الفصل الثاني : Models, Ports, Protocols, and Network Services
العنوان : The OSI Networking Model
بالنسبة الى الشبكات ، تتم الإضارة عادهً إلى نموذجينن: نموذج الـOSI ونموذج TCP/IP ، كلاهما إطاراً نظرياً وفعلياً لكيفية تنفيذ الشبكات ، يركز الهدف من اختبار CompTIA Network Plus على نموذج OSI فقط ، ويتبع ذلك مناقشة مستفيضه مع مناقشة موجزة لنموذج TCP/IP لمزيد من الفهم.
يبحث في هذا الفصل في OSI(Op) ويصف كيفية أرتباطه بالشبكات العالم الحقيقي ، كما يفحص كيفية أرتباط الاجهزة الشبكة الشائعة بالنموذج OSI على الرغم من أن نموذج OSI مفاهيمي إلا أن تقدير منه ، ووظيفته يمكن أن يساعدك على فهم أفضل لكيفية عمل مجموعات البروتوكولات وبني الشبكات في التطبيقات العملية.
ملاحظة:
لم يعد نموذج TCP/IP الذي يؤدي الى نفس وظائف نموذج الـ OSI ، بأستثناء اربع طبقات بدلاً من سبع نظراً لأن هذا هة مجموع البروتوكولات المستخدمة في غالب اليوم فلا يزال من المهم معرفتهم لفهم المبادئ الأساسية للشبكات وتشير إليها حيث يكون من المناسب القيام بها.
أحد أهم المفاهيم في مجال الشبكات لفهمها هو نموذج الأتصالات المفتوحة (Open
Systems Interconnection) يعتبر هذا النموذج الفكري ، الذي تم إنشاؤه من قبل المنظمة الدولية للتوحيد القياس (ISO) في عام 1978 وتم تعديله في عام 1984، وصفاً لهندسة الشبكات التي تمكن من تمرير البيانات بين أنظمة الحاسوب.
تتناول هذه الفصول نموذج OSI ، وتوضح كيفية علاقته بالشبكات في العالم الحقيقي ، كما تفحصل كيفية علاقة الأجهزة الشبكية الشائعة بنموذج OSI، على الرغم من أن النموذج OSI هو نموذج فكري ، إلا أن فهم غرضة ووظيفته يمكن ان يساعدك في فهم كيفية عمل مجموعة البروتوكولات وهندسة الشبكات في التطبيقات العملية.
الـ OSI ذو الطبقات السبع (The OSI Seven-Layer Model):
كما هو موضح في الشكل الأتي، يتم بناء نموذج OSI من الأسفل الى الاعلى بالترتيب الاتي:
- طبةة التطبيق (Application Layer)
- طبقة العرض (Presentation Layer)
- طبقة الجلسة (Session Layer)
- طبقة النقل (Transport Layer)
- طبقة الشبكة (Network Layer)
- طبقة ربط البيانات (Data Link Layer)
- طبقة الفيزيائية (Physical Layer)
كل طبقة في نموذج OSI لديها وظيفة محددة ، تصف الأقسام التالية وظيفة كل طبقة ، بدءًا من الطبقة الفيزيائية وصعوداً في النموذج ، وتصنف الطبقة الفيزيائية على أنها الطبقة الأولى والطبقة العليا من النموذج وهي طبقة التطبيقات ، كل طبقة من النموذج OSI لها وظيفة محددة وتصنف الأقسام التالية ، وظيفة كل طبقة بدءاً من الـ (Physical Layer) وعملها في النموذج.
الطبقة الفيزيائية ( Physical Layer ):
الطبقة الفيزيائية من نموذج الـ OSI تحدد الخصائص الفيزيائية للشبكة بما في ذلك الموصفات التالية:
- تتضمن الأجهزة (Hardware): نوع وسائط الشبكة المستخدمة ، مثل نوع الكابل ونوع الموصل وتنسيق الأسلاك.
