نموذج OSI: شرح الطبقات السبع للشبكات بلغة مبسطة واحترافية

مقدمة إلى نموذج OSI: فهم أساسيات الشبكات

يُعد نموذج الربط البيني للأنظمة المفتوحة (OSI Model) إطارًا مفاهيميًا حيويًا يُستخدم لوصف كيفية عمل الشبكات وتفاعلها. ببساطة، ساهم هذا النموذج في توحيد طريقة تبادل المعلومات بين أنظمة الحاسوب المختلفة. قد يبدو تعلم الشبكات أشبه بتعلم لغة جديدة، حيث توجد العديد من المعايير والقليل من الاستثناءات. لذلك، من الضروري فهم أن نموذج OSI ليس مجموعة من القواعد الصارمة، بل هو أداة قوية لفهم آليات عمل الشبكات.

بمجرد إتقانك لنموذج OSI، ستتمكن من فهم وتقدير هذا الكيان الرائع الذي نسميه الإنترنت بشكل أعمق، بالإضافة إلى قدرتك على استكشاف مشكلات الشبكات وإصلاحها بطلاقة وسهولة أكبر. تحية للإنترنت!

المتطلبات الأساسية

لا تحتاج إلى خبرة سابقة في البرمجة أو الشبكات لفهم هذا المقال. ومع ذلك، ستحتاج إلى:

• إلمام أساسي بمصطلحات الشبكات الشائعة (المشروحة أدناه).
• فضول حول كيفية عمل الأشياء.

أهداف التعلم

خلال هذا المقال، ستتعلم:

• ما هو نموذج OSI.
• الغرض من كل طبقة من الطبقات السبع.
• المشكلات التي يمكن أن تحدث في كل طبقة من الطبقات السبع.
• الفرق بين نموذج TCP/IP ونموذج OSI.

مصطلحات الشبكات الشائعة

فيما يلي بعض مصطلحات الشبكات الشائعة التي يجب أن تكون على دراية بها لتحقيق أقصى استفادة من هذا المقال. سأستخدم هذه المصطلحات عند الحديث عن طبقات OSI لاحقًا.

العقد (Nodes)

العقدة (Node) هي جهاز إلكتروني مادي متصل بالشبكة، مثل جهاز حاسوب أو طابعة أو موجه (router) وما إلى ذلك. إذا تم إعدادها بشكل صحيح، تكون العقدة قادرة على إرسال و/أو استقبال المعلومات عبر الشبكة. يمكن إعداد العقد متجاورة، حيث يمكن لـ Node A الاتصال مباشرة بـ Node B، أو قد تكون هناك عقدة وسيطة، مثل محول (switch) أو موجه (router)، تم إعدادها بين Node A و Node B. عادةً، تربط الموجهات الشبكات بالإنترنت، وتعمل المحولات داخل الشبكة لتسهيل الاتصال الداخلي للشبكة.

للمدققين منا (نعم، أراكم)، host هو مصطلح آخر ستصادفه في الشبكات. سأعرف المضيف (host) على أنه نوع من العقد يتطلب عنوان IP. جميع المضيفين هم عقد، ولكن ليست كل العقد مضيفين.

الروابط (Links)

الروابط (Links) تربط العقد في الشبكة. يمكن أن تكون الروابط سلكية، مثل Ethernet، أو لاسلكية، مثل WiFi. يمكن أن تكون الروابط إما من نقطة إلى نقطة (point-to-point)، حيث تكون Node A متصلة بـ Node B، أو متعددة النقاط (multipoint)، حيث تكون Node A متصلة بـ Node B و Node C. عندما نتحدث عن نقل المعلومات، يمكن وصف هذا أيضًا بأنه علاقة واحد إلى واحد (one-to-one) مقابل علاقة واحد إلى متعدد (one-to-many).

البروتوكول (Protocol)

البروتوكول (Protocol) هو مجموعة متفق عليها من القواعد التي تسمح لعقدتين في الشبكة بتبادل البيانات. يحدد البروتوكول القواعد التي تحكم بناء الجملة (ما يمكن توصيله)، والدلالات (كيف يمكن توصيله)، والمزامنة (متى وبأي سرعة يمكن توصيله) لإجراء الاتصال. يمكن تنفيذ البروتوكولات على الأجهزة أو البرامج أو مزيج من الاثنين. يمكن لأي شخص إنشاء بروتوكولات، ولكن البروتوكولات الأكثر اعتمادًا تستند إلى المعايير.

