درک مدل های شبکه: OSI در مقابل TCP/IP
مدل های شبکه ای یک روش ساختاری برای درک نحوه سفر داده ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر ارائه می دهند. آنها یک فرآیند پیچیده را در مراحل ساده و قابل کنترل تجزیه می کنند. این که آیا شما در شبکه سازی تازه وارد هستید یا به دنبال مسواک زدن به اصول اولیه هستید ، این وبلاگ شما را از همان ابتدا (0) به یک درک پیشرفته راهنمایی می کند – همه به زبان ساده توضیح داده شده است.
در این پست ، ما پوشش خواهیم داد:
- چرا مدل های لایه ای مهم هستند
- نگاهی دقیق به مدل OSI (7 لایه)
- مقدمه ای در مدل TCP/IP (4 لایه)
- چگونه این دو مدل به یکدیگر نقشه می کشند
- پروتکل های کلیدی مورد استفاده در هر لایه
- چگونه داده ها جریان می یابد: از لپ تاپ شما تا یوتیوب
- چگونه این مدل ها در عیب یابی و طراحی سیستم کمک می کنند
1. چرا مدل های لایه ای؟
تصور کنید که یک خانه ایجاد کنید: شما با یک پایه شروع می کنید ، سپس دیوارها ، سیم کشی و در آخر سقف اضافه می کنید. هر مرحله به مرحله قبلی متکی است. به طور مشابه ، مدل های شبکه ای روند ارسال داده ها را به لایه ها می شکنند ، جایی که هر لایه بخش خاصی از کار را اداره می کند. این امر باعث می شود طراحی ، عیب یابی و به روزرسانی شبکه ها بدون استفاده مجدد از کل سیستم ، آسانتر شود.
مزایای اصلی مدل های لایه ای:
- مدولار: هر لایه مسئولیت خاص خود را دارد.
- عیب یابی ساده: می توانید مشکلات را به یک لایه خاص مشخص کنید.
- قابلیت همکاری: دستگاه ها و نرم افزارهای مختلف می توانند با هم کار کنند زیرا آنها به استانداردهای مشترک پایبند هستند.
2. مدل OSI (7 لایه)
در مدل OSI (اتصال سیستم های باز) مدل یک چارچوب مفهومی است که ارتباطات شبکه را به 7 لایه تقسیم می کند. هر لایه عنوان خود را (نوعی بسته بندی) به داده ها اضافه می کند و آن را به لایه بعدی منتقل می کند. در اینجا یک شکست از پایین (فیزیکی) به بالا (برنامه) آورده شده است:
لایه 1: فیزیکی (بیت 🔌)
- عملکرد: بیت های خام (0 و 1) را از طریق رسانه های فیزیکی منتقل می کند.
- آنچه استفاده می کند: کابل ها ، فیبر نوری ، امواج رادیویی (Wi-Fi) و دستگاه های سخت افزاری مانند هاب و تکرار کننده.
- واحد داده ها: بیت
- مقایسه: از آن به عنوان لوله های لوله کشی که آب حمل می کنند فکر کنید.
لایه 2: پیوند داده (فریم 🖇)
- عملکرد: ارتباطات گره به گره قابل اعتماد را با قاب بندی بیت های خام به واحدهای معنی دار به نام فریم و استفاده از آدرس های فیزیکی (آدرس های MAC) فراهم می کند.
- آنچه استفاده می کند: اترنت ، سوئیچ ها.
- واحد داده ها: قاب (که شامل یک هدر با آدرس های MAC و اطلاعات بررسی خطا است)
- مقایسه: مانند یک کارگر پستی که در حال خواندن یک پاکت نامه با آدرس خیابانی برای ارائه صحیح نامه است.
لایه 3: شبکه (بسته ها)
- عملکرد: داده ها بین شبکه های مختلف با استفاده از آدرس های منطقی (آدرس های IP).
- آنچه استفاده می کند: روترها و پروتکل هایی مانند IP (پروتکل اینترنت) و ICMP.
- واحد داده ها: بسته (فریم با یک هدر IP اضافه شده)
- مقایسه: مانند یک سیستم GPS که بهترین مسیر را برای نامه شما برای سفر به شهرها پیدا می کند.
لایه 4: حمل و نقل (بخش ها)
- عملکرد: انتقال کامل داده ها بین دستگاه ها ، مدیریت بازیابی خطا ، کنترل جریان و تقسیم داده ها را تضمین می کند.
- آنچه استفاده می کند: پروتکل هایی مانند TCP (برای اتصالات قابل اعتماد) و UDP (برای ارتباطات سریع و بدون ارتباط).
- واحد داده ها: بخش (TCP) یا دیتاگرام (UDP)
- مقایسه: تصور کنید پیک که نه تنها بخش هایی از یک بسته را به ترتیب صحیح ارائه می دهد بلکه بررسی می کند که هیچ چیز از دست نمی رود.
