Model van interactie van open systemen van computernetwerken. OSI Open Systems Interconnectie Model

Dit model is in 1984 ontwikkeld door de International Standard Organization (ISO), en in het origineel heet het Open Systems Interconnection, OSI.
Het open-systeeminteractiemodel (in feite het netwerkinteractiemodel) is een standaard voor het ontwerp van netwerkcommunicatie en gaat uit van een gelaagde benadering van de constructie van netwerken.
Elk niveau van het model bedient verschillende stadia van het interactieproces. Door de indeling in lagen maakt het OSI-netwerkmodel het gemakkelijk voor hardware en software om samen te werken. Het OSI-model verdeelt netwerkfuncties in zeven lagen: applicatie, presentatie, sessie, transport, netwerk, link en fysiek.

• Fysieke laag(Fysieke laag) - definieert de manier waarop computers fysiek op het netwerk zijn aangesloten. De functies van de middelen die betrekking hebben op deze laag zijn de bit-voor-bit omzetting van digitale gegevens in signalen die via een fysiek medium (bijvoorbeeld via een kabel) worden verzonden, evenals de daadwerkelijke overdracht van signalen.
• Link laag(Data Link-laag) - is verantwoordelijk voor het organiseren van gegevensoverdracht tussen abonnees via de fysieke laag, daarom zijn op dit niveau adresseringsmiddelen voorzien die het mogelijk maken om de zender en ontvanger op unieke wijze te identificeren in de gehele set abonnees die is aangesloten op de gemeenschappelijke communicatielijn. De functies van deze laag omvatten ook het bestellen van transmissie met het oog op parallel gebruik van één communicatielijn door meerdere paren abonnees. Bovendien bieden linklaagfaciliteiten foutcontrole die kan optreden wanneer gegevens worden verzonden door de fysieke laag.
• Netwerklaag(Netwerklaag) - biedt gegevenslevering tussen computers in het netwerk, dat de vereniging is van verschillende fysieke netwerken. Dit niveau veronderstelt de aanwezigheid van logische adresseringsmiddelen die een eenduidige identificatie van een computer in het onderling verbonden netwerk mogelijk maken. Een van de belangrijkste functies van dit niveau is de doelgerichte overdracht van gegevens aan een specifieke ontvanger.
• Transport laag(Transportlaag) - implementeert de overdracht van gegevens tussen twee programma's die op verschillende computers werken, terwijl ervoor wordt gezorgd dat er geen verlies en duplicatie van informatie is die kan optreden als gevolg van transmissiefouten van lagere lagen. Als de gegevens die door de transportlaag worden verzonden, gefragmenteerd zijn, garanderen de middelen van deze laag dat de fragmenten in de juiste volgorde worden samengesteld.
• Sessie (of sessie) niveau(Sessielaag) - Hiermee kunnen twee programma's een continue interactie over het netwerk onderhouden, een sessie (sessie) of sessie genoemd. Deze laag beheert het opzetten van sessies, informatie-uitwisseling en sessiebeëindiging. Het is ook verantwoordelijk voor identificatie, waardoor alleen bepaalde abonnees kunnen deelnemen aan de sessie, en biedt beveiligingsdiensten om de toegang tot sessie-informatie te stroomlijnen.
• Presentatie laag(Presentatielaag) - voert de tussentijdse transformatie uit van de gegevens van het uitgaande bericht in een gemeenschappelijk formaat, dat wordt geleverd door middel van de lagere lagen, evenals de omgekeerde transformatie van de inkomende gegevens van het gemeenschappelijke formaat in een begrijpelijk formaat door het ontvangende programma.
• Toepassingsniveau(Applicatielaag) - Biedt netwerkfuncties op hoog niveau, zoals bestandsoverdracht, e-mailberichten, enz.

OSI-model in gewone taal

Het OSI-model is een afkorting van het Engelse Open System Interconnection, dat wil zeggen het model van interconnectie van open systemen. Open systemen kunnen worden opgevat als netwerkapparatuur (computers met netwerkkaarten, switches, routers).
Het OSI-netwerkmodel is een blauwdruk (of communicatieactieplan) voor netwerkapparaten. OSI speelt ook een rol bij het creëren van nieuwe netwerkprotocollen, omdat het dient als referentie voor interoperabiliteit.
OSI bestaat uit 7 blokken (lagen). Elk blok vervult zijn eigen unieke rol in het netwerken van verschillende netwerkapparaten.
7 lagen van het OSI-model: 1 - fysiek, 2 - kanaal, 3 - netwerk, 4 - transport, 5 - sessie, 6 - weergaven, 7 - toepassingen.
Elk niveau van het model heeft zijn eigen set netwerkprotocollen (standaarden voor gegevensoverdracht) waarmee apparaten op het netwerk gegevens uitwisselen.
Onthoud dat hoe complexer een netwerkapparaat is, hoe meer mogelijkheden het biedt, maar het neemt ook meer niveaus in beslag en als gevolg daarvan werkt het langzamer.

Netwerk modellen. Deel 1. OSI.

