OSI mudelikihid ja protokollid arvutivõrgus

Mis on OSI mudel?

OSI mudel on loogiline ja kontseptuaalne mudel, mis määratleb võrgusuhtluse, mida kasutavad süsteemid, mis on avatud vastastikusele sidumisele ja suhtlemisele teiste süsteemidega. Open System Interconnection (OSI mudel) määratleb ka loogilise võrgu ja kirjeldab tõhusalt arvutipakettide edastamist, kasutades erinevaid protokollikihte.

OSI mudeli omadused

Siin on mõned OSI mudeli olulised omadused:

Kiht tuleks luua ainult seal, kus on vaja kindlaid abstraktsioonitasemeid.
Iga kihi funktsioon tuleks valida vastavalt rahvusvaheliselt standardiseeritud protokollidele.
Kihtide arv peaks olema suur, et samasse kihti ei pandaks eraldi funktsioone. Samas peaks see olema piisavalt väike, et arhitektuur väga keeruliseks ei läheks.
OSI mudelis toetub iga kiht primitiivsete funktsioonide täitmiseks järgmisele alumisele kihile. Igal tasandil peaks olema võimalik pakkuda teenuseid järgmisele kõrgemale kihile
Ühes kihis tehtud muudatused ei tohiks vajada muudatusi teistes pesades.

Miks just OSI mudel?

Aitab mõista suhtlust võrgu kaudu
Veaotsing on lihtsam, eraldades funktsioonid erinevatesse võrgukihtidesse.
Aitab mõista uusi tehnoloogiaid nende arendamise ajal.
Võimaldab võrrelda peamisi funktsionaalseid seoseid erinevatel võrgukihtidel.

OSI mudeli ajalugu

Siin on olulised maamärgid OSI mudeli ajaloost:

1970. aastate lõpus viis ISO läbi programmi üldiste võrgustamisstandardite ja -meetodite väljatöötamiseks.
1973. aastal tuvastas Ühendkuningriigi eksperimentaalne pakettkommutatsioonisüsteem kõrgema taseme protokollide määratlemise nõude.
Aastal 1983 oli OSI mudel algselt mõeldud tegelike liideste üksikasjalikuks spetsifikatsiooniks.
1984. aastal võttis ISO ametlikult vastu OSI arhitektuuri rahvusvahelise standardina

7 OSI mudeli kihti

OSI mudel on kihiline serveriarhitektuuri süsteem, milles iga kiht on määratletud vastavalt konkreetsele täitmisele. Kõik need seitse kihti töötavad koos, et edastada andmeid ühest kihist teise.

Ülemised kihid: See käsitleb rakendusprobleeme ja on enamasti rakendatud ainult tarkvaras. Kõrgeim on lõppsüsteemi kasutajale kõige lähemal. Selles kihis algab suhtlus ühelt lõppkasutajalt teisele, kasutades rakenduskihi vahelist suhtlust. See töötleb kuni lõppkasutajani.
Alumised kihid: need kihid haldavad andmeedastusega seotud tegevusi. Füüsiline kiht ja andmesidekihid on rakendatud ka tarkvaras ja riistvaras.

Ülemine ja alumine kiht jagavad võrguarhitektuuri veel seitsmeks erinevaks kihiks, nagu allpool

taotlus
Esitlus
istung
transport
Võrk, andmeside
Füüsilised kihid

Uurime iga kihti üksikasjalikult:

Füüsiline kiht

Füüsiline kiht aitab teil määratleda andmeühenduse elektrilisi ja füüsilisi spetsifikatsioone. See tase määrab kindlaks seadme ja füüsilise edastuskandja vahelise suhte. Füüsiline kiht ei ole seotud protokollide ega muude selliste kõrgema kihi üksustega. Üks näide tehnoloogiast, mis töötab telekommunikatsiooni füüsilisel tasandil, on PRI (primary Rate Interface). Lisateabe saamiseks PRI ja kuidas see töötab, võite külastada seda informatiivset artiklit.

