Op de fysieke laag van het netwerk. Linklaag van het OSI-netwerkmodel

De ontwikkeling daarvan was niet gerelateerd aan het OSI-model.

Lagen van het OSI-model

Het model bestaat uit 7 boven elkaar gelegen niveaus. Lagen interageren met elkaar (verticaal) via interfaces, en kunnen interageren met een parallelle laag van een ander systeem (horizontaal) via protocollen. Elk niveau kan alleen communiceren met zijn buren en functies uitvoeren die alleen aan het niveau zijn toegewezen. Meer details zijn te zien in de figuur.

Applicatie (applicatie) niveau (eng. applicatielaag)

Het bovenste niveau van het model zorgt voor de interactie van gebruikersapplicaties met het netwerk. Deze laag stelt applicaties in staat om netwerkdiensten te gebruiken, zoals toegang op afstand tot bestanden en databases, e-mail forwarding. Het is ook verantwoordelijk voor de overdracht van service-informatie, voorziet applicaties van informatie over fouten en genereert verzoeken om: presentatie laag. Voorbeeld: HTTP, POP3, SMTP, FTP, XMPP, OSCAR, BitTorrent, MODBUS, SIP

Uitvoerend (Presentatielaag) presentatie laag)

Deze laag is verantwoordelijk voor protocolconversie en datacodering/decodering. Het converteert applicatieverzoeken die van de applicatielaag worden ontvangen naar een formaat voor verzending via het netwerk, en converteert gegevens die van het netwerk worden ontvangen naar een formaat dat begrijpelijk is voor applicaties. Op dit niveau kan compressie/decompressie of codering/decodering van gegevens worden uitgevoerd, evenals het omleiden van verzoeken naar een andere netwerkbron als ze niet lokaal kunnen worden verwerkt.

Laag 6 (representaties) van het OSI-referentiemodel is meestal een tussenprotocol voor het converteren van informatie uit aangrenzende lagen. Dit maakt communicatie tussen applicaties op verschillende computersystemen mogelijk op een manier die transparant is voor de applicaties. De presentatielaag zorgt voor opmaak en transformatie van de code. Code-opmaak wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat de toepassing informatie ontvangt voor verwerking die voor haar logisch is. Indien nodig kan deze laag vertalen van het ene dataformaat naar het andere. De presentatielaag behandelt niet alleen de formaten en presentatie van gegevens, maar ook de gegevensstructuren die door programma's worden gebruikt. Laag 6 zorgt dus voor de organisatie van gegevens tijdens de overdracht ervan.

Stel je voor dat er twee systemen zijn om te begrijpen hoe dit werkt. De ene gebruikt de EBCDIC Extended Binary Information Interchange Code, zoals de IBM-mainframe, voor gegevensweergave, en de andere gebruikt de American Standard ASCII Information Interchange Code (die door de meeste andere computerfabrikanten wordt gebruikt). Als deze twee systemen informatie moeten uitwisselen, dan is een presentatielaag nodig om de transformatie uit te voeren en te vertalen tussen de twee verschillende formaten.

Een andere functie die op de presentatielaag wordt uitgevoerd, is gegevenscodering, die wordt gebruikt in gevallen waarin het nodig is om verzonden informatie te beschermen tegen ontvangst door onbevoegde ontvangers. Om deze taak te volbrengen, moeten de processen en code op de weergavelaag gegevenstransformaties uitvoeren. Op dit niveau zijn er andere subroutines die teksten comprimeren en grafische afbeeldingen omzetten in bitstreams zodat ze over het netwerk kunnen worden verzonden.

Standaarden op presentatieniveau bepalen ook hoe afbeeldingen worden gepresenteerd. Voor dit doel kan het PICT-formaat worden gebruikt, een beeldformaat dat wordt gebruikt om QuickDraw-afbeeldingen over te dragen tussen programma's voor Macintosh- en PowerPC-computers. Een ander weergaveformaat is het getagde TIFF-beeldbestandsformaat, dat vaak wordt gebruikt voor bitmaps met hoge resolutie. De volgende standaard op presentatieniveau die voor grafische afbeeldingen kan worden gebruikt, is die van de Joint Photographic Expert Group; in het dagelijks gebruik wordt deze standaard eenvoudigweg JPEG genoemd.

Er is nog een groep standaarden voor presentatieniveau die de presentatie van geluid en films definiëren. Dit omvat de Musical Instrument Digital Interface (MIDI) voor de digitale weergave van muziek, ontwikkeld door de Cinematography Expert Group, de MPEG-standaard, die wordt gebruikt om video's op cd te comprimeren en te coderen, ze digitaal op te slaan en te verzenden met snelheden tot 1,5 Mbps. /s en QuickTime, een standaard die audio- en video-elementen beschrijft voor programma's die op Macintosh- en PowerPC-computers worden uitgevoerd.

De sessielaag sessielaag)

Het 5e niveau van het model is verantwoordelijk voor het onderhouden van de communicatiesessie, waardoor applicaties langdurig met elkaar kunnen communiceren. De laag beheert het aanmaken/beëindigen van sessies, informatie-uitwisseling, taaksynchronisatie, bepaling van het recht om gegevens over te dragen en onderhoud van sessies tijdens perioden van inactiviteit van de applicatie. Transmissiesynchronisatie wordt verzekerd door controlepunten in de datastroom te plaatsen, van waaruit het proces wordt hervat als de interactie wordt verbroken.

De transportlaag transport laag)

Het 4e niveau van het model is ontworpen om gegevens te leveren zonder fouten, verliezen en duplicatie in de volgorde waarin ze zijn verzonden. Tegelijkertijd maakt het niet uit welke gegevens worden overgedragen, van waar en waar, dat wil zeggen, het zorgt voor het transmissiemechanisme zelf. Het verdeelt datablokken in fragmenten, waarvan de grootte afhangt van het protocol, combineert korte in één en splitst lange. Voorbeeld: TCP, UDP.

Er zijn veel klassen van transportlaagprotocollen, variërend van protocollen die alleen basistransportfuncties bieden (bijvoorbeeld gegevensoverdrachtfuncties zonder bevestiging), tot protocollen die ervoor zorgen dat meerdere datapakketten in de juiste volgorde op de bestemming worden afgeleverd, multiplex meerdere gegevens streams, bieden een mechanisme voor gegevensstroomcontrole en garanderen de geldigheid van de ontvangen gegevens.

Sommige netwerklaagprotocollen, verbindingsloze protocollen genoemd, garanderen niet dat gegevens op hun bestemming worden afgeleverd in de volgorde waarin ze door het bronapparaat zijn verzonden. Sommige transportlagen gaan hiermee om door gegevens in de juiste volgorde te verzamelen voordat ze worden doorgegeven aan de sessielaag. Het multiplexen (multiplexen) van data houdt in dat de transportlaag in staat is om gelijktijdig meerdere datastromen (stromen kunnen afkomstig zijn van verschillende applicaties) tussen twee systemen te verwerken. Een flow control-mechanisme is een mechanisme waarmee u de hoeveelheid gegevens kunt regelen die van het ene systeem naar het andere wordt overgedragen. Transportlaagprotocollen hebben vaak de functie van controle van gegevenslevering, waardoor het systeem dat gegevens ontvangt, wordt gedwongen om bevestigingen naar de verzendende kant te sturen dat de gegevens zijn ontvangen.

U kunt de werking van protocollen bij het tot stand brengen van een verbinding beschrijven aan de hand van het voorbeeld van een conventionele telefoon. Protocollen van deze klasse beginnen de gegevensoverdracht door het pad van pakketten van bron naar bestemming aan te roepen of in te stellen. Daarna wordt de seriële gegevensoverdracht gestart en aan het einde van de overdracht wordt de verbinding verbroken.

Verbindingsloze protocollen die gegevens verzenden met volledige adresinformatie in elk pakket, werken op dezelfde manier als het e-mailsysteem. Elke brief of pakket bevat het adres van de afzender en de ontvanger. Vervolgens leest elk tussenpostkantoor of netwerkapparaat de adresinformatie en neemt een beslissing over de dataroutering. Een brief of datapakket wordt van het ene tussenapparaat naar het andere verzonden totdat het bij de ontvanger wordt afgeleverd. Verbindingsloze protocollen garanderen niet dat informatie bij de ontvanger aankomt in de volgorde waarin deze is verzonden. De transportprotocollen zijn verantwoordelijk voor het instellen van de gegevens in de juiste volgorde bij gebruik van verbindingsloze netwerkprotocollen.

De netwerklaag netwerklaag)

De 3e laag van het OSI-netwerkmodel is ontworpen om het gegevensoverdrachtpad te bepalen. Verantwoordelijk voor het vertalen van logische adressen en namen naar fysieke, bepalen van de kortste routes, schakelen en routeren, monitoren van netwerkproblemen en congestie. Een netwerkapparaat zoals een router werkt op dit niveau.

Netwerklaagprotocollen routeren gegevens van een bron naar een bestemming.

Link laag datalinklaag)

Deze laag is ontworpen om de interactie van netwerken op de fysieke laag en controlefouten die kunnen optreden te garanderen. Het verpakt de gegevens die van de fysieke laag worden ontvangen in frames, controleert op integriteit, corrigeert zo nodig fouten (verstuurt een herhaald verzoek om een ​​beschadigd frame) en stuurt het naar de netwerklaag. De verbindingslaag kan interageren met een of meer fysieke lagen, waardoor deze interactie wordt gecontroleerd en beheerd. De IEEE 802-specificatie verdeelt dit niveau in 2 subniveaus - MAC (Media Access Control) regelt de toegang tot het gedeelde fysieke medium, LLC (Logical Link Control) biedt service op netwerkniveau.

Bij het programmeren vertegenwoordigt dit niveau het stuurprogramma van de netwerkkaart, in besturingssystemen is er een programmeerinterface voor de interactie van de kanaal- en netwerkniveaus met elkaar, dit is geen nieuw niveau, maar gewoon een implementatie van een model voor een specifiek besturingssysteem . Voorbeelden van dergelijke interfaces: ODI , NDIS

De fysieke laag fysieke laag)

Het laagste niveau van het model is direct bedoeld voor de overdracht van datastroom. Voert de overdracht van elektrische of optische signalen naar een kabel of radiozender uit en, dienovereenkomstig, hun ontvangst en omzetting in databits in overeenstemming met de methoden voor het coderen van digitale signalen. Met andere woorden, het biedt een interface tussen een netwerkdrager en een netwerkapparaat.

Protocollen: IRDA, USB, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, Ethernet (inclusief 10BASE-T, 10BASE2,

Het belangrijkste defect van OSI is een slecht doordachte transportlaag. Hierop maakt OSI het mogelijk gegevens uit te wisselen tussen applicaties (introductie van het concept) haven- applicatie-ID), maar de mogelijkheid om eenvoudige datagrammen (van het type UDP) uit te wisselen is niet voorzien in OSI - de transportlaag moet verbindingen vormen, levering verzorgen, de stroom beheren, enz. (van het type TCP). Echte protocollen implementeren deze mogelijkheid.

TCP/IP-familie

De TCP / IP-familie heeft drie transportprotocollen: TCP, dat volledig OSI-compatibel is, zorgt voor verificatie van de ontvangst van gegevens, UDP, dat alleen overeenkomt met de transportlaag door de aanwezigheid van een poort, zorgt voor datagramuitwisseling tussen applicaties, niet ontvangst van gegevens garanderen, en SCTP, ontworpen om enkele tekortkomingen van TCP te elimineren en waarin enkele innovaties zijn toegevoegd. (Er zijn ongeveer tweehonderd andere protocollen in de TCP/IP-familie, waarvan de bekendste het ICMP-serviceprotocol is, dat intern wordt gebruikt voor de bediening; de rest zijn ook geen transportprotocollen.)