Het is beslist beter om met de theorie te beginnen en dan soepel over te gaan naar de praktijk. Daarom zullen we eerst het netwerkmodel (theoretisch model) beschouwen, en dan zullen we een beetje het gordijn openen over hoe het theoretische netwerkmodel past in de netwerkinfrastructuur (netwerkapparatuur, gebruikerscomputers, kabels, radiogolven, enz.).
Dus, netwerkmodel is een model voor de interactie van netwerkprotocollen. En protocollen zijn op hun beurt standaarden die bepalen hoe verschillende programma's gegevens uitwisselen.
Laat me het uitleggen aan de hand van een voorbeeld: bij het openen van een pagina op internet stuurt de server (waar de pagina die wordt geopend zich bevindt) gegevens (hypertekstdocument) naar uw browser via het HTTP-protocol. Dankzij het HTTP-protocol weet uw browser, die gegevens van de server ontvangt, deze te verwerken en met succes te verwerken, zodat u de opgevraagde pagina krijgt.
Als je nog niet weet wat een pagina op internet is, zal ik het in een notendop uitleggen: elke tekst op een webpagina is ingesloten in speciale tags die de browser vertellen welke tekstgrootte, de kleur, de locatie op het pagina (links, rechts of midden). Dit geldt niet alleen voor tekst, maar ook voor afbeeldingen, formulieren, actieve elementen en alle inhoud in het algemeen, d.w.z. wat er op de pagina staat. De browser, die tags detecteert, handelt volgens hun instructies en toont u de verwerkte gegevens die in deze tags zijn ingesloten. U kunt zelf de tags van deze pagina zien (en deze tekst tussen de tags), ga hiervoor naar het menu van uw browser en selecteer - bekijk de broncode.
Laten we ons niet te veel laten afleiden, "Netwerkmodel" is een noodzakelijk onderwerp voor degenen die specialist willen worden. Dit artikel bestaat uit 3 delen en voor jou heb ik geprobeerd om niet saai, begrijpelijk en kort te schrijven. Voor meer details, of voor extra verduidelijking, meld je af in de reacties onderaan de pagina, en ik zal je zeker helpen.
We zullen, net als in de Cisco Networking Academy, twee netwerkmodellen overwegen: het OSI-model en het TCP / IP-model (ook wel DOD genoemd), en tegelijkertijd zullen we ze vergelijken.

OSI-netwerkreferentiemodel

OSI staat voor Open Systeem Interconnectie. In het Russisch klinkt het als volgt: Netwerkmodel van open systeeminteractie (referentiemodel). Dit model mag gerust de standaard genoemd worden. Dit is het model dat fabrikanten van netwerkapparatuur volgen bij het ontwikkelen van nieuwe producten.
Het OSI-netwerkmodel bestaat uit 7 lagen en het is gebruikelijk om van onderaf te beginnen.
Laten we ze opsommen:
7. Applicatielaag
6. Presentatie of presentatielaag
5. Sessielaag
4. Transportlaag
3. Netwerklaag
2. Datalinklaag
1. Fysieke laag

Zoals hierboven vermeld, is het netwerkmodel een model voor de interactie van netwerkprotocollen (standaarden), dus op elk niveau zijn er hun eigen protocollen. Om hun saaie proces op te sommen (en er is niets te doen), dus laten we alles beter analyseren met een voorbeeld, omdat de assimilatie van het materiaal in voorbeelden veel hoger is;)

Toepassingsniveau

De applicatielaag of applicatielaag is de bovenste laag van het model. Het verbindt gebruikersapplicaties met het netwerk. Deze toepassingen kennen we allemaal: surfen op het web (HTTP), mail versturen en ontvangen (SMTP, POP3), bestanden ontvangen en ontvangen (FTP, TFTP), toegang op afstand (Telnet), enz.

Representatief niveau

De presentatielaag of presentatielaag - het zet de gegevens om in het juiste formaat. Als u een voorbeeld gebruikt, is het gemakkelijker te begrijpen: die afbeeldingen (alle afbeeldingen) die u op het scherm ziet, worden verzonden bij het overbrengen van een bestand in de vorm van kleine delen van enen en nullen (bits). Dus wanneer u uw vriend een foto e-mailt, stuurt het SMTP Application Layer-protocol de foto naar de onderste laag, d.w.z. naar het presentatieniveau. Waar uw foto wordt omgezet in een handige vorm van gegevens voor lagere niveaus, bijvoorbeeld in bits (enen en nullen).
Op dezelfde manier, wanneer uw vriend uw foto begint te ontvangen, zal deze naar hem toekomen in de vorm van allemaal dezelfde enen en nullen, en het is het weergaveniveau dat de bits omzet in een volwaardige foto, bijvoorbeeld, een jpeg.
Zo werkt deze laag met protocollen (standaarden) van afbeeldingen (JPEG, GIF, PNG, TIFF), encodings (ASCII, EBDIC), muziek en video (MPEG), etc.

Sessieniveau

Sessielaag of sessielaag - zoals de naam al aangeeft, organiseert het een communicatiesessie tussen computers. Een goed voorbeeld is audio- en videoconferencing, op dit niveau wordt bepaald met welke codec het signaal wordt gecodeerd en deze codec moet op beide machines aanwezig zijn. Een ander voorbeeld is het SMPP-protocol (Short message peer-to-peer protocol), dat wordt gebruikt voor het verzenden van SMS- en USSD-verzoeken die bij ons bekend zijn. Nog een laatste voorbeeld: PAP (Password Authentication Protocol) is een ouderwets protocol om een ​​gebruikersnaam en wachtwoord zonder encryptie naar een server te sturen.
Ik zal niets meer zeggen over het sessieniveau, anders duiken we in de saaie kenmerken van de protocollen. En als ze (functies) je interesseren, schrijf me dan brieven of laat een bericht achter in de comments met een verzoek om het onderwerp in meer detail uit te breiden, en het nieuwe artikel zal je niet lang laten wachten;)