- وتحدد التوبولوجيا (Topology): الطبقة الفيزيائية التوبولجيا (Topology) المستخدمة في الشبكة ، وتشمل التوبولوجيات الشائعة مثل (Ring Topology) ، (Bus Topology) ، (Start Topology)
- طبقة التحكم في الوسائط (Media Access Control): يحدد العنوان MAC في هذه الطبقة وهو العنوان الفعلي أو الفيزيائي الذي يتم حرقه في كل بطاقة شبكة، تتحكم الطبقة الفرعية MAC أيضاً في الوصول الى الوسائط الشبكة يتم تضمين مواصفات الطبقة Mac وفقاً في المعيار IEEE.802.1
- طبقة التحم في الرابط المنقطي (Logical Link Control):تتحمل طبقة LLC مسؤولية أليات الخطاً، والتحكم في التدفق لطبقة ربط البيانات ، ويتم تحديد طبقة LLC في المعيار IEEE.802.2.
المسؤولية الاساسية لطبقة الشبكة هي التوجيه ، وتوفير الآيات التي يمكن من خلالها تمرير البيانات من نظام شبكي الى أخر ، لا تحدد طبقة الشبكة كيفية تمرير ولكنها توفر أليات لذلك ، يتم توفير الوظائف في طبقة الشبكة من خلال بروتوكولات التوجيه ، التي عباره عن مكونات برمجية (Logic).
البروتوكول في طبقة الشبكة مسؤولة أيضاً عن أختيار المسار ، والذي يتمثل في تحديد أفضل مسار للبيانات عبر الشبكة، على عكس طبقة ربط البيانات (Data Link Layer) التي تستخدم عناوين MAC للتواصل على الشبكة المحلية ، تستخدم بروتوكولات طبقة الشبكة عناوين معُدلة بواسطة برمجيات وبروتوكولات توجيه خاصة للتواصل على الشبكة ، يصف مصطلح التجميع الحزمة التجميع المنطقي لللبيانت في طبقة الشبكة.
عندما تعمل الشبكات ، يمكن تكوين المسارات بطريقتين: بشكل ثابت (Static) او ديناميكي (Dynamic)، في بيئة التوجيه الثابت ، تتم إضافة المسارات يدوياً إلى جداول التوجيه ، وفي بيئة التوجيه الديناميكي ، تستخدم بروتوكولات التوجيه مثل Routing Information Protocol (RIP) و Open Shortest Path first (OSPF) ، هذه البروتوكولات تتوصل مع الاجهزة المتصلة بالشبكة لتبادل معلومات التوجيه ، ومن البروتوكولات الأساسية الأخرى في طبقة الشبكة ، internet protocol(IP) ، بروتوكول Address Resolution Protocol (ARP) ، وبروتوكول Reverse Address Resolution Protocol (RARP) وبرتوكول Asynchronous Transfer Mode (ATM) وبروتوكول Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS) و بروتوكول IP Security (IPSec) ، وبروتوكول internet Control Message Protocol (ICMP) وبروتوكول Multiprotocol Label Switching (MPLS).
طبقة النقل (Transport Layer):
وظيفة طبقة النقل (transport Layer) الأساسية هي توفير الآليات لنقل البيانات بين أجهزة الشبكة ، في الأساس تقوم بذلك بثلاث طرق:
- الطريقة الأول هي التحقق من الأخطاء (Error Checking): تضمن بروتوكولات الطبقة النقل أن ترسل البيانات بشكل صحيح ، أو تستقبل بشكل صحيح.
- الطريقة الثانية وهي عنونه الخدمة (Service Addressing) : يدعم العديد من البروتوكولات العديد من خدمات الشبكة، وتضمن أيضاً أن تُمر البيانات إلى الخدمة الصحيحة في الطبقات العليا من نموذج OSI
- الطريقة الثالثة هي التقسيم (Seqmentation): للأنتقال عبر الشبكة ، يجب تقسيم كتل البيانات الى حزم بحجم يمكن إدارته من قبل الطبقات السفلى، هذه العملية ، المعروفة بأسم التقسيم، وهي مسؤولية الطبقة النقل (Transport Layer).
