با تنها ترین ها

به سایتم هم سربزنین خوشحال می شم http://sitehelp.vcp.ir

مطالب اینترنت و شبکه های گسترده

7 لایه OSI (هفت لایه شبکه) و کاربردهای آنها

زمانی که شبکه را شروع می کنید متوجه می شوید اساتید شما تاکید زیادی روی یادگیری و به یادسپاری لایه های OSI یا مدل مرجع OSI دارند و از آن جالب تر زمانی می شود که برای مصاحبه کاری به جایی می روید و متوجه می شوید آنها هم از OSI از شما می پرسند و اگر بلد نباشید همانجا با شما خداحافظی می کنند .

                                         

اما آیا واقعا تا این حد مهمه ؟

بله : در حقیقت همانطور که وقتی می خواهید ببینید آیا کسی ریاضی بلد است یا خیر اول دو دو تا چهارتای معروف را ازش می پرسید در شبکه هم ابتدایی ترین چیزی که یک متخصص شبکه می آموزد مدل OSI است و انتظار می رود حداقل این مطلب اولیه را بدانید تا بقیه مطالب بعدی ( من خودم خیلی روی این مساله تاکید ندارم و افرادی هم که از آنها مصاحبه کردم درصورتی که اصول لازم را بلد بوده اند هیچ کاری با این مساله نداشتم اما بعدا به آنها آموزش لارم را می دهم زیرا بعنوان یک کارشناس شبکه متوجه می شوید برای رفع مشکلات شبکه حتما باید ببدانید ریشه هر مشکل چیست اگر نه هم وقت بسیاری از دست می دهید و هم در نهایت ممکن است پی به اصل مشکل نبرید مثل اینکه موتور ماشینتان خراب شود و شما به دنبال چرخ پنچر بگردید ! )

منظور از مدل هفت لایه ای یا مرجع OSI چیست ؟

همانطور که برای ساخت یک ساختمان شما نیاز به یک نقشه دارید تا بدانید جای هرچیز کجاست مثلا مسیر برق ساختمان از کجا می گذرد ، درها کجا هستند ، راه ورود و خروج کجاست و هر واحد در کدام طبقه ساختمان قرار دارد در شبکه نیز لازم است بدانید ارتباط شبکه شما چه مسیری را طی می کند و در هر مسیری چه اتفاقی برای داده های شما می افتد . این کار به دو صورت به شما کمک می کند :

درک خوبی از شبکه و تبادلهای شبکه ای بدست می آورید .

در صورت بروز مشکل میدانید باید در کجا دنبال مشکل بگردید .

 مدل مرجع OSI مخفف واژه Open System Interconnection است و یک مدل فرضی برای درک مفاهیم شبکه است . این مدل به هیچ عنوان بصورت واقعی وجود نداشته و صرفا برای یادگیری و رفع اشکال و همچنین طراحی ساختارهای شبکه بکار می رود . در این مدل شبکه را به هفت لایه تقسیم بندی می کنیم که هر لایه به لایه پایین تر خود سرویسی را ارائه می دهد و این در حالی است که هر لایه وظیفه خاص خود را نیز بر عهده دارد . مدل مرجع دیگری نیز بنام TCP/IP وجود دارد که بصورت کاربردی بیشتر از OSI مورد استفاده قرار می گیرد اما بعنوان مدل درسی و مدل تئوری برای یادگیری مورد استفاده قرار نمی گیرد . حال به سراغ بررسی لایه های این مدل مرجع می رویم : لایه ها را از لایه شماره هفت به سمت پایین که لایه شماره یک است بر اساس روش انتقال اطلاعات از سیستم مبدا به سیستم مقصد بررسی می کنیم :

لایه هفتم : Application layer یا لایه کاربردی : این لایه رابط بین کاربر و سیستم عامل محسوب می شود و همانطور که از اسمش پیداست ، شما بوسیله این لایه با نرم افزارهای کاربردی ارتباط برقرار می کنید برای مثال شما وقتی از نرم افزار Internet Explorer یا IE برای ارسال درخواست باز کردن صفحه وبی مانند گوگل استفاده می کنید در حقیقت ار پروتکل HTTP برای ارسال درخواست خود توسط این نرم افزار اسفاده کرده اید که همه اینها در لایه هفتم از مدل OSI فعالیت می کنند . این لایه تنها لایه ای است که کاربر می تواند آن را بصورت ملموس حس کند و با آن ارتباط برقرار کند . از نمونه پروتکلهایی که در این لایه فعالیت می کنند می توان به HTTP ، FTP ، TELNET ، SNMP ، POP3 و مشابه آنها اشاره کرد .