لایه 5: جلسه (دستهای دست 🤝)
- عملکرد: جلسات یا اتصالات بین برنامه ها را مدیریت می کند. جلسات ارتباطی را تنظیم ، حفظ و خاتمه می دهد.
- آنچه استفاده می کند: پروتکل هایی مانند NetBios و RPC.
- واحد داده ها: پیام های جلسه
- مقایسه: مانند یک اپراتور تلفنی که تماس ها را به هم وصل می کند و اطمینان می دهد که مکالمات هموار شروع و پایان می یابد.
لایه 6: ارائه (ترجمه 🔄)
- عملکرد: داده ها را به فرمی تبدیل می کند که لایه برنامه می تواند درک کند. این رمزگذاری ، رمزگشایی ، فشرده سازی و ترجمه داده ها را کنترل می کند.
- آنچه استفاده می کند: پروتکل هایی مانند SSL/TLS (برای رمزگذاری) ، ASCII (برای متن) ، JPEG (برای تصاویر).
- واحد داده ها: داده های قالب بندی شده
- مقایسه: مانند یک مترجم که یک زبان خارجی را به زبان مادری شما تبدیل می کند.
لایه 7: برنامه (برنامه ها)
- عملکرد: خدمات شبکه را مستقیماً به برنامه ها و کاربران ارائه می دهد. این جایی است که تمام تعامل کاربر اتفاق می افتد.
- آنچه استفاده می کند: پروتکل هایی مانند HTTP ، SMTP ، FTP و DNS.
- واحد داده ها: پیام
- مقایسه: مانند محصول نهایی که می بینید – یک صفحه وب ، یک ایمیل یا بارگیری فایل.
3. مدل TCP/IP (4 لایه)
در مدل TCP/IP مدل عملی است که در اینترنت استفاده می شود. برخی از لایه های OSI را برای سادگی ترکیب می کند. در اینجا 4 لایه آن وجود دارد:
| لایه TCP/IP | لایه های OSI مربوطه | پروتکل های کلیدی |
|---|---|---|
| کاربرد | برنامه ، ارائه ، جلسه | HTTP ، SMTP ، FTP ، DNS و غیره |
| حمل | حمل | TCP ، UDP |
| اینترنت | شبکه | IP ، ICMP |
| پیوند | پیوند داده ، فیزیکی | اترنت ، ARP ، Wi-Fi و غیره |
لایه 1: پیوند (رابط شبکه)
- عملکرد: انتقال فیزیکی داده ها را کنترل می کند (لایه های لینک فیزیکی و داده OSI را ترکیب می کند).
- آنچه استفاده می کند: کابل ، سوئیچ ، سخت افزار Wi-Fi.
- مقایسه: لوله ها و سیم کشی محلی که دستگاه ها را در داخل یک ساختمان وصل می کنند.
لایه 2: اینترنت
- عملکرد: بسته ها را در شبکه های مختلف با استفاده از آدرس های منطقی.
- آنچه استفاده می کند: روترها و پروتکل IP.
- مقایسه: مانند یک مرکز مرتب سازی بر روی پستی که مشخص می کند کدام مسیر پستی را برای ارسال نامه خود به شما نشان می دهد.
لایه 3: حمل و نقل
- عملکرد: انتقال داده قابل اعتماد یا سریع بین نقاط پایانی را فراهم می کند.
- آنچه استفاده می کند: TCP (قابلیت اطمینان) و UDP را تضمین می کند (سرعت را در مواقعی که قابلیت اطمینان نیست) ارائه می دهد.
- مقایسه: مانند یک سرویس تحویل که دریافت هر بسته را تأیید می کند یا به سادگی بسته را به سرعت رها می کند.
لایه 4: برنامه
- عملکرد: مسئولیت های جلسه OSI ، ارائه و لایه های کاربردی را با هم ترکیب می کند.
- آنچه استفاده می کند: پروتکل های مختلفی که خدمات شبکه را ارائه می دهند (به عنوان مثال ، HTTP برای صفحات وب ، DNS برای وضوح نام).
- مقایسه: رابط کاربری که با آن تعامل دارید ، مانند مرور یک وب سایت یا ارسال ایمیل.
4. نقشه برداری OSI به TCP/IP
در اینجا یک مرجع سریع برای نحوه نقشه های OSI مدل به مدل TCP/IP آورده شده است:
| لایه های مدل OSI | لایه های مدل TCP/IP |
|---|---|
| پیوند فیزیکی و داده | پیوند (رابط شبکه) |
| شبکه | اینترنت |
| حمل | حمل |
| جلسه ، ارائه ، برنامه | کاربرد |
این نقشه برداری نشان می دهد که در حالی که مدل OSI مفصل تر است ، مدل TCP/IP ساده تر است و پروتکل های واقعی مورد استفاده در اینترنت را منعکس می کند.
5. پروتکل های کلیدی در هر لایه
درک پروتکل های متداول به شما کمک می کند تا نحوه پردازش داده ها در هر لایه را درک کنید:
-
پیوند داده / لایه پیوند:
- اترنت: مدیریت ارتباطات شبکه محلی را مدیریت می کند.
