مبانی شبکه‌های کامپیوتری و سخت‌افزار/لایه‌های شبکه‌های کامپیوتری

• مبانی شبکه‌های کامپیوتری و سخت‌افزار

مقدمه

لایه‌های شبکه‌های کامپیوتری به مدل‌های مرجع اشاره دارند که فرآیندهای مختلف ارتباطات شبکه را به صورت لایه‌ای تقسیم‌بندی می‌کنند. این تقسیم‌بندی به درک بهتر و مدیریت آسان‌تر شبکه‌های کامپیوتری کمک می‌کند. دو مدل مرجع اصلی در این زمینه عبارتند از مدل OSI و مدل TCP/IP. این صفحه به بررسی این لایه‌ها و عملکرد هر یک از آنها می‌پردازد.

مدل OSI

مدل OSI (Open Systems Interconnection) یکی از معروف‌ترین مدل‌های مرجع در شبکه‌های کامپیوتری است که توسط سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) توسعه یافته است. این مدل شامل ۷ لایه است که هر کدام وظایف خاصی را در فرآیند ارتباطات شبکه‌ای بر عهده دارند.

لایه فیزیکی (Physical Layer)

لایه فیزیکی پایین‌ترین لایه مدل OSI است و مسئول انتقال بیت‌های خام داده‌ها از طریق رسانه‌های فیزیکی مانند کابل‌ها، فیبر نوری و امواج رادیویی است. این لایه به چگونگی انتقال سیگنال‌ها و داده‌ها در طول شبکه می‌پردازد.

لایه پیوند داده‌ها (Data Link Layer)

لایه پیوند داده‌ها وظیفه دارد تا ارتباط بین دو دستگاه همسایه در یک شبکه را مدیریت کند. این لایه همچنین مسئول تشخیص و اصلاح خطاها در انتقال داده‌ها است و به دو زیرلایه تقسیم می‌شود: کنترل دسترسی به رسانه (MAC) و کنترل پیوند منطقی (LLC).

لایه شبکه (Network Layer)

لایه شبکه مسئول مسیریابی و هدایت داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر در شبکه‌های مختلف است. این لایه از آدرس‌های منطقی مانند IP برای مسیریابی داده‌ها استفاده می‌کند و پروتکل‌هایی مانند IP و ICMP در این لایه عمل می‌کنند.

لایه انتقال (Transport Layer)

لایه انتقال وظیفه دارد تا ارتباطات قابل اطمینان بین دستگاه‌های نهایی را مدیریت کند. این لایه داده‌ها را به بخش‌های کوچکتر (بسته‌ها) تقسیم می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که تمامی بخش‌ها به درستی و به ترتیب به مقصد می‌رسند. پروتکل‌هایی مانند TCP و UDP در این لایه قرار دارند.

لایه جلسه (Session Layer)

لایه جلسه مسئول ایجاد، مدیریت و خاتمه دادن به جلسات ارتباطی بین دو دستگاه است. این لایه می‌تواند جلسات را تنظیم کرده و نقاط بازیابی را برای از سرگیری ارتباط در صورت بروز خطا ارائه دهد.

لایه ارائه (Presentation Layer)

لایه ارائه وظیفه دارد تا داده‌ها را به فرمتی تبدیل کند که برای لایه برنامه قابل فهم باشد. این لایه شامل رمزنگاری، فشرده‌سازی و ترجمه فرمت‌های مختلف داده‌ها است.

لایه کاربرد (Application Layer)

لایه کاربرد بالاترین لایه مدل OSI است و به طور مستقیم با برنامه‌های کاربردی و کاربران نهایی سروکار دارد. این لایه خدماتی مانند ارسال ایمیل، انتقال فایل و دسترسی به وب را فراهم می‌کند و پروتکل‌هایی مانند HTTP ,FTP و SMTP در این لایه عمل می‌کنند.

مدل TCP/IP

مدل TCP/IP که به عنوان مدل اینترنت نیز شناخته می‌شود، یکی دیگر از مدل‌های مرجع در شبکه‌های کامپیوتری است که بر اساس پروتکل‌های استاندارد اینترنت ساخته شده است. این مدل دارای ۴ لایه است که عملکردهای مشابهی با مدل OSI دارند اما به صورت متفاوتی دسته‌بندی شده‌اند.

لایه دسترسی به شبکه (Network Access Layer)

لایه دسترسی به شبکه، معادل لایه‌های فیزیکی و پیوند داده‌ها در مدل OSI است و مسئولیت انتقال داده‌ها در شبکه‌های محلی و مدیریت دسترسی به رسانه‌های فیزیکی را بر عهده دارد.

لایه اینترنت (Internet Layer)

لایه اینترنت معادل لایه شبکه در مدل OSI است و مسئول مسیریابی و انتقال بسته‌های داده در شبکه‌های مختلف است. پروتکل IP (Internet Protocol) اصلی‌ترین پروتکل در این لایه است.

لایه انتقال (Transport Layer)

لایه انتقال در مدل TCP/IP مشابه لایه انتقال در مدل OSI است و وظیفه مدیریت ارتباطات بین دستگاه‌های نهایی را بر عهده دارد. پروتکل‌های **TCP** (Transmission Control Protocol) و UDP** (User Datagram Protocol) در این لایه عمل می‌کنند.

لایه کاربرد (Application Layer)

لایه کاربرد در مدل TCP/IP شامل عملکردهای مشابه لایه‌های جلسه، ارائه و کاربرد در مدل OSI است. این لایه مسئولیت ارائه خدمات شبکه به برنامه‌های کاربردی را بر عهده دارد و شامل پروتکل‌هایی مانند HTTP، FTP ,SMTP و DNS می‌شود.

مقایسه مدل‌های OSI و TCP/IP

مدل‌های OSI و TCP/IP هر دو به عنوان چارچوب‌هایی برای درک و پیاده‌سازی شبکه‌های کامپیوتری استفاده می‌شوند، اما تفاوت‌هایی در ساختار و رویکرد آنها وجود دارد. مدل OSI یک مدل نظری است که برای توضیح مفاهیم و اصول شبکه‌ها طراحی شده است، در حالی که مدل TCP/IP یک مدل عملی و مبتنی بر پروتکل‌های واقعی است که به طور گسترده در شبکه‌های مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نتیجه‌گیری

لایه‌های شبکه‌های کامپیوتری به عنوان یک مدل مرجع برای درک و پیاده‌سازی ارتباطات شبکه‌ای طراحی شده‌اند. مدل‌های OSI و TCP/IP از مهم‌ترین مدل‌های مرجع در این زمینه هستند که هر یک با تقسیم‌بندی خاص خود به بهبود مدیریت و توسعه شبکه‌ها کمک می‌کنند. درک دقیق هر یک از لایه‌ها و وظایف آنها می‌تواند به بهبود طراحی، پیاده‌سازی و مدیریت شبکه‌های کامپیوتری کمک کند.