تاریخچه مدل OSI

مدل OSI توسط سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) در اواخر دهه 1970 و اوایل دهه 1980 توسعه یافت. هدف اصلی از ایجاد این مدل، استانداردسازی و تسهیل ارتباط بین سیستم‌های کامپیوتری مختلف در سطح جهانی بود. در آن زمان، هر تولیدکننده‌ای از پروتکل‌ها و روش‌های خاص خود برای برقراری ارتباط استفاده می‌کرد که منجر به عدم سازگاری بین سیستم‌ها می‌شد. نیاز به ایجاد یک چارچوب مشترک و استاندارد باعث شد که مدل OSI معرفی شود.

دلایل ایجاد مدل OSI

1. ایجاد یک استاندارد جهانی: مدل OSI به عنوان یک استاندارد بین‌المللی برای تعریف نحوه ارتباط بین دستگاه‌ها و سیستم‌های کامپیوتری معرفی شد.
2. تفکیک وظایف: تقسیم فرآیند ارتباطات به لایه‌های جداگانه، درک و مدیریت آن را آسان‌تر کرد.
3. تسهیل توسعه پروتکل‌ها: مدل OSI به توسعه‌دهندگان کمک کرد تا پروتکل‌های شبکه‌ای جدید را بر اساس وظایف مشخص لایه‌ها طراحی کنند.

مراحل توسعه

• 1977: کار بر روی مدل OSI آغاز شد.
• 1983: اولین نسخه رسمی مدل OSI منتشر شد.
• 1984: ISO مدل OSI را به عنوان یک استاندارد بین‌المللی معرفی کرد.

مدل OSI نه تنها به درک بهتر شبکه‌های کامپیوتری کمک کرد، بلکه به ایجاد فناوری‌های جدید و پروتکل‌هایی مانند TCP/IP نیز منجر شد که امروزه اساس اینترنت را تشکیل می‌دهند.

ساختار مدل OSI

مدل OSI شامل هفت لایه است که هر لایه وظایف مشخصی را بر عهده دارد. این لایه‌ها به ترتیب عبارتند از:

1. لایه فیزیکی (Physical Layer)
2. لایه پیوند داده (Data Link Layer)
3. لایه شبکه (Network Layer)
4. لایه انتقال (Transport Layer)
5. لایه نشست (Session Layer)
6. لایه ارائه (Presentation Layer)
7. لایه کاربرد (Application Layer)

هر لایه مسئول انجام وظایفی خاص است و با لایه‌های بالاتر و پایین‌تر خود تعامل دارد.

لایه 1: لایه فیزیکی (Physical Layer)

لایه فیزیکی پایه‌ای‌ترین لایه در مدل OSI است و وظیفه انتقال داده به صورت سیگنال‌های الکتریکی، نوری یا رادیویی را بر عهده دارد. این لایه شامل سخت‌افزارهایی مانند کابل‌ها، سوئیچ‌ها و کارت‌های شبکه است.

وظایف اصلی:

• تبدیل داده‌ها به سیگنال‌های قابل انتقال.
• مدیریت نرخ انتقال داده.
• تعریف استانداردهای فیزیکی مانند نوع کابل و اتصالات.

مثال‌ها:

• کابل‌های فیبر نوری و اترنت.
• کانکتورهای RJ45.
• دستگاه‌های مبدل سیگنال.

لایه 2: لایه پیوند داده (Data Link Layer)

این لایه وظیفه برقراری ارتباط مستقیم و بدون خطا بین دو دستگاه مجاور در یک شبکه را بر عهده دارد. لایه پیوند داده به دو زیرلایه تقسیم می‌شود:

1. زیرلایه MAC (Media Access Control): مدیریت دسترسی به رسانه انتقال.
2. زیرلایه LLC (Logical Link Control): مدیریت جریان داده و تصحیح خطاها.

