OSI-mallitasot ja -protokollat ​​tietokoneverkossa

Mikä on OSI-malli?

OSI-malli on looginen ja käsitteellinen malli, joka määrittelee verkkoviestinnän, jota käyttävät järjestelmät, jotka ovat avoinna yhteenliittämiselle ja kommunikaatiolle muiden järjestelmien kanssa. Open System Interconnection (OSI-malli) määrittelee myös loogisen verkon ja kuvaa tehokkaasti tietokonepakettien siirtoa käyttämällä erilaisia ​​protokollakerroksia.

OSI-mallin ominaisuudet

Tässä on joitain tärkeitä OSI-mallin ominaisuuksia:

• Taso tulisi luoda vain sinne, missä tarvitaan tietyt abstraktiotasot.
• Kunkin kerroksen toiminto tulee valita kansainvälisesti standardoitujen protokollien mukaisesti.
• Tasojen lukumäärän tulee olla suuri, jotta erillisiä toimintoja ei tulisi laittaa samaan kerrokseen. Samalla sen tulee olla tarpeeksi pieni, jotta arkkitehtuuri ei muutu kovin monimutkaiseksi.
• OSI-mallissa jokainen kerros luottaa seuraavaan alempaan kerrokseen suorittaakseen primitiivisiä toimintoja. Jokaisen tason pitäisi pystyä tarjoamaan palveluita seuraavalle korkeammalle tasolle
• Yhdessä kerroksessa tehtyjen muutosten ei pitäisi vaatia muutoksia muissa lavuissa.

Miksi OSI-malli?

• Auttaa ymmärtämään verkon kautta tapahtuvaa viestintää
• Vianetsintä on helpompaa jakamalla toiminnot eri verkkokerroksiin.
• Auttaa ymmärtämään uusia teknologioita niitä kehitettäessä.
• Voit verrata ensisijaisia ​​toiminnallisia suhteita eri verkkotasoilla.

OSI-mallin historia

Tässä on tärkeitä maamerkkejä OSI-mallin historiasta:

• 1970-luvun lopulla ISO toteutti ohjelman yleisten verkostoitumisstandardien ja -menetelmien kehittämiseksi.
• Vuonna 1973 Isossa-Britanniassa kokeellinen pakettikytkentäinen järjestelmä määritteli vaatimuksen korkeamman tason protokollien määrittelystä.
• Vuonna 1983 OSI-malli oli alun perin tarkoitettu todellisten liitäntöjen yksityiskohtaiseksi määrittelyksi.
• Vuonna 1984 ISO hyväksyi OSI-arkkitehtuurin virallisesti kansainväliseksi standardiksi

7 OSI-mallin kerrosta

OSI-malli on kerrostettu palvelinarkkitehtuurijärjestelmä, jossa jokainen kerros on määritelty tietyn suoritettavan toiminnon mukaan. Kaikki nämä seitsemän kerrosta toimivat yhteistyössä siirtääkseen tietoja tasolta toiselle.

• Yläkerrokset: Se käsittelee sovellusongelmia ja toteutetaan enimmäkseen vain ohjelmistoissa. Korkein on lähimpänä järjestelmän loppukäyttäjää. Tässä kerroksessa viestintä loppukäyttäjältä toiselle alkaa käyttämällä sovelluskerroksen välistä vuorovaikutusta. Se käsittelee aina loppukäyttäjään asti.
• Alemmat kerrokset: Nämä tasot käsittelevät tiedonsiirtoon liittyviä toimintoja. Fyysinen kerros ja datalinkkikerrokset toteutetaan myös ohjelmistoissa ja laitteistoissa.

Ylempi ja alempi kerros jakavat verkkoarkkitehtuurin edelleen seitsemään eri kerrokseen kuten alla

• Hakemus
• esittely
• istunto
• liikenne
• Verkko, tietoyhteys
• Fyysiset kerrokset

Tutkitaan jokaista kerrosta yksityiskohtaisesti:

Fyysinen kerros

Fyysinen kerros auttaa sinua määrittelemään datayhteyden sähköiset ja fyysiset tiedot. Tämä taso määrittää laitteen ja fyysisen lähetysvälineen välisen suhteen. Fyysinen kerros ei koske protokollia tai muita vastaavia korkeamman kerroksen kohteita. Yksi esimerkki tekniikasta, joka toimii tietoliikenteen fyysisellä tasolla, on PRI (Primary Rate Interface). Lisätietoja PRI ja miten se toimii, voit käydä tässä informatiivisessa artikkelissa.

