บทที่ 4 OSI โมเดล

บทที่ 4 OSI โมเดล       

4.1 OSI โมเดล 

OSI ย่อมาจาก Open System Interconnection เป็นแบบจำลองของการเชื่อมต่อระหว่างระบบแบ่งเป็น 7 ชั้น เพื่อใช้

กำหนด

เป็นมาตรฐานให้กับระบบต่างๆ ให้สามารถทำงานและติดต่อถึงกันได้ โดยชั้นของ OSI Model มีไว้เพื่อใช้อ้างอิงการทำงานในการเชื่อมต่อ

ระหว่างระบบในแต่ละชั้นการทำงาน ทั้งนี้เพื่อช่วยลดขนาดของปัญหาในการเชื่อมต่อให้เล็กลง ลองนึกดูถ้าเราไม่มีการแบ่งชั้นการทำงานหาก

มีปัญหาเกิดขึ้นมาเราไม่สามารถ รู้ได้ว่าปัญหาเกิดขึ้นที่ไหน จะเริ่มแก้ปัญหาจากที่ใด การใช้เวลาในการแก้ปัญหาก็ต้องใช้เวลานาน

แต่ถ้าเราแบ่งการทำงานออกเป็นส่วนย่อย ๆ หากมีปัญหาเกิดเราก็สามารถรู้ได้ว่าปัญหาเกิดที่ส่วนใด การแก้ปัญหาก็สามารถทำได้รวดเร็วขึ้น

และความสำคัญอีกข้อหนึ่งของ OSI Model คือ เพื่อให้ผู้ผลิตแต่ละรายสามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่สามารถทำงานร่วมกันได้และ

 ไม่จำเป็นต้องเริ่มต้นจากศูนย์และต้องทำให้ครบทุกองค์ประกอบ แต่สามารถพัฒนาขึ้นมาเพียงชั้นเดียวจากจำนวน 7 ชั้นแล้วนำไปใช้งาน

ร่วมกับชั้นอื่นที่มีการพัฒนาไว้แล้วโดยหลักการแล้วแต่ละ ชั้นจะติดต่อกับชั้นในระดับเดียวกันที่อยู่บนเครื่องอีกเครื่องหนึ่ง แต่ในทางปฏิบัติแต่ละ
ชั้นที่อยู่ติดกัน(บนหรือล่าง)เท่านั้นที่จะมีการ ติดต่อกันจริง จะยกเว้นก็แต่ชั้นล่างสุดคือชั้น Physical ที่จะติดต่อกับชั้น Physical

