شبکه کامپیوتری چیست؟ 7 لایه اصلی شبکه و پروتکل‌های اصلی هر لایه

شبکه کامپیوتری چیست؟

در دنیای امروز که تکنولوژی بخش بزرگی از زندگی ما را به خود اختصاص داده، شبکه‌های کامپیوتری اهمیت بسیار زیادی دارند. اما واقعاً شبکه کامپیوتری چیست؟ در این مقاله، قصد داریم به شما معرفی جامع و کاملی از شبکه‌های کامپیوتری، ساختار و لایه‌های مختلف آن بدهیم و شما را با پروتکل‌های مختلفی که در هر لایه از شبکه استفاده می‌شوند، آشنا کنیم.

تعریف شبکه کامپیوتری

شبکه کامپیوتری مجموعه‌ای از دستگاه‌ها (مانند کامپیوترها، روترها، تلفن‌ها و …) است که به منظور تبادل اطلاعات به یکدیگر متصل شده‌اند. این دستگاه‌ها از طریق کانال‌های ارتباطی مختلف (مانند کابل، فیبر نوری، یا امواج رادیویی) به یکدیگر متصل می‌شوند تا امکان اشتراک‌گذاری داده‌ها و منابع مختلفی مانند اینترنت و فایل‌ها را فراهم کنند.

تاریخچه شبکه‌های کامپیوتری

ایده شبکه‌های کامپیوتری به دهه ۱۹۶۰ میلادی باز می‌گردد که اولین شبکه بزرگ تحت عنوان ARPANET در آمریکا شکل گرفت. این شبکه به مرور زمان گسترش یافت و زمینه‌ساز اینترنتی شد که امروزه می‌شناسیم.

انواع شبکه‌های کامپیوتری

شبکه‌ها انواع مختلفی دارند که هرکدام برای کاربردهای خاص خود طراحی شده‌اند. در ادامه به معرفی انواع مختلف شبکه‌های کامپیوتری می‌پردازیم.

شبکه‌های محلی (LAN)

LAN یا شبکه محلی، نوعی شبکه است که دستگاه‌های موجود در یک مکان جغرافیایی محدود (مانند یک ساختمان) را به هم متصل می‌کند. این نوع شبکه سرعت بالایی دارد و معمولاً در ادارات، شرکت‌ها و مدارس استفاده می‌شود.

شبکه‌های گسترده (WAN)

WAN یا شبکه گسترده، برای اتصال دستگاه‌ها در مکان‌های جغرافیایی مختلف استفاده می‌شود. برای مثال، اینترنت خود یک نوع شبکه گسترده است که میلیاردها دستگاه را به هم متصل می‌کند.

شبکه‌های شهری (MAN)

MAN یا شبکه شهری، شبکه‌ای است که معمولاً برای اتصال مناطق شهری و اطراف آن طراحی می‌شود و یک سطح وسیع‌تر از LAN اما کوچک‌تر از WAN را پوشش می‌دهد.

شبکه‌های شخصی (PAN)

PAN یا شبکه شخصی، شامل دستگاه‌های کوچک و شخصی مانند تلفن‌ها، لپ‌تاپ‌ها و تبلت‌ها است که برای استفاده شخصی و معمولاً در فاصله نزدیک به هم متصل می‌شوند.

اهمیت شبکه‌های کامپیوتری در دنیای مدرن

شبکه‌های کامپیوتری امکان ارتباط سریع، دسترسی به منابع، و اشتراک‌گذاری اطلاعات را فراهم کرده و بخشی از زندگی روزمره ما شده‌اند. از ارتباطات اجتماعی گرفته تا تجارت الکترونیک و آموزش آنلاین، همگی بدون شبکه‌های کامپیوتری غیرممکن هستند.

مدل OSI چیست؟

برای درک بهتر شبکه‌ها و چگونگی انتقال داده‌ها، مدل OSI (Open Systems Interconnection) به عنوان یک چارچوب مفهومی ارائه شد. این مدل دارای ۷ لایه است که هر کدام وظایف خاصی را بر عهده دارند.

