วัตถุประสงค์หลักของ OSI Model คือการทำให้ระบบคอมพิวเตอร์ต่างยี่ห้อ ต่างสถาปัตยกรรม สามารถสื่อสารกันได้ โดยการแบ่งขั้นตอนการสื่อสารออกเป็น 7 ชั้น (Layer) แต่ละชั้นมีหน้าที่เฉพาะตัว และทำงานร่วมกันแบบเป็นลำดับขั้น

ความเป็นมาของ OSI Model

ในช่วงยุค 1970s-1980s เทคโนโลยีเครือข่ายกำลังเติบโต แต่ละบริษัท เช่น IBM, DEC, Xerox มีระบบสื่อสารของตัวเอง ทำให้ไม่สามารถเชื่อมต่อกันได้ เหมือนการมีโทรศัพท์คนละเครือข่ายที่โทรหากันไม่ได้

ปัญหานี้ทำให้ผู้ใช้ไม่สามารถแชร์ข้อมูลระหว่างเครื่องต่างยี่ห้อได้

ดังนั้น ISO จึงเสนอ OSI Reference Model ในปี 1984 เพื่อเป็นมาตรฐานกลางที่ทุกบริษัทสามารถปฏิบัติตามได้ แม้ว่าในทางปฏิบัติ TCP/IP Model จะกลายเป็นตัวที่ใช้จริงในอินเทอร์เน็ต แต่ OSI Model ยังคงถูกใช้ในเชิงแนวคิด (conceptual framework) สำหรับการเรียนการสอน การวิเคราะห์ และการแก้ปัญหาเครือข่าย

OSI 7 Layer มีอะไรบ้าง

• Layer ที่ 1 Physical Layer (ชั้นกายภาพ) หน้าที่หลักคือส่งสัญญาณไฟฟ้า แสง หรือคลื่นวิทยุในระดับบิต (0 และ 1) ผ่านสายหรือสื่อกลางจริง ชั้นนี้เป็นเหมือนถนนที่รถวิ่งผ่าน โดยไม่สนใจว่ารถคันนั้นบรรทุกอะไร

ตัวอย่างเทคโนโลยีที่ใช้ ได้แก่ สาย UTP, Fiber Optic, Wi-Fi, Bluetooth และอุปกรณ์เช่น Hub, Repeater, Modem

• Layer ที่ 2 Data Link Layer (ชั้นเชื่อมโยงข้อมูล) ชั้นนี้รับผิดชอบสร้างเฟรม (Frame) และตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลเมื่อส่งในลิงก์เดียวกัน การทำงานสำคัญคือกำหนด MAC Address ควบคุมการเข้าถึงสื่อ (Media Access Control) และตรวจจับข้อผิดพลาด (Error Detection) เปรียบเสมือนไปรษณีย์ท้องถิ่นที่ตรวจสอบซองจดหมายก่อนส่งต่อ

ตัวอย่างโปรโตคอลคือ Ethernet, PPP, ARP และอุปกรณ์เช่น Switch, Bridge

• Layer ที่ 3 Network Layer (ชั้นเครือข่าย) หน้าที่หลักคือกำหนดเส้นทาง (Routing) และส่งแพ็กเกจ (Packet) จากต้นทางไปปลายทาง ใช้ IP Address เพื่อหาตำแหน่งในเครือข่าย ทำงานแบบ Connectionless เหมือน GPS ที่หาเส้นทางที่ดีที่สุดไปยังจุดหมาย

ตัวอย่างโปรโตคอลที่สำคัญ ได้แก่ IPv4, IPv6, ICMP, IPsec, OSPF, RIP, BGP และอุปกรณ์หลักคือ Router, Layer 3 Switch

• Layer ที่ 4 Transport Layer (ชั้นขนส่ง) รับผิดชอบการส่งข้อมูลแบบ End-to-End ระหว่างเครื่องต้นทางกับปลายทาง ทำหน้าที่ตรวจสอบความสมบูรณ์ของข้อมูล (Error Recovery) ควบคุมการไหล (Flow Control) แบ่งข้อมูลเป็น Segment และจัดลำดับ (Sequencing) เปรียบเสมือนบริษัทขนส่งที่รับประกันว่าพัสดุจะถึงมือผู้รับอย่างสมบูรณ์

ตัวอย่างโปรโตคอลหลักคือ TCP (เชื่อถือได้, Connection-Oriented) และ UDP (เร็ว, Connectionless)

• Layer ที่ 5 Session Layer (ชั้นเซสชัน) จัดการการเชื่อมต่อ (Session) ระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์ ทำหน้าที่เปิด/ปิดการเชื่อมต่อ, Synchronization, และ Checkpoint เปรียบเสมือนเป็นผู้ประสานงานการประชุมที่คอยดูแลให้การสนทนาดำเนินไปอย่างราบรื่น

