وإلا تقوم طبقة الشبكة بتحديث عنوان الوجهة ثم ترد الإطار ثانية إلى الطبقات
الدنيا للتصحيح. وتحتفظ طبقة الشبكة بالعناوين
المنطقية، كعناوين بروتوكول الشبكة IP
adresses للأجهزة المتصلة بالشبكة. وهذه الطبقة
تكون مسؤولة عن بث حزم البيانات واختيار أنسب الممرات وأسرعها لإرسال الحزم.
ومن البروتوكولات التي تستخدم في هذه الطبقة
X.25, IP(Internet Protocol),
IPX.
5. طبقة
التحاور
Session layer
هذه الطبقة تنسق الاتصالات وتحافظ
على مقومات الجلسة
طول
مدة
استخدام النظام
كما تبدأ وتنهي الاتصالات بين التطبيقات،
حيث تقوم بتأمين وتسجيل العميل
logging،
وبعض العمليات الإدارية الأخرى. والجلسة تتألف من التحاور أو التخاطب
بالبيانات. والتحاور بين الأطراف قد يتم من طرف واحد فقط وفي اتجاه واحد
فقط
simplex (one way)
(وهذا
يندر استخدامه على الشبكات)
أو بالتناوب
alternate
أي باستخدام نظام الاتصال نصف المزدوج
half duplex
أو باستخدام نظام الاتصال المزدوج الكامل
full duplex (bi-directional).
ومعظم الشبكات حاليا بإمكانها تناول الحوار باستخدام نظام الاتصال المزدوج
الكامل، أي في اتجاهين في نفس الوقت . ولكن عمليا، فإن التحاور على الشبكات
يكون نصف مزدوج. وهذه بعض الأمثلة على بروتوكولات طبقة التحاور:
NFS (Network File System), AppleTalk Session Protocol (ASP).
6. طبقة التقديم
Presentation layer
تحدد هذه الطبقة كيفية تهيئة البيانات، وعرضها، وتغييرها، وفك أكوادها
عن طريق الترجمة من صيغة التطبيق إلى صيغة الشبكة، وبالعكس. وهذه الطبقة مهمتها
تهئية المعلومات التي ترسلها طبقة التطبيقات
Application layer
بالنظام بحيث يمكن أن تقرأها طبقة التطبيقات بالنظام الآخر، بصرف النظر عن نوع
الأجهزة ونظم التشغيل المستخدمة. ومن الأدوات المستخدمة على مستوى هذه الطبقة :
ASCII, EBCDIC, GIF, JPEG
7.
طبقة التطبيقات
Application layer
هذه هي الطبقة العليا في نموذج وصل الأنظمة المفتوحة. وهذه
الطبقة توفر خدمات الشبكة للمستقيد النهائي وهي تستفيد من الطبقات التي تحتها
ولكنها معزولة تماما عن تفاصيل المعدات والأجهزة. وتتعامل هذه الطبقة مع
البيانات المرسلة إلى والواردة من الطبقة السادسة بالنموذج، وهي طبقة التمثيل
Presentation layer ، حيث
تحدد الطريقة التي تتفاعل بها البرامج التطبيقية
application programs
مع الشبكة. فهي
ومن البروتوكولات التي تعمل في طبقة التطبيقات :
ومن الملاحظ أن تطبيقات المستخدم النهائية لا تعمل ضمن طبقة التطبيقات فمتصفح الوب مثلا ليس من طبقة التطبيقات ولكنه يستخدم البروتوكول HTTP الذي ينتمي إلى طبقة التطبيقات من أجل التخاطب مع مخدم الوب.