 

لایه ششم : Presentation layer یا لایه نمایش : همانطور که از اسم این لایه پیداست نحوه نمایش اطلاعات را به ما نشان می دهد . بعنوان مثال در این لایه تعیین می شود که اطلاعات چگونه رمز نگاری شود یا چگونه فشرده سازی شود . در این لایه قالب بندی داده ها انجام می شود و همچنین کپسوله سازی اطلاعات جهت ارسال در شبکه و هماهنگی با سیستم عامل جهت شیوه یا نوع ارسال اطلاعات تعین می شود .

 

لایه پنجم : Session layer یا لایه نشست : در هنگام برقراری یک ارتباط بین دو کامپیوتر اصطلاحا یک جلسه یا نشست برقرار می شود .همانطور که در یک جلسه یک منشی جلسه وجود دارد که زمان شروع ، اطلاعاتی که در جلسه قرار است مطرح شود ، مدت زمان جلسه و زمان پایان آن را تعین می کند در کامپیوتر نیز این لایه وظیفه مدیریت این نشست بین کامپیوترها را بر عهده دارد . در حقیقت این لایه 3 وطیفه بر عهده دارد که به ترتیب :make یا ایجاد کردن جلسه ،maintain یا مدیریت جلسه ،terminate یا پایان دادن به جلسه را بر عهده دارد .

 

 

لایه چهارم : Transport layer یا لایه انتقال : این لایه یک اتصال منطقی ( و نه فیزیکی ) نقطه به نقطه بین دو پایانه ارتباط مثلا بین دو دستگاه کامپیوتر ایجاد می کند . در این لایه دو روش برای این کار وجود دارد :

 

 

اتصال گرا ( connection-oriented ) : که مربوط به ارسال در پروتکل تی سی پی ( TCP ) است . در این پروتکل که اتصال گرا می‌باشد وظیفه کنترل جریان با قابلیت اعتماد بالا را دارد.

غیر اتصال گرا ( connectionless ) : که مربوط به ارسال در پروتکل یو دی پی ( UDP ) است . ( این پروتکل غیر متصل می‌باشد و برخلاف TCP از سرعت بالا تری برخوردار است، اما قابلیت اعتماد آن کمتر است. بعدا مفصل به این 2 پروتکل می پردازیم . )

 

 

لایه سوم : Network layer یا لایه شبکه یا Router layer یا IP address layer : پروتکل معروف IP در این لایه کار می کند . روتینگ هم در این لایه انجام می شود . روتینگ را می توان با یک عملیات 2 سوالی تصور نمود :

 

 

برای مقصد داده شده از روتر محلی چند مسیر معتبر وجود دارد ؟

"بهترین" مسیر برای رسیدن به آن مقصد کدامیک است ؟

 

 

لایه دوم : Data link layer یا لایه ارتباط داده یا MAC address layer یا Hardware address layer یا Physical layer ( من بهتون قول میدم که این اسامی رو من ایجاد نکردم پس به من غر نزنین که چرا اینا اینهمه اسم دارن !! درضمن شبکه همینه ... به دنیای شبکه خوش آمدید : جایی که هزاران اسم اصلی و فرعی و مخفف دارین و گاهی با یک نفر یک ساعت بحث می کنید و در نهایت متوجه می شوید هردوتای شما داشتید یک حرف واحد می زدید فقط زبانتان با هم فرق داشته مثل 2 نفر با 2 لهجه مختلف . ) سوئیچها و پلها ( bridges ) و ایستگاههای اتصال بی سیم ( Wireless Access Points یا WAPs ) نیز در این لایه فعالین می کنند و همچنین داشت یادم می رفت ؛ مودم محبوب ای دی اس ال شما و مودم عادی هم در این لایه جا می گیرند .چهار اصطلاح مهمی که در این لایه هست می گیرند و بعدا بیشتر راجع به انها خواهیم اموخت عبارت اند از :