IPX/SPX-familie

In de IPX/SPX-familie verschijnen poorten (genaamd "sockets" of "sockets") in het IPX-netwerklaagprotocol, wat de uitwisseling van datagrammen tussen applicaties mogelijk maakt (het besturingssysteem reserveert een deel van de sockets voor zichzelf). Het SPX-protocol vormt op zijn beurt een aanvulling op IPX met alle andere transportlaagmogelijkheden in volledige overeenstemming met OSI.

Voor het hostadres gebruikt IPX een identificatie die wordt gevormd door een netwerknummer van vier bytes (toegewezen door routers) en het MAC-adres van de netwerkadapter.

DOD-model

Een TCP/IP-protocolstack die gebruikmaakt van een vereenvoudigd vierlaags OSI-model.

Adressering in IPv6

Bestemmings- en bronadressen in IPv6 zijn 128 bits of 16 bytes lang. Versie 6 generaliseert de speciale adrestypen van versie 4 in de volgende adrestypen:

• Unicast is een individueel adres. Specificeert een enkel knooppunt - computer- of routerpoort. Het pakket moet via de kortste route bij het knooppunt worden afgeleverd.
• Cluster is het adres van het cluster. Geeft een groep hosts aan die een gemeenschappelijk adresvoorvoegsel delen (bijvoorbeeld gekoppeld aan hetzelfde fysieke netwerk). Het pakket moet worden gerouteerd naar een groep knooppunten langs het kortste pad en vervolgens worden afgeleverd bij slechts één van de leden van de groep (bijvoorbeeld het dichtstbijzijnde knooppunt).
• Multicast is het adres van een set hosts, mogelijk op verschillende fysieke netwerken. Kopieën van het pakket moeten, indien mogelijk, aan elk knooppunt in de set worden afgeleverd met behulp van hardware-multicast of broadcast-mogelijkheden.

Net als bij IPv4 worden IPv6-adressen onderverdeeld in klassen op basis van de waarde van de meest significante bits van het adres.

De meeste lessen zijn gereserveerd voor toekomstig gebruik. Het meest interessant voor praktisch gebruik is de klasse die bedoeld is voor internetserviceproviders, genaamd Door de provider toegewezen Unicast.

Het adres van deze klasse heeft de volgende structuur:

Elke ISP krijgt een unieke ID toegewezen die alle netwerken die hij ondersteunt tagt. Vervolgens wijst de provider unieke identifiers toe aan zijn abonnees en gebruikt beide identifiers bij het toewijzen van een blok abonneeadressen. De abonnee kent zelf unieke identifiers toe aan zijn subnetten en knooppunten van deze netwerken.

Een abonnee kan de subnetting-techniek gebruiken die in IPv4 wordt gebruikt om het subnet-ID-veld verder op te delen in kleinere velden.

Het beschreven schema benadert het IPv6-adresseringsschema met het schema dat wordt gebruikt in territoriale netwerken zoals telefoonnetwerken of X.25-netwerken. Door de hiërarchie van adresvelden kunnen backbone-routers alleen met de hogere delen van het adres werken, waardoor de verwerking van minder belangrijke velden aan abonnee-routers wordt overgelaten.

Om LAN MAC-adressen direct in IP-adressen te kunnen gebruiken, moet onder het host-ID-veld minimaal 6 bytes worden toegewezen.

Voor compatibiliteit met de IPv4-versie van het adresseringsschema heeft IPv6 een klasse van adressen met 0000 0000 in de hogere bits van het adres. De onderste 4 bytes van dit klasseadres moeten een IPv4-adres bevatten. Routers die beide versies van adressen ondersteunen, moeten zorgen voor vertaling bij het doorgeven van een pakket van een netwerk dat IPv4-adressering ondersteunt naar een netwerk dat IPv6-adressering ondersteunt, en vice versa.

Kritiek

Het zevenlaagse OSI-model is door sommige experts bekritiseerd. In het bijzonder in het klassieke boek UNIX. System Administrator's Guide" door Evi Nemeth en anderen schrijven:

... Terwijl de ISO-commissies ruzie maakten over hun normen, veranderde het hele concept van netwerken achter hun rug om en werd het TCP/IP-protocol over de hele wereld geïntroduceerd. …
…
En toen de ISO-protocollen eindelijk werden geïmplementeerd, kwamen er dus een aantal problemen naar voren:
Deze protocollen waren gebaseerd op concepten die in de huidige netwerken geen zin hebben.
Hun specificaties waren in sommige gevallen onvolledig.
Qua functionaliteit waren ze inferieur aan andere protocollen.
Door de aanwezigheid van meerdere lagen zijn deze protocollen traag en moeilijk te implementeren.
…
... Nu geven zelfs de meest ijverige aanhangers van deze protocollen toe dat OSI geleidelijk op weg is om een ​​kleine voetnoot te worden in de pagina's van de computergeschiedenis.

Alleen omdat een protocol een overeenkomst is tussen twee op elkaar inwerkende entiteiten, in dit geval twee computers die op een netwerk draaien, betekent dit niet noodzakelijkerwijs dat het standaard is. Maar in de praktijk gebruiken ze bij het implementeren van netwerken meestal standaard protocollen. Het kan worden gebrandmerkt, nationaal of internationale standaarden.

Begin jaren tachtig ontwikkelden een aantal internationale normalisatieorganisaties - ISO, ITU-T en enkele anderen - een model dat een belangrijke rol speelde bij de ontwikkeling van netwerken. Dit model wordt het ISO/OSI-model genoemd.

Interactiemodel voor open systemen (Open systeeminterconnectie, OSI) definieert verschillende niveaus van interactie tussen systemen in pakketgeschakelde netwerken, geeft ze standaardnamen en specificeert welke functies elk niveau moet uitvoeren.

Het OSI-model is ontwikkeld op basis van veel ervaring die is opgedaan bij het opzetten van computernetwerken, voornamelijk mondiale, in de jaren '70. Een volledige beschrijving van dit model neemt meer dan 1000 pagina's tekst in beslag.

In het OSI-model (Fig. 11.6) zijn de interactiemiddelen onderverdeeld in zeven niveaus: toepassing, vertegenwoordiger, sessie, transport, netwerk, link en fysiek. Elke laag behandelt een specifiek aspect van de interactie van netwerkapparaten.

Rijst. 11.6.

Het OSI-model beschrijft alleen de systeeminteracties die door het besturingssysteem worden geïmplementeerd, systeemhulpprogramma's en hardware. Het model houdt geen rekening met de interoperabiliteit van eindgebruikersapplicaties. Applicaties implementeren hun eigen interactieprotocollen door toegang te krijgen tot systeemtools. Daarom is het noodzakelijk om onderscheid te maken tussen het niveau van interactie tussen applicaties en applicatielaag.

Houd er ook rekening mee dat de applicatie de functies van sommige van de bovenste lagen van het OSI-model kan overnemen. Sommige DBMS hebben bijvoorbeeld ingebouwde tools toegang op afstand naar bestanden. In dit geval maakt de toepassing bij het benaderen van externe bronnen geen gebruik van de systeembestandsservice; het omzeilt de bovenste lagen van het OSI-model en heeft direct toegang tot de systeemtools die verantwoordelijk zijn voor: vervoer berichten over het netwerk, die zich op de lagere niveaus van het OSI-model bevinden.

Laat de applicatie dus een verzoek doen aan de applicatielaag, zoals een bestandsservice. Op basis van dit verzoek genereert de applicatielaagsoftware een bericht in een standaardformaat. Een normaal bericht bestaat uit een koptekst en een gegevensveld. De header bevat service-informatie die via het netwerk naar de applicatielaag van de bestemmingsmachine moet worden verzonden om deze te vertellen welk werk moet worden gedaan. In ons geval moet de header uiteraard informatie bevatten over de locatie van het bestand en het type bewerking dat moet worden uitgevoerd. Het berichtgegevensveld kan leeg zijn of enkele gegevens bevatten, zoals wat er naar een extern . Maar om deze informatie op de plaats van bestemming te krijgen, moeten er nog veel taken worden opgelost, waarvoor de verantwoordelijkheid bij de lagere niveaus ligt.

Na het genereren van een bericht applicatielaag stuurt het op de stapel representatief niveau. Protocol representatief niveau voert op basis van de informatie die is ontvangen van de header op applicatieniveau de vereiste acties uit en voegt zijn eigen service-informatie toe aan het bericht - de header representatief niveau, die instructies voor het protocol bevat representatief niveau bestemmingsmachine. Het resulterende bericht wordt doorgegeven sessie niveau, die op zijn beurt zijn eigen header toevoegt, enz. (Sommige protocollen plaatsen service-informatie niet alleen aan het begin van het bericht in de vorm van een header, maar ook aan het einde, in de vorm van een zogenaamde "trailer". ) Eindelijk bereikt het bericht de bodem, fysieke laag, die het in feite via de communicatielijnen naar de bestemmingsmachine verzendt. Op dit moment is het bericht "overwoekerd" met koppen van alle niveaus (

Voor een uniforme weergave van gegevens in netwerken met heterogene apparaten en software heeft de internationale organisatie voor ISO-normen (International Standardization Organization) een basiscommunicatiemodel voor open systemen OSI (Open System Interconnection) ontwikkeld. Dit model beschrijft de regels en procedures voor het overbrengen van gegevens in verschillende netwerkomgevingen bij het organiseren van een communicatiesessie. De belangrijkste elementen van het model zijn lagen, applicatieprocessen en fysieke verbindingsmiddelen. Op afb. 1.10 toont de opbouw van het basismodel.

Elke laag van het OSI-model voert een specifieke taak uit tijdens het verzenden van gegevens via het netwerk. Het basismodel is de basis voor de ontwikkeling van netwerkprotocollen. OSI verdeelt communicatiefuncties in een netwerk in zeven lagen, die elk een ander deel van het interoperabiliteitsproces van open systemen dienen.

Het OSI-model beschrijft alleen systeembrede interactiemiddelen, niet eindgebruikerstoepassingen. Applicaties implementeren hun eigen communicatieprotocollen door toegang te krijgen tot systeemfaciliteiten.

Rijst. 1.10. OSI-model

Als een toepassing de functies van enkele van de bovenste lagen van het OSI-model kan overnemen, heeft het voor communicatie rechtstreeks toegang tot de systeemtools die de functies van de resterende onderste lagen van het OSI-model uitvoeren.

Interactie van lagen van het OSI-model

Het OSI-model kan worden onderverdeeld in twee verschillende modellen, zoals weergegeven in Fig. 1.11:

Een horizontaal model op basis van protocollen dat een mechanisme biedt voor de interactie van programma's en processen op verschillende machines;

Een verticaal model gebaseerd op diensten die door aangrenzende lagen aan elkaar op dezelfde machine worden geleverd.

Elke laag van de verzendende computer werkt samen met dezelfde laag van de ontvangende computer alsof deze rechtstreeks is verbonden. Zo'n verbinding wordt een logische of virtuele verbinding genoemd. In werkelijkheid vindt de interactie plaats tussen aangrenzende niveaus van één computer.

De informatie op de verzendende computer moet dus alle niveaus doorlopen. Vervolgens wordt het via het fysieke medium naar de ontvangende computer verzonden en gaat het opnieuw door alle lagen totdat het hetzelfde niveau bereikt van waaruit het op de verzendende computer is verzonden.

