پروتکل شبکه چیست ؟ | استاندار های هفت لایه مدل مرجع (OSI)

پروتکل شبکه چیست ؟

شاید در اخبار روز فناوری و اخبار روز سیاسی و دیگر زمینه های خبری واژه پروتکل را زیاد شنیده باشد و برای شما این سئوال پیش آمده باشد که پروتکل چیست ؟ و یا اینکه مفهوم پروتکل چیست و چه کاربردی دارد و در کجا استفاده می شود حال دقت نمائید که پروتکل چیست به چه مفهومی است .

پروتکل به معنی محموعه از قوانین گفته می شود که در علم کامپیوتر پروتکل به مجموعه ای از قوانین و رویه های استاندارد در شبکه گفته می شود که باعث بکار افتادن اجزاي شبکه در کنار هم می شوند. پروتکل شبکه این امکان را فراهم می کند تا اجزاي مختلف شبکه کامپیوتری با هم ارتباط برقرار کنند. استاندارد ها نیز باعث می شوند تا اجزاي شبکه اي که توسط سازندگان مختلف ساخته شده اند، با هم بخوبی کار کنند. در این فصل شما با پروتکل ها و استاندارد هایی آشنا می شوید که بیشترین برخورد را با آنها هنگام ساخت و نگهداري شبکه خواهید داشت .

شناخت پروتکل ها

پروتکل، مجموعه اي از قوانین است که باعث ایجاد ارتباط موثر می شود. ما هر روزه با پروتکل ها سروکار داریم. براي مثال، شما براي خرید یک وسیله خانگی بوسیله چک، ابتدا در مورد قیمت با فروشنده صحبت می کنید. سپس چک می نویسید که شامل اطلاعاتی مانند نام و تاریخ و مبلغ چک است . فروشنده چک را گرفته و وسیله را به شما تحویل می دهد. و نکته مهم در پروتکل ها در تبادلات بینابین است.

شبکه هاي کامپیوتري به پروتکل هاي مختلفی براي کارکرد نیاز دارند. این پروتکل ها صریح و داراي چارچوب مشخص می باشند. کارت هاي شبکه باید بدانند که چگونه با کارت هاي دیگر شبکه ارتباط برقرار کنند تا بتوانند اطلاعات را تبادل کنند، سیستم عامل نیز باید طرز ارتباط با کارت هاي شبکه را جهت ارسال و دریافت داده ها بداند و سرانجام برنامه هاي کاربردي نیز باید نحوه تبادل اطلاعات با سیستم عامل را بدانند تا بتوانند براي مثال به فایلهاي روي سرویس دهنده فایل دسترسی پیدا کنند.

پروتکل ها در انواع مختلفی وجود دارند. در پایین ترین سطح، پروتکل ها دقیقاً تعریف می کنند که چه نوع سیگنال هاي الکتریکی مولد ۱ و چه نوع آنها مولد ۰ می باشند. در بالاترین سطح، پروتکل این امکان را به کاربر کامپیوتر می دهد تا پیغامی را از طریق پست الکترونیکی به دوست خود در آن سوي دنیا ارسال کند. در این میان، سطوح دیگري از پروتکل ها نیز وجود دارند.

شناخت استانداردها:

یک استاندارد، توافقی بر اساس یک پروتکل است . در روزهاي آغازین شبکه هاي کامپیوتري ، هر سازنده کامپیوتر پروتکل هاي شبکه بندي مختص خود را ایجاد می کرد . در نتیجه ، امکان ترکیب قطعات از سازندگان مختلف در یک شبکه وجود نداشت . بنابراین استاندارد های شبکه بوجود آمدند. استاندارد ها پروتکل هاي تعریف شده در مقیاس صنعتی هستند که به یک سازنده خاص محدود نمی شوند . با پروتکلهاي استاندارد ، می توانید قطعات ساخت سازندگان مختلف را با همخوانی کامل استفاده کنید . تا زمانی که قطعه اي از استاندارد هاي خاص پیروي کند ، می تواند درون شبکه قرار گرفته و کار کند .