 

 

Ethernet یا ایترنت

کنترل ارتباط داده های سطح بالا یا High Data Link Control یا HDLC

پروتکل نقطه به نقطه یا Point-to-point protocol یا PPP

یازپخش ساختار یا Frame relay

 

* در نظر داشته باشید اصطلاح خطایابی یا error detection در این لایه صورت می پذیرد و از طریق فرایندی بنام Frame check sequence .اگر سوئیچ یا پلی در این لایه کار کنند دیگر "سوئیچ کردن" یا "پل زدن" انجام نمیدهند بلکه "مسیر یابی یا routing" می کنند .

لایه اول : Physical layer یا لایه فیزیکی : جایی که اطلاعات بازجویند اصل خویش ! جایی که اطلاعات به 0 و 1 تبدیل می شوند و رهسپار کابل میشوند ... میدونید من هروقت در شبکه به مشکلی برمی خورم به خودم میگم " ای بابا ! چیزی نیست که !! یه مشت صفر و یکه دیگه

 

.......

اصول سوئیچینگ

 

تکنیک های سوئیچینگ:

 

۱- سوئیچینگ مداری: جهت هر مکالمه یک مسیر اختصاصی ایجاد ، سپس استفاده و سپس این مسیر قطع می شود. مزیت این نوع سوئیچینگ این است که اطلاعات در یک مسیر اختصاصی است و امکان قطع ارتباط نداریم. ولی عیب آن استفاده ی بهینه نشدن از مسیر است.

۲- سوئیچینگ بسته ای : اطلاعات را به بسته تبدیل می کنیم. در هر بسته آدرس مقصد و مبدأ و شماره ی بسته را می نویسیم. هر بسته براساس آدرسی که دارد از یک مسیر عبور می کند. اما عیب این سوئیچینگ این است که ممکن است نظم اطلاعات بهم بخورد و یا بعضی از اطلاعات از بین برود و یا اینکه بموقع اطلاعات نرسد.

۳- شبکه های مبتنی بر Switching) ATM (Cell: طول بسته ها ثابت است وسرعت ارتباطات زیاد می گردد.

۴- شبکه های پیامی Switching) (Massage: اطلاعات را تکه تکه نمی کنیم بلکه کل اطلاعات را یکجا می- فرستیم.

 

 

توسعه زمانی مرکز

 

در مراکز تلفنی پهنای باندی که جهت یک مکالمه اختصاص می- دهند ۴kHz است. جهت افزایش پهنای باند مراکز Broad Band ایجاد شد. با افزایش پهنای باند ، تعداد مکالمات در یک لینک کاهش می یابد.

 

مراکز محلی (در داخل شهرها یا مناطقی از شهرها) : Lx ، Co جهت ارتباط دادن بین مراکز محلی یک مرکز یا چند مرکز واسطه ایجاد می کنند.

Toll Exchange : مراکزی که جهت ارتباط بین شهری استفاده می شود. به این مراکز STD هم گفته می شود(DOD) .

جهت ارتباط بین شهرها سلسله مراتب تعریف می کنند. شهرهای کوچک مجاور را به هم وصل کرده سپس این شهرها را به بزرگترین شهر مجاور و به همین ترتیب شهرهای بزرگ را به هم وصل می کنند.

 

PC : مراکز اولیه SC : مراکز ثانویه TC : مراکز ثالثیه

جهت برقراری ارتباط بین الملل نیز حداقل بایستی یک مرکز بین- الملل در یک کشور باشد با عنوان IC یا ISC .

مرکز وابسته Remote Ex : بخشی از تجهیزات یک مرکز به یک مرکز حاشیه و مجاور منتقل و اطلاعات توسط مثلاً یک خط ۲M منتقل می شود.

