لایه های شبکه و معرفی مدل tcp/ip و osi

بخشی جدایی ناپذیر از دنیای فناوری اطلاعات، موضوع شبکه های کامپیوتری و امنیت شبکه است. یک شبکه کامپیوتری از یک اتصال متقابل چند رسانه ای و تجهیزات ارتباطی مانند سوئیچ ها، مودم ها و روترها تشکیل شده است. دانستن انواع لایه های شبکه osi و tcp/ip برای مهندسان فناوری اطلاعات ضروری است. از دست رفتن داده ها و اطلاعات سازمانی عواقب جبران ناپذیری دارد و آینده سازمان را در معرض خطر قرار می دهد. با امنیت سایبری، فرآیندها محرمانه نگه داشته می شوند.

در دنیای امروزی که همه چیز آنلاین است، نیاز به حفاظت از اطلاعات روز به روز رایج تر می شود. زیرا هنوز تهدید و حمله وجود دارد. و اطلاعات مهم در مورد فرآیندها، کارکنان و مشتریان در سازمان در معرض این تهدیدات قرار می گیرد. بنابراین لازم است بدانید که چگونه می توانید از شبکه محافظت کنید و این لایه های امنیتی شبکه چگونه کار می کند. برای محافظت از شبکه، باید چندین لایه امنیتی قرار دهیم تا اگر یک هکر از یکی گذشت، بتواند با لایه بعدی روبرو شود.

لایه های شبکه چیست؟

به مجموعه ای از سطوح مختلف در شبکه، لایه های شبکه گفته می شود و به دو دسته ی اصلی لایه های بالایی و لایه های پایینی شبکه تقسیم می شوند. هر کدام از لایه ها وظایف خاص و مختلفی را برای انتقال داده‌ ها از طریق شبکه بر عهده دارند و همچنین با دیگر لایه ها ارتباط برقرار کرده تا بتوانند به صورت مجموعه ای فرآیند ارسال و دریافت اطلاعات را تکمیل کنند.

لایه های شبکه براساس مدل نیز به دسته ی OSI و TCP/IP تقسیم می شوند که در این قسمت به طور کامل شرح می دهیم:

انواع لایه های امنیتی شبکه لایه های osi و tcp/ip

همانطور که در بالا ذکر شد، داده های موجود در سازمان شما بسیار ارزشمند است. و باید چند لایه امنیتی شبکه را برای آن پیاده سازی کنید. دو استاندارد برای خدمات امنیت شبکه وجود دارد. اولین استاندارد، مدل OSI یا Open Systems Interconnection Model است. مدل کاربردی دیگر لایه TCP/IP است. در زیر استانداردهای مختلف لایه های امنیتی شبکه را با هم مورد بحث قرار خواهیم داد.

انواع لایه های شبکه osi

مدل OSI (Open Systems Interconnection) یک چارچوب استاندارد برای توصیف و تقسیم‌بندی فرآیندهای ارتباطات در شبکه‌های کامپیوتری است. این مدل توسط سازمان استانداردهای بین‌المللی (ISO) ارائه شده و به منظور ارتقاء تفاهم و تطابق در زمینه شبکه‌های کامپیوتری تدوین شده است. مدل OSI شامل هفت لایه است، هرکدام با وظایف و مسئولیت‌های خود که با لایه‌های مجاور به هم مرتبط هستند.

یک مدل شبکه لایه ای که مراحل ارتباط بین دستگاه ها را بدون در نظر گرفتن فناوری های داخلی آن دستگاه ها توصیف می کند، مدل osi می باشد. در این مدل طول مسیر بین شروع و پایان به هفت لایه تقسیم می شود. بر اساس این استاندارد، سیستم های ارتباطی مختلف می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. دو لایه اول روی همه سیستم ها اجرا می شود.

