طبقات نظام الاتصال المفتوح OSI من المستوى الأعلى إلى المستوى الأدنى

- طبقة التطبيقات Application Layer

وهي طبقة مسئولة مسئولية مباشرة عن التعامل مع مستخدم الشبكة وتطبيقاتها ومن خلالها يستطيع المتعامل مع الشبكة الاستفادة من كل عناصرها ومميزاتها وبدونها لا تتحقق الوظيفة التي من أجلها أنشئت الشبكات.

وتقوم طبقة التطبيقات Application Layer بإضافة header وهو جزء من البيانات تستخدمه الطبقة (طبقة التطبيقات) المقابلة في جهاز الاستقبال لفهم الرسالة الموجهة إليها من طبقة التطبيقات في الجهاز المرسل, أي أن كل طبقتين متقابلتين تتحدثان من خلال الـ Header.

وفى الجهة المقابلة تقوم طبقة التطبيقات بقراءة الـHeader المرسل من الطبقة المقابلة لفهم كيفية التعامل مع الرسالة.

مثال:- (إرسال رسالة ايميل عبر الشبكة) نفترض أن الراسل قد قام بأعداد الرسالة باستخدام أحد البرامج المتخصصة في ( word- processing ) وقام بوضع عنوان المستقبل عليها وأسمه .هذا يتم في المستوى السابع و هي عبارة عن إعداد النص المراد إرساله في محطة العمل باستخدام أحد البرامج الخاصة بذلك . وليكن مثال على ذلك البريد الإلكتروني هو أحد البرامج التي يتم فيها إعداد الرسالة والتي يتم فيها كتابة أم المستقبل وعنوانه عليها .

- طبقة تمثيل البيانات Presentation Layer

وهي مسئولة عن تشفير البيانات التي سيتم نقلها عبر الشبكة وكذلك تقوم بتمثيل البيانات بشكل مفهوم لكل تطبيقات الشبكات. وتقوم بإضافة الـ Header الخاص بها.

حيث يتم الاهتمام بطريقة تمثيل الحروف والأرقام الموجودة في الرسالة . وربما تحتاج إلى تحويل أو تغيير تمثيل البيانات وذلك في حالة إذا كان سوف يتم استخدام البيانات من خلال كمبيوتر من نوع آخر أو من خلال تطبيقات مختلفة .

- طبقة الحوار Session Layer

تقوم طبقة الحوار بفتح قنوات اتصال مختلفة في الشبكة بين جهازك وباقي أجهزة الشبكة,  بمعنى أخر, تقوم بعملية تعدد المهام المطلوب عملها على الشبكة, فقد تقوم بعمل نسخ ملفات من جهاز الخادم في نفس الوقت ترسل رسالة إلي جهاز أخر, فيتم فتح session أو مهمة جديدة لكل عملية تقوم بها. وتقوم طبقة الحوار بإضافة الـ Header الخاص بها.

يقوم الراسل باستدعاء خدمة البريد لاستلام الرسائل المطلوب إرسالها .

ثم يقوم مسئولي البريد بإنشاء خط الاتصال مع المستقبل وذلك لاستقبال الرسائل من هذا الراسل .

في هذا المستوى يتم فيه فتح خط اتصال مع المستقبل أو حلقة اتصال (session )بين وحدتي الإرسال والاستقبال ولذلك فلا بد أن تكون وحدتي الإرسال والاستقبال يتحدثون بلغة واحدة حتى يتم تحقيق الاتصال فيما بينهم .

فأذا  كانت الرسالة إلى الحاسب الخادم بالشبكة مثلا يتم فتح قناة اتصال بين حاسبك وهذ1 الحاسب ولكن قناة الاتصال حتى هذه اللحظة هي مكان في ذاكرة حاسبك لا اكثر ولا اقل لتجهيز البيانات اللازم إرسالها إلى هذا العنوان ولاستقبال البيانات القادمة منه في نفس المكان, أي انه مسيلة لعزل بيانات التطبيقات المختلفة أثناء عمل الشبكة, يمكن مثلاً أن تفتح Internet explorer وبرنامج Sygate في نفس الوقت, لهذا ولعزل بيانات كلا منهما عن الأخر يتم حجز أماكن خاصة لكلا منها بالذاكرة وتسمى هذه العملية "فتح قناة اتصال أو session جديد بالذاكرة)

- طبقة النقل Transport Layer

وتعمل على توصيل البيانات على مراحل للتأكد من وصولها بدون أخطاء إلي الطبقات التالية وهي مسئولة كذلك عن تحويل البيانات إلي النقطة المطلوبة باستخدام العنوان الخاص بكل نقطة في الشبكة, وبالتالي فوظيفتها كما يلي:-

1-تجزئة الرسالة إلي وحدات محددة الطول تسمى Packets أو تسمى Frames ,  ويختلف طول الوحدة حسب البروتوكول المستخدم.