Remote سه استفاده دارد:

۱- دو مرکز مجاور هم اضافه ظرفیت یا کمبود ظرفیت دارند.

۲- مشترکین دورافتاده از مرکز در کنار هم وجود دارند.

۳- سرویس های خاصی را به مراکز و جاهای مختلف انتقال می دهیم.

 

طبقه بندی مراکز

 

Erl برای ارزیابی قدرت سوئیچینگ مراکز

BHCA برای ارزیابی قدرت کنترلی مراکز

• هرچه متوسط طول مدت مکالمه بیشتر باشد بایستی مرکز دارای Erl بالا باشد.

• هر چه مکان هایی که تعداد درخواست ها زیاد باشد بایستی BHCA بالا باشد.

 

طبقه بندی مراکز تلفن از نظر سوئیچ:

 

۱- مراکز سلکتوری : سوئیچینگ توسط سلکتور انجام می شود. از سوئیچینگ Space استفاده می شود یعنی خطی را به خط دیگر بصورت فیزیکی وصل می کند. سرعت معمولاً حدود چند ده میلی ثانیه است.

۲- مراکز کروسبار : از یک سری میله های متقاطع استفاده شده است که براساس عبور جریان ، خاصیت آهنربایی پیدا کرده و میله ها چرخش °۲۰ خواهند داشت. این سوئیچ ها نیز از نوع مکانی است. سرعت سوئیچینگ در این مراکزحدود چند میلی

ثانیه است.

این دو نوع سوئیچ دارای مصرف انرژی بالا بوده است. ایجاد اصطکاک در محل اتصال و با گرد وغبار باعث کاهش کیفیت ارتباط می شود.

۳- مراکز کراس پونیت : از نوع سوئیچ های رله ای است. از نوع مکانی بوده و سرعت سوئیچینگ آن چنددهم میلی ثانیه است.

۴- مراکز الکترونیک : با استفاده از نیمه هادی ها ، برای برقراری ارتباط از المان های الکترونیکی استفاده می شود. سوئیچینگ در این مراکز مکانی است و سرعت سوئیچینگ حدود چند ده میکرو ثانیه است.

۵- مراکز دیجیتال : در بخش سوئیچ از Logic Gate استفاده می کنند. سرعت حدود چندصد نانو ثانیه است ودر این مراکز از سوئیچینگ زمانی و مکانی استفاده می شود.

۶- مراکز نوری : از خاصیت شکست نور استفاده می شود. در واقع با استفاده از این خاصیت مسیر ارتباطی یک مشترک را عوض می کنند. روش دیگر در سوئیچینگ نوری استفاده از

خاصیت ضریب شکست در یک ماده است. هر ماده ای با توجه به ضریب شکستی که دارد مسیر نور را عوض می کند. با استفاده از ولتاژهای مختلفی که روی ماده می گذلرند ضریب شکست را تغییر می دهند. عملیات سوئیچینگ پس از تبدیل صوت به نور انجام می شود. سرعت در این مراکز بسیار بالاست.

 

واسطه ها (Interface)

 

دو دسته تلفن داریم :

۱- تلفن آنالوگ : اطلاعات را به صورت آنالوگ به مرکز می فرستد.

۲- تلفن دیجیتال : اطلاعات را بصورت دیجیتال به مرکز ارسال می کند.

یکی از فاکتورها قیمت مراکز اینترفیس است ، چرا که به ازای هر

مشترک ما نیاز به یک اینترفیس داریم.

سازمان ITU وظایف اینترفیس را مشخص کرده تا شرکت ها براساس حداقل استانداردها اینترفیس را تولید کنند. این استانداردها هفت وظیفه دارند که آن رابصورت یک کلمه ی کلی درآورده اند:

BORSHCT

 B : مدار تغذیه و باطری مشترک

O : حفاظت در مقابل ولتاژهای بالا

R : ارسال زنگ

S : مدار نظارت بر مشترک

H : مدار هماهنگ کننده ی محیط آنالوگ و دیجیتال

C : مدار Coding و Decoding تبدیل آنالوگ به دیجیتال و بالعکس

T : مدار تست های دوره ای مرکز که مشترک را کنترل می کند.