لایه 1: لایه فیزیکی (Physical Layer)

این لایه شبکه وظیفه انتقال نهایی اطلاعات به صورت صفر و یک را بر عهده دارد و تنها دارای یک سخت افزار شبکه می باشد. لایه فیزیکی مسئول انتقال بیت‌ها از یک دستگاه به دیگری از طریق وسایل فیزیکی مانند کابل‌ها، سیگنال‌های الکتریکی یا امواج رادیویی است. این لایه توانایی تعیین جزئیات فنی انتقال اطلاعات را فراهم می‌کند.

لایه 2: لایه دیتا لینک (Data Link Layer)

از طریق این لایه داده ها تصحیح شده و اطلاعات قابل اعتماد به مقصد ارسال می شود. کار دیگر این لایه اطمینان از رسیدن داده ها به مقصد است. اگر هنگام ارسال خطایی رخ دهد، داده ها را ارسال می کند. لایه دیتا لینک مسئول ارتباط مستقیم بین دو دستگاه مجاور است. این لایه شامل آدرس‌دهی فیزیکی (MAC Address) و کنترل خطا برای تضمین صحت ارتباطات است. به عبارت دیگر، این لایه اطمینان از ارسال صحیح داده‌ها را فراهم می‌کند.

لایه 3: لایه شبکه (Network Layer)

لایه شبکه یکی از پیچیده ترین لایه ها است. انواع لایه های شبکه وظیفه انتقال فناوری ارتباطی برای شبکه های دیگر را بر عهده دارد. با این لایه می توانید در زیر شبکه های مختلف کار کنید. لایه شبکه وظیفه مسیریابی داده‌ها از یک شبکه به شبکه دیگر را بر عهده دارد. این لایه از پروتکل‌های مانند IP (Internet Protocol) برای این منظور استفاده می‌کند و نقش مهمی در اتصال شبکه‌های مختلف با یکدیگر دارد.

مطلب پیشنهادی: همه چیز در مورد شبکه های کامپیوتری

لایه 4: لایه انتقال یا لایه حمل (Transport Layer)

قبل از پایان ارسال اطلاعات، بسته ای به مقصد ارسال می شود تا برای دریافت تمام داده ها در آنجا آماده شود. این کلاس تمام اطلاعات را کپسوله و شمارش می کند و آن ها را سازماندهی می نماید. این بسته ها نیز به همان روش عادی در سمت گیرنده برای استفاده بعدی ذخیره می شوند. لایه حمل وظیفه مدیریت ارتباطات بین دستگاه‌ها را دارد و اطمینان از تحویل صحیح داده‌ها را فراهم می‌کند. پروتکل‌های TCP (Transmission Control Protocol) و UDP (User Datagram Protocol) در این لایه عمل می‌کنند.

لایه 5: لایه جلسه یا Session Layer

این لایه در انواع لایه های شبکه osi هنگام ارسال و دریافت بسته های داده، میزان داده موجود در هر بسته را بررسی می کند. مدیریت چنین بسته هایی آسان است. لایه جلسه مسئول برقراری، مدیریت و پایان دادن ارتباطات بین دو دستگاه است. این لایه به عنوان یک "جلسه" بین دستگاه‌ها عمل می‌کند و مسئول ایجاد و حفظ اتصالات است.

لایه 6: لایه نمایش یا ارائه Presentation Layer

استانداردهای رمزگذاری و فشرده سازی داده ها در این لایه تعریف شده است. مهمترین لایه از همه این لایه های شبکه ارائه است. لایه انتزاع وظیفه تبدیل داده به فرمت قابل فهم برای برنامه‌ها را داراست. این شامل رمزگذاری، فشرده‌سازی و تبدیل فرمت‌های داده می‌شود.

