درس دوم – لایه بندی شبکه – CCNA

در ساختار شبکه از دو مدل لایه‌بندی استفاده می‌شود.

• مدل OSI
• مدل TCP/IP

مدل OSI:

این مدل برگرفته از کلمه­یOpen System Interconnection  است و برای ارتباط بین دو کامپیوتر مبدأ و مقصد به کار می‌رود. این مدل در سال ۱۹۸۰ توسط سازمان ISO طراحی و پیاده‌سازی شده است و طبق سالیان متوالی تغییراتی روی آن صورت گرفته است، هرچند که همان ساختار اصلی خود را حفظ کرده است.

این مدل بر اساس یکی سری قراردادها با لایه­ی مقابل خود در کامپیوتر دیگر ارتباط برقرار می‌کند و این کار باعث افزایش سرعت و امنیت در شبکه خواهد شد.

تمام کمپانی‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری طبق این قرارداد محصولات خود را پیاده‌سازی می‌کنند. اگر توجه کرده باشید، بعضی از شرکت‌ها دارای گواهینامه ISO 9001,9002 و غیره می‌باشند، یعنی اینکه طبق استاندارد این سازمان باید کار کنند.

این مدل به ‌صورت قراردادی از هفت لایه­ی زیر تشکیل‌شده است که هر لایه را برای شما توضیح می‌دهیم:

اگر به شکل صفحه­ی قبل توجه کنید، لایه‌های بالاتر به‌صورت نرم‌افزاری می‌باشند و هر چه به ‌طرف لایه‌های پایین­تر می­آییم با سخت‌افزار کار داریم.

۷- لایه­ ی Application (کاربردی):

این لایه با برنامه‌های کاربردی روی سیستم عامل که در شبکه کار می‌کنند ارتباط دارد، مانند نرم‌افزارهای مرورگر و انواع سرویس‌های مربوط به شبکه مانند (Telnet – pop3 – mail – ftp – tftp,… )، این لایه اطلاعات دریافتی را قطعه‌قطعه کرده به صورتی که لایه­ی پایینی بتواند این اطلاعات را درک کند. نظارت برError Recovery  و Flow control در هنگام ارسال و دریافت اطلاعات بر عهده­ی این لایه است.

۶-لایه­ یpresentation  (نمایش):

این لایه اطلاعات دریافتی را از لایه­ی بالایی خود دریافت می‌کند و آن‌ها را فشرده‌سازی(Compression) و رمزنگاری(encryption) می‌کند و به لایه­ی پایینی ارسال می‌کند، البته این لایه هم می‌تواند اطلاعات فشرده‌سازی شده را از حالت فشرده خارج کند  (DeCompression)و هم می‌تواند قفل‌گشایی کند(decryption).

۵- لایه­ ی Session (جلسه):

در این لایه، ۲ کامپیوتر ارسال و دریافت‌کننده اطلاعات، دور یک میز می‌نشینند و جلسه‌ای باهم برقرار می‌کنند. در این جلسه بر نوع فایل ارسالی بحث و گفتگو می‌شود که این فایل از چه نوعی است، وقتی به نتیجه رسیدند باهم ارتباط برقرار می‌کنند، به این موضوع هم توجه داشته باشید که آغاز و اتمام یک ارتباط از طریق این لایه انجام می‌گیرد.

۴-لایه­ ی Transport (انتقال):

برای توضیح این لایه، باید ۲ نوع ارتباط را برای شما تشریح کنم:

• Connection Less
• Connection Oriented
• در ارتباط connection Less کامپیوتر مبدأ برای کامپیوتر مقصد اطلاعات ارسال می‌کنند، اما کامپیوتر مقصد هیچ‌گونه پیامی (Acknowledge) مبنی بر دریافت اطلاعات به کامپیوتر مبدأ نمی‌دهد. این مدل را می‌توانید در نرم‌افزارهای چت که به‌صورت صوتی با طرف خود صحبت می‌کنید، مشاهده کنید که با این کار سرعت انتقال اطلاعات به علت عدم دریافت Acknowledge افزایش می‌یابد.
• در ارتباط Connection oriented که ارتباط بسیار مهمی است، کامپیوتر مبدأ اطلاعات خود را به کامپیوتر مقصد ارسال می‌کند و منتظر می‌ماند تا کامپیوتر مقصد، پیام Acknowledge را به مبدأ ارسال کند تا متوجه­ی دریافت اطلاعات در مقصد شود. اگر این کار انجام نشود در طی زمان مشخص، دوباره اطلاعات را برای مقصد ارسال می‌کند، تا زمانی این کار انجام می‌شود که کامپیوتر مقصد Acknowledge را ارسال کند. این روش برای ارتباطات بسیار مهم، کاربرد دارد.

