لكل من يرغب في دخول عالم شبكات الحاسوب، لا بد من فهم نموذج OSI (Open Systems Interconnection)، الذي يُعتبر حجر الزاوية وأبجدية هذا العلم. نموذج OSI هو إطار مفاهيمي يقسم عملية الاتصال الشبكي المعقدة إلى سبع طبقات وهمية (Layers)، لكل طبقة منها وظيفة محددة ومستقلة.
هذه الطبقات ليست مادية، بل هي تصميم نظري وُجد لتوحيد معايير الاتصالات وتسهيل فهم كيفية عمل الشبكات وتطويرها، بالإضافة إلى تبسيط عملية تشخيص الأعطال وحصرها في نطاق معين.
عندما يتم إرسال بيانات عبر شبكة (من حاسوب إلى آخر على سبيل المثال)، لا يتم إرسال البيانات الخام كما هي. بل يجب إضافة معلومات إضافية إليها، مثل عنوان المرسل، وعنوان المستقبل، ونوع البيانات، وحجمها، وغيرها.
يقوم نموذج OSI بتنظيم هذه العملية عبر توزيع المهام على طبقاته السبع. في عملية الإرسال، تمر البيانات من الطبقة العليا (التطبيقات) إلى الطبقة السفلى (المادية)، وفي كل طبقة، يتم إضافة "غلاف" من المعلومات الخاصة بها. وعند الاستقبال، تتم العملية بشكل عكسي، حيث يتم فك هذه الأغلفة طبقة بعد طبقة حتى تصل البيانات الأصلية إلى التطبيق.
يتألف نموذج OSI من سبع طبقات، يتم ترقيمها من الأسفل إلى الأعلى:
هذه هي الطبقة الوحيدة التي تتعامل مع الأجهزة الملموسة.
الوظيفة: مسؤولة عن نقل البتات (Bits) (الآحاد والأصفار) عبر الوسط المادي للشبكة.
المهام: تحدد مواصفات الكابلات (مثل الكابلات النحاسية والألياف الضوئية)، والبطاقات الشبكية، والجهد الكهربائي للإشارات، وتحويل البيانات الرقمية إلى إشارات كهربائية أو ضوئية أو لاسلكية مناسبة للوسط الناقل.
مثال: الكابلات، بطاقات الشبكة (NICs)، والمجمّعات (Hubs).
تعمل كجسر بين الطبقة المادية والطبقات العليا.
الوظيفة: ضمان نقل البيانات بشكل موثوق وخالٍ من الأخطاء عبر الوصلة المادية المباشرة بين جهازين.
المهام:
العنونة المادية (MAC Address): تعطي كل جهاز عنوانًا ماديًا فريدًا وثابتًا.
اكتشاف الأخطاء: تفحص البيانات المستقبلة للتأكد من عدم حدوث أخطاء أثناء النقل.
التحكم في الوصول للوسائط (MAC): تنظم كيفية وصول الأجهزة إلى الشبكة المشتركة لتجنب تصادم البيانات.
مثال: المُبدّلات (Switches).
مسؤولة عن توجيه البيانات عبر الشبكات المختلفة.
الوظيفة: تحديد أفضل مسار لنقل حزم البيانات من المصدر إلى الوجهة عبر شبكات متعددة.
المهام:
التوجيه (Routing): اختيار أفضل طريق بين الشبكات.
العنونة المنطقية (IP Address): تعطي كل جهاز عنوانًا منطقيًا (IP) يتغير بناءً على الشبكة المتصل بها.
مثال: الموجّهات (Routers).
هي قلب الاتصال بين الطرفين، وتضمن وصول البيانات بشكل كامل وسليم.
الوظيفة: توفير اتصال موثوق أو غير موثوق بين التطبيقات على الأجهزة المختلفة.
المهام:
تقسيم البيانات: تقسم البيانات الكبيرة إلى أجزاء أصغر (Segments) في الإرسال وتجميعها في الاستقبال.
التحكم في التدفق وتصحيح الأخطاء: تستخدم بروتوكولات مثل TCP لضمان وصول جميع الأجزاء بالترتيب الصحيح وإعادة إرسال أي جزء مفقود.
تحديد المنافذ (Port Numbers): توجه كل جزء من البيانات إلى التطبيق الصحيح على الجهاز المستقبل (مثل توجيه بيانات الويب إلى المنفذ 80).
البروتوكولات الرئيسية: TCP (موثوق)، و UDP (سريع وغير موثوق).
مسؤولة عن إدارة "المحادثات" بين الأجهزة.
الوظيفة: إنشاء وإدارة وإنهاء جلسات الاتصال بين التطبيقات.
المهام: تضمن أن الجهازين يظلان متصلين طوال مدة تبادل البيانات، وتدير نقاط التحقق (Checkpoints) لاستئناف الاتصال في حال انقطاعه.
مثال: عندما تسجل دخولك إلى موقع ويب، تفتح هذه الطبقة جلسة بين جهازك وخادم الموقع.
تعمل "كمترجم" للبيانات.
الوظيفة: التأكد من أن البيانات المرسلة من جهاز يمكن فهمها وقراءتها بواسطة الجهاز المستقبل.
المهام:
ترجمة تنسيقات البيانات: تحويل البيانات إلى تنسيق موحد (مثل تحويل ترميز الحروف).
التشفير وفك التشفير: تشفير البيانات لضمان سريتها.
الضغط وفك الضغط: ضغط البيانات لتقليل حجمها وتسريع نقلها.
هي الطبقة الأقرب للمستخدم النهائي.
الوظيفة: توفير واجهة للمستخدم والتطبيقات للوصول إلى خدمات الشبكة.
المهام: هي البرامج التي نستخدمها مباشرة للتفاعل مع الشبكة.
مثال: متصفحات الويب (HTTP/HTTPS)، برامج البريد الإلكتروني (SMTP)، وبرامج نقل الملفات (FTP).