لایه 7: لایه کاربرد application

بالاترین لایه های شبکه OSI لایه برنامه است. به عنوان یک لایه واسط بین کاربر و دامنه شبکه برای برقراری ارتباط بین مبدا و مقصد استفاده می شود. پروتکل های مختلفی در این لایه استفاده می شود. کاربر به طور مستقیم با این لایه برنامه تعامل دارد، بنابراین نزدیک ترین لایه به کاربر برای پشتیبانی شبکه است. لایه کاربرد به برنامه‌ها و خدمات کاربردی (مانند HTTP برای وب، FTP برای انتقال فایل و ...) امکان ارتباط با شبکه را می‌دهد. این لایه ارتباط بین کاربر و شبکه را اداره می‌کند و به برنامه‌های کاربردی این امکان را می‌دهد که با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

مدل OSI به عنوان یک چهارچوب استاندارد، تفکیک دقیق و مرتب ارتباطات شبکه را فراهم می‌کند و این امکان را به ارائه‌دهندگان شبکه و توسعه‌دهندگان می‌دهد تا با توجه به نیازهای خاص وظایف لایه‌ها را اداره کنند. این تقسیم‌بندی بهینه‌سازی، افزایش امنیت و انعطاف‌پذیری در طراحی و مدیریت شبکه‌های کامپیوتری را تسهیل می‌کند.

انواع لایه های شبکه مدل tcp/ip

این مدل یک توصیف تاریخی از یک شبکه کامپیوتری است. این قالب قرارداد شامل ارسال و دریافت اطلاعات می باشد که از 4 لایه زیر تشکیل شده است. TCP/IP یا پروتکل انتقال اطلاعات اینترنتی، یکی از مهمترین و پراستفاده‌ترین پروتکل‌های شبکه است که در اساس به عنوان مبنای ارتباطات اینترنت ایستاده است. این پروتکل درواقع یک مجموعه از پروتکل‌های ارتباطی است که توسط سازمان‌ها و استانداردهای متعدد توسعه داده شده و در مدل TCP/IP به عنوان چهار لایه اصلی شناخته می‌شوند. در ادامه، مفاهیم و نقش هر یک از این لایه‌ها به تفصیل توضیح داده می‌شود.

مطلب پیشنهادی: حمله DDoS چیست و چگونه از خود در برابر آن محافظت کنیم؟

1. لایه اتصال به شبکه (Link Layer)

لایه اتصال به شبکه، مسئول ارتباط مستقیم با سخت‌افزارها و وسایل ارتباطی مانند کابل‌ها، کارت شبکه، و سوئیچ‌ها است. در این لایه، اطلاعات به فریم‌های داده تبدیل شده و برای انتقال در شبکه آماده می‌شوند.

2. لایه رابط یا واسط شبکه Network interface

این لایه به عنوان لایه های اول و دوم مدل OSI، لایه فیزیکی و پیوند داده عمل می کند. ویژگی مهم این لایه شبکه این است که بخش سخت افزاری و نرم افزار شبکه را به هم متصل می کند. تمام سطح سخت افزار و پروتکل های شبکه در لایه رابط شبکه تعریف شده اند.

مطلب پیشنهادی: 9 انواع حملات شبکه های کامپیوتری + روش مقابله با آن ها

3. لایه اینترنت Internet

در مدل OSI ما یک لایه شبکه داشتیم که بسیار مهم بود و وظایفی داشت که هیچ لایه دیگری از عهده آن ها بر نمی آمد. انواع لایه های مدل tcp/ip یک لایه برای مقابله با آن اضافه کرد که لایه اینترنت نام داشت.

لایه اینترنت مسئولیت مسیریابی بسته‌های داده از یک دستگاه به دستگاه دیگر در شبکه را دارد. این لایه از پروتکل‌های مانند IP (Internet Protocol) برای اختصاص آدرس به دستگاه‌ها و مدیریت مسیریابی استفاده می‌کند.

مطلب پیشنهادی: راه اندازی دسکتاپ مجازی VDI و پیاده سازی Virtual Desktop

4. لایه حمل و نقل یا لایه انتقال (Transport Layer)

این لایه نیز عملکردی مشابه لایه انتقال در مدل OSI دارد. این لایه بین دو میزبان ارتباط برقرار می کند و اطلاعات را از لایه بالاتر بدون خطا به مقصد می رساند. سرعت موضوع مهم تری در این لایه های شبکه است.