In het horizontale model hebben twee programma's een gemeenschappelijk protocol nodig om gegevens uit te wisselen. In een verticaal model communiceren aangrenzende lagen met behulp van Application Programming Interfaces (API's).

Rijst. 1.11. Computerinteractiediagram in het basis OSI-referentiemodel

Voordat ze in het netwerk worden ingevoerd, worden de gegevens opgedeeld in pakketten. Een pakket is een eenheid van informatie die tussen stations op een netwerk wordt verzonden.

Bij het verzenden van gegevens gaat het pakket achtereenvolgens door alle lagen van de software. Op elk niveau wordt besturingsinformatie van dit niveau (header) aan het pakket toegevoegd, wat nodig is voor een succesvolle gegevensoverdracht via het netwerk, zoals weergegeven in Fig. 1.12, waar Zag de pakketheader is, is End het einde van het pakket.

Aan de ontvangende kant gaat het pakket in omgekeerde volgorde door alle lagen. Op elke laag leest het protocol op die laag de informatie van het pakket, verwijdert vervolgens de informatie die door de afzender aan het pakket is toegevoegd op dezelfde laag en geeft het pakket door aan de volgende laag. Wanneer het pakket de applicatielaag bereikt, wordt alle besturingsinformatie uit het pakket verwijderd en keren de gegevens terug naar hun oorspronkelijke vorm.

Rijst. 1.12. Vorming van een pakket van elk niveau van het model met zeven niveaus

Elk niveau van het model heeft zijn eigen functie. Hoe hoger het niveau, hoe moeilijker de taak die het oplost.

Het is handig om de afzonderlijke lagen van het OSI-model te zien als groepen programma's die zijn ontworpen om specifieke functies uit te voeren. Eén laag is bijvoorbeeld verantwoordelijk voor de gegevensconversie van ASCII naar EBCDIC en bevat de programma's die nodig zijn om deze taak uit te voeren.

Elke laag levert een dienst aan een hogere laag en vraagt ​​op zijn beurt om een ​​dienst van de lagere laag. De bovenste lagen vragen op ongeveer dezelfde manier om een ​​dienst: in de regel is het een vereiste om bepaalde gegevens van het ene netwerk naar het andere te routeren. De praktische implementatie van de principes van data-adressering is toegewezen aan de lagere niveaus. Op afb. 1.13 geeft een korte beschrijving van de functies van alle niveaus.

Rijst. 1.13. Functies van de OSI-modellagen

Het beschouwde model bepaalt de interactie van open systemen van verschillende fabrikanten in hetzelfde netwerk. Daarom voert het coördinerende acties voor hen uit op:

Interactie van toegepaste processen;

Gegevenspresentatieformulieren;

Uniforme gegevensopslag;

Beheer van netwerkbronnen;

Gegevensbeveiliging en informatiebescherming;

Diagnose van programma's en hardware.

Applicatielaag

De applicatielaag geeft applicatieprocessen toegang tot het interactiegebied, is het bovenste (zevende) niveau en grenst direct aan applicatieprocessen.

In werkelijkheid is de applicatielaag een set van verschillende protocollen waarmee netwerkgebruikers toegang krijgen tot gedeelde bronnen zoals bestanden, printers of hypertext webpagina's, en hun samenwerking organiseren, bijvoorbeeld met behulp van het e-mailprotocol. Speciale applicatieservice-elementen bieden services voor specifieke applicatieprogramma's zoals bestandsoverdracht en terminalemulatieprogramma's. Als het programma bijvoorbeeld bestanden moet verzenden, wordt het FTAM-protocol (File Transfer, Access en Management) voor bestandsoverdracht gebruikt. In het OSI-model stuurt een applicatieprogramma dat een specifieke taak moet uitvoeren (bijvoorbeeld een database op een computer bijwerken) specifieke data in de vorm van een datagram naar de applicatielaag. Een van de belangrijkste taken van deze laag is om te bepalen hoe een aanvraagverzoek moet worden verwerkt, dat wil zeggen welke vorm het verzoek moet aannemen.

De gegevenseenheid waarop de applicatielaag werkt, wordt meestal een bericht genoemd.

De applicatielaag vervult de volgende functies:

1. Verrichten van verschillende soorten werkzaamheden.

Bestandsoverdracht;

Taakbeheer;

Systeembeheer, enz.;

2. Identificatie van gebruikers aan de hand van hun wachtwoorden, adressen, elektronische handtekeningen;

3. Bepaling van functionerende abonnees en de mogelijkheid van toegang tot nieuwe aanvraagprocedures;

4. Bepalen van de toereikendheid van de beschikbare middelen;

5. Organisatie van verzoeken voor aansluiting op andere sollicitatieprocessen;

6. Overdracht van aanvragen naar het representatieve niveau voor de benodigde methoden voor het beschrijven van informatie;

7. Selectie van procedures voor de geplande procesdialoog;

8. Beheer van uitgewisselde gegevens tussen aanvraagprocessen en synchronisatie van interactie tussen aanvraagprocessen;

9. Bepalen van de kwaliteit van de dienstverlening (levertijd datablokken, acceptabel foutenpercentage);

10. Afspraken over het corrigeren van fouten en het vaststellen van de betrouwbaarheid van gegevens;

11. Coördinatie van beperkingen opgelegd aan de syntaxis (tekensets, datastructuur).

Deze functies definiëren de soorten diensten die de applicatielaag levert aan applicatieprocessen. Daarnaast draagt ​​de applicatielaag de service over die wordt geleverd door de fysieke, link-, netwerk-, transport-, sessie- en presentatielagen naar applicatieprocessen.

Op applicatieniveau is het noodzakelijk om gebruikers reeds verwerkte informatie te verstrekken. Dit kan worden afgehandeld door systeem- en gebruikerssoftware.

De applicatielaag is verantwoordelijk voor de toegang tot applicaties op het netwerk. De taken van dit niveau zijn bestandsoverdracht, mailuitwisseling en netwerkbeheer.

De meest voorkomende top drie laag protocollen zijn:

FTP (File Transfer Protocol) bestandsoverdrachtsprotocol;

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) is het eenvoudigste protocol voor bestandsoverdracht;

X.400 e-mail;

Telnet werkt met een terminal op afstand;

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) is een eenvoudig protocol voor het uitwisselen van e-mail;

CMIP (Common Management Information Protocol) gemeenschappelijk informatiebeheerprotocol;

SLIP (Serial Line IP) IP voor seriële lijnen. Protocol voor seriële karakter-voor-karakter gegevensoverdracht;

SNMP (Simple Network Management Protocol) eenvoudig netwerkbeheerprotocol;

FTAM (File Transfer, Access, and Management) is een protocol voor het overdragen, openen en beheren van bestanden.

Presentatie laag

De functies van dit niveau zijn de weergave van gegevens die tussen aanvraagprocessen in de vereiste vorm worden verzonden.

Deze laag zorgt ervoor dat de informatie die door de applicatielaag wordt doorgegeven, begrepen wordt door de applicatielaag in een ander systeem. Indien nodig voert de presentatielaag op het moment van informatieoverdracht de conversie uit van gegevensformaten naar een algemeen presentatieformaat en voert dienovereenkomstig op het moment van ontvangst de omgekeerde conversie uit. Zo kunnen applicatielagen bijvoorbeeld syntactische verschillen in datarepresentatie overwinnen. Deze situatie kan zich voordoen in een LAN met verschillende typen computers (IBM PC en Macintosh) die gegevens moeten uitwisselen. Op het gebied van databases moet informatie dus worden gepresenteerd in de vorm van letters en cijfers, en vaak in de vorm van een grafische afbeelding. U moet deze gegevens bijvoorbeeld als getallen met drijvende komma verwerken.

De gemeenschappelijke gegevensrepresentatie is gebaseerd op het ASN.1-systeem, dat gemeenschappelijk is voor alle niveaus van het model. Dit systeem dient om de structuur van bestanden te beschrijven en lost ook het probleem van gegevenscodering op. Op dit niveau kunnen gegevensversleuteling en -ontsleuteling worden uitgevoerd, waardoor de geheimhouding van gegevensuitwisseling onmiddellijk wordt gegarandeerd voor alle applicatiediensten. Een voorbeeld van een dergelijk protocol is het Secure Socket Layer (SSL)-protocol, dat beveiligde berichtenuitwisseling biedt voor de applicatielaagprotocollen van de TCP/IP-stack. Deze laag zorgt voor datatransformatie (codering, compressie, etc.) van de applicatielaag in een informatiestroom voor de transportlaag.

De representatieve laag vervult de volgende hoofdfuncties:

1. Genereren van verzoeken om interactiesessies tussen sollicitatieprocessen tot stand te brengen.

2. Coördinatie van datapresentatie tussen sollicitatieprocessen.

3. Implementatie van datapresentatieformulieren.

4. Presentatie van grafisch materiaal (tekeningen, tekeningen, schema's).

5. Classificatie van gegevens.

6. Verzoeken om sessies te beëindigen verzenden.

Presentatielaagprotocollen maken meestal deel uit van de protocollen van de bovenste drie lagen van het model.

Sessie laag

De sessielaag is de laag die de procedure definieert voor het uitvoeren van sessies tussen gebruikers of applicatieprocessen.

De sessielaag biedt conversatiecontrole om bij te houden welke kant momenteel actief is, en biedt ook een middel voor synchronisatie. Met deze laatste kun je checkpoints invoegen in lange transfers, zodat je in geval van een storing terug kunt gaan naar het laatste checkpoint, in plaats van helemaal opnieuw te beginnen. In de praktijk gebruiken maar weinig applicaties de sessielaag en wordt deze zelden geïmplementeerd.

De sessielaag regelt de overdracht van informatie tussen aanvraagprocessen, coördineert de ontvangst, verzending en uitgifte van één communicatiesessie. Bovendien bevat de sessielaag bovendien de functies wachtwoordbeheer, gesprekscontrole, synchronisatie en annulering van communicatie in een transmissiesessie na een storing door fouten in de onderste lagen. De functies van deze laag zijn het coördineren van de communicatie tussen twee applicatieprogramma's die op verschillende werkstations draaien. Het komt in de vorm van een goed gestructureerde dialoog. Deze functies omvatten het creëren van een sessie, het beheren van de verzending en ontvangst van berichtpakketten tijdens een sessie en het beëindigen van een sessie.

Op sessieniveau wordt bepaald wat de overdracht tussen twee aanvraagprocessen zal zijn:

Half duplex (processen zullen om de beurt gegevens verzenden en ontvangen);

Duplex (processen zullen gegevens tegelijkertijd verzenden en ontvangen).

In half-duplex-modus geeft de sessielaag een gegevenstoken af ​​aan het proces dat de overdracht initieert. Wanneer het tijd is voor het tweede proces om te reageren, wordt het datatoken eraan doorgegeven. De sessielaag staat alleen verzending toe naar de partij die over het datatoken beschikt.

De sessielaag biedt de volgende functies:

1. Totstandbrenging en voltooiing op sessieniveau van een verbinding tussen op elkaar inwerkende systemen.

2. Uitvoeren van normale en urgente gegevensuitwisseling tussen sollicitatieprocessen.

3. Managen van de interactie van toegepaste processen.

4. Synchronisatie van sessieverbindingen.

5. Melding van sollicitatieprocedures over bijzondere situaties.

6. In het aanvraagproces labels maken waarmee, na een storing of fout, de uitvoering vanaf het dichtstbijzijnde label kan worden hersteld.

