Моделни слоеве и протоколи на OSI в компютърната мрежа

Какво е OSI модел?

Моделът OSI е логически и концептуален модел, който дефинира мрежовата комуникация, използвана от системи, отворени за взаимно свързване и комуникация с други системи. Взаимосвързването на отворена система (OSI модел) също дефинира логическа мрежа и ефективно описва трансфера на компютърни пакети чрез използване на различни слоеве от протоколи.

Характеристики на модела OSI

Ето някои важни характеристики на OSI модела:

Слой трябва да се създава само там, където са необходими определени нива на абстракция.
Функцията на всеки слой трябва да бъде избрана според международно стандартизираните протоколи.
Броят на слоевете трябва да е голям, така че отделни функции да не се поставят в един и същ слой. В същото време трябва да е достатъчно малък, за да не стане много сложна архитектурата.
В OSI модела всеки слой разчита на следващия по-нисък слой за изпълнение на примитивни функции. Всяко ниво трябва да може да предоставя услуги на следващия по-висок слой
Промените, направени в един слой, не трябва да изискват промени в други умивалници.

Защо модел OSI?

Помага ви да разберете комуникацията по мрежа
Отстраняването на неизправности е по-лесно чрез разделяне на функциите в различни мрежови слоеве.
Помага ви да разберете новите технологии, докато се развиват.
Позволява ви да сравнявате първичните функционални връзки на различни мрежови слоеве.

История на модела OSI

Ето основните забележителности от историята на OSI модела:

В края на 1970-те години ISO проведе програма за разработване на общи стандарти и методи за работа в мрежа.
През 1973 г. експериментална система за пакетна комутация в Обединеното кралство идентифицира изискването за дефиниране на протоколи от по-високо ниво.
През 1983 г. моделът OSI първоначално е предназначен да бъде подробна спецификация на действителните интерфейси.
През 1984 г. OSI архитектурата беше официално приета от ISO като международен стандарт

7 слоя на OSI модела

OSI моделът е система със слоеста сървърна архитектура, в която всеки слой е дефиниран според конкретна функция, която трябва да изпълнява. Всички тези седем слоя работят съвместно, за да предават данните от един слой на друг.

Горните слоеве: Занимава се с проблеми с приложенията и се прилага най-вече само в софтуера. Най-високата е най-близо до крайния потребител на системата. В този слой комуникацията от един краен потребител към друг започва с помощта на взаимодействието между приложния слой. Ще обработва целия път до крайния потребител.
Долните слоеве: Тези слоеве обработват дейности, свързани с преноса на данни. Физическият слой и слоевете на връзката за данни също са внедрени в софтуера и хардуера.

Горният и долният слой допълнително разделят мрежовата архитектура на седем различни слоя, както е показано по-долу

Приложение
Презентация
Сесия
транспорт
Мрежа, връзка за данни
Физически слоеве

7 слоя на OSI модела — Диаграма на мрежовите слоеве

Нека да проучим всеки слой в детайли:

Физически слой

Физическият слой ви помага да дефинирате електрическите и физическите спецификации на връзката за данни. Това ниво установява връзката между устройство и физическа среда за предаване. Физическият слой не се занимава с протоколи или други подобни елементи от по-висок слой. Един пример за технология, която работи на физическия слой в телекомуникациите, е PRI (интерфейс за първична скорост). За да научите повече за PRI и как работи, можете да посетите тази информативна статия.

Примери за хардуер във физическия слой са мрежови адаптери, Ethernet, повторители, мрежови хъбове и др.

Слой за връзка към данни

Слоят на връзката за данни коригира грешки, които могат да възникнат на физическия слой. Слоят ви позволява да дефинирате протокола за установяване и прекратяване на връзка между две свързани мрежови устройства.

Това е разбираем слой за IP адрес, който ви помага да дефинирате логическо адресиране, така че всяка крайна точка да бъде идентифицирана.

Слоят също ви помага да реализирате маршрутизиране на пакети през мрежа. Помага ви да определите най-добрия път, който ви позволява да вземете данни от източника до дестинацията.

Слоят за връзка с данни е подразделен на два типа подслоеве:

Слой за контрол на достъпа до медиите (MAC) - Той е отговорен за контролирането на начина, по който устройството в мрежата получава достъп до среда и позволява предаването на данни.
Слой за контрол на логическата връзка - Този слой е отговорен за идентичността и капсулирането на протоколите на мрежовия слой и ви позволява да намерите грешката.

