لایه‌های مدل OSI

مدل OSI از هفت لایه (7 Layers) تشکیل شده است که هرکدام مسئول بخش خاصی از انتقال داده هستند. این لایه‌ها از پایین‌ترین سطح (نزدیک به سخت‌افزار) تا بالاترین سطح (نزدیک به کاربر) عبارت‌اند 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 جلسه (Session Layer)

6. لایه نمایش (Presentation Layer)

7. لایه کاربرد (Application Layer)

در ادامه، هر لایه را به تفکیک توضیح می‌دهیم:

۱. لایه فیزیکی (Physical Layer)

این لایه پایین‌ترین سطح مدل OSI است و مستقیماً با سخت‌افزار شبکه در ارتباط است. وظیفه‌ی اصلی آن، انتقال بیت‌ها (۰ و ۱) از طریق رسانه‌های فیزیکی مانند کابل شبکه، فیبر نوری یا امواج رادیویی است.

عملکردها و وظایف اصلی لایه فیزیکی:

• تعریف نوع کابل، کانکتور و ولتاژ سیگنال‌ها

• تعیین سرعت انتقال داده (Bandwidth)

• تبدیل سیگنال دیجیتال به آنالوگ و برعکس

• مشخص‌کردن توپولوژی شبکه (Bus, Star, Ring و …)

نمونه پروتکل‌ها و تجهیزات مربوطه:
Ethernet Cable, Hubs, Repeaters, Fiber Optics

۲. لایه پیوند داده (Data Link Layer)

این لایه وظیفه دارد انتقال مطمئن داده بین دو دستگاه در یک شبکه محلی (LAN) را تضمین کند. در این لایه، داده‌ها به صورت Frame (فریم) سازماندهی می‌شوند.

وظایف اصلی:

• تشخیص و اصلاح خطا (Error Detection/Correction)

• آدرس‌دهی فیزیکی با استفاده از آدرس MAC

• کنترل دسترسی به رسانه (Media Access Control)

زیرلایه‌ها:

1. MAC (Media Access Control) – کنترل نحوه دسترسی دستگاه‌ها به شبکه

2. LLC (Logical Link Control) – مدیریت ارتباط منطقی بین دستگاه‌ها

نمونه پروتکل‌ها و تجهیزات:
Ethernet, PPP, Switches, ARP, VLAN

۳. لایه شبکه (Network Layer)

این لایه مسئول آدرس‌دهی منطقی و مسیریابی (Routing) داده‌ها بین شبکه‌های مختلف است. در این لایه داده‌ها به صورت Packet (بسته) منتقل می‌شوند.

وظایف اصلی:

• تخصیص و استفاده از آدرس‌های IP

• پیدا کردن مسیر بهینه برای انتقال داده

• تفکیک شبکه‌های مختلف

نمونه پروتکل‌ها:
IP (IPv4, IPv6), ICMP, ARP, OSPF, RIP

نمونه تجهیزات:
Router, Layer 3 Switch

۴. لایه انتقال (Transport Layer)

یکی از مهم‌ترین لایه‌ها در مدل OSI، لایه انتقال (Transport Layer) است. این لایه مسئول انتقال مطمئن داده بین دو سیستم نهایی است. داده‌ها در این لایه به صورت Segments (بخش‌ها) منتقل می‌شوند.

وظایف اصلی:

• تقسیم داده به بخش‌های کوچک‌تر

• کنترل خطا و تضمین تحویل صحیح بسته‌ها

• کنترل جریان (Flow Control) و ازدحام (Congestion Control)

دو پروتکل اصلی:

• TCP (Transmission Control Protocol): ارتباط مطمئن و تضمینی

• UDP (User Datagram Protocol): ارتباط سریع‌تر ولی بدون تضمین تحویل

۵. لایه جلسه (Session Layer)

این لایه وظیفه دارد ارتباط بین برنامه‌ها را مدیریت کند. در واقع، جلسه‌ی ارتباطی (Session) بین دو دستگاه را ایجاد، نگهداری و در پایان قطع می‌کند.

وظایف اصلی:

• برقراری، نگهداری و خاتمه‌ی ارتباط

• همگام‌سازی نشست‌ها (Synchronization)

• مدیریت تبادل داده بین دو برنامه

نمونه پروتکل‌ها:
NetBIOS, PPTP, RPC

۶. لایه نمایش (Presentation Layer)

این لایه، داده‌ها را برای لایه کاربرد (Application) قابل درک می‌سازد. به زبان ساده، داده‌ها را ترجمه، فشرده و رمزنگاری می‌کند تا برای برنامه‌ها قابل استفاده باشند.

وظایف اصلی:

• ترجمه فرمت داده (مثلاً از ASCII به EBCDIC)

• فشرده‌سازی داده برای انتقال سریع‌تر

• رمزگذاری (Encryption) و رمزگشایی (Decryption) داده‌ها

نمونه فناوری‌ها:
SSL/TLS, JPEG, MPEG, GIF

۷. لایه کاربرد (Application Layer)

بالاترین لایه مدل OSI، لایه Application است. این لایه همان جایی است که کاربر با شبکه تعامل دارد. تمام برنامه‌های کاربردی مانند مرورگرهای وب، ایمیل، یا نرم‌افزارهای انتقال فایل از طریق این لایه با شبکه ارتباط برقرار می‌کنند.

وظایف اصلی:

• ارائه خدمات شبکه به برنامه‌های کاربر

• برقراری ارتباط بین نرم‌افزار و شبکه

• مدیریت پروتکل‌های سطح بالا مانند HTTP یا SMTP

نمونه پروتکل‌ها:
HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, DNS, SNMP

تفاوت مدل OSI و مدل TCP/IP

بسیاری از شبکه‌های امروزی از مدل TCP/IP استفاده می‌کنند، نه به‌صورت دقیق مدل OSI.
تفاوت اصلی آن‌ها در تعداد لایه‌هاست:

• مدل OSI: شامل ۷ لایه

• مدل TCP/IP: شامل ۴ لایه (Application, Transport, Internet, Network Access)

مدل OSI بیشتر آموزشی و مفهومی است، در حالی که مدل TCP/IP در عمل در شبکه‌های واقعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، مدل OSI به‌عنوان مرجع استاندارد آموزش و طراحی شبکه هنوز کاربرد فراوانی دارد.

نتیجه‌گیری

مدل OSI یکی از مهم‌ترین مفاهیم در علوم شبکه و فناوری اطلاعات است. این مدل با تقسیم ارتباط شبکه به هفت لایه، امکان طراحی، مدیریت و عیب‌یابی آسان‌تر را فراهم می‌کند. شناخت دقیق هر لایه برای مهندسان شبکه، برنامه‌نویسان و کارشناسان امنیت ضروری است.

اگر بخواهیم به‌صورت خلاصه بگوییم:

• لایه‌های پایین‌تر با سخت‌افزار و انتقال فیزیکی داده سروکار دارند.

• لایه‌های بالاتر با نرم‌افزار، داده و ارتباط برنامه‌ها درگیرند.

با درک عمیق مدل OSI، می‌توان ساختار شبکه‌ها را بهتر فهمید، مشکلات را سریع‌تر تشخیص داد و ارتباطات امن‌تر و کارآمدتری طراحی کرد.