نموذج OSI: شرح الطبقات السبع

يقسّم نموذج OSI الاتصال الشبكي إلى سبع طبقات، من الكبل الفيزيائي (الطبقة 1) إلى التطبيق (الطبقة 7). لكل طبقة مهمة واحدة، وتتعامل فقط مع الطبقتين المجاورتين لها مباشرة من الأعلى والأسفل. هذا النموذج أداة للتعليم واستكشاف الأخطاء؛ أما الإنترنت الفعلي فيعمل بنموذج TCP/IP الأبسط ذي الطبقات الأربع.

الطبقات السبع

تنتقل البيانات إلى الأسفل عبر الطبقات في جهة المرسل، وتضيف كل طبقة ترويستها الخاصة. تُسمّى هذه العملية التغليف (encapsulation). ويزيل المستقبل الترويسات بالترتيب المعاكس. وتُسمّى وحدة البيانات في كل طبقة PDU (وحدة بيانات البروتوكول).

الطبقة	الاسم	PDU	أمثلة على البروتوكولات	الأجهزة المعتادة
7	التطبيقات	بيانات	HTTP, DNS, SMTP, SSH	وكيل (Proxy)، جدار حماية للتطبيقات
6	العرض	بيانات	TLS (جزئيًا)، ترميزات الأحرف، MIME	-
5	الجلسة	بيانات	RPC، جلسة NetBIOS، TLS (جزئيًا)	-
4	النقل	مقطع (TCP) أو datagram (UDP)	TCP, UDP	جدار حماية، موازن أحمال
3	الشبكة	حزمة	IP, ICMP, OSPF	جهاز توجيه، مبدّل من الطبقة 3
2	ارتباط البيانات	إطار	Ethernet، Wi-Fi (802.11)، ARP	مبدّل (Switch)، نقطة وصول
1	الفيزيائية	بت	كبلات Ethernet، الألياف الضوئية، الراديو	كبل، هَب، مكرِّر

مقارنة OSI بـ TCP/IP

يتكوّن نموذج TCP/IP من أربع طبقات ويطابق الطريقة التي بُنيت بها البروتوكولات فعليًا. والمقابلة بينهما تقريبية:

طبقة TCP/IP	طبقات OSI
التطبيقات	7, 6, 5
النقل	4
الإنترنت	3
الارتباط (الوصول إلى الشبكة)	2, 1

تعرض بعض الكتب TCP/IP بخمس طبقات، فتقسم طبقة الارتباط إلى ارتباط البيانات والفيزيائية. وفي العمل اليومي ما زال الناس يقولون «مبدّل من الطبقة 2» أو «جدار حماية من الطبقة 7» باستخدام أرقام OSI، لذلك من المفيد معرفة النموذجين.

ماذا يحدث عند فتح موقع إلكتروني

تخيّل أنك كتبت https://example.com في المتصفح.

1. الطبقة 7: يحتاج المتصفح إلى عنوان، فيرسل استعلام DNS عن example.com. ثم يرسل لاحقًا طلب HTTP.
2. الطبقتان 6/5: تتفاوض مصافحة TLS على مفاتيح التشفير وتتحقق من شهادة الخادم.
3. الطبقة 4: يفتح TCP اتصالًا بالمنفذ 443 عبر مصافحة من ثلاث خطوات (SYN وSYN-ACK وACK) ويقسّم البيانات إلى مقاطع.
4. الطبقة 3: يضع IP عنواني المصدر والوجهة في الحزم. وتمرّرها أجهزة التوجيه قفزة بعد قفزة.
5. الطبقة 2: على كل وصلة توضع الحزمة داخل إطار يحمل عناوين MAC. ويعثر ARP على عنوان MAC للقفزة التالية في شبكات IPv4.
6. الطبقة 1: يتحول الإطار إلى إشارات كهربائية أو نبضات ضوئية أو موجات راديو.

وعلى الخادم تُنفَّذ الخطوات نفسها بالترتيب المعاكس، من الطبقة 1 إلى الطبقة 7.

