Slojevi OSI modela i protokoli u računalnim mrežama

Što je OSI model?

OSI model je logički i konceptualni model koji definira mrežnu komunikaciju koju koriste sustavi otvoreni za međusobno povezivanje i komunikaciju s drugim sustavima. Međusobno povezivanje otvorenog sustava (OSI model) također definira logičku mrežu i učinkovito opisuje prijenos računalnih paketa korištenjem različitih slojeva protokola.

Karakteristike OSI modela

Evo nekoliko važnih karakteristika OSI modela:

• Sloj treba stvoriti samo tamo gdje su potrebne određene razine apstrakcije.
• Funkciju svakog sloja treba odabrati prema međunarodno standardiziranim protokolima.
• Broj slojeva treba biti velik kako se zasebne funkcije ne bi smjele staviti u isti sloj. Istovremeno, trebao bi biti dovoljno malen da arhitektura ne postane jako komplicirana.
• U OSI modelu, svaki sloj se oslanja na sljedeći niži sloj za izvođenje primitivnih funkcija. Svaka bi razina trebala biti u mogućnosti pružiti usluge sljedećem višem sloju
• Promjene napravljene u jednom sloju ne bi trebale zahtijevati promjene u drugim umivaonicima.

Zašto OSI model?

• Pomaže vam u razumijevanju komunikacije putem mreže
• Rješavanje problema lakše je odvajanjem funkcija u različite mrežne slojeve.
• Pomaže vam razumjeti nove tehnologije kako se razvijaju.
• Omogućuje vam usporedbu primarnih funkcionalnih odnosa na različitim mrežnim slojevima.

Povijest OSI modela

Evo bitnih orijentira iz povijesti OSI modela:

• U kasnim 1970-ima ISO je proveo program za razvoj općih standarda i metoda umrežavanja.
• Godine 1973., eksperimentalni paketno komutirani sustav u Velikoj Britaniji identificirao je zahtjev za definiranje protokola više razine.
• Godine 1983. OSI model je prvobitno trebao biti detaljna specifikacija stvarnih sučelja.
• Godine 1984. ISO je formalno prihvatio OSI arhitekturu kao međunarodni standard

7 slojeva OSI modela

OSI model je slojeviti sustav poslužiteljske arhitekture u kojem je svaki sloj definiran prema specifičnoj funkciji koju treba izvršiti. Svih ovih sedam slojeva surađuju kako bi prenijeli podatke s jednog sloja na drugi.

• Gornji slojevi: Bavi se pitanjima primjene i uglavnom se implementira samo u softver. Najviša je najbliža krajnjem korisniku sustava. U ovom sloju, komunikacija od jednog krajnjeg korisnika do drugog počinje korištenjem interakcije između aplikacijskog sloja. Obradit će sve do krajnjeg korisnika.
• Donji slojevi: Ovi slojevi obrađuju aktivnosti povezane s prijenosom podataka. Fizički sloj i slojevi podatkovne veze također su implementirani u softver i hardver.

Gornji i donji sloj dalje dijele mrežnu arhitekturu na sedam različitih slojeva kao što je prikazano u nastavku

• primjena
• Prezentacija
• Sjednica
• prijevoz
• Mreža, podatkovna veza
• Fizički slojevi

Proučimo detaljno svaki sloj:

Fizički sloj

Fizički sloj pomaže vam definirati električne i fizičke specifikacije podatkovne veze. Ova razina uspostavlja odnos između uređaja i fizičkog prijenosnog medija. Fizički sloj se ne bavi protokolima ili drugim sličnim stavkama višeg sloja. Jedan primjer tehnologije koja djeluje na fizičkom sloju u telekomunikacijama je PRI (Primary Rate Interface). Da biste saznali više o PRI i kako to radi, možete posjetiti ovaj informativni članak.

Primjeri hardvera u fizičkom sloju su mrežni adapteri, ethernet, repetitori, mrežna čvorišta itd.

Sloj podatkovne veze

Sloj podatkovne veze ispravlja greške koje se mogu pojaviti na fizičkom sloju. Sloj vam omogućuje da definirate protokol za uspostavljanje i prekid veze između dva povezana mrežna uređaja.

To je sloj razumljiv IP adrese, koji vam pomaže da definirate logičko adresiranje tako da se svaka krajnja točka treba identificirati.

Sloj vam također pomaže implementirati usmjeravanje paketa kroz mrežu. Pomaže vam definirati najbolji put, koji vam omogućuje prijenos podataka od izvora do odredišta.

Sloj podatkovne veze je podijeljen na dvije vrste podslojeva:

1. Sloj kontrole pristupa medijima (MAC) - odgovoran je za kontrolu načina na koji uređaj u mreži dobiva pristup mediju i dopušta prijenos podataka.
2. Sloj kontrole logičke veze - Ovaj sloj je odgovoran za identitet i enkapsulaciju protokola mrežnog sloja i omogućuje vam da pronađete grešku.