Esimerkkejä fyysisen kerroksen laitteistoista ovat verkkosovittimet, Ethernet, toistimet, verkkokeskittimet jne.

Tietolinkkikerros

Tietolinkkikerros korjaa virheet, joita voi esiintyä fyysisessä kerroksessa. Kerroksen avulla voit määrittää protokollan yhteyden muodostamiseksi ja katkaisemiseksi kahden yhdistetyn verkkolaitteen välillä.

Se on IP-osoitteen ymmärrettävä kerros, jonka avulla voit määrittää loogisen osoitteen niin, että mikä tahansa päätepiste tulisi tunnistaa.

Kerros auttaa myös toteuttamaan pakettien reitityksen verkon kautta. Se auttaa sinua määrittämään parhaan polun, jonka avulla voit viedä tiedot lähteestä määränpäähän.

Tietolinkkikerros on jaettu kahden tyyppiseen alikerrokseen:

1. Media Access Control (MAC) -kerros – Se on vastuussa siitä, kuinka verkon laite pääsee tietovälineeseen ja sallii tiedonsiirron.
2. Loogisen linkin ohjauskerros – Tämä kerros vastaa identiteetistä ja verkkokerroksen protokollien kapseloinnista ja antaa sinun löytää virheen.

Datalink Layerin tärkeät toiminnot

• Kehystys, joka jakaa verkkokerroksen tiedot kehyksiin.
• Voit lisätä kehykseen otsikon lähteen ja kohdekoneen fyysisen osoitteen määrittelemiseksi
• Lisää lähettäjän ja vastaanottajan loogiset osoitteet
• Se vastaa myös koko viestin hankintaprosessista kohdeprosessiin.
• Se tarjoaa myös virheenhallintajärjestelmän, jossa se havaitsee uudelleenlähetysvauriot tai kadonneet kehykset.
• Datalink-kerros tarjoaa myös mekanismin tiedon siirtämiseksi itsenäisten verkkojen kautta, jotka on linkitetty toisiinsa.

Kuljetuskerros

Kuljetuskerros rakentuu verkkokerrokselle tarjotakseen tiedonsiirron lähdekoneen prosessista kohdekoneella olevaan prosessiin. Sitä isännöidään käyttämällä yhtä tai useampaa verkkoa, ja se ylläpitää myös palvelutoimintojen laatua.

Se määrittää, kuinka paljon dataa lähetetään minne ja millä nopeudella. Tämä kerros perustuu viesteihin, jotka vastaanotetaan sovellustasolta. Se auttaa varmistamaan, että tietoyksiköt toimitetaan virheettömästi ja järjestyksessä.

Kuljetuskerroksen avulla voit hallita linkin luotettavuutta vuonhallinnan, virheenhallinnan ja segmentoinnin tai segmentoinnin purkamisen avulla.

Kuljetuskerros tarjoaa myös kuittauksen onnistuneesta tiedonsiirrosta ja lähettää seuraavan tiedon, jos virheitä ei ole tapahtunut. TCP on tunnetuin esimerkki kuljetuskerroksesta.

Kuljetuskerrosten tärkeät toiminnot

• Se jakaa istuntokerroksesta vastaanotetun viestin segmentteihin ja numeroi ne sekvenssin muodostamiseksi.
• Kuljetuskerros varmistaa, että viesti toimitetaan oikeaan prosessiin kohdekoneella.
• Se myös varmistaa, että koko viesti saapuu ilman virheitä, muuten se tulee lähettää uudelleen.

Verkkokerros

Verkkokerros tarjoaa toiminnalliset ja proseduurit välineet vaihtelevan pituisten datasekvenssien siirtämiseksi solmusta toiseen, joka on kytketty "eri verkkoihin".

Viestien toimitus verkkokerroksessa ei anna mitään taatusti luotettavaa verkkokerroksen protokollaa.

Verkkokerrokseen kuuluvat kerroksen hallintaprotokollat ​​ovat:

1. reititysprotokollat
2. monilähetysryhmän hallinta
3. verkkokerroksen osoitteen määrittäminen.

Istunnon kerros

Session Layer ohjaa dialogeja tietokoneiden välillä. Se auttaa sinua luomaan paikallisen ja etäsovelluksen välisten yhteyksien aloittamisen ja lopettamisen.

