1. النموذج المرجعي OSI Open Systems Interconnecting Model
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Data-Link
Physical
All
People
Seem To
Need
Data
Processing
د/ أحمد الشافعى

2. Peer-to-Peer Communications

3. هذه العملية التغليف Encapsulation وعند وصولها إلى الجهاز المستقبل تمر البيانات بطبقات OSI بشكل معكوس ابتداءا بطبقة Physical وانتهاءاً بطبقة التطبيقات في عملية تسمى فك التغليف De-Encapsulation وتكون البيانات الناتجة هي ما يراه المستخدم المستقبل على جهازه

4. إضافة الترويسات

5. نظرة عامة على النموذج
segment
Packet
frames

6. الطبقة الأولى: الطبقة الفيزيائية Physical Layer
تقوم بتحويل البيانات التي تصلها من طبقة ربط البيانات من ثنائيات 0,1) ( الى اشارات ضوئية أو كهربائية أو كهرومغناطيسية ثم ارسالها عبر الوسط
نوع البيانات المستخدمة فى الطبقة الفيزيائية :
الثنائيات (0,1)الناقل
أوساط الإرسال إما أن تكون سلكية أولا سلكية والأوساط السلكية هي الكابلات

7. الاجهزة المستخدمة في الطبقة الفيزيائية
Repeater
Transmits data to
all connected computers
Repeater
Hub
Transmits data to all connected
computers in a star topology
Hub
Transmits data to all connected
computers in a star topology
Hub

8. الطبقة الأولى: الطبقة الفيزيائية Physical

9. الطبقة الثانية: طبقة ربط البيانات Data link layer
و هي المسئولة عن المحافظة على التزامن في إرسال و استقبال البيانات و تقوم بتقسيم البيانات الى أجزاء أصغر تسمى Frames (إطار) وتضيف إليها أجزاء )الرأس( Header و )الذيل( Trailer والتي تحتوي على معلومات تحكم للتأكد من خلو الإطارات من أي أخطاء.
تستخدم هذه الطبقة عنواناً لكل جهاز فى الشبكة يمكن من خلاله التعرف على الجهاز ويسمى ( العنوان المادى ، الفيزيائى).
نوع البيانات المستخدمة :
الإطارات (Frames)

10. الطبقة الثانية: طبقة ربط البيانات Data link layer
حيث تمرِّر بروتوكولات طبقة الشبكة Network Layer (الطبقة الثالثة) بياناتها نحو الأسفل إلى بروتوكول طبقة ربط البيانات ، الذي يحزمها لإرسالها عبر الشبكة.
حين تستلم الأنظمة الأخرى على الشبكة البيانات المرسلة، يعالج بروتوكول طبقة البيانات فيها هذه البيانات ويمررها للأعلى إلى طبقة الشبكة.

11. الجسر Bridge :
الجسر هو جهاز يمكن استخدامه للربط بين العناصر على الشبكة المحلية ، ويمكن تلخيص أهداف عمله في نقطتين :
1- توسيع الشبكة المحلية.
2- تقسيم الشبكة المحلية
إلى أكثر من قسم وتوزيع حركة المرور
بين هذه الأقسام .
جســر
موزع Hub
موزع Hub

12. الأجهزة المستخدمة في هذه الطبقة Bridges

13. الأجهزة المستخدمة في هذه الطبقة Switches

14. تجهيزات طبقة ربط البيانات
محول الشبكة Network Interface Card (NIC) ويتلخص دور بطاقة الشبكة بالأمور التالية :
1- تحضير البيانات لبثها على الشبكة .
2- إرسال البيانات على الشبكة .
3- التحكم بتدفق البيانات بين الحاسب ووسط الإرسال .
4- ترجمة الإشارات الكهربية من كبل الشبكة إلى بايتات Bytes يفهمها معالج الحاسب , وعندما تريد إرسال Bytes فإنها تترجم إشارات الحاسب الرقمية إلى نبضات كهربائية يستطيع كابل الشبكة حملها.
كل بطاقة شبكة تمتلك عنوان شبكة فريد Unique , وهذا العنوان تحدده لجنة من IEEE وهذه اللجنة تخصص مجموعة من العناوين لكل مصنّع من مصنّعي بطاقات الشبكة ، وهو ذاته العنوان MAC Address ((Media Access Control Address، وهذا العنوان مكون من 48 Bit ويكون مُخزن داخل ذاكرة القراءة ROM في كل بطاقة شبكة يتم إنتاجها ,تحتوي أول 24 بت على تعريف للمصنّع بينما تحتوي الـ 24 بت الأخرى على الرقم المتسلسل للبطاقة, تقوم البطاقة بنشر عنوانها على الشبكة , مما يسمح للأجهزة بالتخاطب فيما بينها وتوجيه البيانات إلى وجهتها الصحيحة.

