OSI mudelikihid ja protokollid arvutivõrgus

Autor: Bryce Leo Bryce Leo
Hours Ajakohastatud

⚡ Nutikas kokkuvõte

OSI mudeli kihid ja protokollid defineerivad, kuidas võrgukommunikatsioon on kontseptuaalselt struktureeritud seitsmeks kihiks – füüsiline, andmeside-, võrgu-, transpordi-, seansi-, esitus- ja rakendusekiht. Igal kihil on kindlad kohustused ja protokollid ning see teenindab ainult sellest kõrgemal ja madalamal asuvat kihti.

  • 📚 Jäta meelde seitse kihti: Füüsiline, andmesideühendus, võrk, transport, seanss, esitlus ja rakendus – kaablist kasutajarakenduseni.
  • 🔗 Grupeeri alumine ja ülemine kiht: Madalamad kihid (1–4) liigutavad bitte ja pakette; ülemised kihid (5–7) käsitlevad seanssi, vormingut ja rakenduse semantikat.
  • 🧾 Protokollide sobitamine kihtidega: IP ja ICMP L3-l, TCP ja UDP L4-l, HTTP ja SMTP L7-l – kihi tundmine paljastab õige tööriista.
  • 🆚 Võrdle TCP/IP-ga: OSI-l on seitse kihti ja range viide, samas kui TCP/IP jagab need neljaks praktiliseks kihiks, mida kasutatakse tänapäevases internetis.
  • 🤖 Kasutage tehisintellekti virnade silumiseks: Tehisintellekti assistendid selgitavad Wireshark jäädvustab kihtide kaupa, tõstab esile, millises OSI kihis tõrge asub, ja soovitab õiget diagnostikakäsku.
Loe rohkem

7 OSI mudeli kihti

Mis on OSI-mudel?

. OSI (avatud süsteemide omavahelise ühenduse) mudel on kontseptuaalne võrdlusmudel, mis kirjeldab andmete liikumist võrgus olevate süsteemide vahel. See jagab kommunikatsiooni seitsmeks osaks.tract kihti, millel igaühel on selgelt määratletud vastutus ja kindel protokollide komplekt. Mudelit ei rakendata täpselt nii, nagu see päris võrkudes on joonistatud – TCP/IP on tegelikult kasutatav protokollipinu –, kuid OSI kihid jäävad standardseks sõnavaraks, mida insenerid kasutavad võrguprobleemide arutlemiseks.

OSI mudeli omadused

  • Kiht luuakse ainult siis, kui on olemas selge kõhulihaste tase.tractsioon on vajalik.
  • Iga kihi funktsioon valitakse nii, et see oleks kooskõlas rahvusvaheliselt standardiseeritud protokolliga.
  • Kihtide arv peaks olema piisav, et muresid eraldada, kuid piisavalt väike, et vältida liigset keerukust.
  • Iga kiht tugineb primitiivsete teenuste puhul vahetult selle all olevale kihile ja pakub teenuseid vahetult ülemisele kihile.
  • Ühe kihi sees tehtav muudatus ei tohiks nõuda muudatusi selle kohal ega all asuvates kihtides.

Miks kasutada OSI mudelit?

  • Pakub ühist sõnavara võrgusuhtluse mõistmiseks.
  • Lihtsustab tõrkeotsingut, jagades funktsioonid sõltumatuteks võrgukihtideks.
  • Aitab inseneridel kaardi abil uusi tehnoloogiaid omaks võttaping need tuttavatele kihtidele.
  • Võimaldab võrrelda funktsionaalseid seoseid erinevate protokollipakkide vahel.

OSI mudeli ajalugu

  • 1970ndate lõpp — ISO alustas programmi üldiste võrgustandardite määratlemiseks.
  • 1973 — eksperimentaalne pakettkommuteeritud süsteem Ühendkuningriigis tõi esile vajaduse kõrgema taseme protokollide järele.
  • 1983 — OSI mudel avaldati esmakordselt üksikasjaliku liidese spetsifikatsioonina.
  • 1984 — ISO võttis OSI arhitektuuri ametlikult vastu rahvusvahelise standardina (ISO 7498).