Transport laag

Transportlaag - deze laag zorgt voor de betrouwbaarheid van de gegevensoverdracht van de afzender naar de ontvanger. In feite is alles heel eenvoudig, je communiceert bijvoorbeeld via een webcam met je vriend of leraar. Is er behoefte aan een betrouwbare levering van elk bit van het verzonden beeld? Natuurlijk niet, als je een paar bits verliest van de streaming video, merk je het niet eens, zelfs het beeld zal niet veranderen (misschien verandert de kleur van één pixel op 900.000 pixels, die zal flitsen met een snelheid van 24 beelden per seconde).
En laten we nu een voorbeeld geven: een vriend stuurt je (bijvoorbeeld via mail) in het archief belangrijke informatie of een programma. Dit archief download je naar je computer. Hier is 100% betrouwbaarheid nodig, tk. als er een paar bits verloren gaan bij het downloaden van het archief, kun je het niet uitpakken, d.w.z. de benodigde gegevens extraheren. Of stel je voor dat je een wachtwoord naar de server stuurt, en onderweg gaat er een bit verloren - het wachtwoord zal al zijn uiterlijk verliezen en de waarde zal veranderen.
Dus wanneer we video's op internet bekijken, zien we soms wat artefacten, vertragingen, ruis, enz. En als we tekst van een webpagina lezen, is het verlies (of verkleinen) van letters niet toegestaan, en als we programma's downloaden, gaat ook alles foutloos.
Op dit niveau zal ik twee protocollen onderscheiden: UDP en TCP. User Datagram Protocol (UDP) verzendt gegevens zonder een verbinding tot stand te brengen, bevestigt de levering van gegevens niet en probeert het niet opnieuw. TCP (Transmission Control Protocol), dat een verbinding tot stand brengt vóór verzending, de levering van gegevens bevestigt, indien nodig een nieuwe poging doet, de integriteit en de juiste volgorde van de gedownloade gegevens garandeert.
Daarom gebruiken we voor muziek, video, videoconferenties en oproepen UDP (we dragen gegevens over zonder verificatie en zonder vertragingen), en voor tekst, programma's, wachtwoorden, archieven, enz. - TCP (gegevensoverdracht met ontvangstbevestiging, er wordt meer tijd besteed).

Netwerklaag

Netwerklaag - deze laag definieert het pad waarlangs gegevens worden overgedragen. En trouwens, dit is het derde niveau van het OSI-netwerkmodel, en er zijn dergelijke apparaten die apparaten van het derde niveau worden genoemd - routers.
We hebben allemaal gehoord over het IP-adres, en dat is wat het Internet Protocol (IP) doet. Een IP-adres is een logisch adres op een netwerk.
Er zijn veel protocollen op dit niveau en we zullen al deze protocollen later in afzonderlijke artikelen en met voorbeelden nader analyseren. Nu zal ik een paar populaire opsommen.
Zoals iedereen heeft gehoord over het IP-adres en over de ping-opdracht - dit is het ICMP-protocol.
Dezelfde routers (waar we in de toekomst mee gaan werken) gebruiken protocollen van deze laag voor het routeren van pakketten (RIP, EIGRP, OSPF).
Het gehele tweede deel van de CCNA (Exploratie 2) cursus gaat over routering.

Link laag

Datalinklaag - we hebben het nodig voor de interactie van netwerken op de fysieke laag. Waarschijnlijk heeft iedereen wel eens van het MAC-adres gehoord, dus het is een fysiek adres. Apparaten met een verbindingslaag - switches, hubs, enz.
Het IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) definieert de verbindingslaag in twee sublagen: LLC en MAC.
LLC - Logical Link Control, ontworpen om te communiceren met de bovenste laag.
MAC - Media Access Control, ontworpen om te communiceren met de onderste laag.
Laat me het uitleggen aan de hand van een voorbeeld: uw computer (laptop, communicator) heeft een netwerkkaart (of een andere adapter), en er is dus een stuurprogramma om ermee te communiceren (met de kaart). Een driver is een soort programma - het bovenste subniveau van het datalinkniveau, waardoor het mogelijk is om te communiceren met de lagere niveaus, of liever met de microprocessor (hardware) - het lagere subniveau van het datalinkniveau.
Er zijn veel typische vertegenwoordigers op dit niveau. PPP (Point-to-Point) is een protocol om twee computers rechtstreeks met elkaar te verbinden. FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - de standaard verzendt gegevens over een afstand tot 200 kilometer. CDP (Cisco Discovery Protocol) is een eigen (eigen) protocol van Cisco Systems, waarmee u aangrenzende apparaten kunt ontdekken en informatie over deze apparaten kunt krijgen.
Het hele derde deel van de CCNA-cursus (Exploratie 3) gaat over apparaten van het tweede niveau.

Fysieke laag

De fysieke laag is de onderste laag die de datastroom direct overdraagt. We kennen allemaal de protocollen goed: Bluetooth, IRDA (Infrared Communication), koperdraden (twisted pair, telefoonlijn), wifi, etc.
Kijk voor meer details en specificaties in de volgende artikelen en in de CCNA-cursus. Het gehele eerste deel van de CCNA (Exploratie 1) cursus is gewijd aan het OSI-model.

Conclusie

Dus hebben we het OSI-netwerkmodel geanalyseerd. In het volgende deel gaan we verder met het TCP / IP-netwerkmodel, het is kleiner en de protocollen zijn hetzelfde. Om de CCNA-tests met succes te doorstaan, is het noodzakelijk om een ​​vergelijking te maken en de verschillen te identificeren, wat zal worden gedaan.

Na wat wikken en wegen heb ik besloten om hier een artikel te plaatsen van de site van Netwerkproblemen. Om alles op één plek te houden.

En nogmaals hallo, beste vrienden, vandaag zullen we uitzoeken wat het OSI-netwerkmodel is, waarom het eigenlijk bedoeld is.

Zoals u waarschijnlijk al begrijpt, zijn moderne netwerken zeer, zeer complex, er vinden veel verschillende processen in plaats, honderden acties worden uitgevoerd. Om het proces van het beschrijven van deze verscheidenheid aan netwerkfuncties te vereenvoudigen (en wat nog belangrijker is om het proces van verdere ontwikkeling van deze functies te vereenvoudigen), is getracht deze te structureren. Als resultaat van structurering zijn alle functies die door een computernetwerk worden uitgevoerd, verdeeld in verschillende niveaus, die elk slechts verantwoordelijk zijn voor een bepaald, zeer gespecialiseerd takenpakket. Hierbij kan het netwerkmodel worden vergeleken met de structuur van een bedrijf. Het bedrijf is opgedeeld in afdelingen. Elke afdeling vervult zijn eigen functies, maar heeft tijdens het werk contact met andere afdelingen.