7. Onderbreking in de noodzakelijke gevallen van het aanvraagproces en de correcte hervatting ervan.

8. Beëindiging van de sessie zonder gegevensverlies.

9. Verzending van speciale berichten over de voortgang van de sessie.

De sessielaag is verantwoordelijk voor het organiseren van gegevensuitwisselingssessies tussen eindmachines. Sessielaagprotocollen zijn meestal een onderdeel van de protocollen van de bovenste drie lagen van het model.

Transport laag

De transportlaag is ontworpen om pakketten over te dragen via een communicatienetwerk. Op de transportlaag worden pakketten in blokken verdeeld.

Op de weg van de afzender naar de ontvanger kunnen pakketten beschadigd raken of verloren gaan. Hoewel sommige applicaties hun eigen foutafhandeling hebben, zijn er enkele die er de voorkeur aan geven om meteen een betrouwbare verbinding te hebben. De taak van de transportlaag is ervoor te zorgen dat applicaties of bovenste lagen van het model (applicatie en sessie) gegevens overbrengen met de mate van betrouwbaarheid die ze nodig hebben. Het OSI-model definieert vijf serviceklassen die door de transportlaag worden geleverd. Dit soort diensten verschillen in de kwaliteit van de geleverde diensten: urgentie, de mogelijkheid om onderbroken communicatie te herstellen, de beschikbaarheid van multiplexfaciliteiten voor meerdere verbindingen tussen verschillende applicatieprotocollen via een gemeenschappelijk transportprotocol, en vooral de mogelijkheid om te detecteren en te corrigeren transmissiefouten zoals vervorming, verlies en duplicatie van pakketten.

De transportlaag bepaalt de adressering van fysieke apparaten (systemen, hun onderdelen) in het netwerk. Deze laag garandeert de levering van informatieblokken aan ontvangers en beheert deze levering. De belangrijkste taak is om efficiënte, gemakkelijke en betrouwbare vormen van informatieoverdracht tussen systemen te bieden. Wanneer meer dan één pakket in verwerking is, bepaalt de transportlaag de volgorde waarin de pakketten passeren. Als een duplicaat van een eerder ontvangen bericht passeert, dan herkent deze laag dit en negeert het bericht.

De functies van de transportlaag zijn onder meer:

1. Controle van netwerktransmissie en waarborgen van de integriteit van datablokken.

2. Detectie van fouten, hun gedeeltelijke eliminatie en rapportage van niet-gecorrigeerde fouten.

3. Herstel van transmissie na storingen en storingen.

4. Consolidatie of verdeling van datablokken.

5. Toekenning van prioriteiten bij overdracht van blokken (normaal of urgent).

6. Overboekingsbevestiging.

7. Opheffing van blokkades in geval van impasses in het netwerk.

Uitgaande van de transportlaag worden alle hogere protocollen geïmplementeerd in software, meestal opgenomen in het netwerkbesturingssysteem.

De meest voorkomende transportlaagprotocollen zijn:

TCP (Transmission Control Protocol) TCP/IP-stack-transmissiecontroleprotocol;

UDP (User Datagram Protocol) is het gebruikersdatagramprotocol van de TCP/IP-stack;

NCP (NetWare Core Protocol) basisprotocol voor NetWare-netwerken;

SPX (Sequenced Packet eXchange) Novell Stack Sequenced Packet Exchange;

TP4 (Transmission Protocol) - klasse 4 transmissieprotocol.

Netwerklaag

De netwerklaag zorgt voor het leggen van kanalen die abonnee- en administratieve systemen verbinden via een communicatienetwerk, waarbij de route van de snelste en meest betrouwbare manier wordt gekozen.

De netwerklaag brengt communicatie tot stand in een computernetwerk tussen twee systemen en zorgt voor de aanleg van virtuele kanalen daartussen. Een virtueel of logisch kanaal is een zodanige werking van netwerkcomponenten dat de illusie wordt gewekt dat het noodzakelijke pad tussen de op elkaar inwerkende componenten wordt gelegd. Daarnaast informeert de netwerklaag de transportlaag over fouten die optreden. Netwerklaagberichten worden gewoonlijk pakketten genoemd. Ze bevatten stukjes data. De netwerklaag is verantwoordelijk voor hun adressering en bezorging.

Het leggen van het beste pad voor gegevensoverdracht wordt routering genoemd en de oplossing ervan is de hoofdtaak van de netwerklaag. Dit probleem wordt nog verergerd door het feit dat de kortste weg niet altijd de beste is. Vaak is het criterium voor het kiezen van een route het tijdstip van gegevensoverdracht langs deze route; het hangt af van de bandbreedte van communicatiekanalen en verkeersintensiteit, die in de loop van de tijd kunnen veranderen. Sommige routeringsalgoritmen proberen zich aan te passen aan veranderingen in de belasting, terwijl andere beslissingen nemen op basis van langetermijngemiddelden. Routekeuze kan ook gebaseerd zijn op andere criteria, zoals transmissiebetrouwbaarheid.

Het verbindingslaagprotocol biedt alleen gegevenslevering tussen alle knooppunten in een netwerk met een geschikte typische topologie. Dit is een zeer strikte beperking die het niet mogelijk maakt om netwerken met een ontwikkelde structuur te bouwen, bijvoorbeeld netwerken die verschillende bedrijfsnetwerken combineren in een enkel netwerk, of zeer betrouwbare netwerken met redundante verbindingen tussen knooppunten.

Binnen het netwerk wordt de levering van gegevens dus geregeld door de verbindingslaag, maar de levering van gegevens tussen netwerken wordt afgehandeld door de netwerklaag. Bij het organiseren van de levering van pakketten op netwerkniveau wordt het concept van een netwerknummer gebruikt. In dit geval bestaat het adres van de ontvanger uit een netwerknummer en een computernummer op dat netwerk.

Netwerken zijn onderling verbonden door speciale apparaten die routers worden genoemd. Een router is een apparaat dat informatie verzamelt over de topologie van onderlinge verbindingen en op basis daarvan netwerklaagpakketten doorstuurt naar het doelnetwerk. Om een ​​bericht over te dragen van een zender die zich in het ene netwerk bevindt naar een ontvanger die zich in een ander netwerk bevindt, is het nodig om een ​​bepaald aantal transittransmissies (hops) tussen netwerken uit te voeren, waarbij telkens de juiste route wordt gekozen. Een route is dus een reeks routers die een pakket doorloopt.

De netwerklaag is verantwoordelijk voor het verdelen van gebruikers in groepen en het routeren van pakketten op basis van de vertaling van MAC-adressen in netwerkadressen. De netwerklaag zorgt ook voor transparante verzending van pakketten naar de transportlaag.

De netwerklaag vervult de volgende functies:

1. Creëren van netwerkverbindingen en identificatie van hun poorten.

2. Detectie en correctie van fouten die optreden tijdens verzending via een communicatienetwerk.

3. Pakketstroomregeling.

4. Organisatie (bestellen) van reeksen pakketten.

5. Routeren en schakelen.

6. Segmentatie en consolidatie van pakketten.

De netwerklaag definieert twee soorten protocollen. Het eerste type verwijst naar de definitie van regels voor de overdracht van pakketten met gegevens van eindknooppunten van een knooppunt naar een router en tussen routers. Het zijn deze protocollen waarnaar meestal wordt verwezen als het over netwerklaagprotocollen gaat. Een ander type protocol, routeringsinformatie-uitwisselingsprotocollen genaamd, wordt echter vaak de netwerklaag genoemd. Routers gebruiken deze protocollen om informatie te verzamelen over de topologie van onderlinge verbindingen.

Netwerklaagprotocollen worden geïmplementeerd door softwaremodules van het besturingssysteem, evenals software en hardware van routers.

De meest gebruikte protocollen op de netwerklaag zijn:

IP (Internet Protocol) Internetprotocol, een netwerkprotocol van de TCP/IP-stack dat adres- en routeringsinformatie biedt;

IPX (Internetwork Packet Exchange) is een protocol voor internetpakketuitwisseling dat is ontworpen voor het adresseren en routeren van pakketten in Novell-netwerken;

X.25 internationale standaard voor wereldwijde pakketgeschakelde communicatie (dit protocol is gedeeltelijk geïmplementeerd op laag 2);

CLNP (Connection Less Network Protocol) is een netwerkprotocol zonder het organiseren van verbindingen.

Link laag (Data Link)

De informatie-eenheid van de linklaag zijn frames (frame). Frames zijn een logisch georganiseerde structuur waarin gegevens kunnen worden geplaatst. De taak van de linklaag is om frames van de netwerklaag naar de fysieke laag over te brengen.

Op de fysieke laag worden gewoon bits verzonden. Hierbij wordt geen rekening gehouden met het feit dat in sommige netwerken, waarin communicatielijnen afwisselend worden gebruikt door verschillende paren op elkaar inwerkende computers, het fysieke transmissiemedium bezet kan zijn. Daarom is een van de taken van de verbindingslaag het controleren van de beschikbaarheid van het transmissiemedium. Een andere taak van de linklaag is het implementeren van foutdetectie- en correctiemechanismen.

De linklaag zorgt ervoor dat elk frame correct wordt verzonden door een speciale bitreeks aan het begin en einde van elk frame te plaatsen om het te markeren, en berekent ook een controlesom door alle bytes van het frame op een bepaalde manier op te tellen en een controlesom toe te voegen aan de lijst. Wanneer een frame arriveert, berekent de ontvanger opnieuw de checksum van de ontvangen data en vergelijkt het resultaat met de checksum van het frame. Als ze overeenkomen, wordt het frame als geldig beschouwd en geaccepteerd. Als de checksums niet overeenkomen, wordt er een fout gegenereerd.

De taak van de verbindingslaag is om pakketten die afkomstig zijn van de netwerklaag te nemen en ze voor te bereiden voor verzending door ze in een frame van de juiste grootte te plaatsen. Deze laag is nodig om te bepalen waar het blok begint en eindigt, en om transmissiefouten te detecteren.

Op hetzelfde niveau worden de regels voor het gebruik van de fysieke laag door netwerkknooppunten gedefinieerd. De elektrische representatie van data in het LAN (databits, datacoderingsmethoden en markers) wordt op dit en alleen op dit niveau herkend. Hier worden fouten opgespoord en gecorrigeerd (door te verzoeken om hertransmissie van gegevens).

De linklaag zorgt voor het maken, verzenden en ontvangen van dataframes. Deze laag bedient netwerklaag verzoeken en gebruikt de fysieke laagdienst om pakketten te ontvangen en te verzenden. De IEEE 802.X-specificaties verdelen de verbindingslaag in twee sublagen:

LLC (Logical Link Control) logische linkbesturing biedt logische linkbesturing. De LLC-sublaag levert diensten aan de netwerklaag en houdt zich bezig met de verzending en ontvangst van gebruikersberichten.

MAC (Media Assess Control) mediatoegangscontrole. De MAC-sublaag regelt de toegang tot het gedeelde fysieke medium (tokenpassing of collision of collision detection) en regelt de toegang tot het communicatiekanaal. De LLC-sublaag bevindt zich boven de MAC-sublaag.

De datalinklaag definieert mediatoegang en transmissiecontrole via een procedure voor gegevensoverdracht via een link.

Bij grote maten verzonden datablokken verdeelt de verbindingslaag ze in frames en verzendt frames als reeksen.