Важни функции на слоя за връзка с данни

Рамкиране, което разделя данните от мрежовия слой на рамки.
Позволява ви да добавите заглавка към рамката, за да определите физическия адрес на машината източник и дестинация
Добавя логически адреси на подателя и получателите
Той също така е отговорен за процеса на доставка до процеса на доставка на цялото съобщение.
Той също така предлага система за контрол на грешките, при която открива повторно предаване на повреди или изгубени кадри.
Datalink слой също осигурява механизъм за предаване на данни през независими мрежи, които са свързани заедно.

Транспортен слой

Транспортният слой се основава на мрежовия слой, за да осигури транспорт на данни от процес на изходна машина към процес на целева машина. Той се хоства с помощта на една или няколко мрежи и също така поддържа качеството на функциите на услугата.

Той определя колко данни трябва да бъдат изпратени къде и с каква скорост. Този слой се основава на съобщението, получено от приложния слой. Той помага да се гарантира, че единиците данни се доставят без грешки и в последователност.

Транспортният слой ви помага да контролирате надеждността на връзката чрез контрол на потока, контрол на грешки и сегментиране или десегментиране.

Транспортният слой също така предлага потвърждение за успешното предаване на данни и изпраща следващите данни, в случай че не са възникнали грешки. TCP е най-известният пример за транспортен слой.

Важни функции на транспортните слоеве

Той разделя съобщението, получено от сесийния слой, на сегменти и ги номерира, за да направи последователност.
Транспортният слой гарантира, че съобщението е доставено до правилния процес на целевата машина.
Той също така гарантира, че цялото съобщение пристига без грешка, в противен случай трябва да бъде предадено.

Мрежов слой

Мрежовият слой осигурява функционални и процедурни средства за прехвърляне на последователности от данни с променлива дължина от един възел към друг, свързан в „различни мрежи“.

Доставката на съобщения на мрежовия слой не дава никакъв гарантиран надежден протокол на мрежовия слой.

Протоколите за управление на слоя, които принадлежат към мрежовия слой, са:

протоколи за маршрутизиране
групово управление на мултикаст
присвояване на адрес на мрежов слой.

Сесиен слой

Сесийният слой контролира диалозите между компютрите. Помага ви да установите стартиране и прекратяване на връзките между локалното и отдалеченото приложение.

Този слой изисква логическа връзка, която трябва да бъде установена според изискванията на крайния потребител. Този слой обработва всички важни проверки за влизане или парола.

Сесийният слой предлага услуги като диалогова дисциплина, която може да бъде дуплекс или полудуплекс. Внедрява се предимно в приложни среди, които използват отдалечени извиквания на процедури.

Важна функция на сесийния слой

Той установява, поддържа и завършва сесия.
Сесийният слой позволява на две системи да влязат в диалог
Той също така позволява на процес да добави контролна точка към пара от данни.

Презентационен слой

Презентационният слой ви позволява да дефинирате формата, в която данните да се обменят между двете комуникиращи единици. Той също така ви помага да управлявате компресирането на данни и криптирането на данни.

Този слой трансформира данните във формата, която се приема от приложението. Той също така форматира и криптира данни, които трябва да бъдат изпратени във всички мрежи. Този слой е известен също като a синтактичен слой.

Функцията на презентационните слоеве

Превод на символен код от ASCII в EBCDIC.
Компресиране на данни: Позволява да се намали броят на битовете, които трябва да бъдат предадени по мрежата.
Шифроване на данни: Помага ви да шифровате данни за целите на сигурността — например криптиране с парола.
Той предоставя потребителски интерфейс и поддръжка за услуги като имейл и прехвърляне на файлове.

Примерен слой

Приложният слой взаимодейства с приложна програма, което е най-високото ниво на OSI модела. Приложният слой е OSI слой, който е най-близо до крайния потребител. Това означава, че приложният слой OSI позволява на потребителите да взаимодействат с друго софтуерно приложение.

Приложният слой взаимодейства със софтуерните приложения, за да реализира комуникационен компонент. Интерпретирането на данни от приложната програма винаги е извън обхвата на OSI модела.

Пример за приложен слой е приложение като прехвърляне на файлове, имейл, отдалечено влизане и др.

Функцията на приложните слоеве е

Приложният слой ви помага да идентифицирате комуникационните партньори, определяйки наличността на ресурси и синхронизирайки комуникацията.
Тя позволява на потребителите да влизат в отдалечен хост
Този слой предоставя различни услуги за електронна поща
Това приложение предлага източници на разпределени бази данни и достъп до глобална информация за различни обекти и услуги.