يمكن أن تحتوي الروابط السلكية واللاسلكية على بروتوكولات. بينما يمكن لأي شخص إنشاء بروتوكول، فإن البروتوكولات الأكثر اعتمادًا غالبًا ما تستند إلى معايير تنشرها منظمات الإنترنت مثل Internet Engineering Task Force (IETF).

الشبكات (Networks)

الشبكة (Network) هي مصطلح عام لمجموعة من أجهزة الحاسوب أو الطابعات أو أي جهاز آخر يرغب في مشاركة البيانات. تشمل أنواع الشبكات LAN، HAN، CAN، MAN، WAN، BAN، أو VPN. هذه كلها أنواع شبكات حقيقية ومتداولة.

الطوبولوجيا (Topology)

تصف الطوبولوجيا (Topology) كيفية ترابط العقد والروابط في تكوين الشبكة، وغالبًا ما يتم تصويرها في رسم تخطيطي. فيما يلي بعض أنواع طوبولوجيا الشبكات الشائعة:

تتكون الشبكة من عقد، وروابط بين العقد، وبروتوكولات تحكم نقل البيانات بين العقد. بغض النظر عن حجم وتعقيد الشبكات، ستفهم ما يحدث في جميع شبكات الحاسوب من خلال تعلم نموذج OSI والطبقات السبع للشبكات.

ما هو نموذج OSI؟

يتكون نموذج OSI من 7 طبقات للشبكات. أولاً، ما هي الطبقة؟

الطبقة هي طريقة لتصنيف وتجميع الوظائف والسلوكيات على الشبكة. في نموذج OSI، تُنظم الطبقات من الأكثر مادية وملموسة، إلى الأقل مادية والأقل ملموسة ولكنها أقرب إلى المستخدم النهائي. تُجرد كل طبقة الوظائف ذات المستوى الأدنى حتى تصل إلى أعلى طبقة. تُخفى جميع التفاصيل والآليات الداخلية لجميع الطبقات الأخرى عن المستخدم النهائي.

كيف تتذكر أسماء جميع الطبقات؟

بسهولة، يمكنك استخدام الاختصار التالي (باللغة الإنجليزية):

• Please | Physical Layer (الطبقة المادية)
• Do | Data Link Layer (طبقة ربط البيانات)
• Not | Network Layer (طبقة الشبكة)
• Tell (the) | Transport Layer (طبقة النقل)
• Secret | Session Layer (طبقة الجلسة)
• Password (to) | Presentation Layer (طبقة التقديم)
• Anyone | Application Layer (طبقة التطبيقات)

ضع في اعتبارك أنه بينما قد تنتمي بعض التقنيات، مثل البروتوكولات، منطقيًا إلى طبقة واحدة أكثر من أخرى، إلا أن ليست جميع التقنيات تتناسب تمامًا مع طبقة واحدة في نموذج OSI. على سبيل المثال، تعمل تقنيات مثل Ethernet و 802.11 (Wifi) وإجراء Address Resolution Protocol (ARP) على أكثر من طبقة واحدة. نموذج OSI هو أداة ومفهوم، وليس مجموعة من القواعد الصارمة.

طبقة OSI 1: الطبقة المادية (Physical Layer)

الطبقة 1 هي الطبقة المادية (Physical Layer). تحتوي هذه الطبقة على الكثير من التقنيات – كل شيء من أجهزة الشبكة المادية، والكابلات، إلى كيفية توصيل الكابلات بالأجهزة. بالإضافة إلى ذلك، إذا لم نكن بحاجة إلى كابلات، فإنها تحدد نوع الإشارة وطرق الإرسال (على سبيل المثال، النطاق العريض اللاسلكي).