Tämä kerros pyytää loogista yhteyttä, joka tulee muodostaa loppukäyttäjän vaatimuksesta. Tämä kerros hoitaa kaikki tärkeät sisäänkirjautumis- tai salasanatarkistukset.

Istuntokerros tarjoaa palveluita, kuten dialogin kurinalaisuutta, joka voi olla duplex tai half-duplex. Se toteutetaan enimmäkseen sovellusympäristöissä, jotka käyttävät etäproseduurikutsuja.

Session Layerin tärkeä toiminto

• Se perustaa, ylläpitää ja lopettaa istunnon.
• Istuntokerroksen avulla kaksi järjestelmää voivat tulla dialogiin
• Se mahdollistaa myös prosessin lisätä tarkistuspisteen tietohöyryyn.

Esityskerros

Esityskerroksen avulla voit määrittää muodon, jossa tietoja vaihdetaan kahden viestivän entiteetin välillä. Se auttaa sinua myös käsittelemään tietojen pakkausta ja salausta.

Tämä kerros muuntaa tiedot sovelluksen hyväksymään muotoon. Se myös muotoilee ja salaa tiedot, jotka tulee lähettää kaikissa verkoissa. Tämä kerros tunnetaan myös nimellä a syntaksikerros.

Esityskerrosten toiminta

• Merkkikoodin käännös ASCII:stä EBCDIC:hen.
• Tietojen pakkaus: Mahdollistaa verkossa lähetettävien bittien määrän vähentämisen.
• Tietojen salaus: Auttaa sinua salaamaan tiedot turvallisuussyistä, esimerkiksi salasanan salausta varten.
• Se tarjoaa käyttöliittymän ja tuen palveluille, kuten sähköpostille ja tiedostojen siirrolle.

Sovelluskerros

Sovelluskerros on vuorovaikutuksessa sovellusohjelman kanssa, joka on OSI-mallin korkein taso. Sovelluskerros on OSI-kerros, joka on lähinnä loppukäyttäjää. Se tarkoittaa, että OSI-sovelluskerroksen avulla käyttäjät voivat olla vuorovaikutuksessa muiden ohjelmistosovellusten kanssa.

Sovelluskerros on vuorovaikutuksessa ohjelmistosovellusten kanssa kommunikoivan komponentin toteuttamiseksi. Sovellusohjelman tietojen tulkinta on aina OSI-mallin ulkopuolella.

Esimerkki sovellustasosta on sovellus, kuten tiedostonsiirto, sähköposti, etäkirjautuminen jne.

Sovelluskerrosten tehtävät ovat

• Sovelluskerros auttaa tunnistamaan viestintäkumppanit, määrittämään resurssien saatavuuden ja synkronoimaan viestintää.
• Sen avulla käyttäjät voivat kirjautua sisään etäisäntään
• Tämä kerros tarjoaa erilaisia ​​sähköpostipalveluita
• Tämä sovellus tarjoaa hajautettuja tietokantalähteitä ja pääsyn maailmanlaajuisiin tietoihin erilaisista objekteista ja palveluista.

OSI-mallin kerrosten välinen vuorovaikutus

Tietokonesovelluksesta toiseen lähetettyjen tietojen on läpäistävä kunkin OSI-kerroksen läpi.

Tämä selitetään alla olevassa esimerkissä:

• Jokainen kerros OSI-mallissa kommunikoi kahden muun kerroksen kanssa, jotka ovat sen alapuolella, ja sen vertaiskerroksen kanssa jossain toisessa verkotetussa tietokonejärjestelmässä.
• Alla olevasta kaaviosta näet, että ensimmäisen järjestelmän tietoyhteyskerros kommunikoi kahden kerroksen, verkkokerroksen ja järjestelmän fyysisen kerroksen kanssa. Se auttaa myös kommunikoimaan toisen järjestelmän datalinkkikerroksen kanssa.