أي طبقة تختبرها كل أداة؟

يثبت كل فحص شبكي أن الطبقات حتى نقطة معينة تعمل. ويوضح الجدول موقع أدواتنا.

الأداة	الطبقة	ما الذي تثبته
Ping	3 (ICMP)	يمكن الوصول إلى المضيف على مستوى IP، والزمن الذي تستغرقه رحلة الذهاب والعودة
Traceroute	3	أجهزة التوجيه الموجودة على المسار، والمكان الذي يبدأ عنده التأخر أو الفقد
فاحص المنافذ	4 (TCP)	يمكن فتح اتصال TCP بمنفذ معيّن
فاحص SSL	6/5، فوق 4	مصافحة TLS تعمل والشهادة صالحة
ترويسات HTTP	7	خادم الويب يستجيب، والحالة والترويسات التي يرسلها
فاحص DNS	7	خوادم الأسماء تعيد السجلات المتوقعة

هناك ثلاث نقاط تحتاج إلى عناية:

• لا يندرج TLS ضمن طبقة واحدة. في نموذج OSI يوضع غالبًا في الطبقة 6 (التشفير والعرض)، وأحيانًا في الطبقة 5 (الجلسة). وفي نموذج TCP/IP هو ببساطة جزء من طبقة التطبيقات ويعمل فوق TCP. ولأغراض استكشاف الأخطاء يكفي أن تعرف أن TLS يعمل بعد TCP وقبل HTTP.
• قد يفشل Ping على مضيف يعمل. تُسقط كثير من جدران الحماية طلبات ICMP echo. ولا يعني فشل ping دائمًا أن المضيف متوقف، لذا افحص المنفذ أيضًا. كذلك يستخدم traceroute حقل TTL في حزم IP وردود ICMP time-exceeded، وبعض أجهزة التوجيه لا ترد، فتظهر فجوة في المخرجات.
• يعمل DNS في الطبقة 7 رغم أنه مطلوب قبل كل شيء آخر. وهو يستخدم عادةً المنفذ 53 عبر UDP، والمنفذ 53 عبر TCP للردود الكبيرة ولنقل المناطق.

استكشاف الأخطاء من الأسفل إلى الأعلى

طريقة موثوقة هي أن تبدأ من الطبقة 1 وتتحرك إلى الأعلى. كل خطوة تستبعد مجموعة كاملة من الأسباب المحتملة.

1. الطبقة 1: هل الكبل موصول؟ وهل Wi-Fi مفعّل؟ وهل ضوء الرابط مضاء؟
2. الطبقة 2: هل للجهاز وصلة مع المبدّل أو نقطة الوصول؟ وهل VLAN صحيحة؟ تحقق من تكرار عناوين MAC أو من خطأ في كلمة مرور Wi-Fi.
3. الطبقة 3: هل للجهاز عنوان IP وقناع وبوابة صالحة؟ وهل يستطيع إجراء ping للبوابة، ثم لعنوان خارجي مثل 192.0.2.1؟ استخدم traceroute إذا انقطع المسار في منتصفه. راجع ما هو عنوان IP وقناع الشبكة الفرعية وCIDR لمعرفة أخطاء العنونة الشائعة.
4. الطبقة 4: هل المنفذ مفتوح وغير محجوب بجدار حماية؟ راجع المنافذ المعروفة.
5. الطبقتان 5-6: هل تنجح مصافحة TLS؟ ابحث عن شهادة منتهية الصلاحية أو اسم خاطئ أو إصدار بروتوكول غير مدعوم.
6. الطبقة 7: هل يُحلّ الاسم، وهل يعيد التطبيق استجابة صحيحة؟

وعمليًا يمكنك أيضًا العمل من الأعلى إلى الأسفل أو تقسيم المشكلة من المنتصف: إذا نجح فحص المنفذ فالطبقات من 1 إلى 4 سليمة، ويمكنك التركيز على التطبيق.