بدلاً من سرد كل نوع من التقنيات في الطبقة 1، قمت بإنشاء فئات أوسع لهذه التقنيات. أشجع القراء على معرفة المزيد عن كل من هذه الفئات:

• العقد (الأجهزة) ومكونات أجهزة الشبكات: تشمل الأجهزة المحاور (hubs)، المكررات (repeaters)، الموجهات (routers)، أجهزة الحاسوب، الطابعات، وما إلى ذلك. تشمل مكونات الأجهزة الموجودة داخل هذه الأجهزة الهوائيات، مكبرات الصوت، بطاقات واجهة الشبكة (NICs)، والمزيد.
• ميكانيكا واجهة الجهاز: كيف وأين يتصل الكابل بالجهاز (موصل الكابل ومقبس الجهاز)؟ ما هو حجم وشكل الموصل، وكم عدد المسامير التي يحتوي عليها؟ ما الذي يحدد متى يكون المسمار نشطًا أو غير نشط؟
• المنطق الوظيفي والإجرائي: ما هي وظيفة كل مسمار في الموصل – إرسال أو استقبال؟ ما هو المنطق الإجرائي الذي يحدد تسلسل الأحداث حتى تتمكن العقدة من بدء الاتصال بعقدة أخرى في الطبقة 2؟
• بروتوكولات ومواصفات الكابلات: Ethernet (CAT)، USB، Digital Subscriber Line (DSL)، والمزيد. تشمل المواصفات الحد الأقصى لطول الكابل، تقنيات التعديل، مواصفات الراديو، ترميز الخط، ومزامنة البتات.
• أنواع الكابلات: تشمل الخيارات الزوج الملتوي المحمي أو غير المحمي، الزوج غير الملتوي، المحوري (coaxial) وما إلى ذلك.
• نوع الإشارة: Baseband هو تيار بت واحد في كل مرة، مثل مسار السكة الحديدية – باتجاه واحد فقط. يتكون Broadband من تيارات بت متعددة في نفس الوقت، مثل طريق سريع ثنائي الاتجاه.
• طريقة إرسال الإشارة (قد تكون سلكية أو لاسلكية): تشمل الخيارات الكهربائية (Ethernet)، الضوئية (الشبكات البصرية، الألياف الضوئية)، موجات الراديو (802.11 WiFi، متغيرات a/b/g/n/ac/ax أو Bluetooth). إذا كانت لاسلكية، فضع في اعتبارك أيضًا التردد: 2.5 GHz مقابل 5 GHz. إذا كانت سلكية، فضع في اعتبارك الجهد. إذا كانت سلكية و Ethernet، فضع في اعتبارك أيضًا معايير الشبكات مثل 100BASE-T والمعايير ذات الصلة.

وحدة البيانات في الطبقة 1 هي البت (bit). البت هو أصغر وحدة معلومات رقمية قابلة للإرسال. البتات ثنائية، لذا إما 0 أو 1. تُستخدم البايتات (Bytes)، التي تتكون من 8 بتات، لتمثيل أحرف مفردة، مثل حرف أو رقم أو رمز. تُرسل البتات إلى ومن الأجهزة المادية وفقًا لمعدل البيانات المدعوم (معدل الإرسال، بعدد البتات في الثانية أو المللي ثانية) وتتم مزامنتها بحيث يظل عدد البتات المرسلة والمستقبلة لكل وحدة زمنية ثابتًا (يُسمى هذا بمزامنة البتات bit synchronization). تعتمد طريقة إرسال البتات على طريقة إرسال الإشارة. يمكن للعقد إرسال أو استقبال أو إرسال واستقبال البتات. إذا كانت تستطيع القيام بواحد فقط، فإن العقدة تستخدم وضع simplex. إذا كانت تستطيع القيام بالاثنين، فإن العقدة تستخدم وضع duplex. إذا كانت العقدة تستطيع الإرسال والاستقبال في نفس الوقت، فهي full-duplex – وإلا، فهي half-duplex فقط. كان Ethernet الأصلي half-duplex. أصبح full-duplex Ethernet خيارًا الآن، مع توفر المعدات المناسبة.

كيفية استكشاف مشكلات طبقة OSI 1 وإصلاحها

فيما يلي بعض مشكلات الطبقة 1 التي يجب الانتباه إليها:

• الكابلات التالفة، على سبيل المثال الأسلاك المتضررة أو الموصلات المكسورة.
• أجهزة الشبكة المادية المعطلة، على سبيل المثال الدوائر التالفة.
• الأشياء غير الموصلة (لقد مررنا جميعًا بذلك).