OSI mudeli 7 kihti

OSI-mudel on kihiline viitearhitektuur, milles iga kiht täidab kindlat funktsiooni. Seitse kihti töötavad koos, et edastada andmeid saatjalt vastuvõtjale.

  • Ülemised kihid (rakendus, esitlus, seanss): tegelevad rakenduste semantikaga ja töötavad peamiselt tarkvaras.
  • Madalamad kihid (transport, võrk, andmeside, füüsiline): tegelevad andmeedastuse, pakettide jagamise, raamimise ja füüsilise keskkonnaga. Andmesideühendus ja füüsiline hõlmavad ka riistvara.

Seitse kihti, ülevalt alla, on järgmised:

  1. taotlus
  2. Esitlus
  3. istung
  4. Transport
  5. võrk
  6. Andmeühendus
  7. füüsiline

7 OSI mudeli kihti

Võrgu kihtide diagramm.

Füüsiline kiht

. Füüsiline kiht määratleb andmeühenduse elektrilised, mehaanilised ja füüsikalised spetsifikatsioonid. See kannab töötlemata bitte edastuskeskkonna kaudu ega ole seotud protokollide ega kõrgema kihi semantikaga. PRI (Primary Rate Interface) on üks telekommunikatsiooni näide, mis töötab sellel kihil – lisateavet leiate jaotisest PRI õpetus.

Füüsilise kihi riistvara näideteks on võrguadapterid, Etherneti kaablid, repiiterid ja võrgujaoturid.

SEOTUD ARTIKLID

Andmelingi kiht

. Andmesidekiht Tuvastab ja parandab füüsilisel kihil esineda võivaid vigu ning haldab protokolli, mis loob ja lõpetab ühenduse kahe otse ühendatud seadme vahel. See raamib toorbitid struktureeritud kaadritesse ja tegeleb füüsilise (MAC) adresseerimisega.

Andmeside on jagatud kaheks alamkihiks:

  1. Meediumile juurdepääsu kontroll (MAC): kontrollib, kuidas seadmed saavad juurdepääsu jagatud andmekandjale ja kuidas nad seda teevad transmit andmed.
  2. Loogilise lingi kontroll (LLC): Tuvastab ja kapseldab võrgukihi protokolle ning tuvastab vigu.

Andmesidekihi olulised funktsioonid

  • Raamimine: jagab võrgukihi andmed kaadriteks.
  • Lisab päise, mis sisaldab lähte- ja sihtkoha füüsilist (MAC-aadressi).
  • Pakub kaadrite hop-to-hop edastamist külgnevate seadmete vahel.
  • Tuvastab vead ja taotleb kahjustatud või kadunud kaadreid uuesti.
  • Pakub mehhanismi omavahel ühendatud sõltumatute võrkude läbimiseks.

Võrgukiht

. Võrgukiht pakub funktsionaalseid ja protseduurilisi vahendeid muutuva pikkusega andmejadade edastamiseks eri võrkudes asuvate hostide vahel. See tegeleb loogilise adresseerimise (IP), marsruutimise ja pakettide edastamisega.

Võrgukihi edastus ei ole loomupäraselt usaldusväärne – selle garantii on transpordikihi ülesanne. Selle kihi haldusprotokollid hõlmavad järgmist:

  1. Marsruutimisprotokollid (OSPF, BGP, RIP).
  2. Multisaadete grupihaldus (IGMP).
  3. Võrgukihi aadresside määramine (DHCP).

Transpordi kiht

. Transpordikiht See tugineb võrgukihile, et pakkuda otsast lõpuni andmeedastust lähte- ja sihtmasinate protsesside vahel. See säilitab teenuse kvaliteedi omadused, nagu järjestamine, töökindlus ja voo juhtimine.

Transpordikiht jagab ülemise kihi sõnumid segmentideks, nummerdab need ja paneb vastuvõtjas uuesti kokku. See garanteerib veatu ja õiges järjekorras edastamise usaldusväärsete protokollidega (nt TCP) kasutamisel või aktsepteerib kadusid kiiruse nimel UDP-ga kasutamisel.

