ברוכים הבאים לאתר השאלות והתשובות של Tikshuv-CCNA, פה תוכלו לשאול שאלות בנושא המגמה, תקשוב מחשבים ועוד. הפאקט טרייסר לא עובד לכם? הטופלוגיה קורסת? אין פינג? מה זה שרת DNS? איך עוברים את המבחן? לכל שאלה תקבלו תשובה. מוזמנים לשאול ולעזור לכולם.

טיפים ללימוד 7 השכבות OSI לתלמידים

0 הצבעות
שלום לכם,

אני מורה המלמדת במגמת תקשוב, הגעתי לשלב בו אני צריכה ללמד את מודל 7 השכבות (מודל OSI), האם יש לכם אולי טיפים איך ללמד את הנושא הזה?

תודה,
מירי
שאלה נשאלה ב- 6 נובמבר, 2017 על ידי מירי

תשובה 1

0 הצבעות

שלום מירי,

ביקשת טיפים וכיוון איך ללמד את מודל 7 השכבות הקרוי - מודל OSI באריכות Open Systyem Interconnection. 
כדי ללמד משהו בצורה טובה צריך להבין אותה לפני כן בצורה טובה, ובתור מורים לרשתות בהחלט יש להבין מודל זה היטב.
לכן בשלבי התשובה, אתייחס קודם: "מהו המודל בכלליות", לאחר מכן התייחסויות ספציפיות למודל, אחר כך דוגמאות. אחר כך קשיים בהבנת המודל.

מודל 7 השכבות הוא מודל המתאר את הפעולות הנצרכות על מנת להעביר מידע על גבי רשת תקשורת. 
כאשר יש שיחה בין מחשב לקוח למחשב שרת, או מחשבים לקוחות וכו', הם מעבירים ביניהם מסר - הם מעבירים את התמצית של המידע שצריך לעבור.
כדי שהתמצית מידע הזה יעבור הוא צריך לעבור שלבים (בדיוק כמו שכדי להעביר הודעה בדואר - את התמצית את המסר, צריך להכניס את ההודעה למעטפה, לרשום כתובת, בול ועוד - דברים נוספים שנלווים אך לא העיקר).
התמצית זה ה- DATA - מידע, וכל השאר הם זנבות שנוספות על מנת שיהיה אפשר לנוע ולהגיע ליעד בבטחה.

המודל מכיל כשמו - 7 שכבות: 

7) יישום - Application.
6) ייצוג - Presentation.
5) שיחה - Session.
4) תעבורה - Transport.
3) רשת - Network.
2) קו / עורק נתונים - Data-Link.
1) פיזית - Physical.

כל שכבה אחראית לתחום אחר הקשור למידע העובר ברשת. ניתן לומר שהתהליך הזה מבטא שלבי מעבר של המידע ברשת. כך שהמידע נוצר במחשב כלשהו בשכבה ה-7 ואז יורד במורד השכבות עד שמגיע לשכבה ה- 1 (פיזית), ונוסע כביטים (סיביות) מידע על גבי המדיה (כבלים או גלים). 
כאשר המידע מגיע למחשב בצד אחר (או שרת), אז התהליך קורה הפוך, הוא מתחיל מהשכבה ה-1 ועולה במעלה השכבות עד שמגיע לשכבה ה- 7 והמידע נקרא ע"י התוכנה שבמחשב השני.

ברמה הכללית כאשר אנו מדברים על התהליך של הירידה מהשכבה ה-7 עד ל-1 אנו מדברים על תהליך של "כימוס" (encatpsulation) הכוונה היא שבכל פעם שיורדים שכבה אנו מוסיפים עוד מידע לתוך המידע הקיים (לתוך החבילה הנוסעת) - המידע הנוסף מסייע לה לעבור הלאה עוד שלבים בדרך. 
כאשר אנו מדברים על התהליך של העלייה במעלה השכבות מה-1 ועד ה-7 אנו מדברים על תהליך של "קילוף" או "פתיחת הכימוס" (De-encapsulation), מכיון שאנו מסירים או מקלפים מידע שלא נצרך. 