Važne funkcije sloja podatkovne veze

• Framing koji dijeli podatke iz mrežnog sloja u okvire.
• Omogućuje dodavanje zaglavlja u okvir za definiranje fizičke adrese izvornog i odredišnog stroja
• Dodaje logičke adrese pošiljatelja i primatelja
• Također je odgovoran za proces dovođenja cijele poruke do odredišta.
• Također nudi sustav za kontrolu grešaka u kojem detektira oštećenje ponovnog slanja ili izgubljene okvire.
• Sloj podatkovne veze također pruža mehanizam za prijenos podataka preko nezavisnih mreža koje su međusobno povezane.

Transportni sloj

Prijenosni sloj nadograđuje se na mrežni sloj kako bi omogućio prijenos podataka od procesa na izvornom stroju do procesa na odredišnom stroju. Udomljava se pomoću jedne ili više mreža, a također održava kvalitetu usluga.

Određuje koliko podataka treba poslati gdje i kojom brzinom. Ovaj sloj se temelji na poruci primljenoj od aplikacijskog sloja. Pomaže osigurati da se podatkovne jedinice isporučuju bez grešaka i u nizu.

Prijenosni sloj vam pomaže kontrolirati pouzdanost veze kroz kontrolu protoka, kontrolu grešaka i segmentaciju ili desegmentaciju.

Prijenosni sloj također nudi potvrdu uspješnog prijenosa podataka i šalje sljedeće podatke u slučaju da nije došlo do pogreške. TCP je najpoznatiji primjer transportnog sloja.

Važne funkcije transportnih slojeva

• Poruku primljenu od sloja sesije dijeli na segmente i numerira ih kako bi napravio niz.
• Prijenosni sloj osigurava da je poruka isporučena ispravnom procesu na odredišnom stroju.
• Također osigurava da cijela poruka stigne bez ikakvih grešaka, inače bi je trebalo ponovno poslati.

Mrežni sloj

Mrežni sloj pruža funkcionalna i proceduralna sredstva prijenosa nizova podataka promjenjive duljine s jednog čvora na drugi spojen u "različitim mrežama".

Isporuka poruka na mrežnom sloju ne daje jamstveno pouzdan protokol mrežnog sloja.

Protokoli za upravljanje slojem koji pripadaju mrežnom sloju su:

1. protokoli usmjeravanja
2. upravljanje multicast grupom
3. dodjela adrese mrežnog sloja.

Sloj sesije

Sloj sesije kontrolira dijaloge između računala. Pomaže vam uspostaviti pokretanje i prekidanje veza između lokalne i udaljene aplikacije.

Ovaj sloj zahtjeva logičku vezu koja bi se trebala uspostaviti na zahtjev krajnjeg korisnika. Ovaj sloj obrađuje svu važnu prijavu ili provjeru valjanosti lozinke.

Sloj sesije nudi usluge poput discipline dijaloga, koji može biti dupleks ili poludupleks. Uglavnom se implementira u aplikacijskim okruženjima koja koriste udaljene pozive procedura.

Važna funkcija sloja sesije

• Uspostavlja, održava i završava sesiju.
• Sloj sesije omogućuje dvama sustavima ulazak u dijalog
• Također omogućuje procesu dodavanje kontrolne točke u paru podataka.

Sloj prezentacije

Prezentacijski sloj vam omogućuje da definirate oblik u kojem se podaci razmjenjuju između dva entiteta koji komuniciraju. Također vam pomaže u rukovanju kompresijom podataka i enkripcijom podataka.

Ovaj sloj pretvara podatke u oblik koji prihvaća aplikacija. Također formatira i šifrira podatke koji bi se trebali slati preko svih mreža. Ovaj sloj je također poznat kao a sloj sintakse.

Funkcija prezentacijskih slojeva

• Prijevod koda znakova iz ASCII u EBCDIC.
• Kompresija podataka: Omogućuje smanjenje broja bitova koji se trebaju prenijeti na mreži.
• Šifriranje podataka: Pomaže vam šifrirati podatke u sigurnosne svrhe — na primjer, šifriranje lozinkom.
• Omogućuje korisničko sučelje i podršku za usluge poput e-pošte i prijenosa datoteka.

Sloj aplikacije

Aplikacijski sloj komunicira s aplikacijskim programom, što je najviša razina OSI modela. Aplikacijski sloj je OSI sloj, koji je najbliži krajnjem korisniku. To znači da OSI aplikacijski sloj omogućuje korisnicima interakciju s drugom softverskom aplikacijom.

Aplikacijski sloj stupa u interakciju sa softverskim aplikacijama za implementaciju komunikacijske komponente. Tumačenje podataka od strane aplikacijskog programa uvijek je izvan dosega OSI modela.

Primjer aplikacijskog sloja je aplikacija poput prijenosa datoteka, e-pošte, daljinske prijave itd.

Funkcije aplikacijskih slojeva su

• Aplikacijski sloj vam pomaže identificirati komunikacijske partnere, određujući dostupnost resursa i sinkronizirajući komunikaciju.
• Korisnicima omogućuje prijavu na udaljeni host
• Ovaj sloj pruža razne usluge e-pošte
• Ova aplikacija nudi distribuirane izvore baze podataka i pristup globalnim informacijama o različitim objektima i uslugama.