Füüsilise kihi riistvara näideteks on võrguadapterid, Ethernet, repiiterid, võrgujaoturid jne.

Andmelingi kiht

Andmelingikiht parandab vead, mis võivad ilmneda füüsilises kihis. Kiht võimaldab määratleda protokolli kahe ühendatud võrguseadme vahelise ühenduse loomiseks ja lõpetamiseks.

See on IP-aadressidest arusaadav kiht, mis aitab teil määratleda loogilist aadressi nii, et iga lõpp-punkt tuleks tuvastada.

Kiht aitab teil rakendada ka pakettide marsruutimist läbi võrgu. See aitab teil määratleda parima tee, mis võimaldab teil andmeid allikast sihtkohta viia.

Andmeside kiht on jagatud kahte tüüpi alamkihtideks:

Media Access Control (MAC) kiht – see vastutab selle eest, kuidas võrgus olev seade meediumile juurdepääsu saab ja andmete edastamist lubab.
Loogilise lingi juhtimiskiht – see kiht vastutab identiteedi ja võrgukihi protokollide kapseldamise eest ning võimaldab teil tõrke leida.

Andmesidekihi olulised funktsioonid

Raamimine, mis jagab võrgukihi andmed raamideks.
Võimaldab lisada raamile päise, et määrata allika ja sihtmasina füüsiline aadress
Lisab saatja ja vastuvõtjate loogilised aadressid
Samuti vastutab ta kogu sõnumi hankimisprotsessi eest sihtkohta edastamise eest.
Samuti pakub see tõrkekontrollisüsteemi, milles tuvastatakse kahjustused või kadunud kaadrid.
Andmesidekiht pakub ka mehhanismi andmete edastamiseks sõltumatute võrkude kaudu, mis on omavahel ühendatud.

Transpordi kiht

Transpordikiht põhineb võrgukihil, et pakkuda andmete edastamist lähtemasinas olevast protsessist sihtmasinas asuvasse protsessi. Seda hostitakse ühe või mitme võrgu kaudu ning see säilitab ka teenindusfunktsioonide kvaliteedi.

See määrab, kui palju andmeid kuhu ja millise kiirusega tuleb saata. See kiht põhineb rakendusekihilt saadud sõnumitel. See aitab tagada, et andmeühikud edastatakse vigadeta ja järjestuses.

Transpordikiht aitab teil kontrollida lingi töökindlust voo juhtimise, veakontrolli ning segmenteerimise või desegmenteerimise kaudu.

Transpordikiht pakub ka kinnitust eduka andmeedastuse kohta ja saadab järgmised andmed juhul, kui tõrkeid ei esinenud. TCP on transpordikihi tuntuim näide.

Transpordikihtide olulised funktsioonid

See jagab seansikihilt saadud sõnumi segmentideks ja nummerdab need järjestuse moodustamiseks.
Transpordikiht tagab, et sõnum edastatakse sihtmasinas õigesse protsessi.
Samuti tagab see, et kogu sõnum saabub vigadeta, muidu tuleks see uuesti saata.

Võrgukiht

Võrgukiht pakub funktsionaalseid ja protseduurilisi vahendeid muutuva pikkusega andmejadade edastamiseks ühest sõlmest teise, mis on ühendatud "erinevates võrkudes".

Sõnumi edastamine võrgukihis ei anna garanteeritud usaldusväärset võrgukihi protokolli.

Võrgukihile kuuluvad kihihaldusprotokollid on järgmised:

marsruutimise protokollid
multisaaterühma haldamine
võrgukihi aadressi määramine.

Sessiooni kiht

Seansikiht juhib arvutitevahelisi dialooge. See aitab teil luua ja lõpetada ühendused kohaliku ja kaugrakenduse vahel.

