OSI modellrétegek és protokollok a számítógépes hálózatban

Mi az az OSI modell?

Az OSI-modell egy logikai és koncepcionális modell, amely meghatározza a más rendszerekkel való összekapcsolásra és kommunikációra nyitott rendszerek által használt hálózati kommunikációt. Az Open System Interconnection (OSI-modell) egy logikai hálózatot is meghatároz, és hatékonyan írja le a számítógépes csomagátvitelt különböző protokollrétegek használatával.

Az OSI modell jellemzői

Íme néhány fontos jellemzője az OSI modellnek:

• Fóliát csak ott szabad létrehozni, ahol az absztrakció meghatározott szintjei szükségesek.
• Az egyes rétegek funkcióját a nemzetközileg szabványosított protokollok szerint kell kiválasztani.
• A rétegek számának nagynak kell lennie, hogy ne legyenek külön funkciók ugyanabba a rétegbe. Ugyanakkor elég kicsinek kell lennie ahhoz, hogy az architektúra ne váljon túl bonyolulttá.
• Az OSI modellben minden réteg a következő alsó rétegre támaszkodik primitív funkciók végrehajtásához. Minden szintnek képesnek kell lennie arra, hogy szolgáltatásokat nyújtson a következő magasabb rétegnek
• Az egyik rétegben végrehajtott változtatások nem igényelnek változtatásokat más lavókban.

Miért az OSI modell?

• Segít megérteni a hálózaton keresztüli kommunikációt
• A hibaelhárítás egyszerűbb, ha a funkciókat különböző hálózati rétegekre osztja szét.
• Segít megérteni az új technológiákat azok fejlesztése közben.
• Lehetővé teszi az elsődleges funkcionális kapcsolatok összehasonlítását a különböző hálózati rétegeken.

Az OSI modell története

Íme az OSI modell történetének lényeges tereptárgyai:

• Az 1970-es évek végén az ISO programot folytatott a hálózatépítés általános szabványainak és módszereinek kidolgozására.
• 1973-ban az Egyesült Királyságban egy kísérleti csomagkapcsolt rendszer meghatározta a magasabb szintű protokollok meghatározásának követelményét.
• 1983-ban az OSI modellt eredetileg a tényleges interfészek részletes specifikációjának szánták.
• 1984-ben az ISO hivatalosan is elfogadta az OSI architektúrát nemzetközi szabványként

Az OSI modell 7 rétege

Az OSI-modell egy réteges szerverarchitektúra-rendszer, amelyben minden egyes réteg egy meghatározott funkció szerint van meghatározva. Mind a hét réteg együttműködve továbbítja az adatokat egyik rétegből a másikba.

• A felső rétegek: Alkalmazási problémákkal foglalkozik, és többnyire csak szoftverben implementálva. A legmagasabb van a legközelebb a rendszer végfelhasználójához. Ebben a rétegben az egyik végfelhasználó közötti kommunikáció az alkalmazási réteg közötti interakció használatával kezdődik. Egészen a végfelhasználóig feldolgozza.
• Az alsó rétegek: Ezek a rétegek kezelik az adatátvitelhez kapcsolódó tevékenységeket. A fizikai réteg és az adatkapcsolati rétegek szoftverben és hardverben is megvalósítva.

A felső és az alsó réteg tovább osztja a hálózati architektúrát hét különböző rétegre, az alábbiak szerint

• Alkalmazás
• Bemutatás
• Ülés
• közlekedés
• Hálózat, adatkapcsolat
• Fizikai rétegek

Vizsgáljuk meg részletesen az egyes rétegeket:

Fizikai réteg

A fizikai réteg segít meghatározni az adatkapcsolat elektromos és fizikai specifikációit. Ez a szint határozza meg az eszköz és a fizikai átviteli közeg közötti kapcsolatot. A fizikai réteg nem foglalkozik protokollokkal vagy más hasonló magasabb rétegű elemekkel. A távközlés fizikai szintjén működő technológia egyik példája a PRI (Primary Rate Interface). További információért PRI és hogyan működik, meglátogathatja ezt az informatív cikket.