- ARP (پروتکل وضوح آدرس): آدرس های IP را به آدرس های MAC نقشه می کند.
-
لایه شبکه / اینترنت:
- IP (پروتکل اینترنت): بسته های مسیر با استفاده از آدرس های IP.
- ICMP (پروتکل پیام کنترل اینترنت): مورد استفاده برای پیام های خطا و تشخیص (به عنوان مثال ، پینگ).
-
لایه حمل و نقل:
- TCP (پروتکل کنترل انتقال): ارتباطات قابل اعتماد و محور را فراهم می کند.
- UDP (پروتکل Datagram کاربر): ارتباط سریع و بدون ارتباط را فراهم می کند.
-
لایه برنامه:
- HTTP ، SMTP ، FTP ، DNS: خدمات پشتیبانی مانند مرور وب ، ایمیل ، انتقال پرونده و وضوح نام دامنه.
6. چگونه داده ها جریان می یابد: از لپ تاپ شما تا YouTube
مرحله 1: محصور سازی (ارسال داده)
-
لایه برنامه: شما “YouTube.com” را تایپ می کنید → مرورگر شما یک جستجوی DNS را برای حل دامنه به آدرس IP انجام می دهد → درخواست HTTP ایجاد می شود.
-
لایه حمل و نقل: TCP یک هدر با درگاه 80 (برای HTTP) یا پورت 443 (برای HTTPS) اضافه می کند.
-
لایه شبکه: IP IPS منبع/مقصد را اضافه می کند (به عنوان مثال ، IP IP YouTube شما).
-
لایه پیوند داده: اترنت آدرس MAC و آدرس MAC روتر شما را اضافه می کند.
-
لایه فیزیکی: فریم ها را برای انتقال از طریق شبکه به سیگنال های برقی یا نوری تبدیل می کند.
مرحله 2: در سراسر اینترنت
مرحله 3: تجزیه (دریافت داده)
-
لایه فیزیکی: سرور YouTube بیت هایی را در رسانه (سیگنال های برقی یا نوری) دریافت می کند.
-
لایه پیوند داده: آدرس های MAC را از فریم ها جدا می کند.
-
لایه شبکه: بررسی می کند که آیا آدرس IP مقصد با IP سرور مطابقت دارد یا خیر.
-
لایه حمل و نقل: TCP بخش های داده را به ترتیب مجدداً تنظیم می کند ، و اطمینان حاصل می کند که هیچ بسته ای از بین نمی رود یا از آن خارج نمی شود.
-
لایه برنامه: سرور YouTube داده های ویدئویی را به عنوان پاسخ HTTP (یا HTTPS) ارسال می کند ، که مرورگر شما پردازش و نمایش می دهد.
7. چگونه این مدل ها در عیب یابی و طراحی کمک می کنند 🛠
-
عیب یابی:
- مسائل جسمی: در صورت انتقال داده ، کابل ها و سخت افزار را بررسی کنید.
- مسائل مربوط به پیوند داده ها: آدرس های MAC را تأیید کنید و تنظیمات را سوئیچ کنید.
- مشکلات شبکه: برای آزمایش اتصال IP از ابزارهایی مانند پینگ و ردیابی استفاده کنید.
- مسائل مربوط به حمل و نقل/برنامه: در صورت عدم دستیابی به برنامه مناسب ، بلوک های بندر یا قوانین فایروال را بررسی کنید.
-
طراحی سیستم ها:
- مدولار: شما می توانید بدون پیکربندی مجدد کل شبکه ، یک لایه (مانند انتقال از IPv4 به IPv6) را ارتقا دهید یا تغییر دهید.
- قابلیت همکاری: دستگاه های تولید کنندگان مختلف در صورت رعایت این مدل های استاندارد می توانند با هم کار کنند.
- مقیاس پذیری: طرح های لایه ای امکان اضافه کردن پروتکل های جدید (به عنوان مثال ، HTTP/3) بدون تعمیرات اساسی لایه های پایین را فراهم می کند.
نتیجه گیری
مدل های OSI و TCP/IP طرح های اساسی هستند که به ما کمک می کنند تا درک کنیم که چگونه داده ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر منتقل می شوند. با شکستن فرآیند به لایه ها – از کابل های فیزیکی به برنامه هایی که با آنها در تعامل هستیم – می توانیم شبکه ها را طراحی ، عیب یابی کنیم و شبکه ها را به طور مؤثرتری بهبود بخشیم.
این که آیا شما یک تازه کار هستید یا یک مهندس با تجربه ، تسلط بر این مدل ها به شما ابزاری برای ساخت و نگهداری سیستم های قابل اعتماد ، ایمن و مقیاس پذیر می دهد. در پست بعدی ما ، آدرس IP ، Subnetting و CIDR را با جزئیات ساده و گام به گام بررسی خواهیم کرد.
یادگیری مبارک و به کاوش در لایه های شبکه!