Acknowledge یک تأییدی بر دریافت اطلاعات به ‌صورت صحیح است.

در این لایه، این ۲ ارتباط که در بالا توضیح دادم مشخص می‌شود، یعنی طبق فایلی که ارسال می‌شود ارتباط آن ‌هم مشخص می‌شود.

پروتکل‌هایی که در این لایه کار می‌کنند:

• ADSP, AppleTalk Data Stream Protocol
• ASP, AppleTalk Session Protocol
• ۲۴۵, Call Control Protocol for Multimedia Communication
• ISO-SP, OSI session-layer protocol (X.225, ISO 8327)
• iSNS, Internet Storage Name Service
• L2F, Layer 2 Forwarding Protocol
• L2TP, Layer 2 Tunneling Protocol
• NetBIOS, Network Basic Input Output System
• PAP, Password Authentication Protocol
• PPTP, Point-to-Point Tunneling Protocol
• RPC, Remote Procedure Call Protocol
• RTCP, Real-time Transport Control Protocol
• SMPP, Short Message Peer-to-Peer
• SCP, Session Control Protocol
• SOCKS, the SOCKS internet protocol, see Internet socket
• ZIP, Zone Information Protocol
• SDP, Sockets Direct Protocol

لایه­ ی Network (شبکه):

این لایه با ip ها سروکار دارد و ip مقصد و مبدأ را به بسته­ی ارسالی ما اضافه می‌کند و به لایه پایین­تر می‌فرستد.

پروتکل‌هایی که در این لایه کار می‌کنند:

• IPv4/IPv6, Internet Protocol
• DVMRP, Distance Vector Multicast Routing Protocol
• ICMP, Internet Control Message Protocol
• IGMP, Internet Group Management Protocol
• PIM-SM, Protocol Independent Multicast Sparse Mode
• PIM-DM, Protocol Independent Multicast Dense Mode
• IPsec, Internet Protocol Security
• IPX, Internetwork Packet Exchange
• RIP, Routing Information Protocol
• DDP, Datagram Delivery Protocol
• RSMLT Routed-SMLT
• ARP, Address Resolution Protocol

۲-لایه­ی Data Link (داده):

آدرس Mac کارت­های شبکه که یک شماره اختصاصی است به بسته‌ها اضافه می‌شود. اگر به شکل لایه‌ها تصویر قبلی توجه کنید متوجه­ی این موضوع خواهید شد.

پروتکل‌هایی که در این لایه کار می‌کنند:

• Address Resolution Protocol (ARP)
• ARCnet
• ATM
• Cisco Discovery Protocol (CDP)
• Controller Area Network (CAN)
• Econet
• Ethernet
• Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS)
• Fiber Distributed Data Interface (FDDI)
• Frame Relay
• High-Level Data Link Control (HDLC)
• IEEE 802.2 (provides LLC functions to IEEE 802 MAC layers)
• IEEE 802.11 wireless LAN
• LattisNet
• Link Access Procedures, D channel (LAPD)
• LocalTalk
• Multiprotocol Label Switching (MPLS)
• Nortel Discovery Protocol (NDP)
• OpenFlow (SDN)
• Split multi-link trunking (SMLT)
• Point-to-Point Protocol (PPP)
• Serial Line Internet Protocol (SLIP) (obsolete)
• Spanning Tree Protocol
• StarLan
• Token ring
• Unidirectional Link Detection (UDLD)
• and most forms of serial communication.

۱-لایه­ی Physical (لایه­ی فیزیکی):

این لایه که آخرین لایه­ در مدل OSI است، با سیگنال‌ها و کابل‌ها در ارتباط است و سیگنال را از طریق کابل به کامپیوتر مورد نظر ارسال می‌کنند.