استاندار های هفت لایه مدل مرجع (OSI) :

OSI در دنیاي شبکه هاي کامپیوتر بعنوان ارتباط بینابین آزاد سیستم ها شناخته می شود. مدل OSI مفاهیم مختلف شبکه هاي کامپیوتري را به هفت لایه مجزا تقسیم می کند. این لایه ها در واقع مانند لایه هاي پیاز هستند. هر لایه دربر گیرنده لایه زیرین است و جزئیات آنرا از سطوح بالاتر مخفی می کند.

مدل OSI یک استاندارد شبکه بندي مانند اترنت یا توکن رینگ نیست. در عوض، مدل OSI چارچوبی است که استاندارد هاي مختلف شبکه در آن قرار می گیرند.

خلاصه ای از استاندارد هفت لایه مدل مرجع OSI

سه لایه اول را گاهی لایه هاي پایینی نیز می نامند. این لایه ها با مکانیک نحوه ي ارسال اطلاعات از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر روي شبکه سروکار دارند. لایه هاي ۴ تا ۷ نیز گاهی لایه هاي بالایی نامیده می شوند. این لایه ها با نحوه ارتباط برنامه هاي کاربردي از طریق رابط هاي برنامه نویسی کاربردي با شبکه سروکار دارند.

لایه فیزیکی:

در استاندار های هفت لایه مدل مرجع (OSI) پایین ترین لایه از این مدل مرجع لایه فیزیکی نامیده می شود. در این لایه خصوصیات فیزیکی شبکه مانند نوع کابل مورد استفاده براي ارتباط ، نوع اتصالات مورد استفاده ، طول کابلها و … مطرح می شود. براي مثال ، استاندارد اترنت ۱۰Baset نشانگر خصوصیات الکتریکی کابل جفت تابیده ، اندازه و شکل اتصالات ، طول حداکثر کابل و … است . توپولوژي هاي توضیح داده شده نیز، در این لایه اعمال می شوند.

مفهوم دیگر در لایه فیزیکی ، خصوصیات الکتریکی سیگنال هایی است که براي انتقال داده ها در کابل از یک نود شبکه به نود دیگر مورد استفاده قرار می گیرد . در این لایه ارزش هاي اساسی دودویی ۰ و ۱ گنجانده شده در سیگنال ها تعریف می شوند لایه های بالاتر در مدل مذکور به این بیت ها مفهوم می بخشند .

لایه اتصال داده

در استاندار های هفت لایه مدل مرجع (OSI) این لایه پایین ترین لایه اي است که مربوط به بیت هاي در حال جابجایی روي شبکه می باشد . پروتکل هاي اتصال داده ، مواردي مانند اندازه هرپکت داده ، رسیدن پکت ها به مقصد مورد نظر و عدم ارسال پکت ها از سوي نود ها روي شبکه بصورت همزمان را کنترل می کنند . در این لایه شناسایی و اصلاح خطاي ابتدایی نیز انجام می گیرد تا اطمینان حاصل شود که داده هاي دریافت شده ، همان داده هاي ارسال شده باشند . اگر خطاي غیرقابل اصلاحی رخ دهد ، استاندارد اتصال داده تعیین می کند که نود چگونه باید از خطاي رخ داده شده اطلاع پیدا کند و دوباره به انتقال داده ها بپردازد .

در این لایه ، هر دستگاه روي شبکه آدرسی بنام آدرس کنترل رسانه یا MAC Address دارد . این آدرس معمولاً بطور سخت افزاري در هر ابزار شبکه وجود دارد و توسط سازنده در آن تعبیه می شود . آدرس های MAC (مک آدرس )منحصر به فرد هستند. هیچ دو ابزار شبکه ساخت هر سازنده اي در هر جاي جهان، نمی توانند آدرس MAC یکسانی داشته باشند.

