OSI modellrétegek és protokollok a számítógépes hálózatban
Bryce Leo
⚡ Okos összefoglaló
Az OSI modell rétegei és protokolljai meghatározzák, hogy a hálózati kommunikáció hogyan épül fel fogalmilag hét rétegre: fizikai, adatkapcsolati, hálózati, szállítási, munkameneti, megjelenítési és alkalmazási. Minden réteg meghatározott felelősségekkel és protokollokkal rendelkezik, és csak a felette és alatta lévő réteget szolgálja ki.
Mi az OSI modell?
Az OSI (nyílt rendszerek összekapcsolásának) modellje egy fogalmi referenciamodell, amely leírja, hogyan mozognak az adatok a hálózaton lévő rendszerek között. A kommunikációt hét részre osztjatract réteg, mindegyiknek világosan meghatározott felelőssége és egy adott protokollkészlete van. A modell nem pontosan úgy van megvalósítva, ahogyan a valós hálózatokon lerajzolták – a TCP/IP a ténylegesen telepített protokollverem –, de az OSI rétegek továbbra is a szabványos szókincs, amelyet a mérnökök a hálózati problémákról szóló érvelés során használnak.
Az OSI-modell jellemzői
- Egy réteg csak ott jön létre, ahol egy meghatározott hasizomszint van jelen.traccióra van szükség.
- Minden réteg funkcióját úgy választják ki, hogy az összhangban legyen egy nemzetközileg szabványosított protokollal.
- A rétegeknek elég soknak kell lenniük ahhoz, hogy elválasszák a problémákat, de elég kevésnek ahhoz, hogy elkerüljék a túlzott bonyolultságot.
- Minden réteg a közvetlenül alatta lévő rétegre támaszkodik a primitív szolgáltatások tekintetében, és szolgáltatásokat tesz elérhetővé a közvetlenül felette lévő réteg számára.
- Egy rétegen belüli változás nem igényelheti a felette vagy alatta lévő rétegek változását.
Miért érdemes az OSI modellt használni?
- Közös szókincset biztosít a hálózaton keresztüli kommunikáció megértéséhez.
- Megkönnyíti a hibaelhárítást azáltal, hogy független hálózati rétegekre osztja a funkciókat.
- Segíti a mérnököket az új technológiák elsajátításában térkép segítségévelping ismerős rétegekre helyezve őket.
- Lehetővé teszi a funkcionális kapcsolatok összehasonlítását a különböző protokollkészletek között.
Az OSI modell története
- 1970-es évek vége — az ISO elindított egy programot az általános hálózati szabványok meghatározására.
- 1973 — egy kísérleti csomagkapcsolt rendszer az Egyesült Királyságban rávilágított a magasabb szintű protokollok szükségességére.
- 1983 — az OSI modellt először részletes interfészspecifikációként tették közzé.
- 1984 — Az ISO hivatalosan is elfogadta az OSI architektúrát nemzetközi szabványként (ISO 7498).
Az OSI modell 7 rétege
Az OSI modell egy réteges referenciaarchitektúra, amelyben minden réteg egy adott funkciót lát el. A hét réteg együttműködve juttatja el az adatokat a küldőtől a fogadóhoz.
- Felső rétegek (Alkalmazás, Prezentáció, Munkamenet): alkalmazásszemantikájával foglalkoznak, és elsősorban szoftverben futnak.
- Alsóbb rétegek (szállítás, hálózat, adatkapcsolat, fizikai): Az adatátvitellel, a csomagosítással, a keretezéssel és a fizikai közeggel foglalkoznak. Az adatkapcsolat és a fizikai fogalmak magukban foglalják a hardvert is.
A hét réteg, felülről lefelé haladva:
- Alkalmazás
- Bemutatás
- Ülés
- közlekedés
- Hálózat
- Adatkapcsolat
- Fizikai
Hálózati rétegek diagramja.
Fizikai réteg
Az Fizikai réteg meghatározza az adatkapcsolat elektromos, mechanikai és fizikai specifikációit. Nyers biteket szállít egy átviteli közegen, és nem foglalkozik protokollokkal vagy magasabb rétegű szemantikájával. A PRI (Primary Rate Interface) egy olyan telekommunikációs példa, amely ezen a rétegen működik – tudjon meg többet a ... részben. PRI oktatóanyag.
A fizikai réteg hardvereire példák a hálózati adapterek, az Ethernet-kábelezés, az ismétlők és a hálózati elosztók.