Bij ontvangst van frames vormt de laag daaruit verzonden datablokken. De grootte van een datablok hangt af van de transmissiemethode, de kwaliteit van het kanaal waardoor het wordt verzonden.

In LAN's worden link-layer-protocollen gebruikt door computers, bridges, switches en routers. In computers worden de functies van de linklaag geïmplementeerd door de gezamenlijke inspanningen van netwerkadapters en hun stuurprogramma's.

De linklaag kan de volgende soorten functies uitvoeren:

1. Organisatie (aanleg, beheer, beëindiging) van kanaalverbindingen en identificatie van hun poorten.

2. Organisatie en overdracht van personeel.

3. Detectie en correctie van fouten.

4. Beheer van gegevensstromen.

5. Zorgen voor de transparantie van logische kanalen (overdracht van gegevens die er op enigerlei wijze overheen zijn gecodeerd).

De meest gebruikte protocollen op de linklaag zijn:

HDLC (High Level Data Link Control) datalinkbesturingsprotocol op hoog niveau voor seriële verbindingen;

IEEE 802.2 LLC (Type I en Type II) biedt MAC voor 802.x-omgevingen;

Ethernet-netwerktechnologie volgens de IEEE 802.3-standaard voor netwerken die gebruik maken van bustopologie en meervoudige toegang met carrier-luisteren en collisiedetectie;

Token ring-netwerktechnologie volgens de IEEE 802.5-standaard, met behulp van een ringtopologie en een token-passing-ringtoegangsmethode;

FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) IEEE 802.6-netwerktechnologie met behulp van glasvezelmedia;

X.25 is een internationale standaard voor wereldwijde pakketgeschakelde communicatie;

Frame relay-netwerk georganiseerd vanuit X25- en ISDN-technologieën.

Fysieke laag

De fysieke laag is ontworpen om te communiceren met de fysieke verbindingsmiddelen. Fysieke connectiviteit is de combinatie van fysieke media, hardware en software die signalering tussen systemen mogelijk maakt.

Het fysieke medium is een materiële substantie waardoor signalen worden overgedragen. Het fysieke medium is het fundament waarop de fysieke verbindingsmiddelen zijn gebouwd. Ether, metalen, optisch glas en kwarts worden veel gebruikt als fysieke media.

De fysieke laag bestaat uit een media-interfacesublaag en een transmissietransformatiesublaag.

De eerste zorgt voor het koppelen van de datastroom aan het gebruikte fysieke communicatiekanaal. De tweede voert transformaties uit die verband houden met de toegepaste protocollen. De fysieke laag biedt de fysieke interface naar het datakanaal en beschrijft ook de procedures voor het verzenden van signalen van en naar het kanaal. Op dit niveau worden de elektrische, mechanische, functionele en procedurele parameters voor fysieke communicatie in systemen gedefinieerd. De fysieke laag ontvangt datapakketten van de bovenliggende verbindingslaag en zet deze om in optische of elektrische signalen die overeenkomen met 0 en 1 van de binaire stroom. Deze signalen worden via het transmissiemedium naar het ontvangende knooppunt gestuurd. De mechanische en elektrische/optische eigenschappen van het transmissiemedium worden gedefinieerd op de fysieke laag en omvatten:

Type kabels en connectoren;

Pinbezetting in connectoren;

Signaalcoderingsschema voor waarden 0 en 1.

De fysieke laag vervult de volgende functies:

1. Tot stand brengen en verbreken van fysieke verbindingen.

2. Verzending van signalen in seriële code en ontvangst.

3. Luisteren, indien nodig, kanalen.

4. Identificatie van kanalen.

5. Melding van het optreden van storingen en storingen.

Melding over het optreden van storingen en storingen is te wijten aan het feit dat een bepaalde klasse van gebeurtenissen wordt gedetecteerd op de fysieke laag die de normale werking van het netwerk verstoort (botsing van frames die door meerdere systemen tegelijk worden verzonden, kanaalonderbreking, stroomuitval , verlies van mechanisch contact, enz.). De soorten diensten die aan de datalinklaag worden geleverd, worden gedefinieerd door de protocollen van de fysieke laag. Luisteren naar het kanaal is nodig in gevallen waarin een groep systemen op één kanaal is aangesloten, maar slechts één ervan tegelijkertijd signalen mag verzenden. Daarom kunt u door naar het kanaal te luisteren bepalen of het vrij is om te zenden. In sommige gevallen is voor een duidelijkere definitie van de structuur de fysieke laag opgedeeld in meerdere subniveaus. De fysieke laag van een draadloos netwerk is bijvoorbeeld verdeeld in drie sublagen (Figuur 1.14).

Rijst. 1.14. Fysieke laag draadloos LAN

Fysieke laagfuncties worden geïmplementeerd in alle apparaten die op het netwerk zijn aangesloten. Aan de computerkant worden de fysieke laagfuncties uitgevoerd door de netwerkadapter. Repeaters zijn het enige type apparatuur dat alleen op de fysieke laag werkt.

De fysieke laag kan zowel asynchrone (seriële) als synchrone (parallelle) transmissie bieden, wat wordt gebruikt voor sommige mainframes en minicomputers. Op de fysieke laag moet een coderingsschema worden gedefinieerd om binaire waarden weer te geven voor verzending via een communicatiekanaal. Veel lokale netwerken gebruiken Manchester-codering.

Een voorbeeld van een fysiek laagprotocol is de specificatie van 10Base-T Ethernet-technologie, die een categorie 3 onafgeschermde twisted pair-kabel definieert met een karakteristieke impedantie van 100 ohm, een RJ-45-connector, een maximale fysieke segmentlengte van 100 meter, een Manchester-code voor gegevensweergave en andere kenmerken zoals de gebruikte kabel, omgeving en elektrische signalen.

De meest voorkomende fysieke laagspecificaties zijn onder meer:

EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 - Mechanische/elektrische ongebalanceerde seriële interface;

EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - mechanische, elektrische en optische kenmerken van een gebalanceerde seriële interface;

Ethernet is een IEEE 802.3-netwerktechnologie voor netwerken die gebruikmaken van bustopologie en meervoudige toegang met carrier sniffing en collision detection;

Tokenring is een IEEE 802.5-netwerktechnologie die gebruikmaakt van een ringtopologie en een token-passing-ringtoegangsmethode.

OSI-referentiemodel

Voor de duidelijkheid is het netwerkproces in het OSI-referentiemodel opgedeeld in zeven lagen. Deze theoretische constructie maakt het gemakkelijker om vrij complexe concepten te leren en te begrijpen. Bovenaan het OSI-model staat de applicatie die toegang nodig heeft tot netwerkbronnen, onderaan staat het netwerk zelf. Naarmate gegevens van laag naar laag worden verplaatst, bereiden de protocollen die op deze lagen werken deze geleidelijk voor op verzending via het netwerk. Zodra het het doelsysteem bereikt, gaan de gegevens omhoog in de lagen, waarbij dezelfde protocollen dezelfde acties uitvoeren, alleen in omgekeerde volgorde. in 1983 Internationale Organisatie voor Standaardisatie(Internationale Organisatie voor Standaardisatie, ISO) en Sector van normalisatieTelecommunicatie van de Internationale Telecommunicatie-unie(Telecommunication Standardization Sector of the International Telecommunication Union, ITU-T) publiceerde het document "The Basic Reference Model for Open Systems Interconnection", dat een model beschreef voor de verdeling van netwerkfuncties over 7 verschillende niveaus (Fig. 1.7). Deze zevenlaagse structuur moest de basis vormen voor een nieuwe protocolstack, maar werd nooit commercieel geïmplementeerd. In plaats daarvan wordt het OSI-model gebruikt met bestaande protocolstacks als leer- en referentiehulpmiddel. De meeste protocollen die tegenwoordig populair zijn, dateren van vóór de ontwikkeling van het OSI-model, dus passen ze niet precies bij de zevenlaagse structuur. Vaak worden de functies van twee of zelfs meerdere niveaus van het model gecombineerd in één protocol en komen de protocolgrenzen vaak niet overeen met de grenzen van de OSI-niveaus. Desondanks blijft het OSI-model een uitstekend visueel hulpmiddel voor netwerkonderzoek en associëren professionals functies en protocollen vaak met specifieke lagen.

Gegevensinkapseling

In feite komt de interactie van protocollen die op verschillende niveaus van het OSI-model werken tot uiting in het feit dat elk protocol bijdraagt ​​aan: koptekst(kop) of (in één geval) aanhangwagen(voettekst) naar de informatie die hij van het bovenstaande niveau heeft ontvangen. Een toepassing genereert bijvoorbeeld een aanvraag voor een netwerkbron. Dit verzoek wordt door de protocolstack verplaatst. Wanneer het de transportlaag bereikt, voegen de transportlaagprotocollen hun eigen kop toe aan het verzoek, bestaande uit velden met informatie die specifiek is voor de functies van dit protocol. De oorspronkelijke aanvraag zelf wordt een gegevensveld (payload) voor het transportlaagprotocol. Nadat de header is toegevoegd, geeft het transportlaagprotocol het verzoek door aan de netwerklaag. Het netwerklaagprotocol voegt zijn eigen kop toe aan de kop van het transportlaagprotocol. Dus voor een netwerklaagprotocol worden het oorspronkelijke verzoek en de transportlaagprotocolkop de payload. Deze hele constructie wordt de payload voor het linklaagprotocol, dat er een header en een trailer aan toevoegt. Het resultaat van deze activiteit is: pakket(pakket) klaar voor verzending over het netwerk. Wanneer het pakket zijn bestemming bereikt, wordt het proces omgekeerd. Het protocol van elk volgend niveau van de stapel (nu van onder naar boven) verwerkt en verwijdert de kop van het equivalente protocol van het verzendende systeem. Wanneer het proces is voltooid, bereikt het oorspronkelijke verzoek de toepassing waarvoor het was bedoeld, in dezelfde vorm waarin het is gegenereerd. Het proces van het toevoegen van headers aan een verzoek (Afbeelding 1-8) dat door een toepassing is gegenereerd, wordt genoemd gegevens inkapseling(gegevens inkapseling). In wezen lijkt deze procedure op het proces van het voorbereiden van een brief voor verzending. Het verzoek is de brief zelf, en het toevoegen van kopteksten is vergelijkbaar met het in een envelop doen van de brief, het schrijven van het adres, het afstempelen en daadwerkelijk verzenden.