وظایف اصلی:

• بسته‌بندی داده‌ها به فریم‌ها.
• مدیریت آدرس‌های MAC.
• کشف و تصحیح خطاهای انتقالی.

مثال‌ها:

• پروتکل Ethernet.
• پروتکل Wi-Fi.

لایه 3: لایه شبکه (Network Layer)

این لایه مسئول مسیریابی داده‌ها بین شبکه‌های مختلف است. لایه شبکه با استفاده از آدرس‌های IP، مقصد داده را شناسایی می‌کند.

وظایف اصلی:

• مسیریابی (Routing) داده‌ها بین شبکه‌ها.
• مدیریت آدرس‌های IP.
• تفکیک ترافیک داده‌ها.

مثال‌ها:

• پروتکل IP (IPv4 و IPv6).
• پروتکل ICMP.
• روترها.

لایه 4: لایه انتقال (Transport Layer)

این لایه وظیفه انتقال مطمئن داده‌ها بین سیستم‌ها را بر عهده دارد. لایه انتقال تضمین می‌کند که داده‌ها به‌طور کامل و به‌درستی به مقصد برسند.

وظایف اصلی:

• تقسیم داده‌ها به بخش‌های کوچک‌تر (Segmentation).
• مدیریت جریان داده‌ها (Flow Control).
• تشخیص و تصحیح خطاها.

مثال‌ها:

• پروتکل TCP (Transmission Control Protocol).
• پروتکل UDP (User Datagram Protocol).

لایه 5: لایه نشست (Session Layer)

لایه نشست مسئول مدیریت ارتباطات بین دستگاه‌ها و ایجاد، نگهداری و خاتمه نشست‌های ارتباطی است.

وظایف اصلی:

• هماهنگی آغاز و پایان نشست.
• مدیریت جلسات چندگانه.
• تشخیص و بازیابی در صورت قطع ارتباط.

مثال‌ها:

• پروتکل‌های RPC (Remote Procedure Call).
• پروتکل‌های NetBIOS.

لایه 6: لایه ارائه (Presentation Layer)

این لایه وظیفه تبدیل داده‌ها به قالبی قابل فهم برای لایه کاربرد را دارد و معمولاً با فشرده‌سازی و رمزگذاری داده‌ها سر و کار دارد.

وظایف اصلی:

• رمزگذاری و رمزگشایی.
• فشرده‌سازی و گسترش داده‌ها.
• ترجمه فرمت‌های داده.

مثال‌ها:

• SSL/TLS برای رمزنگاری.
• فرمت‌هایی مانند JPEG، MP3، و XML.

لایه 7: لایه کاربرد (Application Layer)

لایه کاربرد نزدیک‌ترین لایه به کاربران است و مستقیماً با نرم‌افزارهای کاربردی تعامل دارد. این لایه خدماتی را برای ارتباط بین کاربر و شبکه فراهم می‌کند.

وظایف اصلی:

• ارائه رابط کاربری برای ارتباط با شبکه.
• مدیریت درخواست‌ها و پاسخ‌ها.
• پشتیبانی از پروتکل‌های کاربردی.

مثال‌ها:

• HTTP برای مرور وب.
• FTP برای انتقال فایل.
• SMTP برای ایمیل.

اهمیت مدل OSI

مدل OSI ابزاری قدرتمند برای درک شبکه‌های کامپیوتری و طراحی سیستم‌های ارتباطی است. این مدل به طراحان و مهندسان کمک می‌کند تا با تفکیک وظایف در لایه‌های مختلف، مشکلات شبکه را سریع‌تر شناسایی و حل کنند.

نتیجه‌گیری

مدل OSI با ارائه ساختاری شفاف و منظم برای ارتباطات شبکه‌ای، به توسعه فناوری‌های نوین کمک شایانی کرده است. درک هر یک از لایه‌ها و وظایف آن‌ها، کلیدی برای طراحی و نگهداری شبکه‌های کامپیوتری است.