الطبقات: نموذج OSI وTCP/IP والتغليف
درس 2 من 4
2الطبقات: نموذج OSI وTCP/IP والتغليف
الصورة الكبيرةإرسال صورة لصديق مشكلة كبيرة: صيغة الصورة، تقسيمها، العنوان، الطريق، والكابل. بدل حلها مرة واحدة نقسمها لطبقات، كل طبقة تحل جزءًا وتسلّم ما فوقها أو تحتها. هكذا يستطيع مهندس الواي فاي أن يعمل دون أن يعرف شيئًا عن HTTP.
ماذا تشاهد في الرسم: الطلب ينزل طبقات المرسل وكل طبقة تضيف ترويسة، يعبر السلك بتات، ثم يصعد طبقات المستقبل وكل طبقة تنزع ترويستها.
خارطة هذا الجزء
المفاهيم بالترتيب، اضغط أيًّا منها للقفز إليه:
طريقان إلى نفس الفكرة
فكّر في إرسال كتاب لصديق في مدينة أخرى: تكتب المحتوى (التطبيق)، تقسّمه صفحات مرقّمة حتى لا يضيع الترتيب (النقل)، تكتب عنوان المدينة والشارع على كل ظرف (الشبكة)، ساعي البريد يوصله للمحطة المجاورة فقط ثم يسلّمه لساعٍ آخر (الوصلة)، والطريق والشاحنة (المادية). عند الاستلام تُفتح الظروف بالعكس.
OSI من ISO نموذج مرجعي بسبع طبقات، والإنترنت يعمل فعليًا بنموذج TCP/IP بأربع (أو خمس) طبقات. كل طبقة تضيف ترويسة (PDU: Data ثم Segment ثم Packet ثم Frame ثم Bits)، وتتكلم مع نظيرتها في الطرف الآخر عبر الطبقة التي تحتها. قيمة OSI اليوم في المصطلحات والتشخيص: «مشكلة طبقة 2» جملة يفهمها كل مهندس.
قبل أن تبدأ
🕸️ما هي الشبكة؟
تعرف أن الشبكة أجهزة وروابط وبروتوكولات.
✉️فكرة الحزمة
البيانات تُقسَّم لقطع صغيرة عليها عناوين.
الفكرة الجوهرية
1لماذا طبقات؟
الطبقات تفصل المشكلات: كل طبقة تقدم خدمة للطبقة فوقها ولا يهمها كيف تعمل الطبقات الأخرى. لهذا تستطيع أن تنتقل من الكابل للواي فاي دون أن يتغير متصفحك، وتنتقل من HTTP/1.1 إلى HTTP/3 دون أن تغير الراوتر.
مستكشف طبقات OSI
اضغط أي طبقة لترى عملها ووحدة بياناتها وأشهر بروتوكولاتها، وما الذي تراه حين تتعطل.
7 · التطبيق
ببساطة: البرنامج الذي تراه: المتصفح يطلب صفحة، والبريد يرسل رسالة.
تقنيًا: البروتوكولات التي يكلّمها التطبيق مباشرة، وتحدد شكل الطلب والرد.
- وحدة البيانات
Data- بروتوكولات
HTTP · HTTPS · DNS · SSH · SMTP · DHCP- الأجهزة
- لا جهاز خاص؛ الخوادم والجدران الذكية تفهمها
- حين تتعطل
- الموقع يرد بخطأ 500، أو اسم النطاق لا يتحوّل لعنوان.
6 · العرض
ببساطة: يترجم شكل البيانات: الحروف والصور والتشفير.
تقنيًا: الترميز (UTF-8) والضغط والتشفير. في TCP/IP يذوب داخل طبقة التطبيق، وTLS أشهر مثال.
- وحدة البيانات
Data- بروتوكولات
TLS · UTF-8 · JPEG · gzip- الأجهزة
- لا جهاز خاص
- حين تتعطل
- حروف عربية تظهر رموزًا غريبة، أو تحذير شهادة في المتصفح.
5 · الجلسة
ببساطة: يفتح المحادثة ويبقيها ويغلقها.
تقنيًا: إدارة الجلسات واستئنافها. في الواقع يتولّاها التطبيق أو TLS، ونادرًا ما تراها طبقة مستقلة.
- وحدة البيانات
Data- بروتوكولات
sockets · RPC · NetBIOS- الأجهزة
- لا جهاز خاص
- حين تتعطل
- تُطرد من حسابك كل دقيقة لأن الجلسة تنتهي.
4 · النقل
ببساطة: يرقّم القطع ويتأكد أنها وصلت كاملة، ويوصلها للبرنامج الصحيح بالمنفذ.