 ของอีกเครื่องหนึ่งได้

4.2 Physical layer

Physical Layer – คือชั้นสุดท้ายเป็นชั้นของสื่อที่ใช้ในการติดต่อสื่อสาร ซึ่งอาจจะเป็นทั้งแบบที่ใช้สายหรือ ไม่ใช้สาย ตัวอย่างของสื่อที่ใช้     ได้แก่ Shield Twisted Pair (STP), Unshield  Twisted Pair (UTP), Fibre Optic และอื่นๆ                          ลำดับชั้นฟิสิคัล                 คือลำดับชั้นทางกายภาพ ซึ่งเป็นส่วนที่เกี่ยวข้องกับการส่งกระแสบิต บนตัวกลางสื่อสารซึ่งเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติ ทางกลและทางอิเล็กทรอนิกส์ใน       การอินเตอร์เฟซและตัวกลางที่ใช้ส่งข้อมูลรวมถึงการกำหนดหน้าที่และขั้นตอน การทำงานของอุปกรณ์ที่จะต้อง อินเตอร์เฟซเพื่อการปฏิบัติงานเมื่อเกิด      การส่งข้อมูลตัวอย่างเช่นรายละเอียด RS -232 , รายละเอียดของฮาร์ดแวร์บนเครือข่าย เป็นต้น 4.3  Data link layer         Data Link Layer - ชั้นนี้จัดเตรียมข้อมูลที่จะส่งผ่านไปบนสื่อตัวกลาง         ลำดับชั้นดาต้าลิงก์  คือลำดับชั้นเชื่อมโยงข้อมูล โดยมีหน้าที่การส่งมอบข้อมูลในลักษณะ Node – to – Nodeซึ่งจะกำหนดกฎเกณฑ์สำหรับการขาถึงและการใช้งานบนชั้นฟิสิคัล      ด้วยการจะจัดการกับข้อมูลอย่างไรให้อยู่ในรูปแบบของเฟรม เพื่อจะจัดส่งเฟรมนี้อย่างไรบนเครือข่าย โดยต้องมีความวางใจได้ถึงการนำพาข้อมูลจาก     ลำดับชั้นฟิสิคัลที่ปราศจากข้อผิด พลาดใด ๆ เพื่อบริการให้กับลำดับชั้นที่สูงขึ้นไป ซึ่งก็คือลำดับชั้นเน็ตเวิร์กนั่นเอง 4.4 Network layer         Network Layer - ชั้นที่สามจะจัดการการติดต่อสื่อสารข้ามเน็ตเวิร์ค ซึ่งจะเป็นการทำงานติดต่อข้ามเน็ตเวิร์คแทนชั้นอื่นๆที่อยู่ข้างบน         ลำดับชั้นเน็ตเวิร์ก                 สำหรับลำดับชั้นเน็ตเวิร์กหรือชั้น เครือข่ายนี้จะรับผิดชอบเกี่ยวกับการส่งแพ็กเก็ตจากต้นทางไปยังปลายทางทาง ผ่านเครือข่ายหลาย ๆ เครือข่ายด้วยกัน      ความแตกต่างระหว่างลำดับชั้นดาต้าลิงก์และเน็ตเวิร์กก็คือ หน่วยข้อมูลบนลำดับชั้นเน็ตเวิร์กนี้จะถูกแบ่งออกเป็นส่วน ๆ ที่เรียกว่า “ แพ็กเก็ต ” โดย     แต่ละแพ็กเก็ตนี้จะถูกส่งไปยังปลายทางซึ่งอาจมีเครือข่ายย่อยต่าง ๆที่มีลิงก์มากมาย และเครือข่ายต่างชนิดกัน ในขณะที่ลำดับชั้นดาต้าลิงก์นั้นจะส่งไปยัง     โหนดปลายทางที่อยู่บนลิงก์เดียว กันเท่านั้น ดังนั้น ถ้าเครือข่ายที่เชื่อมต่อกันนั้นมีการเชื่อมต่อกันบนลิงก์เดียวกัน ก็จะใช้งานเพียงลำดับชันดาต้าลิงก์เท่านั้น     แต่อย่างไรก็ตาม หากเครือข่ายได้มีการเชื่อมต่อไปยังเครือข่ายอื่น ๆ ก็จำเป็นต้องใช้บริการจากลำดับชั้นเน็ตเวิร์กเพื่อจัดการส่งแพ็กเก็ตไปยัง      ปลายทางในลักษณะ Source - to- destination 4.5 Transport layer             Transport Layer - ชั้นนี้ทำหน้าที่ดูแลจัดการเรื่องของความผิดพลาดที่เกิดขึ้นจากการสื่อสาร ซึ่งการตรวจสอบความผิดพลาดนั้นจะพิจารณาจากข้อมูลส่วนที่เรียกว่า checksum      และ  อาจมีการแก้ไขข้อผิดพลาดนั้นๆ      โดยพิจารณาจาก ฝั่งต้นทางกับฝั่งปลายทาง (End-to-end) โดยหลักๆแล้วชั้นนี้จะอาศัยการพิจารณาจาก พอร์ต (Port) ของเครื่องต้นทางและปลายทาง             ลำดับชั้นทรานสปอร์ต                      