15. الطبقة الثانية :طبقة ربط البيانات Data link layer

16. تقوم بطاقة الشبكة بتنظيم عملية بث البيانات على الشبكة وذلك بالقيام بالخطوات التالية :
1 – نقل البيانات من الحاسب إلى البطاقة . 2 – تخزين البيانات مؤقتاً على البطاقة تمهيداً لبثها إلى الكابل . 3 – إجراء تفاهم على شروط نقل البيانات بين البطاقة المرسلة والبطاقة المستقبلة . 4 – التحكم بتدفق البيانات على الشبكة .

17. محول الشبكة Network Interface Card (NIC)

18. المبدّل Switch :
المبدل هو جهاز يربط الأجهزة مع بعضها فى بنية نجمية. يشتغل المبدل على مستوى طبقة ربط البيانات. فهو يشبه المجمع ( HUB) فيما يخص الشكل وعدد المنافذ ويشبه الجسر فى الوظيفة. لذا نستطيع أن نقول أن المبدل هو عبارة عن جسر متعدد المنافذ كما بالشكل.

19. تابع - المبدّل Switch :
الفرق بين المجمع والمبدل هو أن المجمع يوجه كل الرزم (Packets) الواردة إلى كل المنافذ. أما المبدل فإنه يوجه الرزمة فقط إلى المنفذ الموصل بجهاز الوجهة أو المستقبل.
عندما يريد جهاز الإتصال بجهاز آخر يقرأ المبدل البيانات الموجودة فى ترويسة الإطار وبالضبط العنوان المادى للجهاز المستقبل، بعدها يخصص المبدل قناة مادية بين الجهازين. تحدث هذه العملية لأى جهاز يرغب فى الإتصال مع جهاز آخر وفى نفس الوقت. وهكذا تأخذ كل رزمة مسارا مخصصا لها من الجهاز المصدر إلى الوجهة. فى الشكل التالى نرى كيف يوجه المبدل رزمة البيانات إلى منفذ جهاز الوجهة.

20. تابع - المبدّل Switch :
بما أن كل جهاز يستطيع أن يكون بحوزته قناة خاصة تربطه بالجهاز الذو يرغب فى الوصول إليه فهذا يعنى أن الشبكة تكون خالية من التصادم والإزدحام. الشئ الآخر الذى يزيد من أداء الشبكة عند استخدام المبدلات هو تخصيص كامل النطاق الترددى أو عرض النطاق (Bandwidth) لكل زوج من الأجهزة المتصلة مع بعضها. فى الشكل التالى، كيف يخصص المبدل قناة مستقلة لأى جهاز موصل عليه.
فمثلا إذا كانت شبكة من نوع إثرنت مكونة من 50 جهازاً ويستخدم فيها كل جهاز بطاقة شبكة ذات سرعة 100 Mbps . يؤدى ربط الأجهزة بمجمعات إلى تبادل البيانات بين الأجهزة بسرعة حركة النقل تعادل 2 Mbps أما استخدام المبدلات فيؤدى إلى نقل البيانات بسرعة 100 Mbps لأنه فى الحالة الأخيرة يكون مخصص لكل جهاز قناة عرضها 100 Mbps تربطه مع أى جهاز آخر.
من عيوب المبدلات أنها تنقل كل رسائل التبليغ إلى كل الأجهزة على الشبكة.

21. الطبقة الثانية: طبقة ربط البيانات Data link layer

22. تتضمن مواصفات بروتوكول طبقة ربط البيانات العناصر الرئيسية التالية :
تنسيق الإطار (أي الترويسة Header والتذييل Tail المطبقين على البيانات الآتية من طبقة الشبكة قبل إرسالها).
يغلف بروتوكول طبقة ربط البيانات Data link layer البيانات التي يستلمها من بروتوكول طبقة الشبكة بإضافة ترويسة Header وتذييل Tail لها مشكلاً ما يسمى الإطار Frame يمكن تشبيه الترويسة Header والتذييل Tail بالظرف التي توضع فيه الرسالة ، حيث يحتويان على عنوان النظام المُرسل للحزمة وعنوان النظام الذي سيستلمها .
آلية للتحكم بالوصول إلى وسيط الشبكة MAC ( Media Access Control ).
بالنسبة لبروتوكولات الشبكة المحلية مثل Ethernet وToken Ring فإن هذه العناوين عبارة عن سلاسل حرفية ست عشرية Hexa بطول 6 Bytes ( 12 خانة ست عشرية = 48 bits) تضعها الشركة المصنعة لمحولات الشبكة. يشار إلى العناوين كعناوين عتادية أو عناوين تحكم بالوصول للوسيط MAC Addressلتميزها عن العناوين المستخدمة في الطبقات الأخرى من النموذج OSI ، انظر الحقلين عنوان الهدف Destination Address وعنوان المصدر Source Address