לא תמיד מידע יעבור בין כל השכבות, זה תלוי מי הרכיבים שמדברים ביניהם ובאיזה פרוטוקולים הם משתמשים.
לדוגמא אם סוויץ' משכבה 2, יוכל לקרוא מידע עד שכבה 2 (שכבת הנתונים / קו). 

מדוע היה צורך במודל שכזה?

תהליך העברת מידע ברשתות הוא מורכב ומכיל שלבים רבים, כל שלב הוא עולם בפני עצמו המכיל פרוטוקולים שונים, הגדרות שונות ומומחיות שונות של אנשים.
כאשר מגדירים כל שלב בפני עצמו, ניתן לעבוד בצורה נוחה - ישנן חברות שמתמחות בייצור רכיבים עבור השכבה ה-1, ישנן עבור השכבה ה-2 וכו'. 
כל חברה מתרכזת בתחום שלה, כל טכנאי מתרכז בתחום שלו ולא מתערב בשלבים האחרים [ויכול לאתר ולפתור בעיות בהתאם לשייכות הנכונה לשכבה].
יש למעשה תקנים המתאימים עבור כל שכבה, וחברה המעוניינת לבנות ולפתח עבור שכבה מסויימת חייבת לעמוד בתקנים אלו ובכך תהיה תאימות בין רכיבים וציוד המיוצר ע"י חברות שונות.

ניתן לדמות את חלוקת העבודה לחלוקה בבית הספר למשל, כאשר יש את התלמידים הצורכים ומקבלים את המידע מהמורים, המורים אחראים על התלמידים, והמנהל אחראי על המורים. לכל אחד יש תפקיד משלו ותחום אחריות שלו - וכך מנהלים בצורה יעילה תחומים מורכבים.

משל להבנת תהליך השכבות
משל לתהליך השכבות יכול להיות זה: 
אנו מזמינים מחנות באינטרנט מנוף - כן כן, מנוף... המנוף הוא המידע שלנו הוא המטרה הדבר העיקרי (ה- DATA). כדי שהמנוף יעבור ויגיע
אלינו אנו צריכים לקבוע איך הוא יגיע אלינו (באוויר, ביבשה או בים?) וגם באיזה כלי רכב הוא יגיע אלינו (מטוס סילון, מטוס נוסעים, מטוס קל? - רפסודה, אוניה. טוסטוס וכו') וכן באיזה מהירות הוא יגיע אלינו.
כמו כן האם המנוף יגיע אלינו מורכב ובנוי?! נראה לכם - אין סיכוי. חייבים לחתוך אותו לחתיכות. 

אז אנו מחלקים את המנוף לחלקים, כל חלק נכנס לחבילה נפרדת, החבילה מקבלת מספר זיהוי וגם מקבלת את מספר הפורט מקור
שממנו נשלחה החבילה (כמו מספר האחראי) ומספר הפורט שאליו נשלחה החבילה. (זוהי השכבה הרביעית והמידע נקרא סיגמנט), 
אחר כך החבילה מקבלת מספר המזהה את מספר המדינה והעיר של המקור ושל היעד (כתובות אייפי של המקור ושל היעד - שכבה שלישית - והמידע נקרא פאקטה - או מנת מידע).
בשלב הבא החבילה מקבלת את תעודת הזהות של היעד ותעודת הזהות של המקור בתוך השכונה (כתובות MAC של המקור ושל היעד - שכבה שניה - המידע נקרא מסגרת או frame).
בשלב האחרון החבילה נוסעת באוניה (המידע עובר במדיה - בכבלים או באלחוטי והוא עובר כביטים של מידע - השכבה הפיזית).