استاندارد OUI و BIA در مک آدرس (MAC Address)

مک آدرس یک آدرس فیزیکی است که محل نگهداری آن حافظه ROM کارت شبکه می باشد . مک آدرس دارای طول یکسانی در تمام کارتهای شبکه می باشد که طول آن برابر ۶ بایت یا ۴۶ بیت است که به دو بخش استاندارد OUI و BIA تقسیم می شود بخش OUI (Organization Unit Identifier) توسط IEEE (یکی از سازمانهای استاندارد سازی) به شرکتهای تولید کننده کارت شبکه اختصاص می یابد و بخش دوم آن که شامل BIA (Bound In Address) می باشد توسط شرکت تولید کننده به کارتهای شبکه اختصاص داده می شود.

مک آدرس به تفکیک OUI , BIA

پیدا کردن آدرس IP , MAC Address :

برای مشاهده  MAC Address مربوط به کامپیوتر خود می توانید با دستور ipconfig /all اطلاعات مورد نظر را استخراج نمائید.

IPconfig /all

فکر می کنید یکی از مهمترین وظایف لایه اتصال داده چیست؟ فراهم کردن روشی که پکت ها بتوانند با امنیت روي رسانه فیزیکی داده ها ارسال شوند بدون اینکه نود های دیگر در شبکه با ارسال همزمان داده ها ایجاد مزاحمت نمایند.

لایه شبکه :

استاندار های هفت لایه مدل مرجع (OSI) در لایه شبکه عمل مسیر دهی پیغام ها یا داده های شبکه از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر انجام می دهند . دو پروتکل معروف لایه سه عبارتند از :

TCP/IP

IPX/SPX

آدرس دهی منطقی :

همانطور که پیش تر گفته شد ، هر ابزار شبکه یک MAC Address منحصر به خود دارد که در کارخانه و هنگام ساخت به دستگاه اختصاص داده می شود . هنگامی که کارت شبکه اي را در کامپیوتر خود نصب می کنید ، آدرس MAC (مک آدرس) کارت شبکه تثبیت شده و غیر قابل تغییر می شود . حال در نظر بگیرید که شما قصد دارید از روش آدرس دهی دیگري براي دسترسی به ابزارهاي روي شبکه استفاده نمائید . در این حالت ، مفهوم آدرس دهی منطقی (IP) به میان می آید . آدرس منطقی به شما این امکان را می دهد تا به ابزار هاي شبکه با استفاده از آدرس هایی IP که خودتان اختصاص می دهید ، دسترسی پیدا کنید.

نکته : آدرس هاي لایه اتصال داده (MAC) در کارخانه اعمال می شوند و قابل تغییر نمی باشند. اما آدرس لایه شبکه (IP) در هنگام شبکه بندي اختصاص داده می شود و همچنین قابل تغییر و ویرایش است . شما می توانید جهت مشاهده IP دستگاه خود از دستور IPconfig استفاده نمائید . البته روش دیگری نیز جهت دسترسی به اطلاعات مربوط به کارت شبکه وجود دارد که شما عزیزان می توانید از مسیر زیر به آن اطلاعات دسترسی داشته باشید .

Start > Program > Accessories > System Tools > System Information

لایه انتقال :

استاندار های هفت لایه مدل مرجع (OSI) در لایه انتقال ، لایه اي است که در آن می توانید دو پروتکل معروف شبکه را پیدا کنید (TCP/IP , SPX/IPX). بطور یکه از نام لایه نیز مشخص است ، لایه انتقال در رابطه با انتقال اطلاعات از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر است . هدف اصلی لایه انتقال اطمینان از انتقال مطمئن و بدون خطاي داده ها می باشد . لایه انتقال این کار را با ایجاد ارتباطاتی بین ابزارهاي شبکه جهت ارسال رسید ، پکت هاي رسیده و درخواست مجدد براي ارسال پکت هاي ناموفق انجام می دهد.