تقنيًا: TCP موثوق ومرتّب بالمصافحة والإقرارات، وUDP سريع بلا ضمان. المنافذ تحدد البرنامج.
- وحدة البيانات
Segment- بروتوكولات
TCP · UDP · QUIC · ports- الأجهزة
- الجدار الناري وموازن الأحمال
- حين تتعطل
- المنفذ 443 مغلق بجدار ناري، فالاتصال ينتهي بمهلة.
3 · الشبكة
ببساطة: يكتب عنوان المدينة والشارع، ويختار الطريق بين الشبكات.
تقنيًا: عنونة IP والتوجيه بين الشبكات، وICMP لرسائل الخطأ (ping وtraceroute).
- وحدة البيانات
Packet- بروتوكولات
IPv4 · IPv6 · ICMP · OSPF · BGP- الأجهزة
- الموجّه ومبدّل الطبقة 3
- حين تتعطل
- جهازك أخذ 169.254.x.x، أو لا يوجد مسار للوجهة.
2 · ربط البيانات
ببساطة: يوصل الإطار للجهاز المجاور فقط داخل الشبكة المحلية.
تقنيًا: عناوين MAC والإطارات وفحص الأخطاء FCS وVLAN وARP. يعمل قفزة واحدة في كل مرة.
- وحدة البيانات
Frame- بروتوكولات
Ethernet · Wi-Fi 802.11 · ARP · 802.1Q · STP- الأجهزة
- المبدّل ونقطة الوصول وكرت الشبكة
- حين تتعطل
- المنفذ في VLAN خاطئة، فالجهاز لا يرى أحدًا.
1 · المادية
ببساطة: الكابل والألياف والموجات: البتات نفسها كإشارة.
تقنيًا: الجهد الكهربائي والضوء والراديو، والكابلات (Cat6، ألياف) والموصلات والسرعات.
- وحدة البيانات
Bits- بروتوكولات
Cat6 · fibre · 802.11 radio · RJ45- الأجهزة
- الكابل والموزّع والمكرّر
- حين تتعطل
- كابل مقطوع أو مفصول، أو إشارة واي فاي ضعيفة.
2OSI مقابل TCP/IP
نموذج TCP/IP يجمع طبقات OSI الثلاث العليا (التطبيق والعرض والجلسة) في طبقة «التطبيق»، ويجمع الطبقتين السفليتين في «الوصلة». حين يقول أحدهم «طبقة 7» يقصد التطبيق، و«طبقة 3» يقصد IP، و«طبقة 2» يقصد MAC والمبدّلات، حتى لو كان يعمل بـ TCP/IP.
الطبقات بألوانها؛ ستجد اللون نفسه لكل طبقة في كل رسوم هذا القسم.
3التغليف: ترويسة فوق ترويسة
عند الإرسال تأخذ كل طبقة ما سلّمته الطبقة فوقها وتضيف ترويسة (Header) فيها ما تحتاجه هي: النقل يضيف المنافذ، والشبكة تضيف عناوين IP، والوصلة تضيف عناوين MAC وذيلًا لفحص الأخطاء. وعند الاستقبال تنزع كل طبقة ترويستها وتسلّم الباقي للأعلى.
ابنِ الحزمة بنفسك
اضغط «التالي» وراقب كل طبقة تضيف ترويستها حول الطلب وهو ينزل من المتصفح إلى السلك.
01001000 01010100 01010100 01010000 00101111 00110001 00101110 00110001 …
الطبقة 7، التطبيق: المتصفح يكتب الطلب GET /index.html. الوحدة اسمها Data.
الطبقة 4، النقل: TCP يضيف منفذ المصدر (رقم مؤقت 51514) ومنفذ الوجهة 443، ورقم تسلسل. صارت Segment.
الطبقة 3، الشبكة: IP يضيف عنوانك وعنوان الخادم وقيمة TTL. صارت Packet، وهذه الترويسة لا تتغير حتى تصل (إلا بـ NAT).
الطبقة 2، الوصلة: Ethernet يضيف عنوان MAC لجهازك وللبوابة، وذيل FCS لكشف الأخطاء. صارت Frame، وتُستبدل عند كل قفزة.
الطبقة 1، المادية: الإطار يصير بتات: نبضات كهرباء في الكابل أو موجات راديو في الواي فاي. عند الخادم تُنزع الترويسات بالعكس.
لاحظ أهم فرق عملي: ترويسة IP تبقى من جهازك حتى الخادم، أما ترويسة Ethernet فتُستبدل عند كل موجّه في الطريق، لأن MAC يصلح لقفزة واحدة فقط.