Fysieke laag

Op het laagste niveau van het OSI-model - fysiek(fysiek) - de kenmerken van de netwerkapparatuur worden bepaald - de netwerkomgeving, de installatiemethode, het type signalen dat wordt gebruikt om binaire gegevens over het netwerk te verzenden. Daarnaast bepaalt de fysieke laag welk type netwerkadapter op elke computer moet worden geïnstalleerd en welk type hub (indien aanwezig) moet worden gebruikt. Op fysiek niveau hebben we te maken met een koper- of glasvezelkabel of een soort draadloze verbinding. In een LAN zijn de specificaties van de fysieke laag direct gerelateerd aan het linklaagprotocol dat op het netwerk wordt gebruikt. Wanneer u een linklaagprotocol kiest, moet u een van de fysieke laagspecificaties gebruiken die door dat protocol worden ondersteund. Het Ethernet-verbindingslaagprotocol ondersteunt bijvoorbeeld verschillende fysieke laagopties: een van de twee soorten coaxkabel, elke twisted pair-kabel, glasvezelkabel. De parameters van elk van deze opties worden gevormd uit tal van informatie over de vereisten van de fysieke laag, bijvoorbeeld het type kabel en connectoren, de toegestane lengte van kabels, het aantal hubs, enz. Naleving van deze vereisten is noodzakelijk voor de normale werking van de protocollen. In een kabel die bijvoorbeeld te lang is, merkt het Ethernet-systeem mogelijk pakketbotsingen niet op, en als het systeem geen fouten kan detecteren, kan het deze niet corrigeren, wat resulteert in gegevensverlies. De protocolstandaard voor de verbindingslaag definieert niet alle aspecten van de fysieke laag. Sommigen van hen zijn afzonderlijk gedefinieerd. Een van de meest gebruikte specificaties voor fysieke lagen wordt beschreven in de Commercial Building Telecommunications Cabling Standard, bekend als EIA/TIA 568A. Het is gezamenlijk gepubliceerd Amerikaans Nationaal Instituutdarts(American National Standards Institute, ANSI), Verenigingen vantak van de elektronica-industrie(Electronics Industry Association, EIA) en Vereniging voor communicatie-industrie(Vereniging voor de telecommunicatie-industrie, TIA). Dit document bevat een gedetailleerde beschrijving van bekabeling voor datanetwerken in industriële omgevingen, inclusief minimumafstanden tot bronnen van elektromagnetische interferentie en andere bekabelingsregels. Tegenwoordig wordt het leggen van kabels in grote netwerken meestal toevertrouwd aan gespecialiseerde bedrijven. De ingehuurde aannemer moet bekend zijn met EIA/TIA 568A en andere soortgelijke documenten, evenals met de regels voor de exploitatie van gebouwen in de stad. Een ander communicatie-element gedefinieerd op de fysieke laag is een type signaal voor datatransmissie over een netwerkmedium. Voor kabels met een koperen basis is dit signaal een elektrische lading, voor een glasvezelkabel - een lichtpuls. Andere typen netwerkomgevingen kunnen gebruikmaken van radiogolven, infraroodpulsen en andere signalen. Naast de aard van de signalen wordt op fysiek niveau een schema voor hun transmissie vastgesteld, dat wil zeggen een combinatie van elektrische ladingen of lichtpulsen die worden gebruikt om binaire informatie te coderen die door hogere niveaus wordt gegenereerd. Ethernet-systemen gebruiken een signaleringsschema dat bekend staat als: Manchester-codering(Manchester-codering), terwijl Token Ring-systemen gebruiken differentieelManchester(Differentiële Manchester) regeling.

Link laag

Protocol kanaal(data-link) laag zorgt voor de uitwisseling van informatie tussen de hardware van een computer in het netwerk en netwerksoftware. Het bereidt de verzending voor van de gegevens die door het netwerklaagprotocol naar het netwerk worden verzonden, en verzendt naar de netwerklaag de gegevens die door het systeem van het netwerk zijn ontvangen. Bij het ontwerpen en bouwen van een LAN is het gebruikte linklaagprotocol de belangrijkste factor bij het selecteren van apparatuur en hoe deze wordt geïnstalleerd. Om het linklaagprotocol te implementeren, is de volgende hardware en software vereist: netwerkinterface-adapters (als de adapter een afzonderlijk apparaat is dat op de bus is aangesloten, wordt dit een netwerkinterfacekaart of gewoon een netwerkkaart genoemd); stuurprogramma's voor netwerkadapters; netwerkkabels (of ander netwerkmedium) en bijbehorende aansluitapparatuur; netwerkhubs (in sommige gevallen). Zowel netwerkadapters als hubs zijn ontworpen voor specifieke linklaagprotocollen. Sommige netwerkkabels zijn ook ontworpen voor specifieke protocollen, maar er zijn ook kabels die geschikt zijn voor verschillende protocollen. Verreweg, vandaag (zoals altijd) is Ethernet het meest populaire link-layer-protocol. Ver daarachter ligt Token Ring, gevolgd door andere protocollen zoals FDDI (Fiber Distributed Data Interface). Er zijn gewoonlijk drie hoofdelementen opgenomen in een specificatie van een linklaagprotocol: een frameformaat (d.w.z. een header en trailer toegevoegd aan de netwerklaaggegevens voordat deze aan het netwerk worden doorgegeven); mechanisme voor het regelen van toegang tot de netwerkomgeving; een of meer fysieke laagspecificaties die bij een bepaald protocol worden gebruikt.

Frame-indeling

Het linklaagprotocol voegt een header en een trailer toe aan de gegevens die zijn ontvangen van het netwerklaagprotocol, waardoor het een kader(frame) (afb. 1.9). Om de post-analogie opnieuw te gebruiken, zijn de kop en de trailer de envelop waarin de brief moet worden verzonden. Ze bevatten de adressen van het verzendende systeem en het ontvangende systeem van het pakket. Voor LAN-protocollen zoals Ethernet en Token Ring zijn deze adressen 6-byte hexadecimale reeksen die in de fabriek aan netwerkadapters zijn toegewezen. Ze worden, in tegenstelling tot de adressen die op andere niveaus van het OSI-model worden gebruikt, appa militaire adressen(hardwareadres) of MAC-adressen (zie hieronder).

Opmerking Protocollen op verschillende niveaus van het OSI-model hebben verschillende namen voor de structuren die ze creëren door een header toe te voegen aan gegevens die afkomstig zijn van een hoger protocol. Wat het linklaagprotocol bijvoorbeeld een frame noemt, zou een datagram zijn voor de netwerklaag. Een meer algemene naam voor een structurele gegevenseenheid op elk niveau is: pakket.

Het is belangrijk om te begrijpen dat verbindingslaagprotocollen alleen communicatie tussen computers op hetzelfde LAN toestaan. Het hardware-adres in de header behoort altijd tot een computer op hetzelfde LAN, zelfs als het doelsysteem zich op een ander netwerk bevindt. Andere belangrijke functies van het linklaagframe zijn de identificatie van het netwerklaagprotocol dat de gegevens in het pakket heeft gegenereerd en informatie voor foutdetectie. Op de netwerklaag kunnen verschillende protocollen worden gebruikt, en daarom bevat een protocolframe voor een verbindingslaag meestal code die kan worden gebruikt om te bepalen welk netwerklaagprotocol de gegevens in dit pakket heeft gegenereerd. Geleid door deze code, verzendt het linklaagprotocol van de ontvangende computer gegevens naar het overeenkomstige protocol van zijn netwerklaag. Om fouten te detecteren, berekent het verzendende systeem: cyclisch cue overtollige code(cyclische redundantiecontrole, CRC) laadvermogen en schrijft deze naar de frametrailer. Na ontvangst van het pakket voert de doelcomputer dezelfde berekeningen uit en vergelijkt het resultaat met de inhoud van de trailer. Als de resultaten overeenkomen, is de informatie foutloos verzonden. Anders gaat de ontvanger ervan uit dat het pakket corrupt is en accepteert hij het niet.

Mediatoegangscontrole

Computers op een LAN gebruiken doorgaans een gedeeld half-duplex netwerkmedium. In dit geval is het goed mogelijk dat twee computers tegelijkertijd gegevens gaan verzenden. In dergelijke gevallen treedt een soort pakketbotsing op, botsing(collision), waarbij de gegevens in beide pakketten verloren gaan. Een van de belangrijkste functies van het verbindingslaagprotocol is mediatoegangscontrole (MAC), d.w.z. controle over de overdracht van gegevens door elk van de computers en het minimaliseren van pakketbotsingen. Het controlemechanisme voor mediatoegang is een van de belangrijkste kenmerken van een linklaagprotocol. Ethernet gebruikt Carrier Sense Multiple Access met Collision Detection (CSMA/CD) om de mediatoegang te regelen. Sommige andere protocollen, zoals Token Ring, gebruiken token-passing.

Specificaties fysieke laag

De verbindingslaagprotocollen die op een LAN worden gebruikt, ondersteunen vaak meer dan één netwerkmedium en een of meer fysieke laagspecificaties zijn opgenomen in de protocolstandaard. De datalink en fysieke lagen zijn nauw verwant, omdat de eigenschappen van het netwerkmedium een ​​grote invloed hebben op hoe het protocol de toegang tot het medium regelt. Daarom kunnen we zeggen dat in lokale netwerken de linklaagprotocollen ook de functies van de fysieke laag vervullen. WAN's gebruiken linklaagprotocollen die geen fysieke laaginformatie bevatten, zoals SLIP (Serial Line Internet Protocol) en PPP (Point-to-Point Protocol).

netwerklaag

Op het eerste gezicht lijkt het misschien dat netwerk De (netwerk)laag dupliceert een deel van de functionaliteit van de linklaag. Maar dit is niet zo: de netwerklaagprotocollen zijn "verantwoordelijk" voor door(end-to-end) verbindingen, terwijl link-layer-protocollen alleen binnen het LAN functioneren. Met andere woorden, de netwerklaagprotocollen zorgen volledig voor de overdracht van het pakket van de bron naar het doelsysteem. Afhankelijk van het type netwerk kunnen de zender en ontvanger zich op hetzelfde LAN bevinden, op verschillende LAN's binnen hetzelfde gebouw of op LAN's die duizenden kilometers van elkaar gescheiden zijn. Wanneer u bijvoorbeeld verbinding maakt met een server op internet, passeren pakketten die door uw computer zijn gemaakt, onderweg tientallen netwerken. Door zich aan te passen aan deze netwerken, zal het linklaagprotocol vele malen veranderen, maar het netwerklaagprotocol blijft helemaal hetzelfde. De hoeksteen van de protocolsuite TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) en het meest gebruikte netwerklaagprotocol is IP (Internet Protocol). Novell NetWare heeft zijn eigen IPX-netwerkprotocol (Internetwork Packet Exchange) en kleinere Microsoft Windows-netwerken gebruiken doorgaans het NetBEUI-protocol (NetBIOS Enhanced User Interface). De meeste functies die aan de netwerklaag worden toegeschreven, worden bepaald door de mogelijkheden van het IP-protocol. Net als een linklaagprotocol voegt een netwerklaagprotocol een header toe aan de gegevens die het ontvangt van een hogere laag (Figuur 1.10). Een data-element dat is gemaakt door een netwerklaagprotocol, bestaat uit transportlaaggegevens en een netwerklaagkop en heet datagram(datagram).

Adressering

De header van het netwerklaagprotocol bevat, net als de protocolkop van de linklaag, velden met de adressen van de bron- en doelsystemen. In dit geval behoort het doelsysteemadres echter tot de eindbestemming van het pakket en kan het verschillen van het bestemmingsadres in de kop van het verbindingslaagprotocol. Wanneer u bijvoorbeeld het adres van een website in de adresbalk van uw browser invoert, geeft het pakket dat door uw computer wordt gegenereerd het adres van de webserver aan als het adres van het doelsysteem op de netwerklaag, terwijl op de linklaag het adres van de router in uw LAN geeft het doelsysteem aan dat internettoegang biedt. IP gebruikt een eigen adresseringssysteem, dat volledig onafhankelijk is van de adressen van de linklaag. Elke computer in een IP-netwerk krijgt handmatig of automatisch een 32-bits IP-adres toegewezen dat zowel de computer zelf als het netwerk waarop deze zich bevindt, identificeert. In IPX wordt het hardware-adres gebruikt om de computer zelf te identificeren, daarnaast wordt een speciaal adres gebruikt om het netwerk te identificeren waarin de computer zich bevindt. NetBEUI onderscheidt computers door de NetBIOS-namen die tijdens de installatie aan elk systeem zijn toegewezen.

fragmentatie

Netwerklaagdatagrammen moeten vele netwerken doorkruisen op weg naar hun bestemming, waarbij ze de specifieke eigenschappen en beperkingen van verschillende linklaagprotocollen tegenkomen. Een dergelijke beperking is de maximale pakketgrootte die door het protocol is toegestaan. Een Token Ring-frame kan bijvoorbeeld maximaal 4500 bytes zijn, terwijl een Ethernet-frame maximaal 1500 bytes kan zijn. Wanneer een groot datagram dat in een Token Ring-netwerk is gegenereerd, naar een Ethernet-netwerk wordt gestuurd, moet het netwerklaagprotocol het opsplitsen in meerdere fragmenten die niet groter zijn dan 1500 bytes. Dit proces heet fragmentatie(fragmentatie). Tijdens het fragmentatieproces breekt het netwerklaagprotocol het datagram in fragmenten, waarvan de grootte overeenkomt met de mogelijkheden van het gebruikte linklaagprotocol. Elk fragment wordt zijn eigen pakket en vervolgt zijn weg naar het doelnetwerklagensysteem. Het brondatagram wordt pas gevormd nadat alle fragmenten de bestemming hebben bereikt. Soms moeten op weg naar het doelsysteem de fragmenten waarin een datagram is gebroken opnieuw worden gefragmenteerd.