يمكن أن تكون البروتوكولات التي تعمل على مستوى النقل إما بدون أتصال، مثل بروتوكول User Datagram Protocol (UDP)، أو موجهه للأتصال، مثل بروتوكول Transmission Control Protocol (TCP)
طبقة النقل (Transport Layer) مسؤولة أيضاً عن التحكم في تدفق البيانات ، والذي يشير إلى كيفية قبول الجهاز المستلم لنقل البيانات ، ويتم أستخدام طريقتين شائعتين للتحكم في تدفق البيانات.
- الطريقة الاولى هي التخزين المؤقت (Buffering) : عند أستخدام التحكم في تدفق تخزين المؤقت، يتم تخزين البيانات مؤقتاً وتنتظر جاهزية الجهاز الوجهة لتصبح متاحة ، ويمكن أن يسبب التخزين المؤقت مشكلة إذا قام الجهاز المرسل بنقل البيانات بسرعة أكبر بكثير مما يمكن للجهاز المستقبل إدارته.
- الطريقة الثانية هي النوافذ (Windowing): يتم إرسال البيانات في مجموعات من الشرائح التي تتطلب تأكيداً واحداً فقط ، ويتم تحديد حجم النافذة (أي كمية الشرائح التي تتناسب مع تأكيد واحد) عندما يتم إنشاء الجلسة بين الجهازين ، كما يمكن أن يتخيل، فإن الحاجة الى الحصول على تأكيد واحد فقط لكل خمسة شرائح ، على سبيل المثال، يمكن ان يقلل بشكل كبير من العبء التشغيلي.
طبقة الجلسة (Session Layer):
تتولى طبقة الجلسة مسؤولية إداره والتحكم في تزامن البيانات بين تطبيقات الجهازين ، وتقوم بذلك عن طريق إنشاء وصيانة الجلسات ، بينما تتولى الطبقة النقل (Transport Layer) مسؤولية إعداد وصيانة الأتصال بين الجهازين، وتقوم طبقة الجلسة (Session Layer) بتنفيذ وظيفة نيابة عن التطبيق ، وتشمل البروتوكولات التي تعمل على مستوى الجلسة (NetBIOS) و Network File System (NFS) و Server Nessage Block (SMB).
طبقة العرض (Persentation Layer):
الوظيفة الأساسية لطبقة العرض (Persentation Layer) هي تحويل البيانات المقصودة لطبقة التطبيق (Application Layer) أو الواردة منها إلى تنسيق أخر ، يعد هذا التحويل ضرورياً بسبب تنسيق البيانات الذي يتطلب نقلها عبر الشبكة ، قد لا تستطيع التطبيقات قراءة هذا التحويل بشكل ضروري ، وتتضمن بعض تنسيقات البيانات الشائعة التي تتعامل معها طبقة العرض ما يلي:
- ملفات الرسومات (Graphic Files): تتطلب ملفات JPEG و TIff و GIF، وما إلى ذلك تنسيق معيناً للبيانات.
- النصوص والبيانات (Text and Data): يمكن لطبقة العرض (Persentation Layer) ترجمة البيانات الى تنسيقات مختلفة، مثل ASCII و EBCDIC.
- الصوت والفيديو (Sound/Video): تمتلك ملفات MPEG و MP3 و MIDI تنسيقات بياناتها الخاصة التي يجب تحويل البيانات إليها ومنها.
بالأضافة الى وظيفة مهمة أخرى لطبقة العرض هي التشفير ، والذي يعبتر عن عبارة عن خلط البيانات بحيث لا يمكن قراءتها من قبل أي شخص غير المستقبل المقصود، ونظراً للدور الأساسي لطبقة العرض في ترجمة تنسيق البيانات ، فإنه من المنطقي أن يكون هذا المكان المناسب لعمليات التشفير وفك التشفير ، على سبيل المثال ، يعمل بروتوكول الامان على طبقة العرض المعروف بأسم TLS.