إذا كانت هناك مشكلات في الطبقة 1، فلن يعمل أي شيء يتجاوز الطبقة 1 بشكل صحيح.

خلاصة سريعة: تحتوي الطبقة 1 على البنية التحتية التي تجعل الاتصال ممكنًا عبر الشبكات. إنها تحدد المواصفات الكهربائية والميكانيكية والإجرائية والوظيفية لتنشيط الروابط المادية بين أجهزة الشبكة وصيانتها وإلغاء تنشيطها.

طبقة OSI 2: طبقة ربط البيانات (Data Link Layer)

الطبقة 2 هي طبقة ربط البيانات (Data Link Layer). تحدد هذه الطبقة كيفية تنسيق البيانات للإرسال، وكمية البيانات التي يمكن أن تتدفق بين العقد، ومدة ذلك، وماذا تفعل عند اكتشاف الأخطاء في هذا التدفق. بمصطلحات تقنية أكثر رسمية:

• انضباط الخط (Line discipline): من يجب أن يتحدث وكم من الوقت؟ كم من الوقت يجب أن تكون العقد قادرة على نقل المعلومات؟
• التحكم في التدفق (Flow control): كمية البيانات التي يجب إرسالها.
• التحكم في الأخطاء – الكشف والتصحيح (Error control – detection and correction): جميع طرق نقل البيانات لديها احتمالية حدوث أخطاء، من الارتفاعات الكهربائية إلى الموصّلات المتسخة. بمجرد أن تخبر تقنيات الطبقة 2 مسؤولي الشبكة عن مشكلة في الطبقة 2 أو الطبقة 1، يمكن لمسؤول النظام تصحيح تلك الأخطاء في الطبقات اللاحقة. تُعنى الطبقة 2 في الغالب باكتشاف الأخطاء، وليس تصحيحها.

توجد طبقتان فرعيتان متميزتان داخل الطبقة 2:

• التحكم في الوصول إلى الوسائط (Media Access Control - MAC): تتعامل الطبقة الفرعية MAC مع تعيين رقم تعريف للأجهزة، يُسمى عنوان MAC، والذي يُعرف كل جهاز بشكل فريد على الشبكة. لا ينبغي أن يكون لجهازين نفس عنوان MAC. يتم تعيين عنوان MAC عند نقطة التصنيع ويتم التعرف عليه تلقائيًا بواسطة معظم الشبكات. توجد عناوين MAC على بطاقات واجهة الشبكة (NICs). تحتفظ المحولات (switches) بسجل لجميع عناوين MAC على الشبكة.
• التحكم في الارتباط المنطقي (Logical Link Control - LLC): تتعامل الطبقة الفرعية LLC مع عنونة الإطارات والتحكم في التدفق. تعتمد السرعة على الارتباط بين العقد، على سبيل المثال Ethernet أو Wifi.

وحدة البيانات في الطبقة 2 هي الإطار (frame). يحتوي كل إطار على رأس إطار (frame header)، وجسم (body)، وذيل إطار (frame trailer):

• الرأس (Header): يتضمن عادةً عناوين MAC لعقد المصدر والوجهة.
• الجسم (Body): يتكون من البتات التي يتم إرسالها.
• الذيل (Trailer): يتضمن معلومات اكتشاف الأخطاء.

عند اكتشاف الأخطاء، واعتمادًا على تنفيذ أو تكوين الشبكة أو البروتوكول، قد يتم تجاهل الإطارات أو قد يتم الإبلاغ عن الخطأ إلى الطبقات العليا لمزيد من تصحيح الأخطاء. أمثلة على آليات اكتشاف الأخطاء: Cyclic Redundancy Check (CRC) و Frame Check Sequence (FCS).

عادةً ما يكون هناك حد أقصى لحجم الإطار، يُسمى وحدة الإرسال القصوى (Maximum Transmission Unit - MTU). تتجاوز الإطارات الكبيرة (Jumbo frames) وحدة MTU القياسية.

كيفية استكشاف مشكلات طبقة OSI 2 وإصلاحها

فيما يلي بعض مشكلات الطبقة 2 التي يجب الانتباه إليها:

• جميع المشكلات التي يمكن أن تحدث في الطبقة 1.
• اتصالات غير ناجحة (جلسات) بين عقدتين.
• جلسات تم إنشاؤها بنجاح ولكنها تفشل بشكل متقطع.
• تصادمات الإطارات (Frame collisions).