Functies scheiden met een netwerkmodel

Het OSI-netwerkmodel is zo ontworpen dat de hogere niveaus van het netwerkmodel de lagere niveaus van het netwerkmodel gebruiken om hun informatie over te dragen. De regels waarmee de lagen van het model communiceren, worden netwerkprotocollen genoemd. Een netwerkprotocol van een bepaald niveau van het model kan communiceren met protocollen van zijn eigen niveau of met protocollen van aangrenzende niveaus. Ook hier kun je een analogie trekken met het werk van het bedrijf. Het bedrijf heeft altijd een duidelijk vastgestelde hiërarchie, zij het niet zo strikt als in het netwerkmodel. Werknemers van een niveau in de hiërarchie voeren opdrachten uit die zij hebben ontvangen van werknemers op een hoger niveau in de hiërarchie.

Interactie tussen lagen van het OSI-netwerkmodel

Elk apparaat dat in het netwerk werkt, kan worden weergegeven als een systeem dat op de juiste lagen van het OSI-model werkt. Bovendien kan dit apparaat in zijn werk zowel alle niveaus van het OSI-model als slechts enkele van zijn lagere niveaus gebruiken. Wanneer van een apparaat wordt gezegd dat het op een bepaald niveau van het model werkt, wordt gewoonlijk begrepen dat het op een bepaald niveau van het netwerkmodel en op alle niveaus daaronder werkt.

Werking op sommige lagen van het OSI-netwerkmodel

Wanneer twee verschillende netwerkapparaten met elkaar communiceren, gebruiken ze de protocollen van dezelfde niveaus van het netwerkmodel, terwijl het interactieproces zowel de protocollen van de laag waarop de interactie plaatsvindt, als de noodzakelijke protocollen van alle lagere lagen omvat, omdat ze worden gebruikt om gegevens over te dragen die zijn ontvangen van de hogere niveaus.

Communicatie van twee systemen vanuit het perspectief van het OSI-model

Bij het overbrengen van informatie van het bovenste niveau van het netwerkmodel naar het lagere niveau van het netwerkmodel, wordt aan deze nuttige informatie wat service-informatie toegevoegd, de header genoemd (op het 2e niveau wordt niet alleen de header toegevoegd, maar ook de trailer ). Dit proces van het toevoegen van service-informatie wordt inkapseling genoemd. Bij het ontvangen (verzenden van informatie van het lagere niveau naar het hogere), wordt deze service-informatie gescheiden en worden de initiële gegevens ontvangen. Dit proces wordt de-encapsulatie genoemd. In de kern lijkt dit proces erg op het proces van het verzenden van een brief per post. Stel je voor dat je een e-mail naar je vriend wilt sturen. U schrijft een brief - dit is nuttige informatie. Wanneer u het per post verstuurt, verpakt u het in een envelop en schrijft u het adres van de ontvanger erop, dat wil zeggen, u voegt een koptekst toe aan de nuttige informatie. Dit is in wezen inkapseling. Na ontvangst van uw brief, kapselt uw vriend deze in - dat wil zeggen, hij opent de envelop en haalt er nuttige informatie uit - uw brief.

Demonstratie van het principe van inkapseling

Het OSI-model verdeelt alle functies die worden uitgevoerd tijdens de interactie van systemen in 7 lagen: Fysiek - 1, Datalink -2, Netwerk - 3, Transport - 4, Sessie -5, Vertegenwoordiger (Presentatie) -6 en Toegepast (Applicatie) - 7 .

Open systemen interactiemodel lagen

Laten we kort het doel van elk van de niveaus van het interactiemodel voor open systemen bekijken.

De applicatielaag is het punt waarlangs applicaties communiceren met het netwerk (het toegangspunt tot het OSI-model). Met behulp van deze laag van het OSI-model worden de volgende taken uitgevoerd: netwerkbeheer, beheer van systeembezetting, beheer van bestandsoverdracht, gebruikersidentificatie door middel van hun wachtwoord. Voorbeelden van protocollen van dit niveau zijn: HTTP, SMTP, RDP, etc. Heel vaak voeren protocollen op toepassingsniveau tegelijkertijd de functies uit van de protocollen op presentatie- en sessieniveau.

Dit niveau is verantwoordelijk voor het gegevenspresentatieformaat. Grofweg gesproken converteert het de gegevens die zijn ontvangen van de applicatielaag naar een formaat dat geschikt is voor verzending via het netwerk (nou ja, en voert dienovereenkomstig de omgekeerde bewerking uit door informatie die van het netwerk wordt ontvangen om te zetten in een formaat dat geschikt is voor verwerking door toepassingen).

Op dit niveau vindt het opzetten, onderhouden en beheren van een communicatiesessie tussen twee systemen plaats. Het is dit niveau dat verantwoordelijk is voor het onderhouden van de communicatie tussen systemen gedurende de gehele periode waarin hun interactie plaatsvindt.

De protocollen van deze laag van het OSI-netwerkmodel zijn verantwoordelijk voor het overbrengen van gegevens van het ene systeem naar het andere. Op dit niveau worden grote datablokken verdeeld in kleinere blokken die geschikt zijn voor verwerking door de netwerklaag (zeer kleine datablokken worden gecombineerd tot grotere), deze blokken worden op de juiste manier gemarkeerd voor hun latere herstel aan de ontvangende kant. Wanneer de juiste protocollen worden gebruikt, kan deze laag ook controle bieden over de levering van netwerklaagpakketten. Het gegevensblok dat op een bepaalde laag wordt gebruikt, wordt meestal een segment genoemd. Voorbeelden van protocollen van deze laag zijn: TCP, UDP, SPX, ATP, etc.

