OSI modelllager och protokoll i datornätverk

Vad är OSI-modellen?

OSI-modellen är en logisk och konceptuell modell som definierar nätverkskommunikation som används av system öppna för sammankoppling och kommunikation med andra system. Open System Interconnection (OSI-modellen) definierar också ett logiskt nätverk och beskriver effektivt datorpaketöverföring genom att använda olika lager av protokoll.

OSI-modellens egenskaper

Här är några viktiga egenskaper hos OSI-modellen:

Ett lager bör endast skapas där de bestämda abstraktionsnivåerna behövs.
Funktionen för varje lager bör väljas enligt de internationellt standardiserade protokollen.
Antalet lager bör vara stort så att separata funktioner inte ska läggas i samma lager. Samtidigt ska den vara tillräckligt liten så att arkitekturen inte blir särskilt komplicerad.
I OSI-modellen förlitar sig varje lager på nästa lägre lager för att utföra primitiva funktioner. Varje nivå bör kunna tillhandahålla tjänster till nästa högre lager
Ändringar som görs i ett lager bör inte behöva ändringar i andra lager.

Varför OSI-modell?

Hjälper dig att förstå kommunikation över ett nätverk
Felsökning är enklare genom att dela upp funktioner i olika nätverkslager.
Hjälper dig att förstå nya teknologier när de utvecklas.
Låter dig jämföra primära funktionella relationer på olika nätverkslager.

OSI-modellens historia

Här är viktiga landmärken från OSI-modellens historia:

I slutet av 1970-talet genomförde ISO ett program för att utveckla allmänna standarder och metoder för nätverkande.
1973 identifierade ett experimentellt paketförmedlat system i Storbritannien kravet på att definiera protokoll på högre nivå.
År 1983 var OSI-modellen ursprungligen tänkt att vara en detaljerad specifikation av faktiska gränssnitt.
1984 antogs OSI-arkitekturen formellt av ISO som en internationell standard

7 lager av OSI-modellen

OSI-modellen är ett skiktat serverarkitektursystem där varje lager definieras enligt en specifik funktion som ska utföras. Alla dessa sju lager arbetar tillsammans för att överföra data från ett lager till ett annat.

De övre skikten: Den behandlar applikationsproblem och implementeras oftast endast i mjukvara. Den högsta är närmast slutsystemanvändaren. I detta lager börjar kommunikationen från en slutanvändare till en annan genom att använda interaktionen mellan applikationslagret. Det kommer att bearbetas hela vägen till slutanvändaren.
De nedre skikten: Dessa lager hanterar aktiviteter relaterade till datatransport. Det fysiska lagret och datalänkslagren implementeras också i mjukvara och hårdvara.

Övre och undre skikt delar upp nätverksarkitekturen ytterligare i sju olika skikt enligt nedan

Ansökan
Presentation
Session Test
Johtin
Nätverk, datalänk
Fysiska lager

7 lager av OSI-modellen — Nätverksskiktdiagram

Låt oss studera varje lager i detalj:

Fysiskt lager

Det fysiska lagret hjälper dig att definiera de elektriska och fysiska specifikationerna för dataanslutningen. Denna nivå fastställer förhållandet mellan en enhet och ett fysiskt överföringsmedium. Det fysiska lagret handlar inte om protokoll eller andra sådana objekt med högre lager. Ett exempel på en teknik som verkar på det fysiska lagret inom telekommunikation är PRI (Primary Rate Interface). Att lära sig mer om PRI och hur det fungerar, kan du besöka den här informativa artikeln.

Exempel på hårdvara i det fysiska lagret är nätverksadaptrar, ethernet, repeaters, nätverkshubbar, etc.

Datalänkskikt

Datalänkslager korrigerar fel som kan uppstå på det fysiska lagret. Lagret låter dig definiera protokollet för att upprätta och avsluta en anslutning mellan två anslutna nätverksenheter.

Det är IP-adress begripligt lager, som hjälper dig att definiera logisk adressering så att alla slutpunkter ska identifieras.

Lagret hjälper dig också att implementera routing av paket genom ett nätverk. Det hjälper dig att definiera den bästa vägen, vilket gör att du kan ta data från källan till destinationen.

Datalänklagret är uppdelat i två typer av underlager:

Media Access Control (MAC) lager- Det är ansvarigt för att kontrollera hur enheten i ett nätverk får tillgång till medium och tillåter att överföra data.
Lager för logisk länkkontroll - Detta lager ansvarar för identitet och inkapsling av nätverkslagerprotokoll och låter dig hitta felet.