خلاصة سريعة: تسمح طبقة ربط البيانات للعقد بالاتصال ببعضها البعض داخل شبكة محلية. يتم تأسيس أسس انضباط الخط والتحكم في التدفق والتحكم في الأخطاء في هذه الطبقة.

طبقة OSI 3: طبقة الشبكة (Network Layer)

الطبقة 3 هي طبقة الشبكة (Network Layer). هنا نرسل المعلومات بين الشبكات وعبرها باستخدام الموجهات (routers). بدلاً من مجرد الاتصال من عقدة إلى عقدة، يمكننا الآن إجراء اتصال من شبكة إلى شبكة.

الموجهات هي العمود الفقري للطبقة 3 – لا يمكن أن تكون لدينا الطبقة 3 بدونها. إنها تنقل حزم البيانات (data packets) عبر شبكات متعددة. لا تقتصر وظيفتها على الاتصال بمقدمي خدمة الإنترنت (ISPs) لتوفير الوصول إلى الإنترنت فحسب، بل إنها أيضًا تتتبع ما هو موجود على شبكتها (تذكر أن المحولات تتتبع جميع عناوين MAC على الشبكة)، وما هي الشبكات الأخرى المتصلة بها، والمسارات المختلفة لتوجيه حزم البيانات عبر هذه الشبكات. تقوم الموجهات بتخزين جميع معلومات العنونة والتوجيه هذه في جداول التوجيه (routing tables).

وحدة البيانات في الطبقة 3 هي حزمة البيانات (data packet). عادةً، تحتوي كل حزمة بيانات على إطار بالإضافة إلى غلاف معلومات عنوان IP. بعبارة أخرى، يتم تغليف الإطارات بمعلومات عنونة الطبقة 3. تسمى البيانات التي يتم إرسالها في الحزمة أحيانًا الحمولة (payload).

بينما تحتوي كل حزمة على كل ما تحتاجه للوصول إلى وجهتها، فإن وصولها إلى هناك قصة أخرى. عمليات إرسال الطبقة 3 هي غير موجهة بالاتصال (connectionless)، أو "أفضل جهد" (best effort) – لا تفعل شيئًا سوى إرسال حركة المرور إلى حيث من المفترض أن تذهب. سنتناول المزيد حول بروتوكولات نقل البيانات في الطبقة 4.

بمجرد اتصال العقدة بالإنترنت، يتم تعيين عنوان بروتوكول الإنترنت (IP address) لها، والذي يبدو إما مثل 172.16.254.1 (تنسيق عنوان IPv4) أو مثل 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 (تنسيق عنوان IPv6). تستخدم الموجهات عناوين IP في جداول التوجيه الخاصة بها. ترتبط عناوين IP بعنوان MAC الفعلي للعقدة عبر بروتوكول تحليل العناوين (Address Resolution Protocol - ARP)، والذي يحل عناوين MAC بعنوان IP المقابل للعقدة. يُعتبر ARP تقليديًا جزءًا من الطبقة 2، ولكن نظرًا لأن عناوين IP لا توجد حتى الطبقة 3، فهو أيضًا جزء من الطبقة 3.

كيفية استكشاف مشكلات طبقة OSI 3 وإصلاحها

فيما يلي بعض مشكلات الطبقة 3 التي يجب الانتباه إليها:

• جميع المشكلات التي يمكن أن تظهر في الطبقات السابقة.
• موجه أو عقدة أخرى معطلة أو غير وظيفية.
• عنوان IP غير صحيح التكوين.

تتطلب العديد من الإجابات على أسئلة الطبقة 3 استخدام أدوات سطر الأوامر مثل ping، traceroute (أو trace)، show ip route، أو show ip protocols.

خلاصة سريعة: تسمح طبقة الشبكة للعقد بالاتصال بالإنترنت وإرسال المعلومات عبر شبكات مختلفة.