طبقة التطبيق (Application Layer):
ببساطة، فإن وظيفة طبقة التطبيق (Application Layer) هي أخذ الطلبات والبيانات من المستخدمين وتمريرها إلى طبقات الأدنى في النموذج OSI ، ويتم تمرير المعلومات الواردة الى طبقة التطبيق (Application Layer)، التي بدورها تعرض المعلومات للمستخدمين، تشمل بعض الخدمات الاساسية لطبقة التطبيق القدره على الملفات والطباعة.
أكثر الافتراضيات شيوعًا حول طبقة التطبيق هي أنها تمثل التطبيقات المستخدمة على النظام، مثل متصفح الويب أو معالج النصوص او جدول البيانات ، بدلاً من ذلك ، تعرف طبقة التطبيق العمليات التي تتمكن التطبيقات من اتسخدام خدمات الشبكة ، على سبيل المثال ، إذا كان التطبيق بحاجة الى فتح ملف من محرك أقراص الشبكة (Network Drive) ، فإن الوضيفة توفرها المكونات الموجودة في طبقة التطبيق تتضمن البروتوكولات المفرُفة في طبقة التطبيق مثل: Secure Shell (SSH) و Border Gateway Protocol (BGP) و Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) و Domain Name System (DNS) و Network Time Protocol (NTP) و Real-time Transport (RTP) و Session Initation Protocol (SIP) و Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) و Server Message Block (SMB) و File Transfer Protocol (FTP) و Hypertext Transfer Protocol (HTTP) و Internet Message Access Protocol (IMAP) و Post Office Protocol Version 3 (POP3).
نصيحة أختبار:
تأكد من فهمك لنموذج OSI وغرضه ، من المؤكد تقريباً أنه سيُطلب منك الاجابة على أسئلة حوله.
أختصار نموذج OSI:
يوضح ملخص نموذج OSI السبع طبقات ويصف بعض النقاط الاكثر أهمية في كل طبقة.
- الطبقة الفيزيائية (Physical Layer)
تحدد الهيكل الفيزيائي للشبكة والتوبولوجيا
- طبقة ربط البيانات (Data Link Layer):
توفر الكشف عن الأخطاء وتصحيحها ، وتستخدم طبقتا فرعتين متميزتين: الأولى هي Media Access Control (MAC) و الثانية هي طبقة: Logical Link Control (LLC) ، تحدد الطريقة التي يتم بها الوصول الى وسائط الشبكة.
- طبقة الشبكة (Network Layer):
تتعامل مع اكتشاف أنظمة الوجهة وتحديد العناوين، وتوفر الآلية التي يمكن من خلالها تمرير البيانات وتوجيهها من نظام شبكي الى أخر.
- طبقة التحويل (Transport Layer):
توفر خدمات الاتصال بين الاجهزة المرسلة والمستلمة وتضمن تسليم البيانات بشكل موثوق به ، وتدير التحكم في تدفق البيانات من خلال التخزين المؤقت او النوافذ ، توفر التجزئة والتحقق من الاخطاء وتحديد الخدمة
- طبقة الجلسة (Session Layer):
تزامن تبادل البيانات بين التطبيقات على الاجهزة المنفصلة:
- طبقة العرض (Presentation Layer):
تترجم البيانات من تنسيق المستخدم من قبل التطبيقات إلى تنسيق يمكن نقلة عبر الشبكة ، وتدير التشفير وفك التشفير للبيانات ، وتوفر وظيفة فك الضغط وفك الضغط ، وتقوم بتنسيق البيانات من طبق التطبيق الى تنسيق يمكن أرساله عبر الشبكة.
- الطبقة التطبيق (Application Layer):
توفر الوصول الى الشبكة للتطبيقات.