لایه حمل به تضمین ارسال داده‌ها به صورت صحیح از یک دستگاه به دیگری می‌پردازد. این لایه از پروتکل‌های مانند TCP (Transmission Control Protocol) برای ایجاد ارتباطات قابل اعتماد و UDP (User Datagram Protocol) برای ارسال داده‌های بدون نیاز به تأیید استفاده می‌کند.

5. لایه کاربرد Application

این لایه کاربر را قادر می سازد تا با کامپیوتر ارتباط برقرار کند و برای ارسال و دریافت داده ها استفاده می شود. انتقال فایل (FTP) و مدیریت ایمیل (SMTP) در این لایه قرار می گیرد. این لایه مشابه لایه های Application، Session و Presentation در انواع لایه های شبکه مدل OSI است.

لایه کاربرد به برنامه‌ها و خدمات کاربردی امکان ارتباط با شبکه را می‌دهد. این لایه شامل پروتکل‌هایی مانند HTTP (Hypertext Transfer Protocol) برای انتقال اطلاعات وب، FTP (File Transfer Protocol) برای انتقال فایل، و SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) برای ارسال ایمیل است.

مدل TCP/IP با تقسیم بندی به این چهار لایه، ساختار سلسله مراتبی ارتباطات شبکه را فراهم می‌کند و به این ترتیب کاربران و مدیران شبکه را قادر می‌سازد تا بهترین استفاده را از این پروتکل برای ارتباطات و انتقال داده در شبکه‌های مختلف داشته باشند. پروتکل TCP/IP به دلیل پایداری، انعطاف‌پذیری و پشتیبانی گسترده از زیرساخت اینترنت، به عنوان یک استاندارد معتبر برای ارتباطات شبکه و اینترنت به شمار می‌آید.

مقایسه انواع لایه های شبکه OSI و tcp/ip

این دو مدل لایه شبکه Network layers بسیار شبیه به هم هستند، اما از جهات مختلفی نیز با هم تفاوت دارند. در مدل TCP/IP، تمایز بین سرویس ها و پروتکل ها مشخص نیست. اما در OSI این تمایز واضح است. مهم ترین ویژگی مدل OSI وضوح این تمایزات است. این مدل را می توان برای هر اتصال شبکه ای تعریف کرد زیرا یک مدل کامل است.

مدل OSI وابستگی و تعامل با پشته پروتکل ندارد، در حالی که در لایه های شبکه مدل tcp/ip این مرحله برعکس است و یک وابستگی وجود دارد و فقط مربوط به شبکه زیر آن است. تغییر پروتکل در مدل tcp/ip اسان نیست، اما در مدل OSI، پروتکل مخفی است و به راحتی جایگزین می شود. مدل tcp/ip دارای لایه های داده کمتر و در نتیجه جداسازی پروتکل کمتری است.

تفاوت دیگر آن ها در زمینه نوع اتصال، متصل یا قطع شده است. انواع لایه های شبکه مدل OSI از هر دو حالت ارتباطی پشتیبانی می کند. و فقط در لایه انتقال کار می کند. لایه های شبکه مدل tcp/ip به صورت بدون اتصال در لایه اینترنت و به صورت با اتصال و بدون اتصال در لایه انتقال عمل می کند.

در نهایت مدل tcp/ip برای حل برخی مشکلات شبکه مفید است و بر اساس پروتکل های رایج شبکه طراحی شده است. بنابراین بسیاری از شبکه های کامپیوتری و اینترنت نیز از این مدل استفاده می کنند. بسیاری از تولیدکنندگان تجهیزات اکتیو شبکه محصولات خود را بر اساس استاندارد TCP/IP تولید می کنند و در نتیجه این سیستم لایه ای در بسیاری از شبکه های عملیاتی استفاده می شود.