طبقة OSI 4: طبقة النقل (Transport Layer)

الطبقة 4 هي طبقة النقل (Transport Layer). هنا نتعمق في التفاصيل الدقيقة للاتصال بين عقدتين وكيفية إرسال المعلومات بينهما. إنها تبني على وظائف الطبقة 2 – انضباط الخط، التحكم في التدفق، والتحكم في الأخطاء. هذه الطبقة مسؤولة أيضًا عن تجزئة حزم البيانات (data packet segmentation)، أو كيفية تقسيم حزم البيانات وإرسالها عبر الشبكة.

على عكس الطبقة السابقة، فإن الطبقة 4 لديها أيضًا فهم للرسالة بأكملها، وليس فقط محتويات كل حزمة بيانات فردية. بهذا الفهم، تستطيع الطبقة 4 إدارة ازدحام الشبكة عن طريق عدم إرسال جميع الحزم دفعة واحدة.

تُعرف وحدات البيانات في الطبقة 4 بعدة أسماء. بالنسبة لـ TCP، وحدة البيانات هي حزمة (packet). بالنسبة لـ UDP، يُشار إلى الحزمة باسم مخطط البيانات (datagram). سأستخدم مصطلح حزمة البيانات (data packet) هنا من أجل التبسيط.

بروتوكول التحكم في الإرسال (Transmission Control Protocol - TCP) وبروتوكول مخطط بيانات المستخدم (User Datagram Protocol - UDP) هما اثنان من أشهر البروتوكولات في الطبقة 4.

• TCP: بروتوكول موجه بالاتصال (connection-oriented protocol)، يعطي الأولوية لجودة البيانات على السرعة. ينشئ TCP اتصالًا صريحًا مع عقدة الوجهة ويتطلب مصافحة (handshake) بين عقد المصدر والوجهة عند إرسال البيانات. تؤكد المصافحة أن البيانات قد تم استلامها. إذا لم تستقبل عقدة الوجهة جميع البيانات، سيطلب TCP إعادة المحاولة. يضمن TCP أيضًا تسليم الحزم أو إعادة تجميعها بالترتيب الصحيح.
• UDP: بروتوكول غير موجه بالاتصال (connectionless protocol)، يعطي الأولوية للسرعة على جودة البيانات. لا يتطلب UDP مصافحة، ولهذا السبب يُسمى "غير موجه بالاتصال". نظرًا لأن UDP لا يضطر إلى انتظار هذا الإقرار، يمكنه إرسال البيانات بمعدل أسرع، ولكن قد لا يتم إرسال جميع البيانات بنجاح ولن نعرف ذلك. إذا تم تقسيم المعلومات إلى مخططات بيانات متعددة، فما لم تحتوي تلك المخططات على رقم تسلسلي، فإن UDP لا يضمن إعادة تجميع الحزم بالترتيب الصحيح.

يرسل كل من TCP و UDP البيانات إلى منافذ محددة (ports) على جهاز شبكة، والذي يحتوي على عنوان IP. يُسمى الجمع بين عنوان IP ورقم المنفذ بالمقبس (socket).

كيفية استكشاف مشكلات طبقة OSI 4 وإصلاحها

فيما يلي بعض مشكلات الطبقة 4 التي يجب الانتباه إليها:

• جميع المشكلات التي يمكن أن تظهر في الطبقات السابقة.
• المنافذ المحظورة (Blocked ports) – تحقق من قوائم التحكم في الوصول (Access Control Lists - ACL) وجدران الحماية (firewalls).
• إعدادات جودة الخدمة (Quality of Service - QoS). QoS هي ميزة للموجهات/المحولات يمكنها إعطاء الأولوية لحركة المرور، ويمكنها أن تتسبب في تعقيد الأمور.

خلاصة سريعة: توفر طبقة النقل إرسالًا شاملاً للرسالة عن طريق تجزئة الرسالة إلى حزم بيانات متعددة؛ تدعم الطبقة الاتصال الموجه بالاتصال وغير الموجه بالاتصال.