وعند هذه النقطة لا يرى الراسل أو المستخدم أي من الإجراءات التي يتم حدوثها على الشبكة ليتم إرسال الرسالة, الراسل لا يهتم أو يعتني بما يحدث في الإرسال أو الاستقبال من مناقشات أو خلافه ولكن يهتم فقط بميعاد وصول الرسالة ويجوز للراسل أن يحدد الوقت الذي يجب أن تصل فيه الرسالة إلى المستقبل.

وفى هذا المستوى يتم إنشاء منطقة عازلة بين الراسل وما يحدث من إجراءات الإرسال أي أنه يعزل المستويات السابقة عن المستويات التالية . ويمكن استخدام هذه التطبيقات في هذه الحالة بعيدا عن ما يحدث من إجراءات إرسال .

2-وضع رقم لكل Frame يعرف به في الطرف الأخر (محطة الاستقبال) حيث يتم تجميع الـ Frames مع بعضها طبقا للترتيب التي قسمت به لتكوين الرسالة من جديد, وتقوم طبقة النقل بإضافة الـ Header الخاص بها.

- طبقة الشبكات Network Layer

وهي مسئولة عن عنونة الشبكة بكاملها واتصال الشبكات ببعضها البعض وتحديد المسار الخاص بانتقال البيانات.

وطبقة الشبكات يجب أن تحتفظ بجداول بها عناوين كافة الأجهزة على الشبكة والمسارات الواجب اتخاذها للوصول إلي أي جهاز منها, مثلا أنظر إلي الشكل التالي:-

 ترتبط هذه الأجهزة معا بطريقة ربط تسمى الطريقة المختلطة Hybrid Network (سيأتي ذكرها في الدروس القادمة )

نفترض أن المحطة PC4 تود إرسال  رسالة إلي المحطة PC9, بالتدقيق في السطل نجد أنه لا يوجد مسار اتصال مباشر بين المحطتين, إذن, يتم تسليم الرسالة إلي محطات وسيطة (Nodes) في المسار الموصل بين المحطتين, وبالنظر في الشكل نجد أنه يوجد مسارين فقط يربطان بين المحطتين nodes أحدهما يمثل بالخط السميك ويمر عبر المحطة PC5 ثم PC8 ثم PC6 ثم PC7 المحطة الأخيرة PC9.

المسار الأخر يمثل بالخط المنقط وفيه تمر الرسالة عبر المحطة PC5 ثم PC8 ثم PC7 المحطة الأخيرة PC9.

يجب أن تعلم طبقة الشبكة بكل هذه المسارات (أي يجب أن تخزن جميع هذه المسارات على حاسب خاص يعمل كمحطة عناوين ) أو يمكن أن تخزن على كل حاسب (يتحكم في هذه الخيارات نوع البروتوكول المستخدم), كما تحدد طبقة الشبكة Newtowrk Layer أي المسارين ستسلك الرسالة طبقا لـ 1-قصر المسار 2-إمكانية الإرسال , فيمكن أن يكون هذا المسار محمل تحميل زائد أو يعانى من الاختناقات , فنختار المسار الأطول, وتقوم طبقة الشبكة بإضافة الـ Header الخاص بها.

يقوم مقدمي خدمة البريد بتحديد المسارات التي سوف تسير منها الرسالة وتحديد إذا كانت الرسالة سوف يتم إرساله خارج القطر أم لا وإذا  كانت وإذا كانت يتم تحديد المطارات والمواني التي سوف تعبر من خلالها .

في هذا المستوى يتم تحديد كيف سيتم انتقال الرسائل أو المعلومات من محطة عمل إلى محطة عمل أخري . وإذا كانت الرسالة سوف تمر في أكثر من شبكة يتم تحديد أجهزة الربط بين هذه الشبكات .

- طبقة ربط البيانات Data link Layer

وهي مسئولة عن تحديد طرق نقل البيانات وكذلك عنونة أجهزة ونقاط الشبكة المختلفة وكذلك اكتشاف الأخطاء التي قد تحدث للبيانات أثناء انتقالها عبر الشبكة.