Interakcija između slojeva OSI modela

Informacije poslane s jedne računalne aplikacije na drugu moraju proći kroz svaki od OSI slojeva.

Ovo je objašnjeno u donjem primjeru:

• Svaki sloj unutar OSI modela komunicira s druga dva sloja koji su ispod njega i ravnopravnim slojem u nekom drugom umreženom računalnom sustavu.
• Na donjem dijagramu možete vidjeti da sloj podatkovne veze prvog sustava komunicira s dva sloja, mrežnim slojem i fizičkim slojem sustava. Također vam pomaže u komunikaciji sa slojem podatkovne veze drugog sustava.

Protokoli podržani na različitim razinama

sloj	Ime i Prezime	Protokoli
Sloj 7	primjena	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Sloj 6	Prezentacija	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Sloj 5	Sjednica	NetBIOS, SAP
Sloj 4	prijevoz	TCP, UDP
Sloj 3	mreža	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Sloj 2	Podatkovna veza	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, optički kabel itd.
Sloj 1	fizička	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Razlike između OSI i TCP/IP

Ovdje su neke važne razlike između OSI i TCP/IP modela:

OSI model	TCP/IP model
OSI model pruža jasnu razliku između sučelja, usluga i protokola.	TCP/IP ne nudi nikakve jasne razlike između usluga, sučelja i protokola.
OSI koristi mrežni sloj za definiranje standarda i protokola usmjeravanja.	TCP/IP koristi samo internetski sloj.
OSI model koristi dva odvojena sloja fizičku i podatkovnu vezu za definiranje funkcionalnosti donjih slojeva	TCP/IP koristi samo jedan sloj (link).
OSI model, transportni sloj je samo orijentiran na povezivanje.	Sloj od TCP/IP model je i orijentiran na povezivanje i bez povezivanja.
U OSI modelu, sloj podatkovne veze i fizički su zasebni slojevi.	U TCP-u sloj podatkovne veze i fizički sloj kombinirani su kao jedan sloj host-mreža.
Minimalna veličina OSI zaglavlja je 5 bajtova.	Minimalna veličina zaglavlja je 20 bajtova.

Prednosti OSI modela

Ovdje su glavne prednosti/prednosti korištenja OSI modela:

• Pomaže vam standardizirati usmjerivač, preklopnik, matičnu ploču i drugi hardver
• Smanjuje složenost i standardizira sučelja
• Olakšava modularni inženjering
• Pomaže vam osigurati interoperabilnu tehnologiju
• Pomaže vam da ubrzate evoluciju
• Protokoli se mogu zamijeniti novim protokolima kada se tehnologija promijeni.
• Pružite podršku za usluge usmjerene na povezivanje kao i usluge bez povezivanja.
• To je standardni model u računalnim mrežama.
• Podržava usluge bez veze i usluge usmjerene na vezu.
• Nudi fleksibilnost za prilagodbu različitim vrstama protokola

Nedostaci OSI modela

Evo nekoliko mana/nedostataka korištenja OSI modela:

• Podešavanje protokola je dosadan zadatak.
• Možete ga koristiti samo kao referentni model.
• Ne definira nikakav specifični protokol.
• U OSI modelu mrežnog sloja, neke usluge su duplicirane u mnogim slojevima kao što su transportni i podatkovni slojevi
• Slojevi ne mogu raditi paralelno jer svaki sloj mora čekati da dobije podatke od prethodnog sloja.

rezime

• OSI model je logički i konceptualni model koji definira mrežnu komunikaciju koju koriste sustavi otvoreni za međusobno povezivanje i komunikaciju s drugim sustavima
• U OSI modelu, sloj treba kreirati samo tamo gdje su potrebne određene razine apstrakcije.
• OSI sloj vam pomaže razumjeti komunikaciju preko mreže
• Godine 1984. ISO je formalno prihvatio OSI arhitekturu kao međunarodni standard

sloj	Ime i Prezime	funkcija	Protokoli
Sloj 7	primjena	Za dopuštanje pristupa mrežnim resursima.	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Sloj 6	Prezentacija	Za prevođenje, šifriranje i komprimiranje podataka.	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Sloj 5	Sjednica	Za uspostavljanje, upravljanje i prekid sesije	NetBIOS, SAP
Sloj 4	prijevoz	Prijenosni sloj nadograđuje se na mrežni sloj kako bi omogućio prijenos podataka od procesa na izvornom stroju do procesa na odredišnom stroju.	TCP, UDP
Sloj 3	mreža	Omogućiti rad na mreži. Za premještanje paketa od izvora do odredišta	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Sloj 2	Podatkovna veza	Za organiziranje bitova u okvire. Za pružanje dostave hop-to-hop	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, optički kabel itd.
Sloj 1	fizička	Za prijenos bitova preko medija. Osigurati mehaničke i električne specifikacije	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.