Deze laag is verantwoordelijk voor het routeren (bepalen van de optimale routes van het ene systeem naar het andere) datablokken van deze laag. Een gegevensblok op dit niveau wordt gewoonlijk een pakket genoemd. Ook is dit niveau verantwoordelijk voor de logische adressering van systemen (dezelfde IP-adressen), op basis waarvan routering plaatsvindt. Protocollen van dit niveau omvatten: IP, IPX, enz., apparaten die op dit niveau werken, zijn routers.

Deze laag is verantwoordelijk voor de fysieke adressering van netwerkapparaten (MAC-adressen), mediatoegangscontrole en foutcorrectie door de fysieke laag. Het datablok dat in de datalinklaag wordt gebruikt, wordt meestal een frame genoemd. Dit niveau omvat de volgende apparaten: schakelaars (niet alle), bruggen, enz. Een typische technologie die deze laag gebruikt, is Ethernet.

Zendt optische of elektrische impulsen uit via het geselecteerde transmissiemedium. Apparaten van dit niveau omvatten allerlei soorten repeaters en hubs.

Het OSI-model zelf is geen praktische implementatie; het veronderstelt slechts een bepaalde set regels voor de interactie van systeemcomponenten. Een praktisch voorbeeld van het implementeren van een netwerkprotocolstack is de TCP/IP-protocolstack (evenals andere minder gebruikelijke protocolstacks).

De belangrijkste taak die moet worden opgelost bij het creëren van computernetwerken, is het waarborgen van de compatibiliteit van apparatuur in termen van elektrische en mechanische kenmerken en het waarborgen van de compatibiliteit van informatieondersteuning (programma's en gegevens) in termen van het coderingssysteem en het gegevensformaat. De oplossing voor dit probleem ligt op het gebied van standaardisatie. Een voorbeeld van het oplossen van dit probleem is de zogenaamde OSI open systemen interconnectiemodel(Model van Open Systeem Interconnecties).

Volgens het OSI-model moet de architectuur van computernetwerken op verschillende niveaus worden bekeken (het totale aantal niveaus is maximaal zeven). Het hoogste niveau wordt toegepast. Op dit niveau interageert de gebruiker met het computersysteem. Het laagste niveau is fysiek. Het zorgt voor signaaluitwisseling tussen apparaten. De uitwisseling van gegevens in communicatiesystemen vindt plaats door ze van het bovenste naar het onderste niveau te verplaatsen, vervolgens te transporteren en ten slotte terug te spelen op de computer van de klant als gevolg van het verplaatsen van het lagere naar het bovenste niveau.

De lagen van het OSI-model (van onder naar boven) en hun algemene functies kunnen als volgt worden beschouwd:

Overweeg hoe het SI-model gegevens uitwisselt tussen gebruikers op verschillende continenten.

1. Op applicatieniveau maakt de gebruiker met behulp van speciale applicaties een document (bericht, afbeelding, etc.).

2. Op presentatieniveau registreert het besturingssysteem van zijn computer waar de gecreëerde gegevens zich bevinden (in RAM, in een bestand op een harde schijf, enz.), en zorgt voor interactie met het volgende niveau.

3. Op sessieniveau communiceert de computer van de gebruiker met het lokale of wereldwijde netwerk. De protocollen van deze laag controleren de rechten van de gebruiker om "in de lucht te gaan" en brengen het document over naar de protocollen van de transportlaag.

4. Op transportniveau wordt het document omgezet in de vorm waarin het gegevens in het gebruikte netwerk zou moeten overdragen. Het kan bijvoorbeeld in kleine zakjes van standaardformaat worden gesneden.

5. De netwerklaag bepaalt de route van dataverplaatsing in het netwerk. Dus als bijvoorbeeld op transportniveau de gegevens in pakketten werden "geknipt", dan moet elk pakket op netwerkniveau een adres ontvangen waarnaar het moet worden afgeleverd, ongeacht andere pakketten.

6. De verbindingslaag (verbindingslaag) is nodig om de signalen die op de fysieke laag circuleren te moduleren in overeenstemming met de gegevens die van de netwerklaag worden ontvangen. In een computer worden deze functies bijvoorbeeld uitgevoerd door een netwerkkaart of modem.

7. De echte gegevensoverdracht vindt plaats op fysiek niveau. Er zijn geen documenten, geen pakketten, zelfs geen bytes - alleen bits, dat wil zeggen elementaire eenheden van gegevensrepresentatie. Het herstel van het document zal geleidelijk gebeuren, wanneer u van het lagere naar het hogere niveau op de computer van de klant gaat.

De fysieke laag ligt buiten de computer. In lokale netwerken is dit de uitrusting van het netwerk zelf. Voor communicatie op afstand met behulp van telefoonmodems zijn dit telefoonlijnen, schakelapparatuur van telefooncentrales, etc.

Op de computer van de ontvanger van informatie vindt het omgekeerde proces plaats van het omzetten van gegevens van bitsignalen naar een document.

De verschillende protocollagen van de server en de client hebben geen directe interactie met elkaar, maar interageren via de fysieke laag. Geleidelijk bewegend van het bovenste naar het onderste niveau, worden de gegevens continu getransformeerd, "overwoekerd" met aanvullende gegevens, die worden geanalyseerd door de protocollen van de overeenkomstige niveaus aan de aangrenzende zijde. Dit creëert het effect virtueel interactie van niveaus met elkaar.

Om te illustreren wat er is gezegd, kunt u een eenvoudig voorbeeld bekijken van interactie tussen twee correspondenten die de gewone post gebruiken. Als ze elkaar regelmatig brieven sturen en dienovereenkomstig ontvangen, kunnen ze denken dat er een verband tussen hen bestaat op gebruikers(applicatie)niveau. Dit is echter niet helemaal waar. Zo'n verbinding is virtueel te noemen. . Het zou fysiek zijn als elk van de correspondenten de brief persoonlijk naar de ander zou nemen en hem in eigen handen zou geven. In het echte leven gooit hij het in de brievenbus en wacht op antwoord.