Routering

Routering(routing) is het proces waarbij de meest efficiënte route op internet wordt gekozen voor het verzenden van datagrammen van het verzendende systeem naar het ontvangende systeem. In complexe internetten, zoals internet of grote bedrijfsnetwerken, zijn er vaak meerdere paden om van de ene computer naar de andere te komen. Netwerkontwerpers creëren bewust redundante koppelingen zodat het verkeer zijn weg naar zijn bestemming vindt, zelfs als een van de routers uitvalt. Routers verbinden afzonderlijke LAN's die deel uitmaken van internet. Het doel van een router is om inkomend verkeer van het ene netwerk te ontvangen en door te sturen naar een specifiek systeem op een ander. Er zijn twee soorten systemen op internet: terminal(eindsystemen) en tussenliggend(tussenliggende systemen). Eindsystemen zijn verzenders en ontvangers van pakketten. De router is een tussensysteem. Eindsystemen gebruiken alle zeven lagen van het OSI-model, terwijl pakketten die bij tussenliggende systemen aankomen niet boven de netwerklaag uitstijgen. Daar verwerkt de router het pakket en stuurt het naar de stapel voor verzending naar het volgende doelsysteem (Figuur 1.11).

Om een ​​pakket correct naar zijn bestemming te routeren, houden routers tabellen met netwerkinformatie in het geheugen bij. Deze informatie kan handmatig worden ingevoerd door de beheerder of automatisch worden verzameld van andere routers met behulp van gespecialiseerde protocollen. Een typische vermelding in de routeringstabel bevat het adres van een ander netwerk en het adres van de router via welke de pakketten dat netwerk moeten bereiken. Bovendien bevat het item in de routeringstabel: route metrisch - voorwaardelijke beoordeling van de doeltreffendheid ervan. Als er meerdere routes naar een systeem zijn, kiest de router de meest efficiënte en stuurt het datagram naar de linklaag voor verzending naar de router die is gespecificeerd in de tabel met de beste metriek. In grote netwerken kan routering een buitengewoon complex proces zijn, maar meestal gebeurt dit automatisch en zonder medeweten van de gebruiker.

Identificatie van transportlaagprotocol

Net zoals de kop van de linklaag het netwerklaagprotocol aangeeft dat de gegevens heeft gegenereerd en verzonden, bevat de kop van de netwerklaag informatie over het transportlaagprotocol waarvan de gegevens zijn ontvangen. Op basis van deze informatie stuurt het ontvangende systeem binnenkomende datagrammen door naar het juiste transportlaagprotocol.

transport laag

Functies uitgevoerd door protocollen vervoer-(transport)laag complementeren de functies van netwerklaagprotocollen. Vaak vormen de protocollen van deze lagen die worden gebruikt voor datatransmissie een onderling verbonden paar, wat te zien is in het voorbeeld van TCP / IP: het TCP-protocol werkt op de transportlaag, IP - op de netwerklaag. De meeste protocolsuites hebben twee of meer transportlaagprotocollen die verschillende functies uitvoeren. Een alternatief voor TCP is UDP (User Datagram Protocol). De IPX-protocolsuite bevat ook verschillende transportlaagprotocollen, waaronder NCP (NetWare Core Protocol) en SPX (Sequenced Packet Exchange). Het verschil tussen transportlaagprotocollen van een bepaalde set is dat sommige verbindingsgericht zijn en andere niet. Systemen die het protocol gebruiken verbindingsgericht(verbindingsgericht), voordat ze gegevens verzenden, wisselen ze berichten uit om met elkaar te communiceren. Dit zorgt ervoor dat de systemen aan staan ​​en klaar zijn voor gebruik. Het TCP-protocol is bijvoorbeeld verbindingsgericht. Wanneer u een browser gebruikt om verbinding te maken met een internetserver, voeren de browser en de server eerst een zogenaamde handdruk in drie stappen(handdruk in drie richtingen). Pas dan stuurt de browser het adres van de gewenste webpagina naar de server. Wanneer de gegevensoverdracht is voltooid, voeren de systemen dezelfde handshake uit om de verbinding te beëindigen. Bovendien voeren verbindingsgeoriënteerde protocollen aanvullende acties uit, zoals het verzenden van een pakketbevestigingssignaal, het segmenteren van gegevens, het regelen van de stroom en het detecteren en corrigeren van fouten. Meestal worden protocollen van dit type gebruikt om grote hoeveelheden informatie over te dragen die geen enkele foutieve bit mogen bevatten, zoals gegevensbestanden of programma's. Extra functies van verbindingsgerichte protocollen zorgen voor een correcte gegevensoverdracht. Daarom worden deze protocollen vaak betrouwbaar(betrouwbaar). Betrouwbaarheid is in dit geval een technische term en betekent dat elk verzonden pakket wordt gecontroleerd op fouten, daarnaast wordt het verzendende systeem op de hoogte gebracht van de levering van elk pakket. Het nadeel van dit type protocol is de aanzienlijke hoeveelheid besturingsgegevens die tussen de twee systemen wordt uitgewisseld. Ten eerste worden er extra berichten verzonden wanneer een verbinding tot stand wordt gebracht en beëindigd. Ten tweede is de kop die aan het pakket wordt toegevoegd door een verbindingsgericht protocol veel groter dan de kop van een verbindingsloos protocol. De header van het TCP/IP-protocol is bijvoorbeeld 20 bytes, terwijl de UDP-header 8 bytes is. Protocol, niet verbindingsgericht(verbindingsloos), brengt geen verbinding tot stand tussen twee systemen vóór gegevensoverdracht. De afzender verzendt de informatie eenvoudig naar het doelsysteem, zonder zich zorgen te maken of het klaar is om gegevens te ontvangen en of dit systeem zelfs bestaat. Systemen nemen doorgaans hun toevlucht tot verbindingsloze protocollen zoals UDP voor korte transacties die alleen uit verzoeken en antwoorden bestaan. Het responssignaal van de ontvanger functioneert impliciet als een transmissiebevestigingssignaal.

Opmerking Verbindingsgerichte en niet-verbindingsgerichte protocollen bestaan ​​niet alleen op de transportlaag. Netwerklaagprotocollen zijn bijvoorbeeld meestal niet verbindingsgericht, omdat ze de betrouwbaarheid van de communicatie overlaten aan de transportlaag.

Transportlaagprotocollen (evenals netwerk- en linklagen) bevatten meestal informatie uit hogere lagen. TCP- en UDP-headers bevatten bijvoorbeeld poortnummers die de toepassing identificeren die het pakket heeft gemaakt en de toepassing waarvoor het is bestemd. Op de sessie(sessie)niveau begint een significante discrepantie tussen de daadwerkelijk gebruikte protocollen en het OSI-model. In tegenstelling tot lagere lagen, zijn er geen speciale sessielaagprotocollen. De functies van deze laag zijn geïntegreerd in protocollen die ook de functies van de presentatie- en applicatielagen uitvoeren. Het transport, netwerk, datalink en fysieke lagen zijn verantwoordelijk voor de daadwerkelijke overdracht van data over het netwerk. De protocollen van de sessie en hogere niveaus hebben niets te maken met het communicatieproces. De sessielaag omvat 22 services, waarvan er vele bepalen hoe informatie wordt uitgewisseld tussen systemen in het netwerk. De belangrijkste diensten zijn dialoogmanagement en dialoogscheiding. De uitwisseling van informatie tussen twee systemen in een netwerk heet dialoog(dialoogvenster). Dialoogvensterbeheer(dialoogbesturing) is om de modus te selecteren waarin de systemen berichten zullen uitwisselen. Er zijn twee van dergelijke modi: half duplex(twee-weg alternatief, TWA) en duplex(twee-weg gelijktijdig, TWS). In half-duplex-modus verzenden de twee systemen ook tokens samen met de gegevens. U kunt alleen informatie overdragen naar de computer die op dat moment over het token beschikt. Dit voorkomt onderweg berichtenbotsingen. Het duplexmodel is complexer. Er zitten geen markeringen in; beide systemen kunnen op elk moment gegevens verzenden, zelfs gelijktijdig. Dialoog scheiding(dialoogscheiding) bestaat uit het opnemen in de gegevensstroom controle punten(checkpoints) waarmee u het werk van twee systemen kunt synchroniseren. De mate van complexiteit van de scheiding van de dialoog hangt af van de modus waarin deze wordt uitgevoerd. In half-duplex-modus voeren systemen een kleine hoeveelheid synchronisatie uit door checkpoint-berichten uit te wisselen. In duplexmodus voeren systemen volledige synchronisatie uit met behulp van de master/actieve token.

Uitvoerend niveau

Op de vertegenwoordiger(presentatie)niveau vervult één functie: het vertalen van syntaxis tussen verschillende systemen. Soms gebruiken computers in een netwerk verschillende syntaxis. De presentatielaag stelt hen in staat om "het eens te worden" over een gemeenschappelijke syntaxis voor het uitwisselen van gegevens. Bij het tot stand brengen van een verbinding op de presentatielaag wisselen systemen berichten uit over welke syntaxis ze hebben en kiezen ze welke ze tijdens de sessie zullen gebruiken. Beide systemen die betrokken zijn bij de verbinding hebben: abstractsyntaxis(abstracte syntaxis) - hun "native" vorm van communicatie. De abstracte syntaxis van verschillende computerplatforms kan verschillen. In het proces van systeemcoördinatie wordt een gemeenschappelijk syntaxis overdragen:gegevens(overdrachtssyntaxis). Het verzendende systeem converteert zijn abstracte syntaxis naar de syntaxis voor gegevensoverdracht, en het ontvangende systeem, na voltooiing van de overdracht, vice versa. Indien nodig kan het systeem een ​​syntaxis voor gegevensoverdracht kiezen met extra functies, zoals gegevenscompressie of gegevenscodering.

Applicatielaag

De applicatielaag is het toegangspunt waardoor programma's toegang krijgen tot het OSI-model en netwerkbronnen. De meeste applicatielaagprotocollen bieden netwerktoegangsservices. Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) wordt bijvoorbeeld door de meeste e-mailprogramma's gebruikt om berichten te verzenden. Andere applicatielaagprotocollen, zoals FTP (File Transfer Protocol), zijn zelf programma's. Applicatielaagprotocollen bevatten vaak sessie- en presentatielaagfuncties. Als gevolg hiervan bevat een typische protocolstack vier afzonderlijke protocollen die werken op de applicatie-, transport-, netwerk- en linklagen.