Példák a fizikai réteg hardverére: hálózati adapterek, Ethernet, átjátszók, hálózati hubok stb.

Adatkapcsolati réteg

Az adatkapcsolati réteg kijavítja a fizikai rétegben előforduló hibákat. A réteg lehetővé teszi a két csatlakoztatott hálózati eszköz közötti kapcsolat létrehozásához és befejezéséhez szükséges protokoll meghatározását.

Ez egy IP-cím érthető réteg, amely segít meghatározni a logikai címzést úgy, hogy minden végpontot azonosítani kell.

A réteg segít a csomagok hálózaton keresztüli továbbításában is. Segít meghatározni a legjobb útvonalat, amely lehetővé teszi, hogy adatokat vigyen a forrásból a célba.

Az adatkapcsolati réteg kétféle alrétegre oszlik:

1. Media Access Control (MAC) réteg – Felelős annak vezérléséért, hogy a hálózatban lévő eszköz hogyan fér hozzá a médiához, és engedélyezi az adatok továbbítását.
2. Logikai kapcsolatvezérlő réteg – Ez a réteg felelős az identitásért és a hálózati rétegbeli protokollok beágyazásáért, és lehetővé teszi a hiba megtalálását.

Az adatkapcsolati réteg fontos funkciói

• Keretezés, amely a hálózati rétegből származó adatokat keretekre osztja.
• Lehetővé teszi fejléc hozzáadását a kerethez a forrás és a célgép fizikai címének meghatározásához
• Hozzáadja a küldő és a fogadó logikai címeit
• Felelős továbbá a beszerzési folyamatért a teljes üzenet célállomási kézbesítéséért.
• Hibakezelési rendszert is kínál, amelyben észleli az újraküldés sérülését vagy elveszett képkockáit.
• Az adatkapcsolati réteg egy mechanizmust is biztosít az adatok továbbítására független hálózatokon, amelyek összekapcsolódnak.

Szállítási réteg

A szállítási réteg a hálózati rétegre épül, hogy adatátvitelt biztosítson a forrásgépen lévő folyamatból a célgépen lévő folyamatba. Egy vagy több hálózaton tárolja, és a szolgáltatási funkciók minőségét is fenntartja.

Meghatározza, hogy mennyi adatot kell hova és milyen sebességgel küldeni. Ez a réteg az alkalmazási rétegtől kapott üzenetekre épül. Segít abban, hogy az adategységek hibamentesen és sorrendben legyenek kézbesítve.

A szállítási réteg segít a kapcsolat megbízhatóságának szabályozásában az áramlásvezérlésen, a hibakezelésen, valamint a szegmentáláson vagy szegmentáláson keresztül.

A szállítási réteg a sikeres adatátvitelt is nyugtázza, és elküldi a következő adatot, ha nem történt hiba. A TCP a szállítási réteg legismertebb példája.

A szállítási rétegek fontos funkciói

• A munkamenet rétegtől kapott üzenetet szegmensekre osztja, és számozással sorozatot alkot.
• A szállítási réteg gondoskodik arról, hogy az üzenet a megfelelő folyamathoz kerüljön kézbesítésre a célgépen.
• Azt is biztosítja, hogy a teljes üzenet hiba nélkül megérkezzen, különben újra el kell küldeni.

Hálózati réteg

A hálózati réteg biztosítja a változó hosszúságú adatszekvenciák átvitelének funkcionális és eljárási eszközeit egyik csomópontról a másikra, amely „különböző hálózatokban” kapcsolódik.

Az üzenettovábbítás a hálózati rétegen nem ad garantáltan megbízható hálózati réteg protokollt.

A hálózati réteghez tartozó rétegkezelési protokollok a következők:

1. útválasztási protokollok
2. multicast csoportkezelés
3. hálózati réteg cím hozzárendelése.

Munkamenet réteg

A Session Layer vezérli a számítógépek közötti párbeszédeket. Segít a helyi és a távoli alkalmazás közötti kapcsolatok indításában és megszakításában.

Ez a réteg logikai kapcsolatot kér, amelyet a végfelhasználó igényei szerint kell létrehozni. Ez a réteg kezeli az összes fontos bejelentkezési vagy jelszóellenőrzést.