4التشخيص بالطبقات
حين يتعطل شيء ابدأ من الأسفل: هل الكابل موصول (1)؟ هل الجهاز في الشبكة الصحيحة (2)؟ هل معه عنوان IP ويصل البوابة (3)؟ هل المنفذ مفتوح (4)؟ هل الخدمة ترد (7)؟ أول طبقة تفشل هي مكان المشكلة.
غيّر نتائج الفحص (True وFalse) وشاهد أين يتوقف التشخيص.
layers = [
(1, "Physical", "cable or Wi-Fi connected?", True),
(2, "Data link", "right network, gateway in ARP?", True),
(3, "Network", "has an IP, can ping the gateway?", False),
(4, "Transport", "port open?", None),
(7, "App", "service answering?", None),
]
for number, name, question, ok in layers:
if ok is None:
continue
print(f"L{number} {name:<9} {question:<34} {'ok' if ok else 'FAIL'}")
if not ok:
print(f"-> start fixing at layer {number}; the layers above cannot work yet")
breakمثال محلول
المسألة: زميلك يقول «الإنترنت لا يعمل»، وجهازه أخذ العنوان 169.254.12.7. أي طبقة؟ الحل: العنوان 169.254.x.x يعطيه الجهاز لنفسه حين لا يرد خادم DHCP. إذن الطبقة 1 و2 غالبًا سليمتان (الجهاز متصل)، والمشكلة في الطبقة 3: لم يحصل على عنوان صحيح. افحص خادم DHCP أو الـ VLAN التي فيها المنفذ.
خرافة مقابل حقيقة
| الخرافة | الحقيقة |
|---|---|
| الإنترنت يعمل بنموذج OSI. | يعمل بـ TCP/IP. OSI مرجع للتعليم والتشخيص والمصطلحات. |
| كل جهاز يفتح الحزمة كاملة. | المبدّل يقرأ حتى الطبقة 2، والموجّه حتى 3. فقط الطرفان يفتحان كل الطبقات. |
| HTTPS في الطبقة 4. | HTTP في 7 والتشفير TLS في العرض (6)، وكلاهما فوق TCP في الطبقة 4. |
أين تقابله في العمل
🩺تشخيص
«المنفذ أحمر» طبقة 1، «IP خاطئ» طبقة 3، «خطأ 500» طبقة 7.
🛡️أمن
الجدار التقليدي يفحص 3 و4، والجدار الحديث NGFW يفهم 7.
🧪Wireshark
يعرض كل حزمة مقسمة بالطبقات تمامًا كما في بنّاء الحزمة.
اختبر فهمك
ما اسم وحدة البيانات في الطبقة 3؟
الطبقة 3 (الشبكة) تضيف ترويسة IP فتصير الوحدة Packet.
أي ترويسة تُستبدل عند كل موجّه في الطريق؟
MAC يصلح لقفزة واحدة، فكل موجّه يبني إطارًا جديدًا للقفزة التالية.
في TCP/IP، طبقات OSI 5 و6 و7 تُجمع في:
TCP/IP لا يفصل العرض والجلسة؛ التطبيق يتولاها.
كابل مقطوع مشكلة في أي طبقة؟
الكابل والإشارة هما الطبقة المادية.
في أي طبقة من OSI يعمل الموجّه؟
الموجّه يقرأ عنوان IP، وIP في طبقة الشبكة.
ماذا تسمى وحدة البيانات في الطبقة الثانية؟
الطبقة 4 مقطع، و3 حزمة، و2 إطار، و1 بت.
بطاقات مراجعة سريعة
تحقق من فهمك
اشرح التغليف بجملة لشخص غير تقني.
رسالتك توضع في ظرف داخل ظرف داخل ظرف، كل ظرف يكتب عليه قسم في البريد ما يحتاجه، ويفتحها المستلم بالعكس.
لماذا يقرأ الموجّه ترويسة IP ولا يقرأ HTTP؟
لأنه يحتاج الوجهة فقط ليختار الطريق، وهي في الطبقة 3. فتح ما فوقها ليس عمله.
ماذا يعني 169.254.x.x في التشخيص؟
الجهاز لم يجد خادم DHCP فأعطى نفسه عنوانًا: مشكلة في الطبقة 3 أو في الـ VLAN.
مصادر هذا الدرس
مرتّبة بالنوع. ابدأ بالتوثيق الرسمي إذا تبي المرجع الدقيق، وبالمقال أو الفيديو إذا تبي الشرح أولًا.
خلّصت الدرس؟
سجّل الدخول ليُحفظ تقدّمك.