1-طريقة نقل البيانات:-توجد العديد من الطرق لنقل البيانات, وتحديد معدل الإرسال  بالثانية بما يناسب قدرة الشبكة, كما تحدد أسلوب التشفير الأمثل للبيانات (كل طريقة تشفير تتم حسب بروتوكول خاص)

2-تقوم بعمل اكتشاف وتصحيح للأخطاء المحتمل حدوثها للبيانات, ولفهم هذه الطريقة, بفض خروج رسالة من المحطة PC1 إلي PC7,

 تقوم طبقة ربط البيانات Data Link Layer بالمحطة أو الجهاز PC1 بإضافة كود تصحيح الخطأ كما يلي:-

حيث تقوم بإجراء بعض الاختبارات على الرسالة وإضافة جزء يسمى Header أو Correction Code أو شفرة التصحيح للرسالة

وفي الجهاز PC7 تقوم طبقة ربط البيانات بإجراء نفس الاختبارات على الرسالة ومقارنة الـ Header الناتج بالـ Header القادم, إذا كانا متماثلين فهذا يعنى وصول الرسالة خالية من الأخطاء, وفي حالة وجود اختلاف يتم اللجوء إلي أحد الطرق التالية:-

-طلب إرسال  الرسالة مرة أخرى   Retransmisson

-محاولة التصحيح للخطأ الموجود.   Error Detecting and Correcting EDC

ما هي الطريقة التي يتم اللجوء إليها؟ هذا يتوقف على البروتوكول المستخدم.

 وتقوم طبقة النقل بإضافة الـ Header الخاص بها أيضا.

يقوم مقدمي خدمة البريد بإسلام الرسالة لكي يتم إرسالها اعتمادا على المعلومات التي حصل عليها من المستويات السابقة .يتم في هذا المستوى إجراء الاختبارات اللازمة لتصحيح أي أخطاء قد تظهر في الـ packtes  لكي يتم إرسالها خلال الشبكة.

- طبقة الاتصال الطبيعية Physical layer

وهي مسئولة عن تحديد طبيعة الاتصال وطرق التوصيل وتزامن النقل وتحديد الجهاز المسموح له بتداول البيانات عبر وسيط النقل وتقوم كذلك بتوزيع البيانات من وإلي نقاط الشبكة المختلفة.

ولفهم اكبر للطبقة الطبيعية أو الفيزيائية, نقول أنها تحدد ما يلي:-

1-مواصفات الموجه الكهربية الموجودة على كابلات الاتصال

حيث تنتقل البيانات على شكل موجه كهربيه على الكابل, ومهمة الطبقة الطبيعية هي تحديد شدة وشكل الإشارة التي يتم استخدامها, الشكل المقابل يوضح عدد من الأنواع المختلفة للموجات الكهربية.

2-المواصفات الميكانيكية

وتهتم بتحديد أشكال المقابس وعدد أطرافها ووظيفة كل طرف ونوعه (Male, Female)

الشكل يوضح التوزيع الطرفي Pin Assignment   لكابل 100BaseT4

الشكل يبين عدد من المقابس المختلفة التي تستخدم في توصيل أطراف الكابل بكارت الشبكة

(لمزيد من التفاصيل راجع شبكات اللان الدرس الأول , شبكات اللان الدرس الثاني في قسم الشبكات السلكية)

يقوم مقدمي خدمة البريد بتحميل الرسائل على وسائل على شكل موجة كهربية النقل لكي تصل إلى جهة الوصول .

الشكل التالي يوضح كيف تقوم الطبقات المتتالية في جهة الإرسال بإضافة الـ Header الخاص بها وتسليم الرسالة إلى الطبقة التي تليها, وتقوم الطبقات المقابلة في جهة الاستقبال بقراءة الـ Header ثم إزالته وتسليم الرسالة إلى الطبقة التي تسبقها.

 و أخيرا تتسلم طبقة التطبيقات Application Layer الرسالة كما أرسلها المستخدم في جهة الإرسال تماما.

مثال عملي

الشكل التالي يوضح خطوات إرسال الايميل السابق ومرور الرسالة بين طبقات الشبكة المختلفة من جهة الإرسال إلى جهة الوصول.

عزيزي القارئ, ركز جيداً في هذا المثال العملي لتفهم طبيعة عمل الطبقات السابقة جيدا.

لنفترض أنك سترسل رسالة إلي العنوان [email protected] باستخدام برنامج Internet Explorer .

لاحظ عزيزي القارئ أن كل طبقة Layer تقوم بمهمة ما في الجهاز المرسل, فأنها تقوم بعكسها تماما في الجهاز المرسل إليه.

والآن أرجو أن أكون قد أوضحت فكرة عمل طبقات الشبكة, وفي الدروس القادمة  إخواني سنغوص اكثر في بحر الشبكات اللانهائي. (انتظر الدرس القادم بإذن الله, وهو شبكات اللان الموسعة Expanded LAN)