A munkamenet réteg olyan szolgáltatásokat kínál, mint a párbeszéd-fegyelem, amely lehet duplex vagy félduplex. Leginkább távoli eljáráshívásokat használó alkalmazási környezetekben valósul meg.

A Session Layer fontos funkciója

• Létrehoz, fenntart és befejez egy munkamenetet.
• A munkamenet réteg lehetővé teszi két rendszer számára, hogy párbeszédbe lépjen
• Lehetővé teszi azt is, hogy egy folyamat ellenőrzőpontot adjon az adatok gőzéhez.

Bemutató réteg

A prezentációs réteg lehetővé teszi annak meghatározását, hogy milyen formában kerüljön sor az adatok cseréjére a két kommunikáló entitás között. Segít az adattömörítés és adattitkosítás kezelésében is.

Ez a réteg átalakítja az adatokat az alkalmazás által elfogadott formába. Ezenkívül formázza és titkosítja azokat az adatokat, amelyeket az összes hálózaton keresztül el kell küldeni. Ez a réteg más néven a szintaktikai réteg.

A prezentációs rétegek funkciója

• Karakterkód fordítása ASCII-ről EBCDIC-re.
• Adattömörítés: Lehetővé teszi a hálózaton továbbítandó bitek számának csökkentését.
• Adattitkosítás: Segít az adatok titkosításában biztonsági okokból – például jelszavas titkosításhoz.
• Felhasználói felületet és támogatást biztosít az olyan szolgáltatásokhoz, mint az e-mail és a fájlátvitel.

Alkalmazási réteg

Az alkalmazási réteg kölcsönhatásba lép egy alkalmazásprogrammal, amely az OSI modell legmagasabb szintjét jelenti. Az alkalmazási réteg az OSI réteg, amely a legközelebb van a végfelhasználóhoz. Ez azt jelenti, hogy az OSI alkalmazási réteg lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy más szoftveralkalmazásokkal kommunikáljanak.

Az alkalmazási réteg kölcsönhatásba lép a szoftveralkalmazásokkal egy kommunikáló komponens megvalósítása érdekében. Az adatok alkalmazási program általi értelmezése mindig kívül esik az OSI modell hatókörén.

Az alkalmazási rétegre példa egy olyan alkalmazás, mint a fájlátvitel, e-mail, távoli bejelentkezés stb.

Az alkalmazási rétegek funkciója a

• Az Application-layer segít a kommunikációs partnerek azonosításában, az erőforrások elérhetőségének meghatározásában és a kommunikáció szinkronizálásában.
• Lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy bejelentkezzenek egy távoli gazdagépre
• Ez a réteg különféle e-mail szolgáltatásokat biztosít
• Ez az alkalmazás elosztott adatbázis-forrásokat és hozzáférést biztosít a különféle objektumokról és szolgáltatásokról szóló globális információkhoz.

Interakció az OSI modell rétegei között

Az egyik számítógépes alkalmazásból a másikba küldött információknak át kell haladniuk az egyes OSI-rétegeken.

Ezt az alábbi példa magyarázza:

• Az OSI-modell minden rétege kommunikál az alatta lévő másik két réteggel, és egy másik hálózati számítási rendszerben lévő társrétegével.
• Az alábbi ábrán látható, hogy az első rendszer adatkapcsolati rétege két réteggel, a hálózati és a rendszer fizikai rétegével kommunikál. Segíti a kommunikációt a második rendszer adatkapcsolati rétegével is.