Viktiga funktioner i Datalink Layer

Framing som delar upp data från nätverkslagret i ramar.
Låter dig lägga till rubrik i ramen för att definiera den fysiska adressen för källan och målmaskinen
Lägger till logiska adresser för avsändare och mottagare
Det är också ansvarigt för inköpsprocessen till destinationsprocessens leverans av hela meddelandet.
Den erbjuder också ett system för felkontroll där den upptäcker omsändningsskador eller förlorade ramar.
Datalänklager tillhandahåller också en mekanism för att överföra data över oberoende nätverk som är sammanlänkade.

Transportlager

Transportlagret bygger på nätverkslagret för att tillhandahålla datatransport från en process på en källmaskin till en process på en destinationsmaskin. Den är värd med hjälp av enstaka eller flera nätverk och upprätthåller även tjänstekvaliteten.

Den bestämmer hur mycket data som ska skickas vart och i vilken takt. Detta lager bygger på meddelandet som tas emot från applikationslagret. Det hjälper till att säkerställa att dataenheter levereras felfria och i ordningsföljd.

Transportlager hjälper dig att kontrollera tillförlitligheten hos en länk genom flödeskontroll, felkontroll och segmentering eller desegmentering.

Transportlagret erbjuder också en bekräftelse på den framgångsrika dataöverföringen och skickar nästa data om inga fel inträffade. TCP är det mest kända exemplet på transportskiktet.

Viktiga funktioner för Transport Layers

Den delar upp meddelandet som tas emot från sessionslagret i segment och numrerar dem för att skapa en sekvens.
Transportlager ser till att meddelandet levereras till rätt process på målmaskinen.
Den ser också till att hela meddelandet kommer fram utan några fel, annars bör det sändas om.

Nätverkslager

Nätverkslagret tillhandahåller det funktionella och förfarandemässiga sättet att överföra datasekvenser med variabel längd från en nod till en annan ansluten i "olika nätverk".

Meddelandeleverans på nätverkslagret ger ingen garanti för att vara tillförlitligt nätverkslagerprotokoll.

Lagerhanteringsprotokoll som tillhör nätverkslagret är:

routingprotokoll
multicast-grupphantering
adresstilldelning i nätverkslager.

Layer session

Session Layer styr dialogerna mellan datorer. Det hjälper dig att upprätta start och avslutande av anslutningarna mellan den lokala och fjärranslutna applikationen.

Detta lager begär en logisk anslutning som bör upprättas på slutanvändarens krav. Detta lager hanterar all viktig inloggnings- eller lösenordsvalidering.

Sessionslagret erbjuder tjänster som dialogdisciplin, som kan vara duplex eller halvduplex. Det är mestadels implementerat i applikationsmiljöer som använder fjärranrop.

Viktig funktion för Session Layer

Den upprättar, underhåller och avslutar en session.
Sessionslager gör det möjligt för två system att gå in i en dialog
Det tillåter också en process för att lägga till en kontrollpunkt till steam of data.

Presentationslager

Presentationsskiktet låter dig definiera i vilken form data ska utbytas mellan de två kommunicerande enheterna. Det hjälper dig också att hantera datakomprimering och datakryptering.

Detta lager omvandlar data till den form som accepteras av applikationen. Den formaterar och krypterar också data som ska skickas över alla nätverk. Detta lager är också känt som en syntaxlager.

Funktionen av presentationslager

Översättning av teckenkod från ASCII till EBCDIC.
Datakomprimering: Gör det möjligt att minska antalet bitar som behöver överföras på nätverket.
Datakryptering: Hjälper dig att kryptera data för säkerhetsändamål – till exempel lösenordskryptering.
Det ger ett användargränssnitt och stöd för tjänster som e-post och filöverföring.

Applikationslager

Applikationsskiktet interagerar med ett applikationsprogram, vilket är den högsta nivån av OSI-modell. Applikationsskiktet är OSI-skiktet, som ligger närmast slutanvändaren. Det betyder att OSI-applikationslagret tillåter användare att interagera med andra programvaror.

Applikationsskiktet interagerar med mjukvaruapplikationer för att implementera en kommunicerande komponent. Tolkningen av data av applikationsprogrammet ligger alltid utanför OSI-modellens ram.

Exempel på applikationslagret är en applikation som filöverföring, e-post, fjärrinloggning, etc.

Funktionen för applikationslagren är

Application-layer hjälper dig att identifiera kommunikationspartner, bestämma resurstillgänglighet och synkronisera kommunikation.
Det tillåter användare att logga in på en fjärrvärd
Detta lager tillhandahåller olika e-posttjänster
Denna applikation erbjuder distribuerade databaskällor och tillgång för global information om olika objekt och tjänster.