See kiht nõuab loogilist ühendust, mis tuleks luua lõppkasutaja nõudmisel. See kiht tegeleb kogu olulise sisselogimise või parooli valideerimisega.

Seansikiht pakub selliseid teenuseid nagu dialoogidistsipliin, mis võib olla dupleks- või pooldupleks. Seda rakendatakse enamasti rakenduskeskkondades, mis kasutavad kaugprotseduurikutseid.

Seansikihi oluline funktsioon

See loob, säilitab ja lõpetab seansi.
Seansikiht võimaldab kahel süsteemil dialoogi siseneda
Samuti võimaldab see protsessil lisada andmete aurule kontrollpunkti.

Esitluskiht

Esitluskiht võimaldab teil määratleda vormi, milles andmeid kahe suhtleva üksuse vahel vahetatakse. See aitab teil ka andmete tihendamise ja krüptimisega hakkama saada.

See kiht teisendab andmed vormile, mille rakendus aktsepteerib. Samuti vormindab ja krüpteerib andmed, mis tuleks saata kõigis võrkudes. Seda kihti tuntakse ka kui a süntaksikiht.

Esitluskihtide funktsioon

Märgikoodi tõlkimine ASCII-st EBCDIC-sse.
Andmete tihendamine: võimaldab vähendada võrgus edastatavate bittide arvu.
Andmete krüpteerimine: aitab teil andmeid turvalisuse eesmärgil krüpteerida, näiteks parooli krüpteerimiseks.
See pakub kasutajaliidest ja tuge sellistele teenustele nagu meil ja failiedastus.

Rakenduste kiht

Rakenduskiht suhtleb rakendusprogrammiga, mis on OSI mudeli kõrgeim tase. Rakenduskiht on OSI kiht, mis on lõppkasutajale kõige lähemal. See tähendab, et OSI rakenduskiht võimaldab kasutajatel suhelda teiste tarkvararakendustega.

Rakenduskiht suhtleb suhtluskomponendi rakendamiseks tarkvararakendustega. Andmete tõlgendamine rakendusprogrammi poolt jääb alati väljapoole OSI mudeli ulatust.

Rakenduskihi näide on sellised rakendused nagu failiedastus, e-post, kaugsisselogimine jne.

Rakenduskihtide funktsioon on

Rakenduskiht aitab teil tuvastada suhtluspartnereid, määrata ressursside saadavust ja sünkroonida suhtlust.
See võimaldab kasutajatel kaughosti sisse logida
See kiht pakub erinevaid e-posti teenuseid
See rakendus pakub hajutatud andmebaasiallikaid ja juurdepääsu erinevate objektide ja teenuste globaalsele teabele.

OSI mudelikihtide vaheline interaktsioon

Ühest arvutirakendusest teise saadetud teave peab läbima iga OSI kihi.

Seda selgitatakse alltoodud näites:

Iga OSI-mudeli kiht suhtleb kahe teise kihiga, mis on selle all, ja selle võrdsuskihiga mõnes teises võrgustatud arvutisüsteemis.
Alloleval diagrammil on näha, et esimese süsteemi andmeside kiht suhtleb kahe kihiga, võrgukihi ja süsteemi füüsilise kihiga. Samuti aitab see suhelda teise süsteemi andmesidekihiga.

Erinevatel tasanditel toetatud protokollid

kiht	Nimi	protokollid
Kiht 7	taotlus	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Kiht 6	Esitlus	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Kiht 5	istung	NetBIOS, SAP
Kiht 4	transport	TCP, UDP
Kiht 3	võrk	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Kiht 2	Andmeühendus	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, Fiber Cable jne.
Kiht 1	füüsiline	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Erinevused OSI ja TCP/IP vahel

Siin on mõned olulised erinevused OSI ja TCP/IP mudeli vahel.