مطلب پیشنهادی: امنیت سایبری در شبکه هوشمند سازمانی و خانگی

مزایا و معایب دو لایه tcp و osi

لایه های OSI:

مزایا:

• استاندارد بین‌المللی: OSI به عنوان یک استاندارد بین‌المللی توسط سازمان استانداردهای بین‌المللی (ISO) تدوین شده است، که این امر باعث ایجاد یک چهارچوب عمومی و قابل استفاده در سطح جهانی می‌شود.
• قابلیت توسعه: ساختار لایه‌ای OSI باعث توسعه و افزایش انعطاف‌پذیری در طراحی شبکه‌ها می‌شود. این به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا از لایه‌ها به صورت جداگانه استفاده کنند و تغییرات در یک لایه بدون تأثیر بر سایر لایه‌ها اعمال کنند.
• تقسیم کار موجب سهولت توسعه و نگهداری: تقسیم کار بین لایه‌ها باعث سهولت توسعه، تست، و نگهداری می‌شود. هر لایه مسئولیت‌های خود را دارد و تغییر در یک لایه احتمال تاثیر مستقیم بر لایه‌های دیگر را کاهش می‌دهد.

معایب:

• پیچیدگی: ساختار چند لایه‌ای OSI به عنوان یک مزیت معرفی شد، اما به دلیل تعداد زیاد لایه‌ها و پیچیدگی اجزاء، پیاده‌سازی و مدیریت آن ممکن است زمان‌بر و هزینه‌بر باشد.
• اندازه فراتر از نیاز عملی: در بسیاری از شبکه‌ها، استفاده از تمام لایه‌های OSI ممکن است بیش از حد باشد و به نظر برخی، این اندازه‌گیری فراتر از نیازهای عملی است.

لایه های TCP/IP:

مزایا:

• پیاده‌سازی ساده: مدل TCP/IP با سه لایه کاربرد، حمل، و اینترنت ساختار ساده‌تری نسبت به OSI دارد. این سادگی باعث افزایش کارایی و کاهش پیچیدگی ممکن است.
• استفاده گسترده در اینترنت: TCP/IP به عنوان استاندارد اصلی برای اینترنت شناخته می‌شود و اکثر دستگاه‌ها و سیستم‌های امروزی از این مدل برای ارتباطات استفاده می‌کنند.
• توسعه اینترنت: با توجه به نقش اصلی TCP/IP در اینترنت، این مدل به شرکت‌ها و توسعه‌دهندگان امکان ارتقاء و گسترش اینترنت را فراهم می‌کند.

معایب:

• محدودیت در تقسیم‌بندی: با تنها سه لایه، تقسیم‌بندی کارها ممکن است برای پروژه‌های بزرگ‌تر کمی ناکافی به نظر برسد. این محدودیت در تقسیم کار و مدیریت ممکن است در پروژه‌های پیچیده مشکل‌ساز شود.
• استاندارد نبودن: TCP/IP به عنوان یک مدل مرسوم محسوب می‌شود، اما به عنوان یک استاندارد معتبر بین‌المللی شناخته نشده است. این موضوع ممکن است برای برخی از زمینه‌های کاربردی با مشکلاتی همراه باشد.

وظایف لایه های شبکه چیست؟

امروزه در نگهداری و تعمیر شبکه و معماری لایه های شبکه، تمام فعالیت های شبکه به یک سری وظایف کوچکتر تقسیم می شوند. هر زیرکار به یک لایه خاص اختصاص داده می شود و هر لایه فقط برای انجام وظیفه اصلی کار می کند. در سیستم های ارتباطی با لایه های شبکه، لایه میزبان وظایف خاصی را با لایه های شریک خود در همان سطح در میزبان های راه دور انجام می دهد. این کار می تواند از لایه های سطح پایین یا لایه های سطح بالایی شروع شود.