Különböző szinteken támogatott protokollok

réteg	Név	jegyzőkönyvek
Réteg 7	Alkalmazás	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Réteg 6	Bemutatás	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Réteg 5	Ülés	NetBIOS, SAP
Réteg 4	közlekedés	TCP, UDP
Réteg 3	Hálózat	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Réteg 2	Adatkapcsolat	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, Fiber Cable stb.
Réteg 1	Fizikai	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Az OSI és a TCP/IP közötti különbségek

Íme néhány fontos különbség az OSI és TCP/IP modell között:

OSI modell	TCP/IP modell
Az OSI modell egyértelmű különbséget tesz az interfészek, szolgáltatások és protokollok között.	A TCP/IP nem kínál egyértelmű megkülönböztető pontokat a szolgáltatások, interfészek és protokollok között.
Az OSI a hálózati réteget használja az útválasztási szabványok és protokollok meghatározásához.	A TCP/IP csak az Internet réteget használja.
Az OSI modell két különálló fizikai és adatkapcsolati réteget használ az alsó rétegek funkcionalitásának meghatározására	A TCP/IP csak egy réteget (hivatkozást) használ.
Az OSI modellben a szállítási réteg csak kapcsolatorientált.	Egy réteg a TCP/IP modell kapcsolat-orientált és kapcsolat nélküli is.
Az OSI modellben az adatkapcsolati réteg és a fizikai külön réteg.	A TCP-ben az adatkapcsolati réteg és a fizikai réteg egyetlen gazdagép-hálózat rétegként kombinálódik.
Az OSI fejléc minimális mérete 5 bájt.	A fejléc minimális mérete 20 bájt.

Az OSI modell előnyei

Íme, az OSI-modell használatának főbb előnyei/előnyei:

• Segít szabványosítani az útválasztót, kapcsolót, alaplapot és egyéb hardvereket
• Csökkenti a bonyolultságot és szabványosítja az interfészeket
• Megkönnyíti a moduláris tervezést
• Segít az átjárható technológia biztosításában
• Segít felgyorsítani az evolúciót
• A technológia változása esetén a protokollok új protokollokkal helyettesíthetők.
• Támogatás biztosítása kapcsolat-orientált szolgáltatásokhoz, valamint kapcsolat nélküli szolgáltatásokhoz.
• Ez egy szabványos modell a számítógépes hálózatokban.
• Támogatja a kapcsolat nélküli és kapcsolat-orientált szolgáltatásokat.
• Rugalmasságot kínál a különféle típusú protokollokhoz való alkalmazkodáshoz

Az OSI modell hátrányai

Íme néhány hátránya/hátránya az OSI modell használatának:

• A protokollok illesztése fárasztó feladat.
• Csak referencia modellként használhatja.
• Nem határoz meg semmilyen konkrét protokollt.
• Az OSI hálózati réteg modelljében egyes szolgáltatások több rétegben is megkettőződnek, például a szállítási és adatkapcsolati rétegekben
• A rétegek nem működhetnek párhuzamosan, mivel minden rétegnek várnia kell az előző réteg adatainak lekérésére.

Összegzésként

• Az OSI-modell egy logikai és koncepcionális modell, amely meghatározza a hálózati kommunikációt, amelyet olyan rendszerek használnak, amelyek nyitottak az összekapcsolásra és kommunikációra más rendszerekkel.
• Az OSI modellben csak ott kell réteget létrehozni, ahol az absztrakció meghatározott szintjei szükségesek.
• Az OSI réteg segít megérteni a hálózaton keresztüli kommunikációt
• 1984-ben az ISO hivatalosan is elfogadta az OSI architektúrát nemzetközi szabványként

réteg	Név	Funkció	jegyzőkönyvek
Réteg 7	Alkalmazás	A hálózati erőforrásokhoz való hozzáférés engedélyezése.	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Réteg 6	Bemutatás	Az adatok lefordításához, titkosításához és tömörítéséhez.	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Réteg 5	Ülés	A munkamenet létrehozása, kezelése és befejezése	NetBIOS, SAP
Réteg 4	közlekedés	A szállítási réteg a hálózati rétegre épül, hogy adatátvitelt biztosítson a forrásgépen lévő folyamatból a célgépen lévő folyamatba.	TCP, UDP
Réteg 3	Hálózat	Internetmunka biztosítására. Csomagok mozgatása a forrásból a célba	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Réteg 2	Adatkapcsolat	A bitek keretekbe rendezéséhez. Hop-hopp szállítás biztosítása	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, Fiber Cable stb.
Réteg 1	Fizikai	Bitek átvitelére médiumon keresztül. Mechanikai és elektromos specifikációk megadása	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.