در واقع پروتکل لایه انتقال ، پیغام هاي بزرگ را به پکت هاي کوچکتر تقسیم می کند که می توانند روي شبکه بهتر جابجا شوند . پروتکل لایه انتقال این پکت هاي ریز را در مقصد دوباره سرهم بندي کرده و اطمینان حاصل می کند که پکت هاي ارسالی بدون کم و کسر به مقصد رسیده باشند

لایه نشست :

استاندار های هفت لایه مدل مرجع (OSI) در لایه نشست ، جلساتی بنام نشست را بین دو دستگاه شبکه شده بوجود می آورد . لایه نشست ، تبادل انتقالات بر مبناي ارتباط بین دو وسیله است . هر یک از انتقالات توسط پروتکل لایه انتقال کنترل می شوند . خود نشست توسط پروتکل لایه نشست مدیریت می شود . یک نشست منفرد می تواند شامل تبادلات فراوانی از داده ها بین دو کامپیوتر دخیل در نشست باشد . پس از اینکه یک نشست بین دو کامپیوتر ترتیب داده شود ، این نشست تا زمانی ادامه پیدا میکند که سیستم ها با اتمام آن موافقت کنند . لازم است بدانید لایه نشست ، اجازه برقراري سه نوع انتقال را صادر می کند :

• Simplex : داده ها در یک جهت حرکت می گنند .
• Half Duplex : داده ها در هر دو جهت حرکت می کنند ولی در لحظه فقط جهت رفت یا برگشت می باشد .
• Full Dupliex : داده ها در یک لحظه می توانند هم در جهت رفت و هم در جهت برگشت حرکت کنند .

لایه نمایش:

استاندار های هفت لایه مدل مرجع (OSI) لایه نمایش مسئول نحوه ارائه و نمایش داده ها به برنامه هاي کاربردي را بر عهده دارد . بسیاري از کامپیوترها از کدهای استاندارد آمریکا جهت تبادل اطلاعات (ASSCII) برای نمایش داده ها استفاده می کنند . برخی کامپیوترها مانند مین فریم هاي IBM ، از سیستمی متفاوت بنام کد تبادلی توسعه یافته مبناي ده کد دهی شده بصورت دو دو یی  بهره می برند . برای تبادل اطلاعات بین مین فریم ها و سیستم هاي ویندوز ، لایه نمایش باید داده ها را از ASSCII به EBCDIC و بالعکس تبدیل کند .

همزمان با تغییر داده ها از یک کد به کد دیگر ، لایه نمایش می تواند روش های خاص فشرده سازی را روي داده ها اعمال نماید تا بایت هاي داده کمتري جهت نمایش روي شبکه ارسال گردد . در سمت دیگر انتقال ، همین لایه داده ها را از حالت فشرده خارج می نماید . لایه نمایش همچنین می تواند داده ها را قبل از فرستادن روي شبکه ، رمزگذاري کند و در سوي دیگر ، عمل رمزگشایی را با تکنیک هاي بسیار خاص انجام دهد که بهترین کارآگاهان دنیا نیز قادر به کشف رمز آن نباشند .

لایه کاربردی :

استاندار های هفت لایه مدل مرجع (OSI) این لابه بالاترین لایه مدل OSI ، یعنی لایه کاربردی است که با تکنیک هایی سروکار دارد که برنامه های کاربردي براي ایجاد ارتباط با شبکه از آنها استفاده می کنند. برنامه های کاربردي مانند QuickBooks یا Microsoft Office بخشی از لایه کاربردی نیستند. این لایه رابط برنامه نویسی ارائه می کند که برنامه هاي مانند آفیس از آنها براي درخواست سرویس شبکه استفاده می کنند

دو پروتکل شناخته شده لایه کاربردي عبارتند از :

DNS : (سیستم نام دامنه) براي تبدیلات دامنه هاي اینترنت

FTP : (پروتکل انتقال فایل) براي انتقال فایل

آموزش شبکه

تیم آموزشی داده پردازی گیلان نوین