Adatkapcsolati réteg
Az Adatkapcsolati réteg Észleli és kijavítja a fizikai rétegen előforduló hibákat, és kezeli azt a protokollt, amely létrehozza és lezárja a kapcsolatot két közvetlenül csatlakoztatott eszköz között. A nyers biteket strukturált keretekbe keretezi, és kezeli a fizikai (MAC) címzést.
Az adatkapcsolat két alrétegre oszlik:
- Médiahozzáférés-vezérlés (MAC): szabályozza, hogy az eszközök hogyan férhetnek hozzá a megosztott adathordozóhoz, és hogyan transmit adatokat.
- Logikai kapcsolatvezérlés (LLC): azonosítja és beágyazza a hálózati rétegű protokollokat, és észleli a hibákat.
Az adatkapcsolati réteg fontos funkciói
- Keretezés: a hálózati réteg adatait keretekre osztja.
- Hozzáad egy fejlécet, amely tartalmazza a forrás és a cél fizikai (MAC) címét.
- Hop-to-hop keretek kézbesítését biztosítja a szomszédos eszközök között.
- Észleli a hibákat, és újra lekéri a sérült vagy elveszett kereteket.
- Mechanizmust kínál az összekapcsolt független hálózatok bejárásához.
Hálózati réteg
Az Hálózati réteg biztosítja a változó hosszúságú adatszekvenciák különböző hálózatokon található hosztok közötti átvitelének funkcionális és eljárási eszközeit. Kezeli a logikai címzést (IP), az útválasztást és a csomagtovábbítást.
A hálózati rétegű kézbesítés nem eredendően megbízható – ennek garantálása a szállítási réteg feladata. Az ezen a rétegen található rétegkezelési protokollok a következők:
- Útválasztási protokollok (OSPF, BGP, RIP).
- Többcímes csoportkezelés (IGMP).
- Hálózati rétegű címkiosztás (DHCP).
Szállítási réteg
Az Szállítási réteg A hálózati rétegre épít, hogy végpontok közötti adatátvitelt biztosítson a forrás- és célgépeken futó folyamatok között. Olyan szolgáltatásminőségi tulajdonságokat tart fenn, mint a rendezés, a megbízhatóság és az adatfolyam-vezérlés.
A szállítási réteg (Station layer) szegmensekre osztja a felső rétegbeli üzeneteket, megszámozza azokat, majd a vevőnél újra összeállítja. Megbízható protokollokkal, például a TCP-vel használva garantálja a hibamentes, sorrendben történő kézbesítést, UDP-vel használva pedig a sebességért cserébe elfogadja a veszteséget.
A szállítási réteg fontos funkciói
- Szegmentálja a munkamenet rétegtől kapott üzenetet, és számozza az egyes szegmenseket.
- Minden szegmenst portok használatával kézbesít a célgépen lévő megfelelő folyamathoz.
- Biztosítja, hogy a teljes üzenet hiba nélkül megérkezzen,transmitszükség esetén.
- Kezeli az áramlásvezérlést, így egy gyors küldő nem terheli túl a lassú vevőt.
Munkamenet réteg
Az Munkamenet réteg vezérli a két számítógép közötti párbeszédeket (munkameneteket). Logikai kapcsolatokat hoz létre, kezel és zár le, szükség esetén hitelesítést végez, és támogatja mind a teljes, mind a fél-duplex párbeszédeket. Leggyakrabban olyan környezetekben alkalmazzák, amelyek távoli eljáráshívásokat használnak.
A munkamenet réteg fontos funkciói
- Létrehoz, fenntart és leállít egy munkamenetet két rendszer között.
- Lehetővé teszi a két rendszer számára, hogy ellenőrzött párbeszédbe kezdjenek.
- Ellenőrzőpontokat ad hozzá egy adatfolyamhoz, hogy a munkamenet megszakítás után folytatódhasson.
Bemutató réteg
Az Bemutató réteg meghatározza a formátumot, amelyben az adatok két kommunikáló entitás között kicserélődnek, valamint kezeli a tömörítést és a titkosítást. Néha a szintaktikai réteg.
A megjelenítési réteg funkciói
- Karakterkészlet-átalakítás (például ASCII-ről EBCDIC-re).
- Adattömörítés a vezetéken lévő bitek csökkentése érdekében.
- Adattitkosítás – például TLS a hasznos adatok integritásának és bizalmas jellegének védelme érdekében.
- Formátumtámogatást nyújt olyan szolgáltatásokhoz, mint az e-mail és a fájlátvitel.