ตัวอย่างโปรโตคอล/บริการ ได้แก่ NetBIOS, RPC, PPTP, SMB

• Layer ที่ 6 Presentation Layer (ชั้นการนำเสนอ) แปลงและแสดงผลข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบที่เข้าใจได้ ทำหน้าที่แปลงรหัส (Character Encoding เช่น ASCII ↔ Unicode) การเข้ารหัส/ถอดรหัส (Encryption/Decryption เช่น SSL/TLS) และการบีบอัดข้อมูล (Compression เช่น JPEG, MPEG) เปรียบเสมือนล่ามที่แปลภาษาและเข้ารหัสข้อความให้เข้าใจกัน

ตัวอย่างเทคโนโลยีคือ SSL/TLS, JPEG, MPEG, GIF

• Layer ที่ 7 Application Layer (ชั้นประยุกต์) เป็นจุดที่ผู้ใช้ติดต่อกับเครือข่ายโดยตรง ให้บริการต่างๆ เช่น เว็บ อีเมล การโอนถ่ายไฟล์ เปรียบเสมือนหน้าร้านที่ลูกค้าเข้ามาใช้บริการ

ตัวอย่างโปรโตคอลที่เราใช้ประจำ ได้แก่ HTTP/HTTPS (เว็บไซต์), FTP (โอนไฟล์), SMTP, POP3, IMAP (อีเมล), DNS (แปลงชื่อเว็บเป็น IP), Telnet

เราลองมาลำดับการทำงานของ OSI 7 Layer แบบที่ในชีวิตจริงกันนะคะ ยกตัวอย่างเช่น เมื่อเราเปิดเว็บไซต์ google.com ข้อมูลจะเดินทางผ่าน 7 ชั้นดังนี้

• ขาส่ง (จากคอมพิวเตอร์คุณ) เริ่มจาก Layer 7 ลงไป Layer 1 แอปพลิเคชัน (เบราว์เซอร์) จะส่งคำขอผ่าน HTTP แล้วข้อมูลจะถูกแปลง เข้ารหัส สร้างเซสชัน แบ่งเป็นแพ็กเกจ ใส่ MAC Address และสุดท้ายกลายเป็นสัญญาณไฟฟ้าส่งออกไป
• ขารับ (ที่เซิร์ฟเวอร์ Google) สัญญาณจะเดินทางจาก Layer 1 ขึ้นไป Layer 7 สัญญาณไฟฟ้าจะถูกแปลงกลับเป็น MAC Address แล้วเป็น IP Address จัดเรียงแพ็กเกจ เปิดเซสชัน ถอดรหัส และสุดท้ายแอปพลิเคชันเว็บเซิร์ฟเวอร์จะประมวลผลและส่งหน้าเว็บกลับมา

ความสำคัญของการเรียนรู้ OSI 7 Layer

1. ทำให้เข้าใจภาพรวมของการสื่อสารเครือข่าย การรู้จัก OSI ทำให้เราเข้าใจว่าข้อมูลไหลจากสายสัญญาณจนถึงแอปพลิเคชันอย่างไร เหมือนการรู้ว่าอาหารเดินทางจากฟาร์มมาถึงจานเราผ่านขั้นตอนไหนบ้าง
2. ช่วยในการแก้ปัญหา (Troubleshooting) เมื่อเครือข่ายมีปัญหา เราสามารถวิเคราะห์ได้ว่าปัญหาเกิดที่เลเยอร์ไหน เช่น อินเทอร์เน็ตไม่ได้อาจเป็นเพราะสายหลุด (Physical Layer) หรือ DNS ล่ม (Application Layer) การรู้จักแต่ละชั้นช่วยให้แก้ปัญหาได้อย่างเป็นระบบ
3. เป็นมาตรฐานกลางในวงการ IT OSI Model ใช้เป็น “ภาษากลาง” ระหว่างผู้เชี่ยวชาญด้าน IT ทั่วโลก เมื่อพูดถึง “Layer 3 Problem” ทุกคนจะเข้าใจทันทีว่าเป็นปัญหาเรื่อง Routing หรือ IP Address
4. เป็นพื้นฐานสำคัญต่อยอดไปสู่เทคโนโลยีใหม่ ความเข้าใจใน OSI Model จะช่วยให้เรียนรู้เทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น Cloud Computing, IoT, Cybersecurity ได้ง่ายขึ้น เพราะหลักการพื้นฐานยังคงเหมือนเดิม

ความแตกต่างระหว่ง OSI กับ TCP/IP

OSI Model เป็นแบบจำลองทางทฤษฎีที่มี 7 ชั้น ในขณะที่ TCP/IP Model เป็นแบบจำลองที่ใช้จริงในอินเทอร์เน็ตและมี 4 ชั้น TCP/IP ถูกพัฒนาก่อน OSI และได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง แต่ OSI ให้รายละเอียดที่ละเอียดกว่าและใช้ในการศึกษา