เป็นลำดับชั้นเคลื่อนย้าย ซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในการส่งข้อมูลในลักษณะ End – to – End ด้วยการสร้างความน่าเชื่อถือถึงการรับประกันการบริการรับส่งข้อมูล      ว่าข้อมูลที่ส่งไป นั้นถึงผู้รับแน่นอน หากเกิดข้อผิดพลาดระหว่างการส่ง ก็จะมีการส่งใหม่ ซึ่งโดยปกติจะมีโปรโตคอลหลักอยู่ 2 ชุดด้วยกันที่ทำงานบนชั้นนี้ คือ โปรโตคอลเน็กชันเลส      ซึ่งก็คือ UDP และ โปรโตคอลเน็กชันโอเรียนเต็ด ซึ่งก็คือ TCP                      ที่กล่าวว่าโปรโตคอล UDP เป็นโปรโตคอลชนิดคอนเน็กชันเลส ก็เพราะว่าโปรโตคอล UDP จะไม่มีการสร้างคอนเน็กชันกับสถานีปลายทาง กล่าวคือ ฝ่ายส่งจะส่ง     ข้อมูลทันที โดยไม่สนใจว่าข้อมูลที่ตนส่งไปนั้นจะส่งถึงมือผู้รับหรือไม่ และหากเกิดข้อผิดพลาดในข้อมูล ผู้ที่นำข้อมูลนี้ไปใช้จะต้องดำเนินการกับปัญหาเหล่านี้แทน      ยกตัวอย่างเช่น  การส่งจดหมายอิเล็กทรอนิกส์หรือ E-mail ซึ่งผู้ส่งสามารถส่งอีเมลได้ในทันที โดยผู้ส่งไม่ต้องมทีการติดต่อกับผู้รับว่าพร้อมที่จะรับข้อมูลหรือไม่ และเมลที่ส่งไปอาจ     ไปถึงปลายทางล่าช้าหรือสูญหายก็อาจเป็นไปได้ เนื่องจากไม่มีการรับประกันการส่งนั่นเอง โดยแต่ละแพ็กเก็ตที่ส่งผ่านเครือข่ายจะอิสระกัน ดังนั้นอาจนำส่งไปยัง     เส้นทางที่แตกต่างกันในแต่ละแพ็กเก็ต และปลายทางจะมีการรวมแพ็กเก็ตเป็นชุดเดียวกันด้วยหมายเลขลำดับ ในขณะที่โปรโตคอล TCP ซึ่งเป็นโปรโตคอลชนิดคอนเน็กชัน     ระหว่างกันด้วยการตอบตกลงในข้อกำหนดด้านกา สื่อสาร ไม่ว่าจะเป็นคบวามเร็วหรือแบนด์วิดธ์ในการส่งข้อมูล จากนั้นก็จะมีการสร้างเส้นทางเพื่อลำเลียงข้อมูลและ     ดำเนินการส่งข้อมูลเป็น ลับ โดยจะยุติการเชื่อมต่อเมื่อรับส่งข้อมูลเสร็จสมบูรณ์ นอกจากนี้ TCP จะมีกลไกในการตรวจสอบข้อมูลที่ส่งไปว่าส่งไปถึงมือผู้รับหรือไม่     และจะส่งแพ็กเก็ตรอบใหม่ไปให้ในกรณีที่แพ็กเก็ตนั้นสูญหาย รวมถึงการกำจัดแพ็เก็ตที่ซ้ำซ้อนออกไป ยกตัวอย่างเช่น การใช้โปรโตคอล FTP ในการโอนถ่ายข้อมูล      ซึ่งจะมีการรับประกันถึงข้อมูลสารสนเทศที่ส่งผ่านเครือข่ายที่ต้องไม่มีการ สูญเสีย และแพ็กเก็ตจะส่งไปถึงปลายทางตามลำดับ 4.6 Session layer             Session Layer - ชั้นที่ห้านี้ทำหน้าที่ในการจัดการกับเซสชั่นของโปรแกรม ชั้นนี้เองที่ทำให้ในหนึ่งโปรแกรม     ยกตัวอย่างเช่น โปรแกรมค้นดูเว็บ (Web browser) สามารถทำงาน     ติดต่ออินเทอร์เน็ตได้พร้อมๆกันหลายหน้าต่าง             ลำดับชั้นเซสชัน                 เป็นลำดับชั้นควบคุมหน้าต่างการสื่อ สาร การจัดการการแลกเปลี่ยนข่าวสาร ซึ่งตั้งแต่ชั้นเวสชันขึ้นไปนี้     จะทำหน้าที่บริการหรือคอยอำนวยความสะดวกให้ แก่ผู้ใช้ โดยหลาย ๆ เซสชันนี้อาจเกิดขึ้นได้จากการทำงาน     ของคนเพียงคนเดียวหรือหลาย ๆ คน ก็ได้ เช่น การล็อกอินแบบรีโมต      เพื่อเข้าใช้บริการจากโฮสต์ ก็ถือเป็นเซสชันหนึ่งที่ประกอบด้วยขั้นตอน 4.7 Presentation layer             Presentation Layer - ชั้นที่หกเป็นชั้นที่รับผิดชอบเรื่องรูปแบบของการแสดงผลเพื่อโปรแกรมต่างๆ ที่ใช้งาน     ระบบเครือข่ายทำให้ทราบว่าข้อมูลที่ได้เป็นประเภทใด      