Lokale postdiensten zijn verantwoordelijk voor het verzamelen van brieven uit openbare brievenbussen en het bezorgen van correspondentie in particuliere brievenbussen. Dit is een ander niveau van het communicatiemodel, dat hieronder ligt. Om ervoor te zorgen dat onze brief een geadresseerde in een andere stad bereikt, moet er een link zijn tussen onze lokale postdienst en zijn lokale postdienst. Deze diensten hebben echter geen fysieke verbinding - ze sorteren enkel de ontvangen postcorrespondentie en brengen deze over naar het niveau van de federale postdienst.

De Federale Post vertrouwt in haar werk op diensten van het volgende niveau, bijvoorbeeld op de post- en bagagedienst van de spoorwegdienst. En pas na het werk van deze dienst te hebben onderzocht, zullen we eindelijk tekenen van een fysieke verbinding vinden, bijvoorbeeld een spoorlijn die twee steden verbindt.

Het is belangrijk op te merken dat in ons voorbeeld verschillende virtuele verbindingen zijn gevormd tussen vergelijkbare services die zich op de punten van verzenden en ontvangen bevinden. Zonder direct met elkaar in contact te komen, staan ​​deze diensten met elkaar in wisselwerking. Op een bepaald niveau worden brieven in tassen gestopt, de tassen worden verzegeld, begeleidende documenten worden eraan vastgemaakt, die op een vergelijkbaar niveau ergens in een andere stad worden bestudeerd en gecontroleerd.

Onderstaande tabel geeft een analogie tussen de lagen van het OSI-model en de operaties van reguliere post doorstuurdiensten.

Interactiemodel voor open systemen

Gegevensoverdracht en -verwerking in een uitgebreid netwerk is een COMPLEX NIM MET behulp van talrijke en gevarieerde apparatuureen proces dat formalisering en standaardisatie van het volgende vereist: procedures:

middelenbeheer en controle van computers en televisiesystemen communicatie;

verbinding tot stand brengen en verbreken;

controle van verbindingen;

routering, onderhandeling, transformatieen gegevensoverdracht;

CONTROLE op de juistheid van de overschrijving;

bugfixes, enz.

Het gebruik van gestandaardiseerde protocollen en voorervoor te zorgen dat netwerken elkaar begrijpen wanneer ze met elkaar communiceren.De bovenstaande taken worden opgelost door gebruik te maken van een systeem van protocollen en standaarden die de procedures voor interactie bepalende effecten van netwerkelementen bij het tot stand brengen van communicatie en datatransmissie.

Het protocol is een set regels en een methode van interactieeffecten van objecten van een computernetwerk, het regelen van de belangrijksteprocedures, algoritmen en interactieformaten diejuistheid van de coördinatie, transformatie en overdracht van gegevens in het netwerk.De uitvoering van protocolprocedures wordt gecontroleerd door specialegram, minder vaak hardware.

Internationale Organisatie voor Standaardisatie(ISO - International - National Organization for Standardization) ) ontwikkelde een systeem van standaards protocollen model van interactie van open systemen ( Open systeeminterconnectie - OSI ), ook wel de referentie genoemdzeven-niveaumodel van open systemen.

Open systeem - een systeem beschikbaar voor interactie met een anderdeze systemen volgens de ontwikkelde normen.

OSI-model bevat algemene aanbevelingen voor het bouwen vangeschenken van een compatibel netwerksoftwareproduct en dient als basishuilen voor ontwikkelaars van compatibele netwerkapparatuur. Deze her-aanbevelingen moeten worden geïmplementeerd in zowel technische alssoftware voor computernetwerken. Verzekeren datrij besturingsfuncties en protocollen van het computernetwerkfunctionele niveaus worden geïntroduceerd. Over het algemeen omvat het netwerk:zeven functionele niveaus .

Conventioneel kunnen de applicatie- en gegevenspresentatieniveaus zijn:voeren naar de functies van interactie met de applicatie, en de lagereniveaus - naar communicatiefuncties.

Toepassingsniveau regelt het proces van het beheer van de termlami netwerk en applicatieprocessen die de bron zijnmi en consumenten van informatie die in het netwerk wordt verzonden. Verantwoordelijk voor het opstarten van gebruikersprogramma's, hun uitvoering, gegevensinvoer-uitvoer,terminalbeheer, netwerkbeheer. Opop dit niveau worden technologieën gebruikt die een add-on zijnvia de infrastructuur van gegevensoverdracht: e-mail, televisie en videoconferenties, toegang op afstand tot bronnen, werken op internet Nee.

Presentatie laag interpreteert en transformeert gegevens,verzonden via het netwerk, in een vorm die geschikt is voor sollicitatieprocessen.

Maak afspraken over indelingen voor gegevenspresentatie, syntaxis, vertaling en interpretatie van programma's uit verschillende talen. Veel functies hiervanniveaus zijn betrokken op het applicatieniveau, daaromzijn protocollen zijn niet ontwikkeld en in veel praktijknetwerken worden helemaal niet gebruikt.

Sessieniveau zorgen voor de organisatie en het verloop van de sessiecommunicatie tussen aanvraagprocessen, zoals initialisatiewerking en onderhoud van een sessie tussen netwerkabonnees, beheer vanzeldzaamheid en wijzen van gegevensoverdracht. Veel functies hiervanniveau in termen van het tot stand brengen van een verbinding en het ordelijk houden van gegevensuitwisseling worden daarom geïmplementeerd op transportniveau sessielaagprotocollen zijn van beperkt nut.