Protokollia tuetaan eri tasoilla

kerros	Nimi	Pöytäkirjat
Kerros 7	Hakemus	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Kerros 6	esittely	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Kerros 5	istunto	NetBIOS, SAP
Kerros 4	liikenne	TCP, UDP
Kerros 3	verkko	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Kerros 2	Tietolinkki	RAPA, PPP, kehysrele, pankkiautomaatti, kuitukaapeli jne.
Kerros 1	fyysinen	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Erot OSI:n ja TCP/IP:n välillä

Tässä on joitain tärkeitä eroja OSI- ja TCP/IP-mallien välillä:

OSI-malli	TCP/IP malli
OSI-malli tarjoaa selkeän eron rajapintojen, palvelujen ja protokollien välillä.	TCP/IP ei tarjoa selkeitä erottelupisteitä palvelujen, liitäntöjen ja protokollien välillä.
OSI käyttää verkkokerrosta reititysstandardien ja protokollien määrittelemiseen.	TCP/IP käyttää vain Internet-kerrosta.
OSI-mallissa käytetään kahta erillistä fyysistä ja datalinkin kerrosta alempien kerrosten toiminnallisuuden määrittelemiseen	TCP/IP käyttää vain yhtä kerrosta (linkkiä).
OSI-mallissa kuljetuskerros on vain yhteyssuuntautunut.	Kerros TCP/IP malli on sekä yhteyssuuntautunut että yhteydetön.
OSI-mallissa datalinkkikerros ja fyysinen kerros ovat erillisiä kerroksia.	TCP:ssä datalinkkikerros ja fyysinen kerros yhdistetään yhdeksi isäntä-verkkokerrokseksi.
OSI-otsikon vähimmäiskoko on 5 tavua.	Otsikon vähimmäiskoko on 20 tavua.

OSI-mallin edut

Tässä on OSI-mallin käytön tärkeimmät edut/edut:

• Se auttaa sinua standardoimaan reitittimen, kytkimen, emolevyn ja muut laitteistot
• Vähentää monimutkaisuutta ja standardoi rajapintoja
• Helpottaa modulaarista suunnittelua
• Auttaa varmistamaan yhteentoimivan tekniikan
• Auttaa sinua nopeuttamaan kehitystä
• Protokollat ​​voidaan korvata uusilla protokollilla tekniikan muuttuessa.
• Tarjoa tukea yhteyskeskeisille palveluille sekä yhteydettömälle palvelulle.
• Se on vakiomalli tietokoneverkoissa.
• Tukee yhteydettömiä ja yhteyskeskeisiä palveluita.
• Tarjoaa joustavuutta mukautua erityyppisiin protokolliin

OSI-mallin haitat

Tässä on joitain OSI-mallin käytön haittoja/haittoja:

• Protokollien sovittaminen on työlästä tehtävää.
• Voit käyttää sitä vain vertailumallina.
• Ei määrittele mitään erityistä protokollaa.
• OSI-verkkokerrosmallissa jotkin palvelut ovat päällekkäisiä monissa kerroksissa, kuten kuljetus- ja datalinkkikerroksissa
• Tasot eivät voi toimia rinnakkain, koska jokaisen kerroksen on odotettava saadakseen tietoja edellisestä tasosta.

Yhteenveto

• OSI-malli on looginen ja käsitteellinen malli, joka määrittelee verkkoviestinnän, jota käyttävät järjestelmät, jotka ovat avoimia yhteenliittämiselle ja kommunikaatiolle muiden järjestelmien kanssa.
• OSI-mallissa kerros tulisi luoda vain sinne, missä tarvitaan tietyt abstraktiotasot.
• OSI-kerros auttaa ymmärtämään verkon yli tapahtuvaa viestintää
• Vuonna 1984 ISO hyväksyi OSI-arkkitehtuurin virallisesti kansainväliseksi standardiksi

kerros	Nimi	Toiminto	Pöytäkirjat
Kerros 7	Hakemus	Verkkoresurssien käytön salliminen.	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Kerros 6	esittely	Tietojen kääntäminen, salaaminen ja pakkaaminen.	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Kerros 5	istunto	Istunnon perustaminen, hallinta ja lopettaminen	NetBIOS, SAP
Kerros 4	liikenne	Kuljetuskerros rakentuu verkkokerrokselle tarjotakseen tiedonsiirron lähdekoneen prosessista kohdekoneella olevaan prosessiin.	TCP, UDP
Kerros 3	verkko	Tarjoaa verkkotyötä. Pakettien siirtäminen lähteestä kohteeseen	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Kerros 2	Tietolinkki	Bittien järjestäminen kehyksiksi. Tarjoaa hop-to-hop-toimitusta	RAPA, PPP, kehysrele, pankkiautomaatti, kuitukaapeli jne.
Kerros 1	fyysinen	Bittien lähettäminen välineen yli. Tarjoaa mekaanisia ja sähköisiä eritelmiä	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.