طبقة OSI 5: طبقة الجلسة (Session Layer)

الطبقة 5 هي طبقة الجلسة (Session Layer). تنشئ هذه الطبقة الجلسات (sessions)، وتحافظ عليها، وتنهيها. الجلسة هي اتصال متفق عليه بشكل متبادل يتم إنشاؤه بين تطبيقين للشبكة. ليس عقدتين! لا، لقد تجاوزنا العقد. كانت تلك من الطبقة 4. أمزح، لا يزال لدينا عقد، لكن الطبقة 5 لا تحتاج إلى الاحتفاظ بمفهوم العقدة لأن ذلك تم تجريده (التعامل معه) بواسطة الطبقات السابقة. لذا فإن الجلسة هي اتصال يتم إنشاؤه بين تطبيقين محددين للمستخدم النهائي.

هناك مفهومان مهمان يجب مراعاتهما هنا:

• نموذج العميل والخادم (Client and server model): يُسمى التطبيق الذي يطلب المعلومات العميل (client)، ويُسمى التطبيق الذي يحتوي على المعلومات المطلوبة الخادم (server).
• نموذج الطلب والاستجابة (Request and response model): أثناء إنشاء الجلسة وخلالها، يكون هناك تبادل مستمر للطلبات للحصول على المعلومات والاستجابات التي تحتوي على تلك المعلومات أو "مرحبًا، ليس لدي ما تطلبه".

قد تكون الجلسات مفتوحة لفترة قصيرة جدًا أو لفترة طويلة. قد تفشل أحيانًا أيضًا. اعتمادًا على البروتوكول المعني، قد تبدأ عمليات حل الفشل المختلفة. اعتمادًا على التطبيقات/البروتوكولات/الأجهزة المستخدمة، قد تدعم الجلسات أوضاع simplex أو half-duplex أو full-duplex. أمثلة على البروتوكولات في الطبقة 5 تشمل Network Basic Input Output System (NetBIOS) و Remote Procedure Call Protocol (RPC)، والعديد غيرها. من هنا فصاعدًا (الطبقة 5 وما فوق)، تركز الشبكات على طرق إنشاء اتصالات بتطبيقات المستخدم النهائي وعرض البيانات للمستخدم.

كيفية استكشاف مشكلات طبقة OSI 5 وإصلاحها

فيما يلي بعض مشكلات الطبقة 5 التي يجب الانتباه إليها:

• الخوادم غير متاحة.
• الخوادم غير صحيحة التكوين، على سبيل المثال تكوينات Apache أو PHP.
• فشل الجلسة – قطع الاتصال، انتهاء المهلة (timeout)، وما إلى ذلك.

خلاصة سريعة: تبدأ طبقة الجلسة الاتصالات بين تطبيقين للمستخدم النهائي وتحافظ عليها وتنهيها. تستجيب لطلبات من طبقة التقديم وتصدر طلبات إلى طبقة النقل.

طبقة OSI 6: طبقة التقديم (Presentation Layer)

الطبقة 6 هي طبقة التقديم (Presentation Layer). هذه الطبقة مسؤولة عن تنسيق البيانات (data formatting)، مثل ترميز الأحرف (character encoding) والتحويلات، وتشفير البيانات (data encryption). عادةً ما يشارك نظام التشغيل الذي يستضيف تطبيق المستخدم النهائي في عمليات الطبقة 6. لا يتم تنفيذ هذه الوظيفة دائمًا في بروتوكول الشبكة.

تضمن الطبقة 6 أن تطبيقات المستخدم النهائي التي تعمل في الطبقة 7 يمكنها استهلاك البيانات بنجاح، وبالطبع، عرضها في النهاية. هناك ثلاث طرق لتنسيق البيانات يجب أن تكون على دراية بها:

• الرمز القياسي الأمريكي لتبادل المعلومات (American Standard Code for Information Interchange - ASCII): تقنية الترميز هذه المكونة من 7 بتات هي المعيار الأكثر استخدامًا لترميز الأحرف. إحدى المجموعات الفائقة هي ISO-8859-1، والتي توفر معظم الأحرف اللازمة للغات المنطوقة في أوروبا الغربية.
• رمز التبادل العشري الثنائي الموسع (Extended Binary-Coded Decimal Interchange Code - EBDCIC): صممته شركة IBM للاستخدام في الحواسيب المركزية (mainframe). هذا الترميز غير متوافق مع طرق ترميز الأحرف الأخرى.
• يونيكود (Unicode): يمكن إجراء ترميزات الأحرف باستخدام أحرف 32 أو 16 أو 8 بتات وتحاول استيعاب كل أبجدية مكتوبة معروفة.