پروتکل‌هایی که در این لایه کار می‌کنند:

• Telephone network modems- V.92
• IRDA physical layer
• USB physical layer
• EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485
• Ethernet physical layer Including 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-TX, 100BASE-FX, 100BASE-T, 1000BASE-T, 1000BASE-SX and other varieties
• Varieties of 802.11 Wi-Fi physical layers
• DSL
• ISDN
• T1 and other T-carrier links, and E1 and other E-carrier links
• SONET/SDH
• Optical Transport Network (OTN)
• GSM Um air interface physical layer
• Bluetooth physical layer
• ITU Recommendations: see ITU-T
• IEEE 1394 interface
• TransferJet physical layer
• Etherloop
• ARINC 818 Avionics Digital Video Bus
• hn/G.9960 physical layer
• CAN bus (controller area network) physical layer
• Mobile Industry Processor Interface physical layer

مدل TCP / IP:

IP، پروتکلی استاندارد برای ارتباط کامپیوترهای موجود در یک شبکه­ی مبتنی بر ویندوز ۲۰۰۰ است. از پروتکل فوق، به ‌منظور ارتباط در شبکه‌های بزرگ استفاده می‌گردد. برقراری ارتباط از طریق پروتکل‌های متعددی که در چهار لایه مجزا سازمان­دهی شده‌اند، میسر می‌گردد. هر یک از پروتکل‌های موجود در پشته­یTCP/IP ، دارای وظیفه‌ای خاص در این زمینه (برقراری ارتباط) می‌باشند. در زمان ایجاد یک ارتباط، ممکن است در یک ‌لحظه تعداد زیادی از برنامه‌ها، با یکدیگر ارتباط برقرار نمایند.TCP/IP ، دارای قابلیت تفکیک و تمایز یک برنامه­ی موجود بر روی یک کامپیوتر با سایر برنامه‌ها بوده و پس از دریافت داده‌ها از یک برنامه، آن‌ها را برای برنامه­ی متناظر موجود بر روی کامپیوتر دیگر ارسال می‌نماید. نحوه­ی ارسال داده توسط پروتکل TCP/IP  از محلی به محل دیگر با فرآیند ارسال یک نامه از شهری به شهر دیگر، قابل‌مقایسه است .

برقراری ارتباط مبتنی برTCP/IP  با فعال شدن یک برنامه بر روی کامپیوتر مبدأ آغاز می‌گردد. برنامه­ی فوق، داده‌های موردنظر جهت ارسال را به‌گونه‌ای آماده و فرمت می‌نماید که برای کامپیوتر مقصد، قابل ‌خواندن و استفاده باشند. (مشابه­ی نوشتن نامه با زبانی که دریافت‌کننده، قادر به مطالعه­ی آن باشد). در ادامه، آدرس کامپیوتر مقصد به داده‌های مربوطه اضافه می‌گردد (مشابه­ی آدرس گیرنده که بر روی یک نامه مشخص می‌گردد). پس از انجام عملیات فوق، داده به همراه اطلاعات اضافی (درخواستی برای تأیید دریافت در مقصد) در طول شبکه به حرکت درآمده تا به مقصد مورد نظر برسد. عملیات فوق، ارتباطی به محیط انتقال شبکه به‌ منظور انتقال اطلاعات نداشته و تحقق عملیات فوق با رویکردی مستقل نسبت به محیط انتقال، انجام خواهد شد .

 لایه‌های پروتکلTCP/IP:

 TCP/IP ، فرآیندهای لازم به ‌منظور برقراری ارتباط را سازمان­دهی می­کند و در این راستا از پروتکل‌های متعددی در پشته­ی TCP/IP استفاده می‌گردد. به‌ منظور افزایش کارایی در تحقق فرآیندهای موردنظر، پروتکل‌ها در لایه‌های متفاوتی، سازمان­دهی شده‌اند. اطلاعات مربوط به آدرس‌دهی در انتها، قرارگرفته و بدین ترتیب کامپیوترهای موجود در شبکه قادر به بررسی آن با سرعت مطلوب خواهند بود. در این راستا، صرفاً کامپیوتری که به‌ عنوان کامپیوتر مقصد معرفی شده است، امکان بازنمودن بسته­ی اطلاعاتی و انجام پردازش‌های لازم بر روی آن را دارا خواهد بود.TCP/IP  از یک مدل ارتباطی چهار لایه به ‌منظور ارسال اطلاعات از محلی به محل دیگر استفاده می‌نماید. Application ,Transport ,Internet وNetwork Interface ، لایه‌های موجود در پروتکل TCP/IP می‌باشند. هر یک از پروتکل‌های وابسته به پشته­یTCP/IP  با توجه به رسالت خود، در یکی از لایه‌های فوق، قرار می‌گیرند.

