امروزه دنیای شبکه های کامپیوتری از مدل شبکه TCP/IP استفاده می کنند. قبل از اینکه این پروتکل بوجود بیاید، هر شرکت سازنده کامپیوتری یک پروتکل برای وسایل ساخت خود استفاده می کرد. حال وقتی یک شرکت از چندین سازنده مختلف، تجهیزات خریداری می کرد این تجهیزات نمی توانستند با هم ارتباط برقرار کنند و مهندسین شبکه آن شرکت باید پروتکلی می ساختند که شامل پروتکل های شرکتهای بود که تجهیزات را از آنها خریداری کرده اند. در نهایت برای رفع این مشکل، سازمان جهانی استاندارد ایزو(ISO) مدل هفت لایه OSI را معرف کرد پس از آن سازمان دفاع ایالات متحده روی مدلی دیگری کار کرد که محققان دانشگاه های مختلف این کشور این مدل را توسعه دادند و TCP/IP پدید آمد. در اواخر سال ۱۹۹۰ این مدل دیگر در همه جا فراگیر شد.
هفت لایه مدل OSI شامل موارد زیر است:
- لايه کاربردي(Application Layer): اين لايه اطلاعات مورد نظر براي ارسال در شبکه را قطعه قطعه وارد لايه هاي پاييني مي نمايد تا سلسله مراتب لازم در مورد اطلاعات ارسالي در لايه ها به ترتيب انجام پذيرد و ارسال داده ها انجام شود. از طرفي در کامپيوتر دريافت کننده اين لايه آنچه که از لايه پائيني يعني Presentation دريافت مي کند را به ترتيب به هم متصل مي کند تا اصل اطلاعات ارسال شده از مبدا، در مقصد به وجود آيد. این لایه وظیفه برقراری ارتباط با کاربر از یک سوی و از سوی دیگر ارتباط با لایه های زیرین را به عهده دارد. بنابر این سرویس هایی چون سرویس وب،ایمیل، telnet، ftp، pop۳ دارای هویت لایه هفتمی هستند که وظیفه برقراری ارتباط با لایه های زیرین و در نتیجه برقراری ارتباط با شبکه را به عهده دارند.
- لايه نمايش(Presentation Layer): این لایه وظیفه فشرده سازی و رمزنگاری داده ها را به عهده دارد، اکثر کامپيوترهـا اطلاعـاتي ماننـد نـام افـراد، تـاريخ، مقادير پول و اطلاعات مشابه ديگري را ارسال مي کنند. اين اطلاعات به صورت کاراکتر بـوده و هـيچ کدام رشـته هـاي دودويي نيستند. کدهاي نمايش رشته هاي کاراکتري، اعداد صحيح و غيره ممكن اسـت در کامپيوترهاي مختلف متفاوت باشد. براي اين که کامپيوترها با کدهاي مختلف بتوانند با يكديگر ارتباط برقرار کنند، اطلاعـاتي که انتقال مي يابند بايـد بـا اسـتفاده از کدهاي اسـتاندارد تعريف و ارسال شوند تا در تمامي کامپيوتر ها و با سيستم عامـل هاي متفاوت قابل دريافت و درك باشند. بنابراین در این لایه قبل از اینکه اطلاعات تحویل لایه پایین تر شود می بایست بر اساس استاندارهای موجود فشرده و رمز نگاری شده و به لایه زیرین تحویل داده شود و در سوی دیگر اطلاعات دریافتی از لایه زیرین در این لایه پس از مشخص شدن قالب فشرده سازی، از حالت فشرده و کد شده خارج شده و به لایه بالاتر تحویل داده می شود. سرویس های mp۳,GIF,JPEG از سرویس های این لایه است.