Het model bestaat uit 7 boven elkaar gelegen niveaus. Lagen interageren met elkaar (verticaal) via interfaces, en kunnen interageren met een parallelle laag van een ander systeem (horizontaal) via protocollen. Elk niveau kan alleen communiceren met zijn buren en functies uitvoeren die alleen aan het niveau zijn toegewezen. Meer details zijn te zien in de figuur.

Applicatie (applicatie) niveau (eng. applicatielaag)

Het bovenste (7e) niveau van het model zorgt voor interactie tussen het netwerk en de gebruiker. Met de laag hebben gebruikerstoepassingen toegang tot netwerkservices zoals databasequery-handler, bestandstoegang en e-mailforwarding. Het is ook verantwoordelijk voor de overdracht van service-informatie, voorziet applicaties van informatie over fouten en genereert verzoeken om: presentatie laag. Voorbeeld: POP3, FTP.

Uitvoerend (Presentatielaag) presentatie laag)

Deze laag is verantwoordelijk voor protocolconversie en datacodering/decodering. Het converteert applicatieverzoeken die van de applicatielaag worden ontvangen naar een formaat voor verzending via het netwerk, en converteert gegevens die van het netwerk worden ontvangen naar een formaat dat begrijpelijk is voor applicaties. Op dit niveau kan compressie/decompressie of codering/decodering van gegevens worden uitgevoerd, evenals het omleiden van verzoeken naar een andere netwerkbron als ze niet lokaal kunnen worden verwerkt.

Laag 6 (representaties) van het OSI-referentiemodel is meestal een tussenprotocol voor het converteren van informatie uit aangrenzende lagen. Dit maakt communicatie tussen applicaties op verschillende computersystemen mogelijk op een manier die transparant is voor de applicaties. De presentatielaag zorgt voor opmaak en transformatie van de code. Code-opmaak wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat de toepassing informatie ontvangt voor verwerking die voor haar logisch is. Indien nodig kan deze laag vertalen van het ene dataformaat naar het andere. De presentatielaag behandelt niet alleen de formaten en presentatie van gegevens, maar ook de gegevensstructuren die door programma's worden gebruikt. Laag 6 zorgt dus voor de organisatie van gegevens tijdens de overdracht ervan.

Stel je voor dat er twee systemen zijn om te begrijpen hoe dit werkt. Men gebruikt uitgebreide binaire ASCII-informatie-uitwisselingscode (die door de meeste andere computerfabrikanten wordt gebruikt) om gegevens weer te geven. Als deze twee systemen informatie moeten uitwisselen, dan is een presentatielaag nodig om de transformatie uit te voeren en te vertalen tussen de twee verschillende formaten.

Een andere functie die op de presentatielaag wordt uitgevoerd, is gegevenscodering, die wordt gebruikt in gevallen waarin het nodig is om verzonden informatie te beschermen tegen ontvangst door onbevoegde ontvangers. Om deze taak te volbrengen, moeten de processen en code op de weergavelaag gegevenstransformaties uitvoeren. Op dit niveau zijn er andere subroutines die teksten comprimeren en grafische afbeeldingen omzetten in bitstreams zodat ze over het netwerk kunnen worden verzonden.

Standaarden op presentatieniveau bepalen ook hoe afbeeldingen worden gepresenteerd. Voor dit doel kan het PICT-formaat worden gebruikt, een beeldformaat dat wordt gebruikt om QuickDraw-afbeeldingen over te dragen tussen programma's voor Macintosh- en PowerPC-computers. Een ander weergaveformaat is het gelabelde JPEG-beeldbestandsformaat.

Er is nog een groep standaarden voor presentatieniveau die de presentatie van geluid en films definiëren. Deze omvatten de MPEG-interface voor elektronische muziekinstrumenten die wordt gebruikt om cd-rom-video's te comprimeren en te coderen, ze digitaal op te slaan en te verzenden met snelheden tot 1,5 Mbps, en sessielaag)

Het 5e niveau van het model is verantwoordelijk voor het onderhouden van de communicatiesessie, waardoor applicaties langdurig met elkaar kunnen communiceren. De laag beheert het aanmaken/beëindigen van sessies, informatie-uitwisseling, taaksynchronisatie, bepaling van het recht om gegevens over te dragen en onderhoud van sessies tijdens perioden van inactiviteit van de applicatie. Transmissiesynchronisatie wordt verzekerd door controlepunten in de datastroom te plaatsen, van waaruit het proces wordt hervat als de interactie wordt verbroken.

De transportlaag transport laag)

Het 4e niveau van het model is ontworpen om gegevens te leveren zonder fouten, verliezen en duplicatie in de volgorde waarin ze zijn verzonden. Tegelijkertijd maakt het niet uit welke gegevens worden overgedragen, van waar en waar, dat wil zeggen, het zorgt voor het transmissiemechanisme zelf. Het verdeelt datablokken in fragmenten, waarvan de grootte afhangt van het protocol, combineert korte in één en splitst lange. Protocollen van deze laag zijn ontworpen voor point-to-point interactie. Voorbeeld: UDP.

Er zijn veel klassen van transportlaagprotocollen, variërend van protocollen die alleen basistransportfuncties bieden (bijvoorbeeld gegevensoverdrachtfuncties zonder bevestiging), tot protocollen die ervoor zorgen dat meerdere datapakketten in de juiste volgorde op de bestemming worden afgeleverd, multiplex meerdere gegevens streams, bieden een mechanisme voor gegevensstroomcontrole en garanderen de geldigheid van de ontvangen gegevens.

Sommige netwerklaagprotocollen, verbindingsloze protocollen genoemd, garanderen niet dat gegevens op hun bestemming worden afgeleverd in de volgorde waarin ze door het bronapparaat zijn verzonden. Sommige transportlagen gaan hiermee om door gegevens in de juiste volgorde te verzamelen voordat ze worden doorgegeven aan de sessielaag. Het multiplexen (multiplexen) van data houdt in dat de transportlaag in staat is om gelijktijdig meerdere datastromen (stromen kunnen afkomstig zijn van verschillende applicaties) tussen twee systemen te verwerken. Een flow control-mechanisme is een mechanisme waarmee u de hoeveelheid gegevens kunt regelen die van het ene systeem naar het andere wordt overgedragen. Transportlaagprotocollen hebben vaak de functie van controle van gegevenslevering, waardoor het systeem dat gegevens ontvangt, wordt gedwongen om bevestigingen naar de verzendende kant te sturen dat de gegevens zijn ontvangen.

De netwerklaag netwerklaag)

De 3e laag van het OSI-netwerkmodel is ontworpen om het gegevensoverdrachtpad te bepalen. Verantwoordelijk voor het vertalen van logische adressen en namen naar fysieke, bepalen van de kortste routes, schakelen en routeren, monitoren van netwerkproblemen en congestie. Een netwerkapparaat zoals een router werkt op dit niveau.

Netwerklaagprotocollen routeren gegevens van bron naar bestemming en kunnen worden onderverdeeld in twee klassen: verbindingsloze en verbindingsloze protocollen.

U kunt de werking van protocollen bij het tot stand brengen van een verbinding beschrijven aan de hand van het voorbeeld van een conventionele telefoon. Protocollen van deze klasse beginnen de gegevensoverdracht door het pad van pakketten van bron naar bestemming aan te roepen of in te stellen. Daarna wordt de seriële gegevensoverdracht gestart en aan het einde van de overdracht wordt de verbinding verbroken.

Verbindingsloze protocollen die gegevens verzenden met volledige adresinformatie in elk pakket, werken op dezelfde manier als het e-mailsysteem. Elke brief of pakket bevat het adres van de afzender en de ontvanger. Vervolgens leest elk tussenpostkantoor of netwerkapparaat de adresinformatie en neemt een beslissing over de dataroutering. Een brief of datapakket wordt van het ene tussenapparaat naar het andere verzonden totdat het bij de ontvanger wordt afgeleverd. Verbindingsloze protocollen garanderen niet dat informatie bij de ontvanger aankomt in de volgorde waarin deze is verzonden. De transportprotocollen zijn verantwoordelijk voor het instellen van de gegevens in de juiste volgorde bij gebruik van verbindingsloze netwerkprotocollen.

Link laag datalinklaag)

Deze laag is ontworpen om de interactie van netwerken op de fysieke laag en controlefouten die kunnen optreden te garanderen. Het verpakt de gegevens die van de fysieke laag worden ontvangen in frames, controleert op integriteit, corrigeert zo nodig fouten (verstuurt een herhaald verzoek om een ​​beschadigd frame) en stuurt het naar de netwerklaag. De verbindingslaag kan interageren met een of meer fysieke lagen, waardoor deze interactie wordt gecontroleerd en beheerd. De IEEE 802-specificatie verdeelt dit niveau in 2 subniveaus - MAC (Media Access Control) regelt de toegang tot het gedeelde fysieke medium, LLC (Logical Link Control) biedt service op netwerkniveau.

Bij het programmeren vertegenwoordigt dit niveau het stuurprogramma van de netwerkkaart, in besturingssystemen is er een programmeerinterface voor de interactie van de kanaal- en netwerkniveaus met elkaar, dit is geen nieuw niveau, maar gewoon een implementatie van een model voor een specifiek besturingssysteem . Voorbeelden van dergelijke interfaces: ODI,

De fysieke laag fysieke laag)

Het laagste niveau van het model is direct bedoeld voor de overdracht van datastroom. Voert de overdracht van elektrische of optische signalen naar een kabel of radiozender uit en, dienovereenkomstig, hun ontvangst en omzetting in databits in overeenstemming met de methoden voor het coderen van digitale signalen. Met andere woorden, het biedt een interface tussen een netwerkdrager en een netwerkapparaat.

bronnen

• Alexander Filimonov Building multiservice Ethernet-netwerken, bhv, 2007 ISBN 978-5-9775-0007-4
• Unified Networking Technology Guide //cisco systems, 4e editie, Williams 2005 ISBN 584590787X

Wikimedia Stichting. 2010 .

Zie wat het "OSI-model" is in andere woordenboeken:

Het OSI-netwerkmodel (Open Systems Interconnection Basic Reference Model) is een abstract netwerkmodel voor communicatie en de ontwikkeling van netwerkprotocollen. Vertegenwoordigt een gelaagde benadering van ... ... Wikipedia

In dit artikel ontbreken links naar informatiebronnen. Informatie moet verifieerbaar zijn, anders kan deze in twijfel worden getrokken en verwijderd. U kunt ... Wikipedia

Open Systems Interconnection Basisreferentiemodel abstract netwerkmodel voor communicatie en ontwikkeling van netwerkprotocollen. Vertegenwoordigt een gelaagde benadering van een netwerk. Elk niveau ... ... Woordenlijst met zakelijke termen

- (TCP/IP-model) (Department of Defense, US Department of Defense) netwerkinteractiemodel ontwikkeld door het US Department of Defense, waarvan de praktische implementatie de TCP/IP-protocolstack is. Inhoud 1 Niveaus ... Wikipedia

ATP-naam: Apple Talk-protocolniveau (volgens het OSI-model): Transportfamilie: TCP / IP Gemaakt in: 2002 Poort / ID: 33 / IP Doel van het protocol: Analoog van UDP met verkeersdichtheidscontrole Specificatie: RFC 4340 Belangrijkste uitvoerders ... Wikipedia