لایه ­ی Application:

لایه­یApplication ، بالاترین لایه در پشته­ی TCP/IP است. تمامی برنامه­ها و ابزارهای کاربردی در این لایه، با استفاده از لایه­ی فوق، قادر به دست‌یابی به شبکه خواهند بود. پروتکل‌های موجود در این لایه، به ‌منظور فرمت­دهی و مبادله­ی اطلاعات کاربران استفاده می‌گردند. HTTP و FTP دو نمونه از پروتکل‌های موجود در این لایه می‌باشند .

پروتکل HTTP (Hypertext Transfer Protocol) از پروتکل فوق، به ‌منظور ارسال فایل‌های صفحات وب، استفاده می‌گردد .

پروتکل FTP (File Transfer Protocol) از پروتکل فوق، برای ارسال و دریافت فایل استفاده می‌گردد .

لایه ­یTransport :

لایه­ی حمل، قابلیت ایجاد نظم و ترتیب و تضمین ارتباط بین کامپیوترها و ارسال داده به لایه­ی Application (لایه­ی بالای خود) و یا لایه اینترنت (لایه­ی پایین خود) را بر عهده دارد. لایه­ی فوق، همچنین مشخصه­ی منحصر به ‌فردی از برنامه‌ای که داده را عرضه نموده است، مشخص می‌نماید. این لایه، دارای دو پروتکل اساسی است که نحوه­ی توزیع داده را کنترل می‌نمایند.

TCP(Transmission Control Protocol)  پروتکل فوق، مسئول تضمین صحت توزیع اطلاعات است .

UDP(User Datagram Protocol)  پروتکل فوق، امکان عرضه­ی سریع اطلاعات بدون پذیرفتن مسئولیتی در رابطه با تضمین صحت توزیع اطلاعات را بر عهده دارد .

لایه­ ی Internet:

لایه­ی اینترنت، مسئول آدرس‌دهی، بسته‌بندی و روتینگ داده‌ها است. لایه­ی فوق، شامل چهار پروتکل اساسی است :

IP(Internet Protocol)  پروتکل فوق، مسئول آدرسی داده‌ها به‌منظور ارسال به مقصد مورد نظر است .

 ARP(Address Resoulation Protocol) پروتکل فوق، مسئول مشخص نمودن آدرسMAC (Media Access Control)  آداپتور شبکه بر روی کامپیوتر مقصد است.

ICMP(Internet Control Message Protocol)  پروتکل فوق، مسئول ارائه­ی توابع عیب‌یابی و گزارش خطا در صورت عدم توزیع صحیح اطلاعات است .

IGMP(Internet Group Managemant Protocol)  مسئولیت مدیریت Multicasting در TCP/IP را بر عهده دارد.

لایه­ ی Network:

لایه­ی شبکه، مسئول استقرار داده بر روی محیط انتقال شبکه و دریافت داده از محیط انتقال شبکه است. لایه­ی فوق، شامل دستگاه‌های فیزیکی نظیر کابل شبکه و آداپتورهای شبکه است. کارت شبکه (آداپتور) دارای یک عدد دوازده ‌رقمی مبنای شانزده (نظیر : B۵-۵۰-۰۴-۲۲-D۴-۶۶) بوده که آدرسMAC ، نامیده می‌شود. لایه­ی اینترفیس شبکه، شامل پروتکل‌های مبتنی بر نرم‌افزار مشابه­ی لایه‌های قبل نیست. پروتکل‌های Ethernet وATM (Asynchronous Transfer Mode) ، نمونه‌هایی از پروتکل­های موجود در این لایه می‌باشند. پروتکل‌های فوق، نحوه­ی ارسال داده در شبکه را مشخص می‌نمایند.