- لايه جلسه(Session Layer): در اين لايه تعريف ارتباط کامپيوترها با هم انجام مي شود. وقـتي دو کامپيوتر باهم ارتباط برقرار مي کنند، ترافيك مـي توانـد در يك لحظه يك طرفه يا دو طرفه باشد. اگر اين ترافيك يك طرفه باشد، لايه جلسه مي تواند در حفظ نوبت کمک کند. يكي ديگر ازخدمات اين لايـه، مـديريت Token اسـت. در بعـضي پروتكل ها لازم است هيچ کدام از طرفين، کاري را هم زمان شـروع نكنند. براي مديريت بر فعاليت هاي لايه جلسه،Token هـايي تهيـه مي شود که بين مبدأ و مقصد قابل مبادله انـد. در ايـن شـرايط فقط طرفي که Token را در اختيار دارد مي تواند فعاليت کند و طرف مقابل بايد منتظر باشد تا نوبت او براي اسـتفاده از Token فـرا برسد. وظیفه تایید هویت Authentication و برقراری یک Session و مدیریت آن و در نهایت اتمام Session و بررسی حساب Accounting را بر عهده این لایه است. يكي ديگر از اعمال لايه جلسه اين است که روي قسمت هـايي از رشته داده ها را علامت گذاري مي کند؛ در صـورتي که بـسته اي هنگام ارسال مفقود يا خراب شود، لايـه جلـسه بـسته را از روي کدهاي آن شناسايي و دوباره ارسال مي کند.
- لايه انتقال(Transport layer): وظيفه اصلي لايه انتقال، دريافت داده ها از لايه جلسه، در صورت نياز شكستن داده ها به واحدهاي کوچك تر، انتقـال آن هـا به لايه شـبكه و حـصول اطمينـان از دريافـت صـحيح داده هـا در انتهاي ديگر ( کامپيوتر مقصد ) است. در این لایه اطلاعات دریافتی از لایه قبلی در بسته های استانداردی به نام سگمنت بسته بندی encapsulate می شود. از وظايف ديگر لايه انتقال اين است که اين لايه بايد مراقـب برقراري و قطع اتصال در شبكه باشد. هم چنين اين لايه مكانيزمي براي کنترل جريان ارسال داده ها در اختيار دارد، به طوري که اين مكانيزم سـبب مـي شـود کامپيوتر فرسـتنده، داده هـا را با سرعتي ارسال کند که کامپيوتر گيرنده قادر بـه دريافـت آن هـا باشد. وظیفه پیگیری رسیدن بسته ها به مقصد به عهده این لایه است و در اين لايه عمل Error Recovery صورت مي پذيرد البته نظارت بر اين عمل در لايه اپليکيشن انجام مي شود.
- لايه شبکه(Network Layer): این لایه وظیفه مسیریابی و هدایت ترافیک را به عهده دارد. در واقع وظیفه انتخاب بهترین مسیر در میان مسیرهای مختلف به عهده این لایه می باشد. روتر به عنوان یک Device لایه سوم وظیفه مسیریابی و هدایت ترافیک را به عهده دارد. آدرس دهي لاجيکال logical که توسط IP و يا IPX و غيره در پروتکل هاي متفاوت در این لایه انجام مي شود. يكـي ديگر از اعمالي که اين لايه انجام مي دهد، زماني است که يك بسته اطلاعاتي براي رسيدن به مقصد مجبور اسـت از شـبكه اي بـه شـبكه ديگر برود. در اين شرايط ممكن است مشكلات زيادي بروز نمايـد. يكي از اين مشكلات اين است که روش آدرس دهـي کامپيوترهـا در شبكه مبدأ و مقصد متفاوت و نامتجانس است. رفـع ايـن مـشكل و مرتبط کردن دوشبكه نامتجانس نيز از ديگر وظايف اين لايه است.