משל נוסף שיכול להתאים הוא משל שראיתי באתר 9tut, חביב ביותר:

נתקבלה תשובה ב- 20 נובמבר, 2017 על ידי michael עוזר מוערך מאוד (7,510 נקודות)

דוגמא אמיתית של העברת מידע דרך השכבות:
כאשר אנו ניגשים לאתר אינטרנט, אנו למעשה עובדים עם דפדפן אינטרנט שיוצר קשר עם שרת אינטרנט מרוחק. 
דפדפן האינטרנט עובד בשכבה השביעית (אפליקציה) - ובעצם מייצר בקשה לקבלת האתר אינטרנט. 
כאשר אנו רוצים לקבל את המידע, אנו צריכים לראות את המידע בצורה תקינה ומקובלת - וזו שכבת התצוגה - המגדירה כיצד הנתונים ייראו אצלי. (למשל יוצג טקסט) או תהיה אפילו הצפנה של בקשת המידע.
בשכבה ה-5 שיחה - המחשב יוצר את השיחה (Session) בין המחשב לשרת.
[עד 3 שכבות אלו - קוראים לזה DATA או מידע - או מה ששייך למחשב וזה לא כל כך מעניין לרשתות]. 

בשכבה ה-4 תעבורה - הבקשה שלי מתחלקת לסיגמנטים (חבילות מידע) נפרדות, כאשר כל מנה מקבלת מספר פורט מקור ומספר פורט יעד (בהתאם לשירות שאליו אנו פונים).
כמו כן ייתכן שזה יהיה חיבור TCP (אמין) או חיבור UDP (לא אמין). בשכבה זו המידע מכונה סיגמנט - Segment.
בשכבה ה-3 - רשת - לכל חבילה מתווספת כתובת IP מקור וכתובת IP יעד כדי שהחבילה תוכל להגיע ליעדה, בשלב זה המידע קרוי חבילה או פאקטה - Packet.
בשכבה ה-2 - שכבת הנתונים - מתווספות כתובות MAC מקור וכתובות MAC יעד בשביל תקשורת נקודה לנקודה - למסגרת (frame) שנוצר. (וגם מתבצע חישוב של בדיקת שגיאות בחלק ה- FCS).
בשכבה ה-1 - פיזית - כל המידע (הביטים) נוסע על ידי מדיה פיזית כלשהית (אפשר גלים) - ומידע קרוי ביטים או bits stream.

לאחר כל השלבים האלו - הכימוסים השונים (encapsulation) נוסעים והם מגיעים לצד השני והתהליך קורה הפוך (קילוף deencapsulation).

מתי רצוי ללמד את נושא זה ומתי להזכיר?
רצוי ללמד קודם מבוא לרשתות לפני שניגשים למודל, כי אז ניתן לדבר במושגים הקשורים ולהבין יותר את המודל, ולא להתחיל בו.
ניתן רק להזכיר שיש מודל כזה, ולחזור אליו אחר כך בהרחבה.

ישנה חשיבות לחזור אל המודל בכל פעם שמגיעים לנושא כלשהו ולומר: "זה שייך לשכבה השנייה", "הפרוטוקול עוסק בשכבה השניה". לדוגמא: הסוויץ' מגיע עד שכבה שניה לכן יכול להבין כתובות MAC אבל לא כתובות אייפי. הפרוטוקול ARP שייך לשכבה לשניה ושלישית כי מאתר כתובת פיזית - כתובת מק (שכבה 2) ע"פ כתובת לוגית - אייפי (שכבה 3). הראוטר מנתב על פי רשתות וכתובות אייפי - שייך לשכבה 3 וכו'.

בתוכנת הפאקט טרייסר רצוי לפתוח מעטפות של חבילות מידע ולראות בתוכן איך המידע מסודר לפי השכבות, פתחת מסגרת (Frame) גילית מידע עד שכבה שניה, פתחת הודעת DHCP גילית מידע עד שכבה 7 וכו' - לשים לב שיש שני חלקים - In Layers (ההודעה הנכנסת) ו- out layers (ההודעה היוצאת) ניתן לראות את הכתובות שם ואפילו לראות ממש את מבנה המידע מסודר.