Взаимодействие между слоевете на OSI модела

Информацията, изпратена от едно компютърно приложение към друго, трябва да премине през всеки от OSI слоевете.

Това е обяснено в дадения по-долу пример:

Всеки слой в рамките на OSI модел комуникира с другите два слоя, които са под него, и неговия равнопоставен слой в друга мрежова изчислителна система.
В диаграмата по-долу можете да видите, че нивото на връзката за данни на първата система комуникира с два слоя, мрежовия слой и физическия слой на системата. Той също така ви помага да комуникирате със слоя за връзка за данни на втората система.

Поддържани протоколи на различни нива

слой	Име	Протоколи
Слой 7	Приложение	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Слой 6	Презентация	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Слой 5	Сесия	NetBIOS, SAP
Слой 4	транспорт	TCP, UDP
Слой 3	мрежа	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Слой 2	Връзка за данни	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, оптичен кабел и др.
Слой 1	Физически	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Разлики между OSI и TCP/IP

Ето някои важни разлики между OSI и TCP/IP модела:

OSI Модел	TCP/IP модел
OSI моделът осигурява ясно разграничение между интерфейси, услуги и протоколи.	TCP/IP не предлага ясни разграничителни точки между услуги, интерфейси и протоколи.
OSI използва мрежовия слой, за да дефинира стандарти и протоколи за маршрутизиране.	TCP/IP използва само интернет слоя.
Моделът OSI използва два отделни слоя физически и връзка за данни, за да дефинира функционалността на долните слоеве	TCP/IP използва само един слой (връзка).
OSI модел, транспортният слой е ориентиран само към свързване.	Слой от TCP/IP модел е едновременно ориентиран към връзка и без връзка.
В модела OSI, слоят за връзка за данни и физическият са отделни слоеве.	В TCP слоят за връзка за данни и физическият слой се комбинират като един слой хост-мрежа.
Минималният размер на OSI хедъра е 5 байта.	Минималният размер на заглавието е 20 байта.

Предимства на модела OSI

Ето основните предимства/плюсове от използването на OSI модела:

Помага ви да стандартизирате рутер, суич, дънна платка и друг хардуер
Намалява сложността и стандартизира интерфейсите
Улеснява модулното инженерство
Помага ви да осигурите оперативно съвместима технология
Помага ви да ускорите еволюцията
Протоколите могат да бъдат заменени с нови протоколи, когато технологията се промени.
Осигурете поддръжка за услуги, ориентирани към връзка, както и услуга без връзка.
Това е стандартен модел в компютърните мрежи.
Поддържа услуги без връзка и ориентирани към връзка.
Предлага гъвкавост за адаптиране към различни видове протоколи

Недостатъци на модела OSI

Ето някои минуси/недостатъци на използването на OSI модел:

Напасването на протоколи е досадна задача.
Можете да го използвате само като референтен модел.
Не дефинира конкретен протокол.
В модела на мрежовия слой на OSI някои услуги се дублират в много слоеве, като транспортния слой и слоя на връзката за данни
Слоевете не могат да работят паралелно, тъй като всеки слой трябва да изчака, за да получи данни от предишния слой.

Oбобщение

Моделът OSI е логически и концептуален модел, който дефинира мрежовата комуникация, която се използва от системи, отворени за взаимно свързване и комуникация с други системи
В модела OSI слой трябва да се създава само там, където са необходими определени нива на абстракция.
OSI слой ви помага да разберете комуникацията по мрежа
През 1984 г. OSI архитектурата беше официално приета от ISO като международен стандарт

слой	Име	функция	Протоколи
Слой 7	Приложение	За разрешаване на достъп до мрежови ресурси.	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Слой 6	Презентация	За превод, криптиране и компресиране на данни.	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Слой 5	Сесия	За установяване, управление и прекратяване на сесията	NetBIOS, SAP
Слой 4	транспорт	Транспортният слой се основава на мрежовия слой, за да осигури транспорт на данни от процес на изходна машина към процес на целева машина.	TCP, UDP
Слой 3	мрежа	За осигуряване на интернет работа. За преместване на пакети от източник към дестинация	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Слой 2	Връзка за данни	За организиране на битове в рамки. За осигуряване на доставка от хоп до хоп	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, оптичен кабел и др.
Слой 1	Физически	За предаване на битове през среда. Да предостави механични и електрически спецификации	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.