- لايه پيوند دادها(Datalink Layer): لايه پيوند داده ها دومين لايه مدل OSI است. این لایه وظیفه مدیریت منابع سخت افزاری موجود در شبکه های LAN را به عهده دارد. وظيفـه ايـن لايه اين است که اطلاعات را براي ارسال آمـاده کنـد و در واقـع اطلاعاتي را که از لايه بالاتر يعني لايه شبكه دريافت مي کنـد بـه واحدهاي کوچك تري به نام قاب یا فریم تبديل کرده و آن هـا را ارسـال کند. هم چنين اين لايه وظيفه دارد که اطلاعـات را بـراي ارسـال صحيح و بدون خطا کنترل کرده و به کامپيوتر فرستنده صحت اطلاعات را اعلام کند. اين لايه خود از دو زير لايه به نام هاي LLC و MAC تشكيل شده است. یکی از سخت افزارهایی که وظیفه مدیریت منابع سخت افزاری و ارتباط هر یک از آنها را بر اساس لایه دوم به عهده دارد سوئیچ است. این لایه شامل یکسری استانداردهای مربوط به شبکه LAN(MAC,LLC) و شبکه WAN(HDLC,Frame) Relay می باشد. زیر لایه LLC وظیفه کنترل مبادله دیتا را برعهده دارد. مک آدرس دارای ساختار ۴۸ بیتی می باشد که شامل دو بخش ۲۴ بیتی است. ۲۴ بیت اول توسط IEEE به هر کدام از شرکتهای سازنده به صورت منحصر به فرد ارائه می شود و ۲۴ بیت دوم توسط هر شرکت به هر سخت افزاری که نیاز به یک آدرس فیزیکی دارد به صورت منحصر بفرد داده می شود.
- لايه فيزيکي(Physical Layer): لايه فيزيكي، اولين لايه مدل OSI بوده و در پايين ترين سطح اين مدل قرار گرفته است در این لایه اطلاعات دریافتی از لایه های بالاتر تبدیل به یک سری بیتهای ۰ و ۱ شده و جهت انتقال بر روی بستر ارتباطی تبدیل به سیگنال الکتریکی و یا موج نوری خواهند شد. به طور کلـي مـي تـوان گفت اين لايه فقط ولتاژ، اتصالات، کارت شبكه و جريـان الكتريكـي را مي شناسد.
بسته بندی کردن داده ها در هر لایه: به صورت کلی اطلاعاتی که سه لایه بالاتر را طی می کند با عنوان Data User به لایه چهارم تحویل داده می شود. در لایه چهارم اطلاعات دریافتی درون بسته های استانداردی به نام سگمنت بسته بندی می شود. در این لایه هر کدام از این بسته ها یک سری اطلاعات تکمیلی و کنترلی در غالب TCP Headerو یا UDP Header خواهند داشت. در لایه سوم یعنی Network Layer بسته بندی جدیدی در مورد آنها صورت می گیرد و در صورتی که آدرس دهی در این لایه براساس پروتکل IP باشد به آنها IP Header اضافه شده و تحویل لایه پایین تر یعنی لایه Data Link می شود. به هر کدام از بسته در لایه شبکه، Packet گفته می شود. در لایه دوم یا Data Link Layer با اضافه شدن LLC Header و Mac Header به آن بسته بندی جدیدی به نام Frame خواهیم داشت و در نهایت فریم ها تبدیل به یک سری بیتهای ۰ و ۱ شده و جهت انتقال روی بستر ارتباطی به سیگنالهای الکتریکی و یا موج نوری تبدیل می شوند.
از سوی دیگر زمانیکه بیتهای ۰ و ۱ توسط لایه یک Physical Layer کامپیوتر مقصد دریافت شدند در اختیار لایه دوم قرار می گیرند تا با مشخص شدن MAC Header و LLC Header در اختیار لایه سوم قرار گیرد. در لایه سوم هر کدام از Packet ها بررسی شده و پس از مشخص شدن آدرس مبدا و مقصد، تحویل لایه بالاتر، لایه انتقال Transport Layer می شود. در این لایه با توجه به TCP Header و UDP Header شماره پورت مورد نظر و نحوه دریافت اطلاعات مشخص شده و در نهایت با مشخص شدن فرمت و باز شدن داده های فشرده و کد شده در اختیار لایه هفتم و نرم افزارهایی چون مرورگر وب قرار می گیرد.
مدل چهار لایه ای TCP/IP:
TCP/IP از یک مدل ارتباطی چهار لایه به منظور ارسال اطلاعات از محلی به محل دیگر استفاده می کند. این لایه ها شامل : Network Access و Application ,Transport ,Internet می باشد.
سه لایه بالایی از مدل OSI با لایه Application در مدل TCP/IP و دولایه پایین با لایه Network Access در مدل TCP/IP متناظر می باشد.