OSI mudel	TCP/IP mudel
OSI mudel võimaldab selgelt eristada liideseid, teenuseid ja protokolle.	TCP/IP ei paku selgeid eristuspunkte teenuste, liideste ja protokollide vahel.
OSI kasutab marsruutimise standardite ja protokollide määratlemiseks võrgukihti.	TCP/IP kasutab ainult Interneti-kihti.
OSI mudel kasutab alumiste kihtide funktsionaalsuse määratlemiseks kahte eraldi kihti, füüsilist ja andmelinki	TCP/IP kasutab ainult ühte kihti (linki).
OSI mudeli puhul on transpordikiht ainult ühendusele orienteeritud.	Kiht TCP/IP mudel on nii ühendusele orienteeritud kui ka ühenduseta.
OSI mudelis on andmeside kiht ja füüsiline kiht eraldi kihid.	TCP-s on andmeside kiht ja füüsiline kiht ühendatud ühe hosti-võrgu kihina.
OSI päise minimaalne suurus on 5 baiti.	Päise minimaalne suurus on 20 baiti.

OSI mudeli eelised

Siin on OSI mudeli kasutamise peamised eelised/plussid:

See aitab teil ruuterit, lülitit, emaplaati ja muud riistvara standardida
Vähendab keerukust ja standardib liideseid
Hõlbustab modulaarset inseneritööd
Aitab teil tagada koostalitlusvõimelise tehnoloogia
Aitab teil evolutsiooni kiirendada
Protokollid saab asendada uute protokollidega, kui tehnoloogia muutub.
Pakkuge tuge nii ühendusele orienteeritud teenustele kui ka ühenduseta teenustele.
See on arvutivõrkude standardmudel.
Toetab ühenduseta ja ühendusele orienteeritud teenuseid.
Pakub paindlikkust erinevat tüüpi protokollidega kohanemiseks

OSI mudeli puudused

Siin on mõned OSI mudeli kasutamise miinused/miinused:

Protokollide sobitamine on tüütu ülesanne.
Saate seda kasutada ainult võrdlusmudelina.
Ei määratle ühtegi konkreetset protokolli.
OSI võrgukihi mudelis dubleeritakse mõned teenused paljudes kihtides, näiteks transpordi- ja andmesidekihis
Kihid ei saa töötada paralleelselt, kuna iga kiht peab eelmisest kihist andmete hankimiseks ootama.

kokkuvõte

OSI mudel on loogiline ja kontseptuaalne mudel, mis määratleb võrgusuhtluse, mida kasutavad süsteemid, mis on avatud vastastikusele sidumisele ja suhtlemisele teiste süsteemidega.
OSI mudelis tuleks kiht luua ainult seal, kus on vaja kindlaid abstraktsioonitasemeid.
OSI kiht aitab teil mõista suhtlust võrgu kaudu
1984. aastal võttis ISO ametlikult vastu OSI arhitektuuri rahvusvahelise standardina

kiht	Nimi	funktsioon	protokollid
Kiht 7	taotlus	Võrguressurssidele juurdepääsu võimaldamiseks.	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Kiht 6	Esitlus	Andmete tõlkimiseks, krüpteerimiseks ja tihendamiseks.	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Kiht 5	istung	Seansi loomiseks, haldamiseks ja lõpetamiseks	NetBIOS, SAP
Kiht 4	transport	Transpordikiht põhineb võrgukihil, et pakkuda andmete edastamist lähtemasinas olevast protsessist sihtmasinas asuvasse protsessi.	TCP, UDP
Kiht 3	võrk	Võrguühenduse pakkumiseks. Pakettide teisaldamiseks allikast sihtkohta	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Kiht 2	Andmeühendus	Bittide korraldamiseks raamidesse. Et pakkuda hop-to-hop kohaletoimetamist	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, Fiber Cable jne.
Kiht 1	füüsiline	Bittide edastamiseks meediumi kaudu. Mehaaniliste ja elektriliste spetsifikatsioonide esitamine	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.