Transport laag - verantwoordelijk voor het beheren van segmentatieem data (segment - transportlaag datablok) en THROUGHoverdracht (transport) van gegevens van de bron naar de consument. Dit niveau optimaliseert het gebruik van de geleverde dienstenverbonden op netwerkniveau, in termen van maximale doorvoervermogen tegen minimale kosten. TransportprotocollenHet tweede niveau (segmentering en datagram) is zeer breed ontwikkeld en wordt intensief gebruikt in de praktijk. Segmenteren van kanalenZe splitsten het oorspronkelijke bericht op in datablokken - segmenten. Os-de nieuwe functie van dergelijke transportlaagprotocollen is:het zorgen voor de levering van deze segmenten op de bestemming en het herstellen van het bericht. Datagramprotocollen segmenteren niet metcommunicatie en verzend het in één stuk, dat "dei-tagram" wordt genoemd.

Netwerklaag . Het doel van deze laag is het aansturen van het logische datatransmissiekanaal in het netwerk (adressering en routering van data, schakelkanalen, berichten, pakketten en multiplexing). Op dit niveau wordt de belangrijkste telecommunicatiefunctie van netwerken gerealiseerd, die erin bestaat de communicatie van zijn gebruikers te verzekeren. Elke netwerkgebruiker gebruikt noodzakelijkerwijs de protocollen van deze laag en heeft zijn eigen unieke netwerkadres dat wordt gebruikt door de protocollen van de netwerklaag. Op DIT niveau, transmissie de gegevens die worden verzonden, worden opgesplitst in pakketten. Om het pakket te laten bezorgen aan elke host, moet aan deze host een netwerkadres worden toegewezen dat bekend is bij de zender.

Link laag. Vorming en beheer van het fysieke datatransmissiekanaal tussen de objecten van de netwerklaag, waardoor de transparantie van fysieke verbindingen, controle en correctie van transmissiefouten wordt gegarandeerd.

Fysieke laag is verantwoordelijk voor het tot stand brengen, onderhouden en beëindigen van verbindingen met het fysieke kanaal van het netwerk. Op dit niveau wordt een reeks signalen bepaald die tussen systemen worden uitgewisseld, de parameters van deze signalen zijn tijdelijk, elektrisch en de volgorde waarin deze signalen worden gegenereerd tijdens het uitvoeren van de gegevensoverdrachtprocedure.

Net begonnen als netwerkbeheerder? Wil je niet verward worden? Ons artikel zal nuttig voor u zijn. Heb je gehoord hoe een beproefde beheerder praat over netwerkproblemen en enkele niveaus noemt? Is u ooit op het werk gevraagd welke niveaus worden beschermd en werken als u een oude firewall gebruikt? Om de basisprincipes van informatiebeveiliging te begrijpen, moet u het principe van de hiërarchie van het OSI-model begrijpen. Laten we proberen de mogelijkheden van dit model te bekijken.

Een zichzelf respecterende systeembeheerder moet goed thuis zijn in netwerktermen

Vertaald uit het Engels - het basisreferentiemodel voor de interactie van open systemen. Om precies te zijn, het netwerkmodel van de OSI / ISO-netwerkprotocolstack. Geïntroduceerd in 1984 als een conceptueel raamwerk dat het proces van het verzenden van gegevens op het World Wide Web in zeven eenvoudige stappen verdeelde. Het is niet de meest populaire, omdat de ontwikkeling van de OSI-specificatie vertraging heeft opgelopen. De TCP / IP-protocolstack is kosteneffectiever en wordt beschouwd als het primaire model dat wordt gebruikt. De kans dat je als systeembeheerder of op IT-gebied in aanraking komt met het OSI-model is echter enorm.

Er zijn veel specificaties en technologieën gemaakt voor netwerkapparaten. Het is gemakkelijk om in de war te raken met zo'n variëteit. Het is het interactiemodel van open systemen dat netwerkapparaten helpt elkaar te begrijpen met behulp van verschillende communicatiemethoden. Merk op dat OSI vooral nuttig is voor software- en hardwarefabrikanten die interoperabele producten ontwerpen.

Vraag, wat is het voordeel voor u? Kennis van het multi-level model geeft je de mogelijkheid om vrijuit te communiceren met medewerkers van IT-bedrijven, het bespreken van netwerkproblemen zal niet langer deprimerend zijn voor verveling. En wanneer u leert begrijpen in welk stadium de storing zich voordeed, kunt u gemakkelijk de oorzaken vinden en het bereik van uw werk aanzienlijk verkleinen.

OSI-lagen

Het model bevat zeven vereenvoudigde stappen:

• Fysiek.
• Kanaal.
• Netwerk.
• Vervoer.
• Sessie.
• Leidinggevend.
• Toegepast.

Waarom maakt ontbinding in stappen het leven gemakkelijker? Elk van de niveaus komt overeen met een bepaalde fase van het verzenden van een netwerkbericht. Alle stappen zijn sequentieel, wat betekent dat de functies onafhankelijk worden uitgevoerd, er is geen behoefte aan informatie over het werk op het vorige niveau. Het enige noodzakelijke onderdeel is hoe de gegevens van de vorige stap worden ontvangen en hoe de informatie naar de volgende stap wordt gestuurd.

Laten we verder gaan met de directe kennismaking met de niveaus.

Fysieke laag

De belangrijkste taak van de eerste fase is de overdracht van bits via fysieke communicatiekanalen. Fysieke communicatiekanalen zijn apparaten die zijn ontworpen om informatiesignalen te verzenden en te ontvangen. Bijvoorbeeld glasvezel, coaxkabel of twisted pair. De overdracht kan ook draadloos plaatsvinden. De eerste fase wordt gekenmerkt door het datatransmissiemedium: bescherming tegen interferentie, bandbreedte, karakteristieke impedantie. De kwaliteiten van de elektrische eindsignalen (type codering, spanningsniveaus en signaaloverdrachtssnelheid) worden ook ingesteld en aangesloten op standaardtypen connectoren, contactverbindingen worden toegewezen.