هدف از ایجاد مدل OSI

مدل OSI با هدف استانداردسازی و تسهیل ارتباطات بین دستگاه‌ها طراحی شده است تا دستگاه‌های مختلف بتوانند بدون توجه به سازنده، به راحتی با هم ارتباط برقرار کنند.

آشنایی با لایه‌های مختلف مدل OSI

هرکدام از لایه‌های مدل OSI یک نقش خاص در انتقال داده‌ها دارد. در ادامه به بررسی این لایه‌ها و وظایف هرکدام خواهیم پرداخت.

بررسی ۷ لایه مدل OSI و پروتکل‌های آن‌ها

در این بخش، هر یک از ۷ لایه مدل OSI را با جزئیات بررسی می‌کنیم و پروتکل‌های مرتبط با هر لایه را معرفی می‌کنیم.

لایه ۱: فیزیکی
این لایه وظیفه انتقال داده‌های خام بین دستگاه‌ها را از طریق کانال‌های فیزیکی برعهده دارد.

پروتکل‌های لایه فیزیکی
پروتکل‌های لایه فیزیکی شامل Ethernet، Wi-Fi و Bluetooth است که هرکدام بسته به نوع ارتباط فیزیکی از آن‌ها استفاده می‌شود.

لایه ۲: پیوند داده
لایه پیوند داده مسئول انتقال داده‌ها بین دو دستگاه مجاور در شبکه است. این لایه از خطاهای انتقال نیز جلوگیری می‌کند.

پروتکل‌های لایه پیوند داده
پروتکل‌های اصلی این لایه شامل Ethernet و PPP است که برای انتقال داده‌ها و جلوگیری از خطا به کار می‌روند.

لایه ۳: شبکه
این لایه وظیفه تعیین مسیر مناسب برای انتقال داده‌ها از مبدا به مقصد را بر عهده دارد.

پروتکل‌های لایه شبکه
پروتکل‌های مشهور این لایه شامل IP و ICMP هستند که وظیفه مسیریابی و مدیریت ارتباطات را دارند.

لایه ۴: انتقال
لایه انتقال تضمین می‌کند که داده‌ها به صورت کامل و بدون خطا به مقصد می‌رسند.

پروتکل‌های لایه انتقال
از پروتکل‌های مهم این لایه می‌توان به TCP و UDP اشاره کرد که بسته به نیاز، انتقال داده‌ها را مدیریت می‌کنند.

لایه ۵: جلسه
لایه جلسه ارتباطات بین نرم‌افزارهای مختلف را مدیریت کرده و جلسات بین دستگاه‌ها را ایجاد و مدیریت می‌کند.

پروتکل‌های لایه جلسه
پروتکل‌های این لایه شامل NetBIOS و RPC هستند که برای مدیریت ارتباطات نرم‌افزاری کاربرد دارند.

لایه ۶: نمایش
این لایه داده‌ها را برای ارائه به کاربر آماده می‌کند و وظیفه رمزنگاری و فشرده‌سازی داده‌ها را نیز دارد.

پروتکل‌های لایه نمایش
پروتکل‌های لایه نمایش شامل SSL و TLS هستند که برای رمزنگاری داده‌ها استفاده می‌شوند.

لایه ۷: کاربرد
لایه کاربرد نزدیک‌ترین لایه به کاربر است و پروتکل‌هایی را شامل می‌شود که برای ارائه خدمات مختلف به کاربر نهایی به کار می‌روند.

پروتکل‌های لایه کاربرد

پروتکل‌های کاربردی این لایه شامل HTTP، FTP و SMTP هستند که برای مرور وب، ارسال ایمیل و تبادل فایل استفاده می‌شوند.

مقایسه مدل OSI با مدل TCP/IP

مدل TCP/IP شباهت‌های زیادی با مدل OSI دارد اما به‌طور کلی از چهار لایه تشکیل شده که ترکیبی از لایه‌های OSI است.

جمع‌بندی

شبکه‌های کامپیوتری با ساختار پیچیده‌ای که از ۷ لایه مختلف تشکیل شده‌اند، امکان انتقال اطلاعات و ارتباطات جهانی را فراهم می‌کنند. هرکدام از لایه‌ها نقشی کلیدی در این فرآیند دارند و پروتکل‌های مختلف در هر لایه به بهبود عملکرد شبکه کمک می‌کنند.