Interaktion mellan OSI-modelllager

Information som skickas från en datorapplikation till en annan måste passera genom vart och ett av OSI-lagren.

Detta förklaras i nedanstående exempel:

Varje lager inom en OSI-modell kommunicerar med de andra två lagren som finns under det och dess peer-lager i något annat nätverksanslutet datorsystem.
I nedanstående diagram kan du se att datalänklagret i det första systemet kommunicerar med två lager, nätverkslagret och systemets fysiska lager. Det hjälper dig också att kommunicera med datalänkslagret i det andra systemet.

Protokoll som stöds på olika nivåer

skikt	Namn	Protokoll
Layer 7	Ansökan	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Layer 6	Presentation	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Layer 5	Session Test	NetBIOS, SAP
Layer 4	Johtin	TCP, UDP
Layer 3	nätverks	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Layer 2	Data länk	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, Fiberkabel, etc.
Layer 1	Mått	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Skillnader mellan OSI och TCP/IP

Här är några viktiga skillnader mellan OSI- och TCP/IP-modellen:

OSI-modell	TCP/IP-modell
OSI-modellen ger en tydlig skillnad mellan gränssnitt, tjänster och protokoll.	TCP/IP erbjuder inga tydliga särskiljande punkter mellan tjänster, gränssnitt och protokoll.
OSI använder nätverkslagret för att definiera routingstandarder och protokoll.	TCP/IP använder endast internetlagret.
OSI-modellen använder två separata lager fysiska och datalänk för att definiera funktionaliteten för de nedre lagren	TCP/IP använder endast ett lager (länk).
OSI-modell, transportskiktet är endast anslutningsorienterat.	Ett lager av TCP/IP-modell är både anslutningsorienterad och anslutningslös.
I OSI-modellen är datalänkslager och fysiska separata lager.	I TCP kombineras datalänklager och fysiskt lager som ett enda värd-till-nätverkslager.
Minsta storlek på OSI-huvudet är 5 byte.	Minsta rubrikstorlek är 20 byte.

Fördelar med OSI-modellen

Här är stora fördelar/fördelar med att använda OSI-modellen:

Det hjälper dig att standardisera router, switch, moderkort och annan hårdvara
Minskar komplexiteten och standardiserar gränssnitt
Underlättar modulär konstruktion
Hjälper dig att säkerställa interoperabel teknik
Hjälper dig att påskynda utvecklingen
Protokoll kan ersättas av nya protokoll när tekniken förändras.
Tillhandahålla support för anslutningsorienterade tjänster samt anslutningslösa tjänster.
Det är en standardmodell inom datornätverk.
Stöder anslutningslösa och anslutningsorienterade tjänster.
Erbjuder flexibilitet att anpassa till olika typer av protokoll

Nackdelar med OSI-modellen

Här är några nackdelar med att använda OSI-modellen:

Att anpassa protokoll är en tråkig uppgift.
Du kan bara använda den som en referensmodell.
Definierar inget specifikt protokoll.
I OSI nätverkslagermodellen dupliceras vissa tjänster i många lager, såsom transport- och datalänklagren
Lager kan inte fungera parallellt eftersom varje lager måste vänta på att få data från föregående lager.

Sammanfattning

OSI-modellen är en logisk och konceptuell modell som definierar nätverkskommunikation som används av system öppna för sammankoppling och kommunikation med andra system
I OSI-modellen bör lager endast skapas där de bestämda nivåerna av abstraktion behövs.
OSI-lager hjälper dig att förstå kommunikation över ett nätverk
1984 antogs OSI-arkitekturen formellt av ISO som en internationell standard

skikt	Namn	Funktion	Protokoll
Layer 7	Ansökan	För att tillåta åtkomst till nätverksresurser.	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Layer 6	Presentation	För att översätta, kryptera och komprimera data.	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Layer 5	Session Test	För att upprätta, hantera och avsluta sessionen	NetBIOS, SAP
Layer 4	Johtin	Transportlagret bygger på nätverkslagret för att tillhandahålla datatransport från en process på en källmaskin till en process på en destinationsmaskin.	TCP, UDP
Layer 3	nätverks	För att tillhandahålla internetarbete. För att flytta paket från källa till destination	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Layer 2	Data länk	Att organisera bitar i ramar. För att tillhandahålla hop-to-hop-leverans	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, Fiberkabel, etc.
Layer 1	Mått	Att överföra bitar över ett medium. För att tillhandahålla mekaniska och elektriska specifikationer	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.