Alkalmazási réteg
Az Alkalmazási réteg ez a végfelhasználóhoz legközelebbi réteg, és az egyetlen, amely közvetlenül kommunikál az alkalmazásokkal. Nem tartalmazza magukat az alkalmazásokat – ehelyett az alkalmazások által használt hálózati szolgáltatásokat teszi elérhetővé.
Az alkalmazásréteg funkciói
- Azonosítja a kommunikációs partnereket, meghatározza az erőforrások elérhetőségét és szinkronizálja a kommunikációt.
- Lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy bejelentkezzenek egy távoli gépre.
- E-mail szolgáltatásokat és címtárhozzáférést biztosít.
- Elosztott adatbázis-hozzáférést kínál az objektumokkal és szolgáltatásokkal kapcsolatos globális információkhoz.
Interakció az OSI modell rétegei között
Az egyik számítógépes alkalmazásból a másikba küldött információ lefelé áramlik a küldő OSI rétegein keresztül, át a vezetéken, majd vissza a vevő rétegein keresztül.
- Minden réteg kommunikál a felette lévő réteggel, az alatta lévő réteggel és a távoli rendszeren lévő megfelelő peer réteggel.
- Az alábbi ábrán az első rendszer adatkapcsolati rétege kommunikál az ugyanazon a gépen található hálózati és fizikai rétegekkel, valamint a távoli rendszer adatkapcsolati rétegével.
Az egyes OSI rétegeken támogatott protokollok
| réteg | Név | Közös protokollok |
|---|---|---|
| Réteg 7 | Alkalmazás | SMTP, HTTP, HTTPS, FTP, POP3, SNMP, DNS |
| Réteg 6 | Bemutatás | MPEG, ASCII, SSL, TLS |
| Réteg 5 | Ülés | NetBIOS, SAP, RPC |
| Réteg 4 | közlekedés | TCP, UDP, SCTP |
| Réteg 3 | Hálózat | IPv4, IPv6, ICMP, IPsec, ARP, MPLS |
| Réteg 2 | Adatkapcsolat | Ethernet, PPP, keretrelé, ATM, HDLC |
| Réteg 1 | Fizikai | RS-232, 100BaseTX, ISDN, IEEE 802.11 (fizikai jelzés) |
Az OSI és a TCP/IP közötti különbségek
| OSI modell | TCP/IP modell |
|---|---|
| Világos különbséget tesz az interfészek, szolgáltatások és protokollok között. | Nem húz szigorú határvonalat a szolgáltatások, interfészek és protokollok között. |
| Hét rétegből áll. | Négy rétegből áll (alkalmazás, szállítás, internet, hálózati hozzáférés). |
| Dedikált hálózati réteget használ az útválasztáshoz. | Egyetlen internetes réteget használ, amely egyesíti az útválasztást és a címzést. |
| Külön fizikai és adatkapcsolati rétegekkel rendelkezik. | A fizikai és az adatkapcsolati rétegeket egyetlen hálózati hozzáférési réteggé egyesíti. |
| A szállítási réteg kapcsolatorientált. | Az TCP / IP A szállítási réteg létezik kapcsolatorientált (TCP) és kapcsolatmentes (UDP) réteg is. |
| Az OSI fejléc minimális mérete körülbelül 5 bájt. | A TCP/IP fejléc minimális mérete 20 bájt. |
Az OSI modell előnyei
- Szabványosítja az útválasztókat, kapcsolókat és egyéb hardvereket jól meghatározott réteghatárok körül.
- Csökkenti a bonyolultságot és szabványosítja a felhasználói felületeket.
- Lehetővé teszi a moduláris tervezést – a szállítók egyetlen rétegen belül is innovációt végezhetnek anélkül, hogy másokat megsértenének.
- Garantálja az interoperábilis technológiát a különböző gyártók között.
- Felgyorsítja a hálózati protokollok fejlődését.
- Támogatja mind a kapcsolatorientált, mind a kapcsolat nélküli szolgáltatásokat.
- Továbbra is a standard referenciamodell a számítógépes hálózatok oktatásában.
- Rugalmasságot kínál a sokféle protokollhoz való alkalmazkodáshoz.
Az OSI modell hátrányai
- A valós protokollok OSI rétegekbe illesztése fárasztó lehet.
- Ez csak egy referenciamodell – nem definiál konkrét protokollokat.
- Néhány szolgáltatás rétegek között ismétlődik (például a Transport és az Data Link hibaellenőrzése).
- A rétegek nem futhatnak párhuzamosan – mindegyik az előző réteg kimenetére vár.