مقارنة بين نموذج OSI ونموذج TCP/IP ذو الاربع طبقات (Comparing OSI to the Four-Layer TCP/IP Model):
يقدم نموذج OSI عملاً رائعاً في تحديد كيفية عمل الشبكات ومسؤولية كل طبقة ، ومع ذلك ، يحتوى TCP/IP أيضاً على نموذج مرجعي ويجب ان يؤدي نفس الوظية بأستخدام أربع طبقات فقط ، في الشكل التالي توضيح كيفية تطابق هذه الطبقات الاربع مع الطبقات السبع لنموج OSI.
The TCP/IP model compared to the OSI model
الطبقة الواجهة للشبكة في نموذج TCP/IP تُشار إليها أحيانًا باسم الطبقة الوصول للشبكة أو الطبقة الرابطة (link layer) ، وهنا يمكن تشغيل تقنيات مثل إيثرنت (Ethernet)، و FDDI، أو أي تقنية فيزيائية أخرى الطبقة الإنترنت (Internet layer) هي المكان الذي يعمل فيه بروتوكول IP (بالإضافة إلى ICMP وغيرها) ، والطبقة النقلية (transport layer) هي المكان الذي يعمل فيه بروتوكول TCP وشريكه UDP ، وتُمكّن طبقة التطبيق (application layer) من إضافة أي عدد من البروتوكولات، مثل HTTP، و SMTP، وبروتوكول إدارة الشبكات البسيط (SNMP)، وDNS، وغيرها الكثير.
تحديد الطبقات في نموذج OSI التي تعمل بها مكونات الشبكة المختلفة (Identifying the OSI Layers at Which Various Network
Components Operate):
عندما تفهم نموذج OSI ، يمكنك ربط أجهزة الاتصال بالشبكة بالطبقة المناسبة من نموذج OSI ، ومعرفة الطبقة التي يعمل فيها جهاز ما في نموذج OSI يمكنك من فهم كيفية عمله بشكل أفضل على الشبكة يُحدد الجدول الأتي مختلف أجهزة الشبكة ويقوم بربطها بنموذج OSI.
نصيحة أختبار:
في امتحان Network+ ، يتوقع منك تحديد الطبقة التي تعمل فيها أجهزة الشبكة المعينة في نموذج OSI.
التغليف/الفك التشفير للبيانات في النموذج (Data Encapsulation/Decapsulation and OSI):
كما تتحرك البيانات أسفل النموذج (وعبر الأجهزة الموجودة على تلك المضيفة "hosts" )، يتم تغليفها برأس (header) مضافة في البداية وعرضة في النهاية، وعندما تصل البيانات إلى المضيف المستقبل، تتحرك أعلى النموذج (وعبر الأجهزة) ويتم فك التشفير بحيث يتم نزع الرأس والعرضة أثناء التحرك إلى الأعلى.
ملاحظة:
هناك العديد من المواضيع الهامة ضمن هدف الامتحان ، في سبيل بناء النقاش بشكل منطقي، يكون التركيز هنا على نموذج الشبكات لاستكمال مناقشته، وفي وقت لاحق في هذا الفصل، سنعود مرة أخرى للحديث عن الرؤوس وبعض المواضيع الأخرى المتضمنة في الأهداف ولكن لا تندمج بشكل جيد مع الحوار حتى الآن.
نصيحة أختبار:
إضافة معلومات البروتوكول إلى البيانات أثناء مرورها عبر الطبقات يُعرف باسم التغليف، وإزالة معلومات البروتوكول من البيانات أثناء مرورها عبر الطبقات يُعرف باسم الفك التشفير.
في العملية بين التغليف والفك التغليف، كل طبقة على جهاز المستلم تقوم بإلغاء ما أضافته الطبقة المقابلة على جهاز الإرسال. فمثلًا، ما أضافته طبقة الشبكة في جهاز الإرسال، تزيله طبقة الشبكة في جهاز المستلم ، وفي الجدول التالي إلى تفاصيل ما يحدث من تغليف وفك تغليف في كل طبقة من طبقات نموذج الـ (OSI).
■ النهاية:
وهكذا قد أنتهى القسم الأول من الفصل الثاني من شهادة network plus إن كان لديك أي سؤال تستطيع سؤاله هنا