เช่น [รูปภาพ,เอกสาร,ไฟล์วีดีโอ]             ลำดับชั้นพรีเซ็นเตชัน                     เป็นลำดับชั้นนำเสนอที่เกี่ยวข้อง กับรูปแบบ และความหมาย ของสารสนเทศที่แลกเปลี่ยนกันระหว่าง     สองระบบเป็นสำคัญ เช่น ข้อมูลในรูปแบบตัวอักษร ตัวเลข และสัญลักษณ์อื่น ๆ  ซึ่งไม่ใช่ข้อมูลที่อยู่ในรูปแบบของ     บิตไบนารีที่ในลำดับชั้นส่วนล่างมักนำไป ใช้อ้างอิง ดังนั้นในชั้นนี้จะมีส่วนข้องเกี่ยวกับรหัสแทนข้อมูลที่คอมพิวเตอร์     แต่ละระบบอาจมี การเข้ารหัสที่แตกต่างกัน เช่น รหัสแอสกี , รหัสยูนิโค้ด ที่มักใช้กับเครื่องพีซีคอมพิวเตอร์หรือ     รหัสเอบซีดิค ที่ใช้บนเครื่องเมนเฟรม แต่ด้วยหน้าที่รับผิดชอบลำดับชั้นพรีเซ็นเตชัน นี้จะทำให้สามารถนำเสนอ     ข้อมูลได้อย่างเข้าใจทั้งสองอฝ่าย ถึงแม้ว่าระบบสื่อสารกันจะใช้เครื่องมือที่มีการเข้ารหัสแทนข้อมูลที่แตกต่างกัน     ก็ตามโดยจะมีกระบวนการแปล ให้สามารถนำเสนอได้อย่างถูกต้อง กล่าวคือ ฝ่ายส่งจะส่งข้อมูลอะไรไปก็ตาม ฝ่ายรับก็     จะได้รับข้อมูลที่มีความหมายเดียวกัน                     นอกจากนี้แล้วในลำดับของชั้นพรี เซ็นเตชันนี้ยังมีระบบความปลอดภัยในข้อมูล เช่น มีการเข้ารหัส     ข้อมูลด้วยการเปลี่ยนรูปของข้อมูลเดิมให้อยู่ในรูปแบบของข้อมูลที่มีการเข้ารหัสไว้ก่อนที่จะนำส่งไปยังเครือข่าย      และเมื่อข้อมูลส่งถึงปลายทางก็จะมีการถอดรหัสข้อมูลเพื่อให้กลับเป็นข้อมูล ตามแบบต้นฉบับ รวมถึงการบีบอัดข้อมูล      เพื่อให้ข้อมูลมีขนาดเล็กลง โดยเฉพาะข้อมูลที่อยู่ในรูปแบบของมัลติมีเดีย ซึ่งประกอบด้วยข้อความ      ออดิโอและวิดีโอ เอข้อมูลถูกบีบอัดก็จะทำให้ขนาดของข้อมูลที่ต้องการส่งมีขนาดเล็กลงกว่าเดิม ทำให้ช่วย     ลดแบนด์วิดธ์ในขณะสื่อสาร ซึ่งส่งผลดีต่อความรวดเร็วในการสื่อสาร 4.8 Application layer             Application Layer - ชั้นที่เจ็ดเป็นชั้นที่อยู่ใกล้ผู้ใช้มากที่สุดและเป็นชั้นที่ทำงานส่งและ รับข้อมูลโดยตรงกับผู้ใช้ ตัวอย่างเช่น ซอร์ฟแวร์โปรแกรม ต่างๆที่อาศัยอยู่บนเลเยอร์นี้        เช่น DNS,HTTP,Browser เป็นต้น             ลำดับชั้นแอปพลิเคชัน                     เป็นลับชั้นประยุกต์ ซึ่งอนุญาตให้ยูสเซอร์ที่ใช้งานซอฟต์แวร์แอปพลิเคชันตาง ๆ สามารถเข้าถึงเครือข่ายโดยจะเรียมการเพื่อการอินเตอร์เฟซระหว่างยูสเซอร์กับ      คอมพิวเตอร์ และสนับสนุนการบริการต่าง ๆ เช่น การส่งจดหมายอิเล็กทรอนิกส์หรืออีเมล การรีโมตระยะไกลเพื่อข้าถึงข้อมูลหรือถ่ายโอนข้อมูล การแชร์ฐานข้อมูลและการบริการอื่น ๆ                     การบริการต่าง ๆ ในลำดับชั้นแอปพลิเคชันมุ่งเน้นการอำนวยความสะดวกแก่ผู้ใช้ด้วยโปรโตคอลต่าง ๆ ในลำดับชั้นแอปพลิเคชัน ทำให้เราสามารถทำการส่งไฟล์      ส่งอีเมลหรืออื่น ๆ โดยไม่จำเป็นต้องทำการเขียนโปรแกรมเพื่อกระทำดังกล่าว เช่น ในกรณีที่มีการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างกัน ก็เพียงใช้บริการโปรโตคอล FTP เพื่อให้เราสามารถ     ส่งไฟล์ระหว่างกันได้ การส่งเมลก็ใช้บริการ SMTP หรือการท่องเว็บด้วยโปรโตคอล http เป็นต้น ซึ่งสิ่งเหล่านี้ถือเป็นการบริการทางเครือข่ายในรูปแบบแอปพลิเคชันของ     โปรโตคอลนั้น ๆ