23. يستخدم اثرنيت شكل محدد لإطار حزمة البيانات Frame التي ترسل على الشبكة، فكل إطار يتراوح طوله بين 64 إلى 1518بايت يخصم منهم 18بايت كمعلومات تحكم فيبقى من البيانات ما بين 46 إلى 1500بايت .
ينقسم كل إطار Frame من حزم البيانات Packets إلى عدة أقسام:
المقدمة أو Preamble Section وهي التي تحدد بداية الإطار أو حزمة البيانات.
قسم المصدر والوجهة أو Source and Destination Section ويحتوي على عنواني الحاسب المرسل والحاسب المستقبل .
قسم النوع أو Type Section والذي يحدد بروتوكول الشبكة المستخدم مثل IP أو IPX.
القسم الأخير وهو قسم الاختبار الدوري للزيادة أو Cyclical Redundancy Check (CRC) Section وهذا القسم يحتوي على فحص لوجود أي أخطاء في الإطار المرسل من البيانات.

24. Ethernet Frame Format

25. الطبقة الثالثة: طبقة الشبكةNetwork Layer
توجيه البيانات عبر الشبكات المختلفة فى رحلتها من المرسل إلى المستقبل عن طريق معلومات التحكم ( العنوان المنطقى للمرسل والمستقبل ).
و تقوم هذه الطبقة باختيار أنسب مسار (route) بين الجهاز المرسل و المستقبل ، لهذا فإن أجهزة الموجهات Routers تعمل من ضمن هذه الطبقة.
نوع البيانات فى الطبقة :
الحزم (packets).
Computer A
Computer B
Router

26. الطبقة الثالثة: طبقة الشبكةNetwork Layer
توصيف الطبقة Layer Specification :
تبدو طبقة الشبكة وكأنها تُكرر بعض وظائف طبقة ربط البيانات ، إلا أن ذلك ليس صحيحاً ، لأن بروتوكولات طبقة الشبكة مسؤولة عن الاتصالات بين الحاسبات الطرفية ( التي تكون طرفاً لشبكة محلية أو واسعة ) ، في حين أن بروتوكولات طبقة ربط البيانات تعمل فقط على الشبكة المحلية LAN
إن بروتوكول الإنترنيت Internet Protocol ( IP ) هو حجر الزاوية في النظام ( TCP/ IP ) Transmission Control Protocol / Internet protocol بروتوكول تنظيم النقل / بروتوكول انترنيت ، وهو البروتوكول الأكثر استخداماً لطبقة الشبكة .

27. تجهيزات طبقة الشبكة :
الموجه Router هو جهاز يُستخدم لتوسيع الشبكة المحلية ويحقق اتصالاً في البيئات التي تتكون من أقسام شبكات ذات تصاميم وبروتوكولات مختلفة .
التوجيه هو عملية توجيه الحزمة من مصدرها ، عبر شبكة ، وصولاً إلى وجهتها النهائية باستخدام أفضل مسار ممكن .
تقوم الموجهات بأعمال مشابهة للجسور منها :
ترشيح ( Filtering ) حركة المرور بين أقسام الشبكة المختلفة .
ربط أقسام الشبكة معاً .
ولكنها وبعكس الجسور لا تسمح بمرور الرسائل الموجهة لجميع المستخدمين Broadcast Messages
بشكل عام توفر الموجهات تحكماً أفضل بحركة المرور بين الشبكات .

28. الأجهزة المستخدمة في هذه الطبقة

29. الطبقة الثالثة: طبقة الشبكةNetwork Layer

30. الطبقة الرابعة: طبقة النقل Transport
و هي الطبقة التي تفصل بين الطبقات الموجهة للمستخدم User- Orientedو الطبقات الموجهة للشبكة Network-Oriented
تقوم هذه الطبقة بتجزئة البيانات الى أجزاء تسمى Segments، كما تقوم بالتأكد من وصول هذه الأجزاء بدون أخطاء أو نقص أو تكرار وبالترتيب المناسب و باستخدام الوجهة المناسبة و تقوم هذه الطبقة في الجهاز المستقبل بإرسال رسالة تعلم بإستلامها للبيانات.
تحتوى هذه الطبقة على برتوكولات توفر نوعين من خدمات النقل الأولى تعتمد على إنشاء قناة اتصال بين الجهازين المتخاطبين خلال فترة النقل الكاملة والأخرى خدمة لا تعتمد على إنشاء قناة اتصال
نوع البيانات فى الطبقة :
القطعة