التشفير (Encryption): تعيش بروتوكولات التشفير SSL أو TLS في الطبقة 6. تساعد بروتوكولات التشفير هذه على ضمان أن البيانات المرسلة أقل عرضة للجهات الخبيثة من خلال توفير المصادقة وتشفير البيانات للعقد العاملة على الشبكة. TLS هو خليفة SSL.

كيفية استكشاف مشكلات طبقة OSI 6 وإصلاحها

فيما يلي بعض مشكلات الطبقة 6 التي يجب الانتباه إليها:

• برامج تشغيل غير موجودة أو تالفة (corrupted drivers).
• مستوى وصول مستخدم نظام التشغيل غير صحيح.

خلاصة سريعة: تقوم طبقة التقديم بتنسيق وتشفير البيانات.

طبقة OSI 7: طبقة التطبيقات (Application Layer)

الطبقة 7 هي طبقة التطبيقات (Application Layer). وفاءً لاسمها، هذه هي الطبقة المسؤولة في النهاية عن دعم الخدمات التي تستخدمها تطبيقات المستخدم النهائي. تشمل التطبيقات برامج الحاسوب المثبتة على نظام التشغيل، مثل متصفحات الإنترنت (على سبيل المثال، Firefox) أو برامج معالجة النصوص (على سبيل المثال، Microsoft Word).

يمكن للتطبيقات أداء وظائف شبكة متخصصة في الخلفية وتتطلب خدمات متخصصة تندرج تحت مظلة الطبقة 7. على سبيل المثال، تم إنشاء برامج البريد الإلكتروني خصيصًا للعمل عبر الشبكة وتستخدم وظائف الشبكات، مثل بروتوكولات البريد الإلكتروني، التي تندرج تحت الطبقة 7. ستتحكم التطبيقات أيضًا في تفاعل المستخدم النهائي، مثل فحوصات الأمان (على سبيل المثال، MFA)، وتحديد مشاركين اثنين، وبدء تبادل المعلومات، وما إلى ذلك.

تشمل البروتوكولات التي تعمل على هذا المستوى بروتوكول نقل الملفات (File Transfer Protocol - FTP)، وقشرة آمنة (Secure Shell - SSH)، وبروتوكول نقل البريد البسيط (Simple Mail Transfer Protocol - SMTP)، وبروتوكول الوصول إلى رسائل الإنترنت (Internet Message Access Protocol - IMAP)، وخدمة اسم النطاق (Domain Name Service - DNS)، وبروتوكول نقل النص التشعبي (Hypertext Transfer Protocol - HTTP). بينما تخدم كل من هذه البروتوكولات وظائف مختلفة وتعمل بشكل مختلف، فإنها على مستوى عالٍ تسهل جميعها نقل المعلومات.

كيفية استكشاف مشكلات طبقة OSI 7 وإصلاحها

فيما يلي بعض مشكلات الطبقة 7 التي يجب الانتباه إليها:

• جميع المشكلات في الطبقات السابقة.
• تطبيقات البرامج غير صحيحة التكوين.
• خطأ المستخدم (لقد مررنا جميعًا بذلك).

خلاصة سريعة: تمتلك طبقة التطبيقات الخدمات والوظائف التي تحتاجها تطبيقات المستخدم النهائي للعمل. إنها لا تشمل التطبيقات نفسها.

الخلاصة التقنية

يمثل نموذج OSI حجر الزاوية في فهم بنية الشبكات المعقدة. من خلال تقسيم وظائف الشبكة إلى سبع طبقات متميزة، يوفر النموذج إطارًا تحليليًا لا يقدر بثمن لتصميم الأنظمة، وتطوير البروتوكولات، والأهم من ذلك، استكشاف الأخطاء وإصلاحها. إن إتقان هذا النموذج لا يعزز فقط القدرة على تشخيص المشكلات من الطبقة المادية إلى طبقة التطبيقات، بل يمنح أيضًا فهمًا أعمق لكيفية تضافر المكونات المختلفة لإنشاء تجربة الإنترنت التي نعتمد عليها يوميًا. إنه دليل لا غنى عنه لأي محترف في مجال الشبكات أو مطور برمجيات يسعى لفهم آليات الاتصال الرقمي.