De functies van het fysieke podium worden absoluut uitgevoerd op elk apparaat dat op het netwerk is aangesloten. Een netwerkadapter implementeert deze functies bijvoorbeeld vanaf de computerzijde. Wellicht bent u de eerste stap protocollen al tegengekomen: RS-232, DSL en 10Base-T, die de fysieke kenmerken van het communicatiekanaal bepalen.

Link laag

In de tweede fase wordt het abstracte adres van het apparaat gekoppeld aan het fysieke apparaat en wordt de beschikbaarheid van het transmissiemedium gecontroleerd. Bits worden gevormd tot sets - frames. De hoofdtaak van de linklaag is het identificeren en corrigeren van fouten. Voor een correcte verzending worden voor en na het frame gespecialiseerde bitreeksen ingevoegd en wordt de berekende controlesom opgeteld. Wanneer het frame de bestemming bereikt, wordt de controlesom van de reeds aangekomen gegevens opnieuw berekend, als deze overeenkomt met de controlesom in het frame, wordt het frame als correct herkend. Anders verschijnt er een fout die kan worden gecorrigeerd door informatie opnieuw door te sturen.

De kanaaltrap maakt het mogelijk om informatie over te dragen, dankzij de speciale structuur van de links. In het bijzonder werken bussen, bruggen en schakelaars via de protocollen op verbindingsniveau. De specificaties van de tweede stap omvatten Ethernet, Token Ring en PPP. De functies van de kanaaltrap in de computer worden uitgevoerd door netwerkadapters en hun stuurprogramma's.

Netwerklaag

In standaardsituaties zijn de kanaaltrapfuncties niet voldoende voor een hoogwaardige informatieoverdracht. De specificaties van de tweede stap kunnen alleen gegevens overdragen tussen knooppunten met dezelfde topologie, bijvoorbeeld een boom. Er is behoefte aan een derde fase. Het is noodzakelijk om een ​​verenigd transportsysteem te vormen met een vertakte structuur voor meerdere netwerken met een willekeurige structuur en die verschillen in de methode van gegevensoverdracht.

Met andere woorden, de derde stap verwerkt het internetprotocol en fungeert als router: het vinden van het beste pad voor informatie. Een router is een apparaat dat gegevens verzamelt over de structuur van interconnectie en pakketten doorstuurt naar het bestemmingsnetwerk (transittransmissies - hops). Als je een fout tegenkomt in het IP-adres, dan is dit een probleem op netwerkniveau. De protocollen van de derde fase worden onderverdeeld in netwerken, routering of adresresolutie: ICMP, IPSec, ARP en BGP.

Transport laag

Om ervoor te zorgen dat de gegevens de applicaties en de bovenste niveaus van de stapel bereiken, is een vierde fase vereist. Het biedt de vereiste mate van betrouwbaarheid van de informatieoverdracht. Er zijn vijf dienstenklassen van de transportfase. Hun verschil ligt in de urgentie, de haalbaarheid van het herstellen van de onderbroken communicatie, het vermogen om transmissiefouten te detecteren en te corrigeren. Bijvoorbeeld pakketverlies of duplicatie.

Hoe de klasse van diensten van de transportfase kiezen? Wanneer de kwaliteit van de communicatiekanalen hoog is, is een lichtgewicht dienst een goede keuze. Als communicatiekanalen in het begin onveilig werken, is het raadzaam om een ​​beroep te doen op een ontwikkelde service die maximale mogelijkheden biedt om problemen te vinden en op te lossen (controle van de levering van gegevens, time-outs van de levering). Stage 4 specificaties: TCP en UDP van de TCP/IP-stack, SPX van de Novell-stack.

De vereniging van de eerste vier niveaus wordt het transportsubsysteem genoemd. Het biedt volledig het geselecteerde kwaliteitsniveau.

Sessieniveau

De vijfde fase helpt bij het reguleren van dialogen. Het is onmogelijk voor de gesprekspartners om elkaar te onderbreken of synchroon te spreken. De sessielaag onthoudt de actieve kant op een bepaald moment en synchroniseert informatie, coördineert en onderhoudt verbindingen tussen apparaten. Dankzij de functies kunt u tijdens een lange transfer terugkeren naar een controlepunt en hoeft u niet opnieuw te beginnen. Ook kunt u in de vijfde fase de verbinding beëindigen wanneer de uitwisseling van informatie is voltooid. Specificaties op sessieniveau: NetBIOS.

Representatief niveau

De zesde fase is betrokken bij het transformeren van gegevens in een universeel herkenbaar formaat zonder de inhoud te veranderen. Aangezien verschillende apparaten verschillende formaten gebruiken, maakt de informatie die op representatief niveau wordt verwerkt het voor de systemen mogelijk om elkaar te begrijpen, waardoor syntactische en codeverschillen worden overwonnen. Bovendien wordt het in de zesde fase mogelijk om gegevens te coderen en te decoderen, wat voor geheimhouding zorgt. Voorbeelden van protocollen: ASCII en MIDI, SSL.

Toepassingsniveau

De zevende stap op onze lijst en de eerste als het programma gegevens over het netwerk verzendt. Bestaat uit een reeks specificaties waarmee de gebruiker, webpagina's. Bij het verzenden van berichten per post wordt bijvoorbeeld op applicatieniveau een handig protocol gekozen. De samenstelling van het bestek voor de zevende trap is zeer divers. Bijvoorbeeld SMTP en HTTP, FTP, TFTP of SMB.

Je hoort misschien ergens over het achtste niveau van het ISO-model. Officieel bestaat het niet, maar onder IT-ers is er een komische achtste etappe verschenen. Allemaal vanwege het feit dat problemen kunnen ontstaan ​​​​door de schuld van de gebruiker, en zoals je weet, staat een persoon aan het toppunt van evolutie, dus het achtste niveau verscheen.

Nadat u naar het OSI-model had gekeken, begreep u de complexe structuur van het netwerk en begrijpt u nu de essentie van uw werk. Het wordt vrij eenvoudig wanneer het proces wordt afgebroken!