Transpordikihi olulised funktsioonid

  • Segmenteerib seansikihilt vastuvõetud sõnumi ja nummerdab iga segmendi.
  • Edastab iga segmendi portide abil sihtmasinal õigele protsessile.
  • Tagab kogu sõnumi veatu kohalejõudmisetransmitvajadusel.
  • Haldab voo juhtimist nii, et kiire saatja ei koormaks aeglast vastuvõtjat üle.

Sessiooni kiht

. Seansi kiht kontrollib kahe arvuti vahelisi dialooge (seansse). See loob, haldab ja lõpetab loogilisi ühendusi, tegeleb vajadusel autentimisega ning toetab nii täisdupleks- kui ka pooldupleksdialooge. Seda rakendatakse kõige sagedamini keskkondades, mis kasutavad kaugprotseduurikõnesid.

Seansikihi olulised funktsioonid

  • Loob, haldab ja lõpetab kahe süsteemi vahelise seansi.
  • Võimaldab mõlemal süsteemil astuda kontrollitud dialoogi.
  • Lisab andmevoogu kontrollpunktid, et seanss saaks pärast katkestust jätkuda.

Esitluskiht

. Esitluskiht määratleb vormingu, milles andmeid kahe suhtleva üksuse vahel vahetatakse, ning tegeleb tihendamise ja krüpteerimisega. Mõnikord nimetatakse seda süntaksikiht.

Esitluskihi funktsioonid

  • Märgistiku teisendus (näiteks ASCII-st EBCDIC-ks).
  • Andmete tihendamine juhtmel olevate bittide vähendamiseks.
  • Andmete krüptimine – näiteks TLS kasuliku koormuse terviklikkuse ja konfidentsiaalsuse kaitsmiseks.
  • Pakub vormingutuge sellistele teenustele nagu e-post ja failiedastus.

Rakenduste kiht

. Rakenduskiht on lõppkasutajale kõige lähemal asuv kiht ja ainus, mis suhtleb otse rakendustega. See ei sisalda rakendusi endid – selle asemel on see avatud võrguteenustele, mida rakendused kasutavad.

Rakenduskihi funktsioonid

  • Tuvastab suhtluspartnerid, määrab ressursside saadavuse ja sünkroniseerib suhtlust.
  • Võimaldab kasutajatel kaughosti sisse logida.
  • Pakub e-posti teenuseid ja juurdepääsu kataloogidele.
  • Pakub hajutatud andmebaasile juurdepääsu objektide ja teenuste globaalsele teabele.

OSI mudelikihtide vaheline interaktsioon

Ühest arvutirakendusest teise saadetav teave liigub saatjal läbi OSI kihtide, üle juhtme ja tagasi läbi vastuvõtja kihtide.

  • Iga kiht suhtleb selle kohal oleva kihi, selle all oleva kihi ja vastava partnerkihiga kaugsüsteemis.
  • Alloleval diagrammil suhtleb esimese süsteemi andmesidekiht sama hostarvuti võrgu- ja füüsilise kihiga ning kaugsüsteemi andmesidekihiga.

OSI mudelikihtide vaheline interaktsioon

Igas OSI kihis toetatud protokollid

kiht Eesnimi Ühised protokollid
Kiht 7 taotlus SMTP, HTTP, HTTPS, FTP, POP3, SNMP, DNS
Kiht 6 Esitlus MPEG, ASCII, SSL, TLS
Kiht 5 istung NetBIOS, SAPRPC
Kiht 4 Transport TCP, UDP, SCTP
Kiht 3 võrk IPv4, IPv6, ICMP, IPsec, ARP, MPLS
Kiht 2 Andmeühendus Ethernet, PPP, kaadrirelee, ATM, HDLC
Kiht 1 füüsiline RS-232, 100BaseTX, ISDN, IEEE 802.11 (füüsiline signaalimine)