31. الطبقة الرابعة: طبقة النقل Transport
في هذه المرحلة يتم تحديد إذا كان نوع التواصل Reliable أو unreliable
ولتوضيح الفرق بينهما, Reliable : هو التواصل الذي يتطلب الرد من كلا الطرفين إذا كانت البيانات تم نقلها بشكل صحيح وكامله أم لا وهو ما يتطلب ال acknowledgment أى الجهاز المستقبل يبلغ المرسل لقد تسلمت البيانات كذا وكذا هل هي كامله أم لا فيرد المرسل يوجد بيانات ناقصه ترتيبها كذا وموضعها كذا فيرد المستقبل بارسالها مره أخرى وهكذا حتى يتأكد الطرفان أن البيانات وصلت كامله وسليمه
ومثال على ذلك هو بروتوكول TCP/IP unreliable : هو التواصل الذي لا يتطلب الرد من كلا الطرفين وهو مايستخدم في حالة الارسال الجماعى فبعض المواقع يمكن أن تستمع منها إلى محطه إذاعيه أو مشاهدة فيلم فهنا يقوم السيرفر بالارسال الجماعى Broadcast ولايطلب الرد من المستقبلين فتخيل آلاف المستقبلين في وقت واحد إذا قام كل واحد منهم بالتواصل مع السيرفر وطلب الرد والبيانات الناقصه وما سيسببه من عبئ على السيرفر وهذا يفسر لك سبب تقطع الصوت عندما تستمع إلى الاذاعه من خلال الانترنت والسبب هو سقوط بعض البيانات في الطريق دون طلب جهازك لاستردادها مره أخرى.

32. الطبقة الخامسة: طبقة الجلسة Session
و هي التي تسمح لبرنامجين على كمبيوترين مختلفين بإجراء اتصال و استخدام هذا الإتصال و إنهائه بين الجهازين
كما أن هذه الطبقة مسئولة عن التعرف على الأجهزة و أسمائها و إصدار تقارير عن الإتصالات التي تجريها و تقوم هذه الطبقة أيضا ببعض مهام الإدارة مثل ترتيب الرسائل المرسلة حسب وقت إرسالها و مدة إرسال كل رسالة و من البروتوكولات التي تعمل ضمن هذه الطبقة ما يلي :
أ- Network File System (NFS).
ب- Structured Query Language (SQL).
ج- X Windows.
كما تقوم هذه الطبقة بأخذ عينة من آخر جزء من البيانات ثم إرساله عند توقف الشبكة عن العمل و ذلك لكي يتم إرسال البيانات عندما تعود الشبكة الى العمل من النقطة التي توقف عندها الإرسال.
نوع البيانات :-
البيانات

33. الطبقة السادسة: طبقة التقديم Presentation
و هي المسئولة عن تشكيل البيانات بالهيئة المناسبة للطبقة المجاورة العليا أو السفلى حسب الحالة هل هي عملية إرسال أو إستقبال
ومهمتها الرئيسية هي التأكد من الرسالة التي أرسلت بلغة أو رمز بحيث يستطيع الكمبيوتر المستقبل أن يفهمها
كما أن هذه الطبقة مسئولة عن الترجمة بين البروتوكولات المختلفة كما تقوم بتحويل الصيغ المختلفة من صورالملفات مثل PCX و PNG وJPG وغيرها الى صيغة قابلة للقراءة و المشاهدة من قبل برنامج المستخدم ،
و تقوم هذه الطبقة أيضا بضغط البيانات لتقليل عدد البتات التي يجب نقلها.
نوع البيانات
البيانات

34. الطبقة السابعة: طبقة التطبيق Application
و هي الطبقة التي يتحكم فيها المستخدم مباشرة و هي تدعم برامج مثل:
1- برامج نقل الملفات.
2- برامج قواعد البيانات.
3- برامج البريد الإلكتروني.
تحتوى الطبقة على بروتوكولات تقدم خدمات تدعم بشكل مباشر تطبيقات المستخدم وتمكن التطبيقات من التفاعل مع الشبكة .
HTTP • Telnet • FTP • TFTP • SNMP
نوع البيانات
البيانات

35. الطبقة السابعة: طبقة التطبيق Application
1- برامج نقل الملفات.
2- برامج قواعد البيانات.
3- برامج البريد الإلكتروني.
و هذه الطبقة هي المسئولة عن توفير إتصال بين عمليات التطبيقات وبيئة OSI كما أنها تتحكم بالوصول العام للشبكة وتدفق البيانات وعلاج الأخطاء.

36. عند وجود مجموعة من التجهيزات التي تعمل على كل طبقات النموذج OSI المرجعي فإننا نطلق على هذه التجهيزات مجتمعة اسم السحابة Cloud