הקושי בלימוד השכבות:
ישנם קשיים בלימוד השכבות, הסיבה לכך היא, שלא כל שכבה היא דווקא מהווה תוספת מידע באופן שאפשר להבין. למשל 3 השכבות העליונות רצוי להתייחס אליהן רק כ- אפליקצציה (כמו מודל ה- TCP/IP) ולא ממש לפרט,
את תפקידן (מה גם שלא מעניין את אנשי הרשתות החלוקה ביניהם, כי זה שייך לאנשי תוכנה).
קשה להבין לעומק את תפקיד כל שכבה, כי הדבר מצריך הבנה עמוקה של הפרוטוקולים ותקשורת.

מודל ה- TCP/IP מה בינו לבין ה7 השכבות?
מודל ה- TCP/IP הוא מודל המופנה דווקא לתחום הרשתות, המודל נבנה ע"י משרד ההגנה האמריקאי, ומטרתו היתה לפשט את מודל ה- OSI, ולכוון את המודל דווקא לרשתות.
אז למעשה השינוי הוא, ששלוש השכבות העליונות (אפליקציהתצוגה ושיחה) מחוברת לשכבה אחת הקרויה אפליקציה.
השכבה הרביעית של ה- OSI היא השכבה השלישית של ה- TCP/IP ושמה זהה.
השכבה השלישית של ה- OSI היא השכבה השניה של ה- TCP/IP והשתנה שמה ל- Internet layer או internetwork layer.
השכבה השניה והראשונה של ה- OSI אוחדה לשכבה אחת ראשונה של ה- TCP/IP ונקראת Network Access Layer.

בעוד שהגיוני לחבר את שלוש השכבות העליונות (מכיון שלא שייכות לאנשי רשתות וסיסטם), לא הגיוני האיחוד של שכבה 1 ו-2, שהרי יש הרבה הבדלים בין שכבות אלו,
יש תקלות שונות והתייחסויות שונות. לכן חשוב להשאיר לפחות בנוגע לשכבה 1 ו-2 את המושגים כמודל ה- OSI ולא מודל ה- TCP/IP.

סרטוני הסבר:

סרטון של אלדד ון-קרפלד מבהיר יפה:

סרטון באנגלית על מודל ה- TCP/IP:

סרטון המתאר את 7 השכבות כרכבת הנוסעת ועוברת מסע (נעשה כאן ניסיון יפה להמחשה ע"י אנימציה ודוגמא אבל אני לא חושב שהתוצא כל כך טובה, אני לא ממש ממליץ על הסרטון הזה):

לוחמי הרשת - סרטון המתאר מסע של חבילת מידע (מבלבל מעט ומיושן עם זאת אולי יכול להמחיש מסע של המידע - לאו דווקא הבהרה של השכבות אלא באופן כללי מסע של מידע העובר ברשת):

שיטות לזכירת השכבות

ראשי תיבות:

  1. All People Seem To Need Data Processing
  2. Please Do Not Throw Sausage Pizza Away
  3. מלמטה למעלה: People Don't Need These Stupid Packets Anyway

לבסוף מה צריך לדעת ת'כלס בתמציתיות?

  • צריך לדעת את שמות השכבות באנגלית ובעברית.
  • תפקידים באופן כללי (במשפט). 
  • אילו רכיבים שייכים בכל שכבה.
  • אילו פרוטוקולים שייכים בכל שכבה.
  • שמו של המידע המועבר בכל שכבה.

ניתן להוריד כאן סיכום וטבלה המסכמת את כל מה שצריך לדעת ומקיפה לקראת הבגרות (יש לדעת את כל הטבלה בעל פה):

https://app.box.com/s/xkca8603ffnfxesl3akl1pc1docajo73

...