OSI ja TCP/IP erinevused

OSI ja TCP/IP erinevused

OSI mudel TCP/IP mudel
Pakub selget eristust liideste, teenuste ja protokollide vahel. Ei tõmba ranget piiri teenuste, liideste ja protokollide vahele.
On seitse kihti. Sellel on neli kihti (rakendus, transport, internet, võrgule juurdepääs).
Kasutab marsruutimiseks spetsiaalset võrgukihti. Kasutab ühte internetikihti, mis ühendab marsruutimise ja adresseerimise.
Omab eraldi füüsilist ja andmesidekihti. Ühendab füüsilise ja andmesidekihi üheks võrgule juurdepääsu kihiks.
Transpordikiht on ühendusepõhine. . TCP / IP Transpordikiht on nii ühendusepõhine (TCP) kui ka ühenduseta (UDP).
OSI päise minimaalne suurus on umbes 5 baiti. TCP/IP päise minimaalne suurus on 20 baiti.

OSI mudeli eelised

  • Standardiseerib ruuterid, lülitid ja muu riistvara täpselt määratletud kihtide piiride ümber.
  • Vähendab keerukust ja standardiseerib liideseid.
  • Hõlbustab modulaarset projekteerimist – müüjad saavad ühe kihi sees uuendusi teha ilma teisi rikkumata.
  • Garanteerib müüjatevahelise koostalitlusvõimelise tehnoloogia.
  • Kiirendab võrguprotokollide arengut.
  • Pakub tuge nii ühendusepõhistele kui ka ühenduseta teenustele.
  • Jääb arvutivõrkude õpetamise standardseks võrdlusmudeliks.
  • Pakub paindlikkust kohanemiseks paljude protokollitüüpidega.

OSI mudeli puudused

  • Reaalmaailma protokollide sobitamine OSI kihtidesse võib olla tüütu.
  • See on ainult võrdlusmudel – see ei defineeri konkreetseid protokolle.
  • Mõned teenused dubleeritakse kihtide vahel (näiteks veakontroll transpordi- ja andmelingi puhul).
  • Kihid ei saa paralleelselt töötada – igaüks kiht ootab eelmise kihi väljundit.

KKK

ISO (Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon) töötas OSI mudeli välja 1970. aastate lõpus ja võttis selle ametlikult kasutusele 1984. aastal standardina ISO 7498. See on endiselt võrgustamise õpetamise kanooniline viitearhitektuur.

OSI on seitsmekihiline võrdlusmudel. TCP/IP on neljakihiline protokollipakk, mida tegelikult internetis kasutatakse, kus füüsiline ja andmeside on ühendatud võrguühenduseks ning seanss/esitlus on ühendatud rakenduseks.

HTTP toimib rakenduskihis (7. kiht). See kulgeb transpordikihis (4. kiht) TCP peal, mis ise töötab võrgukihis (3. kiht) IP kaudu.

Mõlemad. Kodakondsuseta paketifiltrid töötavad 3./4. kihil, kontrollides IP-aadresse ja TCP/UDP porte. Rakenduste tulemüürid (WAF-id) ja puhverserverid kontrollivad 7. kihil, mõistes HTTP, DNS või muid protokolle.

„Palun ärge visake vorstipitsa ära” – füüsiline, andmeside, võrk, transport, seanss, esitlus, rakendus – alt üles. Reverse seda ülalt alla meenutamiseks.

Standardsed kommutaatorid töötavad 2. kihil (andmeside) ja edastavad kaadreid MAC-aadressi järgi. 3. kihi kommutaatorid lisavad marsruutimisvõimalusi ja edastavad pakette IP-aadressi järgi, ühendades kommuteerimise ja marsruutimise ühes seadmes.

Tehisintellekti assistendid teevad märkusi Wireshark jäädvustab kiht kihi haaval, genereerib konkreetsetele kihtidele kaardistatud harjutusviktoriine ja selgitab reaalseid intsidente (DNS-i rike, TLS-i käepigistuse viga) vastutava OSI kihi seisukohast.

Jah. Sellise sümptomi korral nagu „sait laeb aeglaselt ainult WiFi-ühenduse kaudu”, kaardistavad tehisintellekti tööriistad selle kõige tõenäolisemale kihile (füüsiline või andmesidekiht) ja pakuvad käske (ping, traceroute, iperf) ja selgitage, kuidas algpõhjust kinnitada.

Võta see postitus kokku järgmiselt: