Model osi tanımı. Açık Sistemler Ara Bağlantısı (OSI) modeli

“Açık sistem” kavramı ve standardizasyon sorunları

Tüm endüstriler için geçerli olan standardizasyonun yararları hakkındaki evrensel tez, bilgisayar ağlarında özel bir öneme sahiptir. Ağın özü, farklı ekipmanların bağlanmasıdır, bu da uyumluluk sorununun en şiddetli sorunlardan biri olduğu anlamına gelir. Tüm üreticiler tarafından inşaat ekipmanı için genel kabul görmüş kurallar kabul edilmeden, ağların "inşa edilmesinde" ilerleme kaydedilemezdi. Bu nedenle, bilgisayar endüstrisinin tüm gelişimi nihayetinde standartlara yansır - herhangi bir yeni teknoloji, yalnızca içeriği ilgili standartta sabitlendiğinde "yasal" bir statü kazanır.

Bilgisayar ağlarında, standardizasyonun ideolojik temeli, ağ etkileşim araçlarının geliştirilmesine yönelik çok düzeyli bir yaklaşımdır. Bu yaklaşım temelinde, ağ uzmanları için bir tür evrensel dil haline gelen standart bir yedi seviyeli açık sistem etkileşimi modeli geliştirildi.

Çok düzeyli yaklaşım. Protokol. Arayüz. protokol yığını

Ağdaki cihazlar arasındaki etkileşimin organizasyonu karmaşık bir iştir. Bildiğiniz gibi, karmaşık sorunları çözmek için evrensel bir teknik kullanılır - ayrıştırma, yani bir karmaşık görevin birkaç basit görev modülüne bölünmesi (Şekil 1.20). Ayrıştırma prosedürü, belirli bir sorunu çözen her bir modülün işlevlerinin ve bunlar arasındaki arayüzlerin açık bir tanımını içerir. Sonuç olarak, görev mantıksal olarak basitleştirilir ve ayrıca sistemin geri kalanını değiştirmeden tek tek modülleri değiştirmek mümkün hale gelir.

Ayrıştırma genellikle katmanlı bir yaklaşım kullanır. Aşağıdaki gibidir. Tüm modül seti seviyelere ayrılmıştır. Seviyeler bir hiyerarşi oluşturur, yani üstte ve altta yatan seviyeler vardır (Şekil 1.21). Her seviyeyi oluşturan modül seti, görevlerini yerine getirmek için sadece hemen bitişiğindeki alt seviyenin modüllerine talepte bulunacak şekilde oluşturulmuştur. Öte yandan, belirli bir düzeye ait tüm modüllerin çalışmalarının sonuçları yalnızca komşu üst katmandaki modüllere aktarılabilir. Görevin böyle bir hiyerarşik ayrışımı, her seviyenin işlevinin ve seviyeler arasındaki arayüzlerin net bir tanımını ima eder. Arayüz, alt katmanın üst katmana sağladığı bir dizi işlevi tanımlar. Hiyerarşik ayrışmanın bir sonucu olarak, seviyelerin göreli bağımsızlığı ve dolayısıyla bunların kolayca değiştirilme olasılığı elde edilir.

Bu durumda, alt seviye modüller, örneğin, elektrik sinyallerinin iki komşu düğüm arasında güvenilir iletimi ile ilgili tüm sorunları çözebilir. Üst düzey modüller, bunun için belirtilen alt düzeyin araçlarını kullanarak tüm ağ içindeki mesajların taşınmasını organize eder. Ve en üst düzeyde, kullanıcılara çeşitli hizmetlere erişim sağlayan modüller vardır - dosya, yazdırma vb.

Sistem işlevlerinin tanımlanmasına ve uygulanmasına yönelik çok düzeyli bir yaklaşım, yalnızca ağ tesislerine uygulanmaz. Böyle bir çalışma modeli, örneğin yerel dosya sistemlerinde, bir dosyaya erişim için gelen bir talep birkaç program seviyesi tarafından sırayla işlendiğinde kullanılır (Şekil 1.22). İstek ilk önce bileşik sembolik dosya adını sıralı olarak ayrıştıran ve benzersiz dosya tanımlayıcısını belirleyen en üst seviye tarafından ayrıştırılır. Bir sonraki seviye, dosyanın tüm ana özelliklerini benzersiz bir adla bulur: adres, erişim öznitelikleri vb. gerekli veriler, disk sürücüsü kullanılarak harici aygıtla fiziksel bir alışveriş gerçekleştirilir.

Ağ etkileşim araçlarının çok düzeyli gösterimi, şu gerçeğiyle ilgili kendi özelliklerine sahiptir: iki makineler, yani bu durumda iki "hiyerarşinin" koordineli çalışmasını organize etmek gerekir. Mesajları iletirken, ağ alışverişindeki her iki katılımcı da birçok anlaşmayı kabul etmelidir. Örneğin, elektrik sinyallerinin seviyeleri ve şekli, mesajların uzunluğunun nasıl belirleneceği, geçerliliğin doğrulanma yöntemleri üzerinde anlaşmaları vb. bit iletim seviyesi - en yükseğe, ağ kullanıcılarına bir hizmet sağlar.

Şek. 1.23, iki düğümün etkileşim modelini gösterir. Her iki tarafta, etkileşim araçları dört seviye ile temsil edilir. Bu iki düğümün etkileşim prosedürü, her iki katılımcı tarafın karşılık gelen seviyelerinin her bir çiftinin etkileşimi için bir dizi kural olarak tanımlanabilir.

Aynı seviyede fakat farklı düğümlerde bulunan ağ bileşenleri arasında değiş tokuş edilen mesajların sırasını ve formatını belirleyen resmileştirilmiş kurallara denir. protokol.

Komşu katmanların protokollerini uygulayan ve aynı düğümde bulunan modüller de iyi tanımlanmış kurallara göre ve standartlaştırılmış mesaj formatları kullanarak birbirleriyle etkileşime girer. Bu kurallara denir arayüz. Arayüz, belirli bir katmanın komşu katmanına sağladığı bir dizi hizmeti tanımlar.

Temel olarak, bir protokol ve bir arayüz aynı kavramı ifade eder, ancak geleneksel olarak ağlarda farklı kapsamlar atanır: protokoller, aynı seviyedeki modüllerin farklı düğümlerdeki etkileşimi için kuralları ve arayüzler - komşu seviyelerin modüllerini bir arada tanımlar. düğüm.

Her seviyenin araçları, öncelikle kendi protokolünü ve ikinci olarak, komşu seviyelerle arayüzleri çalışmalıdır.

Bir ağdaki düğümlerin etkileşimini düzenlemek için yeterli olan hiyerarşik olarak düzenlenmiş bir protokoller kümesine denir. iletişim protokolleri yığını.

İletişim protokolleri hem yazılımda hem de donanımda uygulanabilir. Alt katman protokolleri genellikle bir yazılım ve donanım kombinasyonunda uygulanırken, üst katman protokolleri genellikle yalnızca yazılımda uygulanır.

Belirli bir protokolü uygulayan bir yazılım modülü, kısa olması için genellikle "protokol" olarak da adlandırılır. Bu durumda, bir protokol - resmi olarak tanımlanmış bir prosedür ve bir protokol - bu prosedürü uygulayan bir yazılım modülü arasındaki ilişki, ilişkiye benzer. belirli bir sorunu çözmek için bir algoritma ile bu sorunu çözen bir program arasında.

Aynı algoritmanın farklı verimlilik dereceleriyle programlanabileceği açıktır. Benzer şekilde, bir protokol birden fazla yazılım uygulamasına sahip olabilir. Bu nedenle protokolleri karşılaştırırken, yalnızca işlerinin mantığını değil, aynı zamanda yazılım çözümlerinin kalitesini de dikkate almalısınız. Ayrıca, ağdaki cihazlar arasındaki etkileşimin verimliliği, yığını oluşturan tüm protokol setinin kalitesinden, özellikle işlevlerin farklı düzeylerdeki protokoller arasında ne kadar rasyonel olarak dağıtıldığından ve aralarındaki arayüzlerin ne kadar iyi olduğundan etkilenir. tanımlanır.

OSI Modeli

Bir protokolün etkileşim halindeki iki varlık, bu durumda bir ağ üzerinde çalışan iki bilgisayar arasındaki bir anlaşma olması, bunun standart olduğu anlamına gelmez. Ancak pratikte, ağları uygularken standart protokolleri kullanma eğilimindedirler. Bunlar şirket standartları, ulusal veya uluslararası standartlar olabilir.

80'lerin başında, bir dizi uluslararası standart kuruluşu - ISO, ITU-T ve diğerleri - ağların geliştirilmesinde önemli rol oynayan bir model geliştirdi. Bu model denir açık sistem etkileşim modeli (açık sistem ara bağlantı, OSI) veya OSI modeli. OSI modeli, sistem etkileşiminin çeşitli düzeylerini tanımlar, bunlara standart adlar verir ve her düzeyin gerçekleştirmesi gereken işlevleri belirler. OSI modeli, 70'lerde başta küresel olmak üzere bilgisayar ağlarının oluşturulmasında kazanılan birçok deneyim temelinde geliştirildi. Bu modelin eksiksiz bir açıklaması 1000 sayfadan fazla metin gerektirir.

OSI modelinde (Şekil 1.25), etkileşim araçları yedi seviyeye ayrılmıştır:

Uygulamalı

Temsilci

oturum

Ulaşım

ağ

kanallı

Fiziksel.

Her katman, ağ cihazlarının etkileşiminin belirli bir yönüyle ilgilenir.

OSI modeli yalnızca işletim sistemi, sistem yardımcı programları ve sistem donanımı tarafından uygulanan sistem etkileşim araçlarını tanımlar. Model, son kullanıcı uygulamalarının birlikte çalışabilirliğini içermez. Uygulamalar, sistem araçlarına erişerek kendi etkileşim protokollerini uygular. Bu nedenle, uygulama etkileşim katmanı ile uygulama katmanı arasında ayrım yapmak gerekir.

Uygulamanın, OSI modelinin bazı üst katmanlarının işlevlerini üstlenebileceği de unutulmamalıdır. Örneğin, bazı DBMS'lerde dosyalara yerleşik uzaktan erişim vardır. Bu durumda, uygulama uzak kaynaklara erişirken sistem dosyası hizmetini kullanmaz: OSI modelinin üst katmanlarını atlar ve alt düzeylerde bulunan ağ üzerinden iletileri taşımaktan sorumlu sistem araçlarına doğrudan erişir. OSI modelinin

Bu nedenle, uygulamanın uygulama katmanına bir dosya hizmeti gibi bir istek yapmasına izin verin. Bu talebe bağlı olarak, uygulama katmanı yazılımı standart bir formatta bir mesaj üretir. Normal bir mesaj, bir başlık ve bir veri alanından oluşur. Başlık, hangi işin yapılması gerektiğini söylemek için ağ üzerinden hedef makinenin uygulama katmanına iletilmesi gereken hizmet bilgilerini içerir. Bizim durumumuzda, başlık açıkça dosyanın konumu ve üzerinde yapılması gereken işlem türü hakkında bilgi içermelidir. Mesaj verileri alanı boş olabilir veya uzak bir dosyaya yazılması gereken veriler gibi bazı veriler içerebilir. Ancak bu bilgiyi hedefine ulaştırmak için hala çözülmesi gereken birçok görev vardır ve bunların sorumluluğu alt düzeylere aittir.

Mesaj oluşturulduktan sonra, uygulama katmanı mesajı yığının aşağısına temsili katmana doğru iter. Uygulama seviyesi başlığından alınan bilgilere dayanan temsili seviye protokolü, gerekli eylemleri gerçekleştirir ve mesaja kendi hizmet bilgilerini ekler - hedef makinenin temsili seviye protokolü için talimatları içeren sunum seviyesi başlığı. Ortaya çıkan mesaj, oturum katmanına iletilir ve bu katman da kendi üstbilgisini vb. ekler. (Bazı protokol uygulamaları, hizmet bilgilerini yalnızca iletinin başına bir başlık biçiminde değil, aynı zamanda sözde "fragman" -.) Son olarak, mesaj, onu iletişim hatları aracılığıyla hedef makineye gerçekten ileten daha düşük, fiziksel seviyeye ulaşır. Bu noktada, mesaj her düzeydeki başlıklarla "büyümüştür" (Şekil 1.26).

Ağ üzerinde hedef makineye bir mesaj geldiğinde, fiziksel katmanı tarafından alınır ve sırayla katmandan katmana doğru hareket eder. Her seviye, kendi seviyesinin başlığını ayrıştırır ve işler, bu seviyeye karşılık gelen işlevleri gerçekleştirir ve ardından bu başlığı kaldırır ve mesajı bir üst katmana iletir.

Terim ile birlikte İleti (İleti) değişim prosedürlerinde veri birimlerine atıfta bulunmak için ağ uzmanları tarafından kullanılan başka terimler de vardır. ISO standartları ortak adı kullanır protokol bloğu veri ( Protokol Veri birim , PDU ). Belirli seviyelerdeki veri bloklarını belirlemek için - özel isimler sıklıkla kullanılır: çerçeve (çerçeve), paket (paket), datagram (datagram), segment (segment).

OSI modeli, iki ana protokol türü arasında ayrım yapar. bağlantı kurulumu ile (bağlantılar- odaklı) veri alışverişi yapmadan önce gönderici ve alıcının öncelikle bir bağlantı kurması ve muhtemelen veri alışverişinde kullanacakları bazı protokol parametrelerini seçmeleri ve diyalog tamamlandıktan sonra bu bağlantıyı sonlandırmaları gerekir. . Telefon bir etkileşim örneğidir , bağlantı tabanlı .

İkinci protokol grubu - protokoller önce bir bağlantı kurmadan (bağlantısız). Bu tür protokollere ayrıca denir. veri birimi protokoller. Gönderen, mesajı hazır olduğunda basitçe iletir. Posta kutusuna mektup bırakmak, önce bağlantı kurmadan iletişim kurmanın bir örneğidir. Bilgisayarlar her iki protokol türünü kullanarak iletişim kurar.

OSI modelinin katmanları

Fiziksel katman

Fiziksel katman, bitlerin koaksiyel kablo, bükümlü çift kablo, fiber optik kablo veya dijital bölgesel devre gibi fiziksel bağlantılar üzerinden iletilmesiyle ilgilenir. Bu seviye, bant genişliği, gürültü bağışıklığı, dalga empedansı ve diğerleri gibi fiziksel veri aktarım ortamının özellikleriyle ilgilidir. Aynı seviyede, kesikli bilgi ileten elektrik sinyallerinin özellikleri, örneğin darbe cephelerinin dikliği, iletilen sinyalin voltaj veya akım seviyeleri, kodlama tipi ve sinyal iletim hızı belirlenir. Ek olarak, konektör tipleri ve her pinin amacı burada standardize edilmiştir.

Fiziksel katman işlevleri, ağa bağlı tüm cihazlarda uygulanır. Bilgisayar tarafında, fiziksel katman işlevleri bir ağ bağdaştırıcısı veya bir seri bağlantı noktası tarafından gerçekleştirilir.

Fiziksel katman protokolünün bir örneği, 1OBase belirtimidir. - Kullanılacak kabloyu 100 ohm dalga empedanslı, RJ-45 konnektörlü, maksimum fiziksel segment uzunluğu 100 metre olan, kategori 3 ekransız bükümlü çift kablo olarak tanımlayan Ethernet teknolojisi, kablodaki verileri temsil etmek için Manchester kodu ve ayrıca ortamın diğer bazı özellikleri ve elektrik sinyalleri.

Bağlantı katmanı

Fiziksel katmanda, bitler basitçe gönderilir. Bu, iletişim hatlarının birkaç etkileşimli bilgisayar çifti tarafından dönüşümlü olarak kullanıldığı (paylaşıldığı) bazı ağlarda, fiziksel iletim ortamının meşgul olabileceğini hesaba katmaz. Bu nedenle, veri bağı katmanının (Veri Bağlantısı katmanı) görevlerinden biri, iletim ortamının kullanılabilirliğini kontrol etmektir. Bağlantı katmanının diğer bir görevi de hata tespit ve düzeltme mekanizmalarını uygulamaktır.Bunu yapmak için bağlantı katmanında bitler, adı verilen kümeler halinde gruplandırılır. çerçeveler (çerçeveler). Bağlantı katmanı, her çerçevenin başına ve sonuna onu vurgulamak için özel bir bit dizisi yerleştirerek her çerçevenin doğru iletimini sağlar ve ayrıca çerçevenin tüm baytlarını belirli bir şekilde işleyerek ve bir sağlama toplamı ekleyerek sağlama toplamını hesaplar. çerçeve. Ağ üzerinden bir çerçeve geldiğinde, alıcı tekrar alınan verilerin sağlama toplamını hesaplar ve sonucu çerçeveden gelen sağlama toplamıyla karşılaştırır. Eşleşirlerse, çerçeve geçerli kabul edilir ve kabul edilir. Sağlama toplamları eşleşmezse, bir hata oluşturulur. Bağlantı katmanı yalnızca hataları tespit etmekle kalmaz, aynı zamanda bozuk çerçeveleri yeniden ileterek bunları düzeltebilir. Hata düzeltme işlevinin bağlantı katmanı için zorunlu olmadığına dikkat edilmelidir, bu nedenle bu katmanın bazı protokollerinde, örneğin Ethernet ve çerçeve rölesinde mevcut değildir.

Yerel ağlarda kullanılan bağlantı katmanı protokolleri, bilgisayarlar arasındaki belirli bir bağlantı yapısına ve bunları adresleme yollarına sahiptir. Bağlantı katmanı, yerel ağın herhangi iki düğümü arasında çerçeve teslimi sağlasa da, bunu yalnızca tamamen tanımlanmış bir bağlantı topolojisine, tam olarak tasarlandığı topolojiye sahip bir ağda yapar. LAN bağlantı katmanı protokolleri tarafından desteklenen ortak veri yolu, halka ve yıldız topolojileri ile köprüler ve anahtarlar kullanılarak bunlardan türetilen yapılar bu tipik topolojiler arasındadır. Bağlantı katmanı protokollerine örnek olarak Ethernet, Token Ring, FDDI, lOOVG-AnyLAN protokolleri verilebilir.

LAN'larda, bağlantı katmanı protokolleri bilgisayarlar, köprüler, anahtarlar ve yönlendiriciler tarafından kullanılır. Bilgisayarlarda, bağlantı katmanının işlevleri, ağ bağdaştırıcılarının ve sürücülerinin ortak çabalarıyla gerçekleştirilir.

Nadiren düzenli bir topolojiye sahip olan geniş alan ağlarında, veri bağlantı katmanı genellikle yalnızca ayrı bir iletişim hattıyla birbirine bağlanan iki komşu bilgisayar arasında mesaj alışverişini sağlar. Noktadan noktaya protokol örnekleri (bu tür protokollere genellikle böyle denir) yaygın olarak kullanılan PPP ve LAP-B protokolleridir. Bu gibi durumlarda, ağ katmanı tesisleri, tüm ağ boyunca uç düğümler arasında mesaj iletmek için kullanılır. X.25 ağları bu şekilde düzenlenir. Bazen küresel ağlarda, aynı protokolde ağ katmanının işlevleriyle birleştirildiğinden, bağlantı katmanının işlevlerini saf haliyle ayırmak zordur. Böyle bir yaklaşımın örnekleri, ATM protokolleri ve çerçeve aktarma teknolojileridir.

Genel olarak, bağlantı katmanı, ağ düğümleri arasında mesaj göndermek için çok güçlü ve eksiksiz bir işlevler kümesidir. Bazı durumlarda, bağlantı katmanı protokollerinin kendi kendine yeterli araçlar olduğu ortaya çıkar ve uygulama katmanı protokollerinin veya uygulamalarının, ağ ve taşıma katmanlarını dahil etmeden doğrudan bunların üzerinde çalışmasına izin verebilir. Örneğin, SNMP ağ yönetimi protokolünün doğrudan Ethernet üzerinde bir uygulaması vardır, ancak bu protokol varsayılan olarak IP ağ protokolü ve UDP aktarım protokolünün üzerinde çalışır. Doğal olarak, böyle bir uygulamanın kullanımı sınırlı olacaktır - örneğin Ethernet ve X.25 gibi farklı teknolojilerin bileşik ağları için ve hatta Ethernet'in tüm segmentlerde kullanıldığı, ancak döngü benzeri bir ağ için uygun değildir. segmentler arasında bağlantılar vardır. Ancak, bir köprü ile birleştirilmiş iki segmentli bir Ethernet ağında, bağlantı katmanı üzerinden SNMP'nin uygulanması oldukça verimli olacaktır.

Bununla birlikte, herhangi bir topoloji ve teknolojiye sahip ağlarda yüksek kaliteli mesaj aktarımını sağlamak için, bağlantı katmanının işlevleri yeterli değildir, bu nedenle, OSI modelinde, bu sorunun çözümü aşağıdaki iki seviyeye atanır - ağ ve aktarım .

ağ katmanı

Ağ katmanı, tek bir taşıma sistemi oluşturmaya hizmet eder. , birkaç ağı birleştiren ve bu ağlar uç düğümler arasında mesaj iletmek için tamamen farklı ilkeler kullanabilir ve keyfi bir bağlantı yapısına sahip olabilir. Ağ katmanının işlevleri oldukça çeşitlidir. Yerel ağları birleştirme örneği üzerinde düşünmeye başlayalım.

Yerel alan ağlarının bağlantı katmanı protokolleri, verilerin yalnızca hiyerarşik bir yıldız topolojisi gibi uygun tipik bir topolojiye sahip bir ağdaki herhangi bir düğüm arasında iletilmesini sağlar. Bu, örneğin birkaç kurumsal ağı tek bir ağda birleştiren ağlar veya düğümler arasında yedekli bağlantıların bulunduğu yüksek düzeyde güvenilir ağlar gibi gelişmiş bir yapıya sahip ağların oluşturulmasına izin vermeyen çok katı bir sınırlamadır. Döngüsel yedekli bağlantıları desteklemek için bağlantı katmanı protokollerini karmaşık hale getirmek mümkün olabilir, ancak katmanlar arasında görev ayrımı ilkesi farklı bir çözüme yol açar. Bir yandan, tipik topolojiler için veri aktarım prosedürlerinin basitliğini korumak ve diğer yandan keyfi topolojilerin kullanımına izin vermek için ek bir ağ katmanı tanıtılır.

Ağ düzeyinde, terimin kendisi açık belirli bir anlamla donatılmıştır. Bu durumda, bir ağ, standart tipik topolojilerden birine uygun olarak ve veri aktarımı için bu topoloji için tanımlanan bağlantı katmanı protokollerinden birini kullanarak birbirine bağlanan bir dizi bilgisayar olarak anlaşılır.

Ağın içinde, veri iletimi ilgili bağlantı katmanı tarafından sağlanır, ancak ağlar arasındaki veri iletimi ağ katmanı tarafından gerçekleştirilir; bağlantı katmanı protokollerinde benimsenen.

Ağlar, yönlendirici adı verilen özel cihazlarla birbirine bağlanır. Yönlendirici - bu, ara bağlantıların topolojisi hakkında bilgi toplayan ve buna bağlı olarak ağ katmanı paketlerini hedef ağa ileten bir cihazdır. Bir ağdaki bir göndericiden başka bir ağdaki bir alıcıya mesaj göndermek için bir dizi yapmanız gerekir. ağlar arasında geçiş iletimleri, veya atlama (hop'tan - atlama), her seferinde uygun rotayı seçerek. Bu nedenle, rota, içinden bir paketin geçtiği bir dizi yönlendiricidir.

Şek. Şekil 1.27, üç yönlendirici ile bağlanan dört ağı göstermektedir. Bu ağın A ve B düğümleri arasında iki yol vardır: birincisi 1 ve 3 numaralı yönlendiriciler aracılığıyla ve ikincisi 1,2 ve 3 numaralı yönlendiriciler aracılığıyla.

En iyi yolu seçme problemi denir yönlendirme, ve çözümü, ağ katmanının ana görevlerinden biridir. Bu sorun, en kısa yolun her zaman en iyisi olmadığı gerçeğiyle daha da karmaşıklaşıyor. Genellikle bir rota seçme kriteri, bu rota boyunca veri aktarımının zamanıdır; iletişim kanallarının bant genişliğine ve zamanla değişebilen programın yoğunluğuna bağlıdır. Bazı yönlendirme algoritmaları yük değişikliklerine uyum sağlamaya çalışırken, diğerleri uzun vadeli ortalamalara göre kararlar verir. Rota seçimi, iletim güvenilirliği gibi başka kriterlere de dayalı olabilir.

Genel olarak, ağ katmanının işlevleri, şimdi birkaç yerel ağı birleştirme örneğini kullanarak ele aldığımız standart olmayan bir yapıya sahip bağlantılar üzerinden mesajlaşma işlevlerinden daha geniştir. Ağ katmanı aynı zamanda farklı teknolojilerle anlaşma, büyük ağlarda adreslemeyi basitleştirme ve ağlar arasındaki istenmeyen trafiğe karşı güvenilir ve esnek engeller oluşturma sorunlarını da çözer.

Ağ katmanı mesajları denir paketler (paketler). Paketlerin ağ düzeyinde teslimini düzenlerken “ağ numarası” kavramı kullanılır. Bu durumda, alıcının adresi üst kısımdan - ağ numarası ve alttaki - bu ağdaki düğüm numarasından oluşur. Aynı ağdaki tüm düğümler, adresin aynı üst kısmına sahip olmalıdır, bu nedenle ağ düzeyindeki "ağ" terimine başka, daha resmi bir tanım verilebilir: ağ, ağ adresi aynı ağ numarasını içeren bir düğümler topluluğudur. .

Ağ katmanı iki tür protokol tanımlar. İlk tür - ağ protokolleri (yönlendirilmiş protokoller) - ağ üzerinden paketlerin iletilmesini uygulamak. Ağ katmanı protokollerinden bahsederken genellikle atıfta bulunulan bu protokollerdir. Bununla birlikte, başka bir protokol türü genellikle ağ katmanı olarak adlandırılır, yönlendirme bilgisi değişim protokolleri olarak adlandırılır veya basitçe yönlendirme protokolleri (yönlendirme protokoller). Yönlendiriciler, ara bağlantıların topolojisi hakkında bilgi toplamak için bu protokolleri kullanır. Ağ katmanı protokolleri, işletim sisteminin yazılım modülleri ile yönlendiricilerin yazılım ve donanımı tarafından uygulanır.

Başka bir protokol türü ağ katmanında çalışır ve ağ katmanında kullanılan ana bilgisayar adresini bir yerel ağ adresine eşlemekten sorumludur. Bu tür protokoller genellikle adres çözümleme protokolleri - Adres Çözümleme Protokolü, ARP. Bazen ağ katmanına değil, kanal katmanına atıfta bulunulur, ancak sınıflandırmanın incelikleri özlerini değiştirmez.

Ağ katmanı protokollerine örnek olarak, TCP/IP yığınının IP Ağlar Arası İletişim Protokolü ve Novell yığınının IPX Paket Ağlar Arası İletişim Protokolü verilebilir.

taşıma katmanı

Göndericiden alıcıya giderken paketler bozulabilir veya kaybolabilir. Bazı uygulamaların kendi hata işleme olanakları olsa da, güvenilir bir bağlantıyla hemen ilgilenmeyi tercih edenler vardır. . Taşıma katmanı (Transport katmanı), uygulamaların veya yığının üst seviyelerinin - uygulama ve oturum - ihtiyaç duydukları güvenilirlik derecesi ile veri aktarımını sağlar. OSI modeli, taşıma katmanı tarafından sağlanan beş hizmet sınıfını tanımlar. Bu tür hizmetler, sağlanan hizmetlerin kalitesinde farklılık gösterir: aciliyet, kesintiye uğrayan iletişimleri geri yükleme yeteneği , ortak bir taşıma protokolü aracılığıyla farklı uygulama protokolleri arasındaki birkaç bağlantıyı çoğullama araçlarının mevcudiyeti ve en önemlisi, paketlerin bozulması, kaybı ve kopyalanması gibi iletim hatalarını tespit etme ve düzeltme yeteneği.

Taşıma katmanının hizmet sınıfının seçimi, bir yandan, güvenilirliği sağlama görevinin uygulamaların kendileri ve taşıma katmanından daha yüksek seviyeli protokoller tarafından ne ölçüde çözüldüğü ve diğer yandan belirlenir. , bu seçim, veri taşıma sisteminin, taşımanın altında bulunan katmanlar tarafından sağlanan ağda - ağ, kanal ve fiziksel - ne kadar güvenilir olduğuna bağlıdır. Bu nedenle, örneğin, iletişim kanallarının kalitesi çok yüksekse ve daha düşük düzeylerdeki protokoller tarafından algılanmayan hataların olasılığı küçükse, yük oluşturmayan hafif taşıma katmanı hizmetlerinden birini kullanmak mantıklıdır. çok sayıda kontrol, el sıkışma ve güvenilirliği artırmaya yönelik diğer yöntemlerle. Alt katman araçları başlangıçta çok güvenilmezse, o zaman hataları tespit etmek ve ortadan kaldırmak için maksimum araçları kullanarak çalışan en gelişmiş taşıma katmanı hizmetine başvurmanız önerilir - mantıksal bir bağlantının önceden kurulması, sağlama toplamları ile mesaj iletiminin kontrolü ve döngüsel paketler, teslimat zaman aşımlarını ayarlama vb.

Kural olarak, taşıma katmanından başlayarak tüm protokoller, ağ işletim sistemlerinin bileşenleri olan ağın uç düğümlerinin yazılımı tarafından uygulanır. Aktarım protokollerine örnek olarak TCP/IP yığınının TCP ve UDP protokolleri ile Novell yığınının SPX protokolü verilebilir.

Alttaki dört katmanın protokolleri topluca ağ aktarımı veya taşıma alt sistemi olarak adlandırılır, çünkü bunlar, keyfi topolojiye ve çeşitli teknolojilere sahip bileşik ağlarda belirli bir kalite düzeyinde ileti taşıma sorununu tamamen çözer. Kalan üç üst katman, mevcut taşıma alt sistemine dayalı olarak uygulama hizmetleri sağlama sorunlarını çözer.

oturum katmanı

Oturum katmanı (Oturum katmanı) diyaloğun kontrolünü sağlar: o anda taraflardan hangisinin aktif olduğunu düzeltir, bir senkronizasyon aracı sağlar. İkincisi, uzun transferlere kontrol noktaları eklemenize izin verir, böylece bir başarısızlık durumunda baştan başlamak yerine son kontrol noktasına geri dönebilirsiniz. Uygulamada, birkaç uygulama oturum katmanını kullanır ve nadiren ayrı protokoller olarak uygulanır, ancak bu katmanın işlevleri genellikle uygulama katmanınınkilerle birleştirilir ve tek bir protokolde uygulanır.

Temsilci düzeyi

Sunum katmanı, ağ üzerinden iletilen bilginin içeriğini değiştirmeden sunum şekli ile ilgilenir. Sunum katmanı sayesinde, bir sistemin uygulama katmanı tarafından iletilen bilgi, her zaman başka bir sistemin uygulama katmanı tarafından anlaşılır. Bu katmanın yardımıyla, uygulama katmanı protokolleri, veri temsilindeki sözdizimsel farklılıkların veya ASCII ve EBCDIC kodları gibi karakter kodlarındaki farklılıkların üstesinden gelebilir. Bu seviyede, tüm uygulama hizmetleri için veri alışverişinin gizliliğinin anında sağlanması sayesinde verilerin şifrelenmesi ve şifresinin çözülmesi gerçekleştirilebilir. Böyle bir protokolün bir örneği, TCP/IP yığınının uygulama katmanı protokolleri için güvenli mesajlaşma sağlayan Güvenli Yuva Katmanı (SSL) protokolüdür.

Uygulama katmanı

Uygulama katmanı, ağ kullanıcılarının dosyalar, yazıcılar veya hipermetin Web sayfaları gibi paylaşılan kaynaklara eriştiği ve örneğin elektronik protokolünü kullanarak ortak çalışmalarını organize ettiği, gerçekten de çeşitli protokollerden oluşan bir settir. Uygulama katmanının üzerinde çalıştığı veri birimine genellikle İleti (İleti).

Çok çeşitli uygulama katmanı hizmetleri vardır. İşte dosya hizmetlerinin en yaygın uygulamalarından sadece birkaç örnek: Novell NetWare işletim sisteminde NCP, Microsoft Windows NT'de SMB, NFS, FTP ve TCP/IP yığınında TFTP.

Ağa bağımlı ve ağdan bağımsız katmanlar

OSI modelinin tüm katmanlarının işlevleri iki gruptan birinde sınıflandırılabilir:

ya ağın özel teknik uygulamasına bağlı işlevlere ya da uygulamalarla çalışmaya yönelik işlevlere.

Üç alt katman - fiziksel, kanal ve ağ - ağa bağlıdır, yani bu katmanların protokolleri, ağın teknik uygulaması ve kullanılan iletişim ekipmanı ile yakından ilgilidir. Örneğin, FDDI ekipmanına geçiş, tüm ağ düğümlerindeki fiziksel ve bağlantı katmanlarının protokollerinde tam bir değişiklik anlamına gelir.

İlk üç seviye - uygulama, temsilci ve oturum - uygulamaya yöneliktir ve bir ağ kurmanın teknik özelliklerine pek bağlı değildir. Bu katmanların protokolleri, ağ topolojisindeki herhangi bir değişiklikten, ekipman değişiminden veya başka bir ağ teknolojisine geçişten etkilenmez. Böylece Ethernet'ten yüksek hızlı lOOVG-AnyLAN teknolojisine geçiş, uygulama, sunum ve oturum katmanlarının işlevlerini gerçekleştiren yazılımda herhangi bir değişiklik gerektirmeyecektir.

Taşıma katmanı ara katmandır, alt katmanların işleyişinin tüm ayrıntılarını üst katmanlardan gizler. Bu, doğrudan mesaj aktarımının teknik araçlarına bağlı olmayan uygulamalar geliştirmenize olanak tanır.

Şek. Şekil 1.28, OSI modelinin katmanlarını göstermektedir. , ağın çeşitli öğelerinin üzerinde çalıştığı. Üzerinde ağ işletim sistemi yüklü bir bilgisayar, yedi seviyenin tümünün protokollerini kullanarak başka bir bilgisayarla etkileşime girer.Bilgisayarlar bu etkileşimi dolaylı olarak çeşitli iletişim cihazları aracılığıyla gerçekleştirir: hub'lar, modemler, köprüler, anahtarlar, yönlendiriciler, çoklayıcılar. Türüne bağlı olarak, bir iletişim cihazı ya yalnızca fiziksel katmanda (tekrarlayıcı) ya da fiziksel ve kanalda (köprü) veya fiziksel, kanal ve ağda çalışabilir, bazen taşıma katmanını (yönlendirici) yakalayabilir.

Şek. 1.29, çeşitli iletişim cihazlarının işlevlerinin OSI modelinin seviyelerine uygunluğunu gösterir. .

OSI modeli, çok önemli olmasına rağmen, birçok iletişim modelinden yalnızca biridir. Bu modeller ve ilişkili protokol yığınları, katman sayısı, işlevleri, mesaj formatları, üst katmanlarda desteklenen hizmetler ve diğer parametreler açısından farklılık gösterebilir.

Bir protokolün etkileşim halindeki iki varlık, bu durumda bir ağ üzerinde çalışan iki bilgisayar arasındaki bir anlaşma olması, bunun standart olduğu anlamına gelmez. Ancak pratikte, ağları uygularken genellikle standart protokoller. Markalı, ulusal veya Uluslararası standartlar.

1980'lerin başında, bir dizi uluslararası standart kuruluşu - ISO, ITU-T ve diğerleri - ağların geliştirilmesinde önemli rol oynayan bir model geliştirdi. Bu modele ISO/OSI modeli denir.

Açık Sistem Etkileşim Modeli (Açık Sistem Ara Bağlantısı, OSI) sistemler arasındaki farklı etkileşim düzeylerini tanımlar. paket anahtarlamalı ağlar, onlara standart adlar verir ve her düzeyin gerçekleştirmesi gereken işlevleri belirtir.

OSI modeli, 70'lerde başta küresel olmak üzere bilgisayar ağlarının oluşturulmasında kazanılan birçok deneyim temelinde geliştirildi. Bu modelin eksiksiz bir açıklaması 1000 sayfadan fazla metin gerektirir.

OSI modelinde (Şekil 11.6), etkileşim araçları yedi seviyeye ayrılmıştır: uygulama, temsilci, oturum, aktarım, ağ, bağlantı ve fiziksel. Her katman, ağ cihazlarının etkileşiminin belirli bir yönüyle ilgilenir.

Pirinç. 11.6.

OSI modeli, yalnızca işletim sistemi tarafından uygulanan sistem etkileşimlerini tanımlar. sistem yardımcı programları ve donanım. Model, son kullanıcı uygulamalarının birlikte çalışabilirliğini içermez. Uygulamalar, sistem araçlarına erişerek kendi etkileşim protokollerini uygular. Bu nedenle, uygulamalar arasındaki etkileşim düzeyi arasında ayrım yapmak gerekir ve uygulama katmanı.

Uygulamanın, OSI modelinin bazı üst katmanlarının işlevlerini üstlenebileceği de unutulmamalıdır. Örneğin, bazı VTYS'lerde yerleşik araçlar bulunur. uzaktan erişim dosyalara. Bu durumda, uygulama uzak kaynaklara erişirken sistem dosya hizmetini kullanmaz; OSI modelinin üst katmanlarını atlar ve bundan sorumlu sistem araçlarına doğrudan erişir. toplu taşıma OSI modelinin alt seviyelerinde bulunan ağ üzerinden mesajlar.

Bu nedenle, uygulamanın uygulama katmanına bir dosya hizmeti gibi bir istek yapmasına izin verin. Bu talebe bağlı olarak, uygulama katmanı yazılımı standart bir formatta bir mesaj üretir. Normal bir mesaj, bir başlık ve bir veri alanından oluşur. Başlık, hangi işin yapılması gerektiğini söylemek için ağ üzerinden hedef makinenin uygulama katmanına iletilmesi gereken hizmet bilgilerini içerir. Bizim durumumuzda, başlık açıkça dosyanın konumu ve gerçekleştirilecek işlemin türü hakkında bilgi içermelidir. Mesaj verisi alanı boş olabilir veya uzaktan kumandaya yazılması gerekenler gibi bazı veriler içerebilir. Ancak bu bilgiyi hedefine ulaştırmak için hala çözülmesi gereken birçok görev vardır ve bunların sorumluluğu alt düzeylere aittir.

Bir mesaj oluşturduktan sonra uygulama katmanı yığının aşağısına gönderir temsili seviye. Protokol temsili seviye uygulama seviyesi başlığından alınan bilgilere dayanarak, gerekli işlemleri gerçekleştirir ve kendi servis bilgilerini mesaja ekler - başlık temsili seviye, protokol için talimatlar içeren temsili seviye hedef makine Ortaya çıkan mesaj aktarılır oturum seviyesi(Bazı protokoller, hizmet bilgisini yalnızca mesajın başına bir başlık biçiminde değil, aynı zamanda "fragman" olarak adlandırılan biçimde sonuna da yerleştirir.) Son olarak, mesaj en alta ulaşır, Fiziksel katman, aslında, onu iletişim hatları üzerinden hedef makineye iletir. Bu ana kadar, mesaj her düzeydeki başlıklarla "büyümüştür" (

OSI ağ referans modelinin katmanları ile ilgili Ağ Cihazları makalesinde listelenen tüm ağ cihazlarının çalışmasını daha kolay anlayabilmek için birkaç yorum ile şematik çizimler yaptım.

İlk olarak, OSI referans ağ modelinin ve veri kapsüllemenin katmanlarını hatırlayalım.

Verilerin birbirine bağlı iki bilgisayar arasında nasıl aktarıldığını görün. Aynı zamanda bir ağ kartının bilgisayarlarda çalışmasını da vurgulayacağım çünkü. bir ağ cihazı olan odur ve prensipte bir bilgisayar değildir. (Tüm resimler tıklanabilir - büyütmek için resmin üzerine tıklayın.)

PC1'deki bir uygulama, verileri başka bir PC2'deki başka bir uygulamaya gönderir. En üst katmandan (uygulama katmanı) başlayarak, veriler ağ kartına bağlantı katmanına gönderilir. Üzerinde ağ kartı, çerçeveleri bitlere dönüştürür ve fiziksel ortama (örneğin, bükümlü çift kablo) gönderir. Kablonun diğer tarafına bir sinyal gelir ve PC2 ağ kartı bu sinyalleri alır, bunları bitlere ayırır ve bunlardan çerçeveler oluşturur. Veriler (çerçevelerde bulunan) üst katmana dekapsüle edilir ve uygulama katmanına ulaştığında PC2'deki uygun program onu ​​alır.

tekrarlayıcı yoğunlaştırıcı

Tekrarlayıcı ve hub aynı katmanda çalışır, dolayısıyla OSI ağ modeline göre aynı şekilde tasvir edilirler. Ağ cihazlarını temsil etme kolaylığı için, onları bilgisayarlarımız arasında göstereceğiz.

Birinci (fiziksel) seviyenin tekrarlayıcı ve hub cihazları. Sinyali alırlar, tanırlar ve sinyali tüm aktif portlara iletirler.

ağ köprüsü. Anahtar.

Ağ köprüsü ve anahtar da aynı seviyede (kanalda) çalışır ve sırasıyla aynı şekilde tasvir edilirler.

Her iki cihaz da zaten ikinci seviyededir, bu nedenle sinyali tanımanın yanı sıra (birinci seviyedeki yoğunlaştırıcılar gibi), onu (sinyali) çerçevelere ayırırlar. İkinci seviyede, çerçevenin römork (römork) sağlama toplamı karşılaştırılır. Daha sonra çerçeve başlığından alıcının MAC adresi öğrenilir ve anahtarlamalı tablodaki varlığı kontrol edilir. Adres mevcutsa, çerçeve tekrar bitler halinde kapsüllenir ve (zaten bir sinyal biçiminde) uygun bağlantı noktasına gönderilir. Adres bulunamazsa, bu adresin bağlı ağlarda aranması işlemi gerçekleşir.

Yönlendirici.

Gördüğünüz gibi, bir yönlendirici (veya yönlendirici) 3. katman bir cihazdır. Yönlendirici kabaca şu şekilde çalışır: Bağlantı noktasından bir sinyal alınır ve yönlendirici bunu tanır. Tanınan sinyal (bitler) çerçeveleri (çerçeveleri) oluşturur. Fragmandaki sağlama toplamı ve alıcının MAC adresi doğrulanır. Tüm kontroller başarılı olursa, çerçeveler bir paket oluşturur. Üçüncü seviyede, yönlendirici paket başlığını inceler. Hedefin (alıcının) IP adresini içerir. Yönlendirici, IP adresine ve kendi yönlendirme tablosuna bağlı olarak, paketlerin hedefe ulaşması için en iyi yolu seçer. Bir yol seçtikten sonra, yönlendirici paketi çerçevelere ve ardından bitlere kapsüller ve bunları uygun bağlantı noktasına (yönlendirme tablosunda seçilen) sinyal olarak gönderir.

Çözüm

Sonuç olarak, tüm cihazları tek bir resimde birleştirdim.

Artık hangi cihazların nasıl çalıştığını belirlemek için yeterli bilgiye sahipsiniz. Hâlâ sorularınız varsa, bunları bana sorun ve yakın gelecekte siz, ben veya diğer kullanıcılar kesinlikle yardımcı olacağız.

OSI ağ modeli(İngilizce) açık sistemler ara bağlantı temel referans modeli- açık sistemlerin etkileşiminin temel referans modeli) - OSI / ISO ağ protokolü yığınının ağ modeli.

OSI protokollerinin uzun süreli gelişimi nedeniyle, şu anda kullanımda olan ana protokol yığını, OSI modelinin benimsenmesinden önce geliştirilen ve onunla bağlantısı olmayan TCP/IP'dir.

osi modeli seviyeleri

Literatürde, OSI modelinin katmanlarını tanımlamaya, kullanıcı uygulamalarının ağa eriştiği uygulama katmanı adı verilen 7. katmandan başlamak en yaygın olanıdır. OSI modeli, veri aktarım ortamları için bağımsız üreticilerin gerektirdiği standartları tanımlayan 1. katman - fiziksel ile sona erer:

iletim ortamının türü (bakır kablo, fiber optik, radyo vb.),

sinyal modülasyon tipi,

mantıksal ayrık durumların sinyal seviyeleri (sıfır ve bir).

OSI modelinin herhangi bir protokolü, katmanının protokolleriyle veya katmanının bir üstündeki ve / veya altındaki protokollerle etkileşime girmelidir. Kendi seviyelerinde protokollerle etkileşimler yatay olarak adlandırılır ve seviyeleri bir üst veya daha düşük olanlara dikey denir. OSI modelinin herhangi bir protokolü, yalnızca kendi katmanının işlevlerini yerine getirebilir ve alternatif modellerin protokollerinde gerçekleştirilmeyen başka bir katmanın işlevlerini gerçekleştiremez.

Her seviye, belirli bir gelenekselliğe sahip, kendi işlenenine sahiptir - model ve kullanılan protokoller çerçevesinde ayrı bir seviyede çalıştırılabilen, mantıksal olarak bölünmez bir veri öğesi: fiziksel seviyede, en küçük birim bir bittir. , veri bağlantısı düzeyinde bilgi çerçeveler halinde, ağ düzeyinde - paketler halinde ( datagramlar), taşıma sırasında - bölümler halinde birleştirilir. İletim için mantıksal olarak birleştirilen herhangi bir veri parçası - bir çerçeve, bir paket, bir datagram - bir mesaj olarak kabul edilir. Oturum, sunum ve uygulama seviyelerinin işlenenleri olan genel formdaki mesajlardır.

Altta yatan ağ teknolojileri, fiziksel ve bağlantı katmanlarını içerir.

Uygulama katmanı

Uygulama katmanı (uygulama katmanı) - kullanıcı uygulamalarının ağ ile etkileşimini sağlayan modelin en üst seviyesi:

uygulamaların ağ servislerini kullanmasına izin verir:

• dosyalara ve veritabanlarına uzaktan erişim,

  E-posta yönlendirme;

hizmet bilgilerinin aktarımından sorumlu;

uygulamalara hata bilgileri sağlar;

sunum katmanına istekler üretir.

Uygulama katmanı protokolleri: RDP HTTP (Köprü Metni Aktarım Protokolü), SMTP (Basit Posta Aktarım Protokolü), SNMP (Basit Ağ Yönetimi Protokolü), POP3 (Postane Protokolü Sürüm 3), FTP (Dosya Aktarım Protokolü), XMPP, OSCAR, Modbus, SIP, TELNET ve diğerleri.

Yönetici seviyesi

Sunum katmanı (sunum katmanı; eng. sunum katman) protokol dönüştürme ve veri şifreleme/şifre çözme sağlar. Uygulama katmanından gelen uygulama istekleri, sunum katmanında ağ üzerinden iletilmek üzere bir formata, ağdan alınan veriler ise uygulama formatına dönüştürülür. Bu seviyede, verilerin sıkıştırılması/açılması veya kodlanması/kodunun çözülmesi gerçekleştirilebilir ve yerel olarak işlenemiyorsa isteklerin başka bir ağ kaynağına yönlendirilmesi gerçekleştirilebilir.

Sunum katmanı genellikle komşu katmanlardan gelen bilgileri dönüştürmek için bir ara protokoldür. Bu, farklı bilgisayar sistemlerindeki uygulamalar arasında, uygulamalar için şeffaf bir şekilde iletişime izin verir. Sunum katmanı, kodun biçimlendirilmesini ve dönüştürülmesini sağlar. Kod biçimlendirme, uygulamanın kendisi için anlamlı olan bilgileri işlemek üzere almasını sağlamak için kullanılır. Gerekirse, bu katman bir veri biçiminden diğerine çeviri yapabilir.

Sunum katmanı, yalnızca verilerin biçimleri ve sunumu ile ilgilenmez, aynı zamanda programlar tarafından kullanılan veri yapılarıyla da ilgilenir. Böylece, katman 6, aktarımı sırasında verilerin organizasyonunu sağlar.

Bunun nasıl çalıştığını anlamak için iki sistem olduğunu hayal edin. Biri, örneğin IBM anabilgisayarı gibi EBCDIC Genişletilmiş İkili Bilgi Değişim Kodunu kullanır ve diğeri, Amerikan Standart Bilgi Değişim Kodunu (ASCII) (diğer birçok bilgisayar üreticisi tarafından kullanılır) kullanır. Bu iki sistemin bilgi alışverişi yapması gerekiyorsa, dönüşümü gerçekleştirmek ve iki farklı format arasında çeviri yapmak için bir sunum katmanı gerekir.

Sunum katmanında gerçekleştirilen bir diğer işlev ise iletilen bilgilerin yetkisiz alıcılar tarafından alınmasını önlemek için gerekli olduğu durumlarda kullanılan veri şifrelemedir. Bu görevi gerçekleştirmek için, görünüm düzeyindeki süreçlerin ve kodun veri dönüştürmeleri gerçekleştirmesi gerekir.

Sunum düzeyi standartları, grafiklerin nasıl sunulacağını da tanımlar. Bu amaçlar için, QuickDraw grafiklerini programlar arasında aktarmak için kullanılan bir görüntü formatı olan PICT formatı kullanılabilir. Diğer bir temsil biçimi, genellikle yüksek çözünürlüklü bitmap görüntüler için kullanılan etiketli TIFF görüntü dosyası biçimidir. Grafikler için kullanılabilecek bir sonraki sunum katmanı standardı, JPEG standardıdır.

Ses ve filmlerin sunumunu tanımlayan başka bir sunum seviyesi standartları grubu daha vardır. Bu, MPEG standardının Motion Picture Experts Group tarafından geliştirilen, müziğin dijital temsili için Elektronik Müzik Aleti Arayüzünü (MIDI) içerir.

Sunum protokolleri: AFP - Apple Dosyalama Protokolü, ICA - Bağımsız Bilgi İşlem Mimarisi, LPP - Hafif Sunum Protokolü, NCP - NetWare Çekirdek Protokolü, NDR - Ağ Veri Temsili, XDR - eXternal Veri Temsili, X.25 PAD - Paket Birleştirici/Ayırma Protokolü .

oturum katmanı

oturum katmanı oturum katman) modeli, uygulamaların birbirleriyle uzun süre etkileşime girmesine izin vererek bir iletişim oturumunun sürdürülmesini sağlar. Katman, uygulamanın etkin olmadığı dönemlerde oturum oluşturma/sonlandırma, bilgi alışverişi, görev senkronizasyonu, veri aktarma hakkının belirlenmesi ve oturum bakımını yönetir.

Oturum protokolleri: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP (OSI Oturum Katmanı Protokolü (X.225, ISO 8327)), iSNS, L2F, L2TP, NetBIOS, PAP (Parola Doğrulama Protokolü), PPTP, RPC, RTCP , SMPP, SCP (Oturum Kontrol Protokolü), ZIP (Bölge Bilgi Protokolü), SDP (Yuva Doğrudan Protokolü)..

taşıma katmanı

taşıma katmanı toplu taşıma katman) modeli, verilerin göndericiden alıcıya güvenilir bir şekilde iletilmesini sağlamak için tasarlanmıştır. Aynı zamanda, güvenilirlik düzeyi geniş bir aralıkta değişebilir. Yalnızca temel aktarım işlevleri sağlayan protokollerden (örneğin, onaysız veri aktarım işlevleri) birden çok veri paketinin hedefe doğru sırayla, çoğullama birden çok veri iletilmesini sağlayan protokollere kadar birçok taşıma katmanı protokolü sınıfı vardır. akışları, veri akışı kontrol mekanizması sağlar ve alınan verilerin geçerliliğini garanti eder. Örneğin, UDP, tek bir datagram içinde veri bütünlüğü kontrolü ile sınırlıdır ve tüm paketi kaybetme veya veri paketlerini alma sırasını bozarak paketleri çoğaltma olasılığını dışlamaz; TCP, veri kaybını veya ihlalini hariç tutan güvenilir sürekli veri iletimi sağlar. varış veya çoğaltma sırası, verileri yeniden dağıtabilir, veri bölümlerini parçalara ayırabilir ve tersi, parçaları tek bir pakete yapıştırabilir.

Taşıma katmanı protokolleri: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP (İletim Kontrol Protokolü), UDP (Kullanıcı Datagram Protokolü).

ağ katmanı

ağ katmanı ağ katman) modeller, verilerin iletilme şeklini belirlemek için tasarlanmıştır. Mantıksal adresleri ve adları fiziksel olanlara çevirmekten, en kısa yolları belirlemekten, anahtarlama ve yönlendirmeden, ağdaki sorunları ve "tıkanıklığı" izlemekten sorumludur.

Ağ katmanı protokolleri, verileri bir kaynaktan bir hedefe yönlendirir. Bu seviyede çalışan cihazlar (yönlendiriciler) şartlı olarak üçüncü seviyedeki cihazlar olarak adlandırılır (OSI modelindeki seviye numarasına göre).

Ağ katmanı protokolleri: IP/IPv4/IPv6 (İnternet Protokolü), IPX, X.25, CLNP (Bağlantısız Ağ Protokolü), IPsec (İnternet Protokolü Güvenliği). Yönlendirme protokolleri - RIP, OSPF.

Bağlantı katmanı

Bağlantı katmanı veri bağlantı katman) fiziksel katman üzerinden ağların etkileşimini sağlamak ve oluşabilecek hataları kontrol altına almak için tasarlanmıştır. Bitlerle temsil edilen fiziksel katmandan alınan verileri çerçeveler halinde paketler, bunların bütünlüğünü kontrol eder ve gerekirse hataları düzeltir (hasarlı bir çerçeve için tekrarlanan bir istek oluşturur) ve bunu ağ katmanına gönderir. Bağlantı katmanı, bir veya daha fazla fiziksel katmanla etkileşime girerek bu etkileşimi kontrol edebilir ve yönetebilir.

IEEE 802 spesifikasyonu bu katmanı iki alt katmana ayırır: medya erişim kontrol) paylaşılan bir fiziksel ortama, LLC'ye erişimi yönetir. mantıksal bağlantı kontrolü) ağ katmanı hizmeti sağlar.

Anahtarlar, köprüler ve diğer cihazlar bu seviyede çalışır. Bu cihazlar, katman 2 adresleme kullanır (OSI modelinde katman numarasına göre).

Bağlantı Katmanı Protokolleri- ARCnet,ATMEthernet,Ethernet Otomatik Koruma Anahtarlama(EAPS),IEEE 802.2,IEEE 802.11kablosuz LAN,LocalTalk, (MPLS),Noktadan Noktaya Protokol(PPP),Ethernet Üzerinden Noktadan Noktaya Protokol(PPPoE) ),StarLan,Token ring,Tek Yönlü Bağlantı Tespiti(UDLD),x.25.

Fiziksel katman

fiziksel katman fiziksel katman) - ikili formda temsil edilen verileri bir cihazdan (bilgisayar) diğerine aktarma yöntemini tanımlayan modelin alt seviyesi. Elektriksel veya optik sinyalleri bir kabloya veya radyo havasına iletirler ve buna göre bunları alırlar ve dijital sinyalleri kodlama yöntemlerine uygun olarak veri bitlerine dönüştürürler.

Hub'lar, sinyal tekrarlayıcılar ve medya dönüştürücüler de bu seviyede çalışır.

Fiziksel katman işlevleri, ağa bağlı tüm cihazlarda uygulanır. Bilgisayar tarafında, fiziksel katman işlevleri bir ağ bağdaştırıcısı veya bir seri bağlantı noktası tarafından gerçekleştirilir. Fiziksel katman, iki sistem arasındaki fiziksel, elektriksel ve mekanik arayüzleri ifade eder. Fiziksel katman, fiber, çift bükümlü, koaksiyel kablo, uydu veri bağlantısı, vb. gibi veri aktarım ortamı türlerini tanımlar. Fiziksel katmanla ilgili standart ağ arabirimi türleri şunlardır: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, AUI ve BNC konektörleri.

Fiziksel katman protokolleri: IEEE 802.15 (Bluetooth),IRDA,EIARS-232,EIA-422,EIA-423,RS-449,RS-485,DSL,ISDN,SONET/SDH,802.11Wi-Fi,Etherloop,GSMUm radyo arabirimi ,ITU ve ITU-T,TransferJet,ARINC 818,G.hn/G.9960.

TCP/IP ailesi

TCP / IP ailesinin üç aktarım protokolü vardır: OSI ile tamamen uyumlu, veri alımının doğrulanmasını sağlayan TCP; UDP, yalnızca bir bağlantı noktasının varlığıyla aktarım katmanına karşılık gelir, uygulamalar arasında veri birimi alışverişi sağlar, veri alımını garanti etmez; ve TCP'nin bazı eksikliklerini gidermek için geliştirilen ve bazı yeni özellikler ekleyen SCTP. (TCP/IP ailesinde yaklaşık iki yüz başka protokol vardır; bunların en bilineni, çalışmayı sağlamak için dahili olarak kullanılan hizmet protokolü ICMP'dir; geri kalanlar da aktarım protokolleri değildir.)

IPX/SPX ailesi

IPX/SPX ailesinde, IPX ağ katmanı protokolünde bağlantı noktaları (yuva veya yuva olarak adlandırılır) görünür ve uygulamalar arasında veri birimi alışverişini sağlar (işletim sistemi yuvaların bir kısmını kendisi için ayırır). SPX protokolü ise IPX'i OSI ile tam uyum içinde diğer tüm taşıma katmanı yetenekleriyle tamamlar.

Ana bilgisayar adresi için IPX, dört baytlık bir ağ numarasından (yönlendiriciler tarafından atanan) ve ağ bağdaştırıcısının MAC adresinden oluşan bir tanımlayıcı kullanır.

TCP/IP modeli (5 katman)

Uygulama (5) seviyesi (Uygulama Katmanı) veya uygulama katmanı, dosya aktarım yazılımı, veritabanı erişimi, e-posta, sunucu kayıt hizmeti gibi kullanıcı uygulamalarını doğrudan destekleyen hizmetler sağlar. Bu seviye diğer tüm seviyeleri yönetir. Örneğin, bir kullanıcı Excel elektronik tablolarıyla çalışıyorsa ve bir çalışma dosyasını bir ağ dosya sunucusundaki kendi dizininde depolamaya karar verirse, uygulama katmanı dosyanın iş bilgisayarından ağ sürücüsüne şeffaf bir şekilde kullanıcıya taşınmasını sağlar.

Taşıma (4) katmanı (Aktarım Katmanı) paketlerin hatasız ve kayıpsız ve istenilen sırada teslim edilmesini sağlar. Ayrıca iletilen veri bloklarını paketlere ayırır ve paketlerden alınan verileri geri yükler. Paketler bağlantılı veya bağlantısız (sanal kanal) teslim edilebilir. Aktarım katmanı, yüksek oranda uygulamaya özgü olan üstteki üç katman ile büyük ölçüde ağa özgü olan üç alt katman arasındaki sınır ve bağlantıdır.

Ağ (3) katmanı (Ağ Katmanı) paketlerin adreslenmesinden ve mantıksal adların (IP adresleri veya IPX adresleri gibi mantıksal adresler) fiziksel ağ MAC adreslerine (ve tersi) çevrilmesinden sorumludur. Aynı seviyede, paketin hedefine teslim edildiği bir rota (yol) seçme sorunu (ağda birkaç yol varsa) çözülür. Ağ seviyesinde, yönlendiriciler gibi karmaşık ara ağ cihazları çalışır.

Kanal (2) katmanı veya Veri bağlantı katmanı ilk ve son kontrol alanları dahil olmak üzere bu ağ için standart tipte (Ethernet, Token-Ring, FDDI) paketlerin (çerçevelerin) oluşturulmasından sorumludur. Burada ağ erişim kontrolü de yapılır, sağlama toplamları hesaplanarak iletim hataları tespit edilir ve hatalı paketler alıcıya yeniden gönderilir. Bağlantı katmanı iki alt katmana ayrılır: üst LLC ve alt MAC. Anahtarlar gibi ara ağ cihazları bağlantı katmanında çalışır.

Fiziksel (1) katman (Fiziksel Katman)- bu, iletilen bilgileri kullanılan aktarım ortamında kabul edilen sinyal seviyelerine kodlamaktan ve ters kod çözmeden sorumlu olan modelin en düşük seviyesidir. Ayrıca konektörler, konektörler, elektriksel eşleştirme, topraklama, parazite karşı koruma vb. için gereklilikleri tanımlar. Fiziksel katmanda, alıcı-vericiler, tekrarlayıcılar ve tekrarlayıcı merkezler gibi ağ cihazları çalışır.

ağ modeli OSI(açık sistem etkileşiminin temel referans modeli, eng. Açık Sistemler Ara Bağlantısı Temel Referans Modeli) - iletişim ve ağ protokollerinin geliştirilmesi için soyut bir ağ modeli.

Model üst üste yerleştirilmiş 7 seviyeden oluşmaktadır. Katmanlar, arayüzler aracılığıyla birbirleriyle (dikey olarak) etkileşime girer ve protokoller aracılığıyla başka bir sistemin paralel katmanıyla (yatay olarak) etkileşime girebilir. Her seviye yalnızca komşularıyla etkileşime girebilir ve yalnızca kendisine atanan işlevleri yerine getirebilir. Diğer modellerin varlığına rağmen, günümüzde çoğu ağ üreticisi ürünlerini bu çerçeve etrafında tasarlamaktadır.

OSI seviyeleri

OSI modelinin her katmanı, verileri ağ üzerinden iletilmek üzere hazırlamak için işlemenin bir kısmından sorumludur.

OSI modeline göre, iletim sırasında veri, gönderen bilgisayarın OSI modelinin katmanları boyunca yukarıdan aşağıya ve alıcı bilgisayarın OSI modelinin katmanları arasında tam anlamıyla hareket eder. Alıcı bilgisayarda, kapsülleme işleminin tersi gerçekleşir. Bitler, alıcı bilgisayarın OSI modelinin fiziksel katmanına ulaşır. Alıcı bilgisayarın OSI katmanları boyunca yukarı doğru hareket etme sürecinde, veriler uygulama katmanına girecektir.

Seviye ne kadar yüksekse, veri aktarımından verinin kendisiyle çalışmaya soyutlama derecesinin o kadar yüksek olduğunu görüyoruz. OSI modelinin tüm amacı budur: merdiveninde yükseldikçe, verilerin nasıl iletildiğini daha az önemseriz, iletme araçlarından çok verilerin kendisiyle giderek daha fazla ilgileniriz. . Biz programcılar olarak 3., 4. ve 5. katmanlarla ilgileniyoruz. Son kullanıcıların çalışabileceği 6. ve 7. katmanları oluşturmak için sağladıkları araçları kullanmalıyız.

ağ katmanı

OSI ağ katmanı, IP protokollerini (İnternet Protokol Yapısı IPv4, IPv6), IPX, IGMP, ICMP, ARP'yi uygular.

Neden bir ağ katmanı oluşturmaya ihtiyaç duyulduğunu, veri bağı ve fiziksel katman araçları yardımıyla oluşturulan ağların neden kullanıcıların gereksinimlerini karşılayamadığını anlamak gerekir.

Bağlantı katmanı aracılığıyla çeşitli temel ağ teknolojilerinin entegrasyonu ile karmaşık, yapılandırılmış bir ağ oluşturmak da mümkündür: bunun için bazı köprüler ve anahtarlar kullanılabilir. Doğal olarak, genel olarak, böyle bir ağdaki trafik rastgele oluşturulur, ancak öte yandan, bazı kalıplarla da karakterize edilir. Kural olarak, böyle bir ağda, ortak bir görev üzerinde çalışan bazı kullanıcılar (örneğin, bir departmanın çalışanları) genellikle birbirlerine veya ortak bir sunucuya istekte bulunur ve yalnızca bazen bilgisayar kaynaklarına erişmeleri gerekir. başka bir departmanda. Bu nedenle, ağ trafiğine bağlı olarak, ağdaki bilgisayarlar ağ segmentleri adı verilen gruplara ayrılır. Mesajlarının çoğu aynı gruptaki bilgisayarlara yönelikse (adresleniyorsa), bilgisayarlar bir grupta birleştirilir. Ağın bölümlere ayrılması köprüler ve anahtarlar ile gerçekleştirilebilir. Diğer bölümlerde bulunan bilgisayarlara gönderilenler dışında, herhangi bir çerçeveyi bunun dışına geçirmeyerek bir bölüm içindeki yerel trafiği korurlar. Böylece, bir ağ ayrı alt ağlara bölünür. Bu alt ağlardan, gelecekte yeterince büyük boyutlarda bileşik ağlar inşa edilebilir.

Alt ağ oluşturma fikri, bileşik ağlar oluşturmanın temelidir.

ağ denir kompozit(ağlar arası veya internet), eğer birkaç ağdan oluşan bir koleksiyon olarak gösterilebilirse. Bileşik bir ağı oluşturan ağlara, her biri kendi bağlantı katmanı teknolojisi üzerinde çalışabilen (bu gerekli olmasa da) alt ağlar, kurucu ağlar veya basitçe ağlar denir.

Ancak bu fikri tekrarlayıcılar, köprüler ve anahtarlar yardımıyla hayata geçirmenin çok önemli sınırlamaları ve dezavantajları vardır.

Hem tekrarlayıcılar hem de köprüler veya anahtarlar kullanılarak oluşturulmuş bir ağ topolojisinde döngü olmamalıdır. Aslında, bir köprü veya anahtar, bir paketin bir hedefe teslim edilmesi sorununu ancak gönderen ile alıcı arasında yalnızca bir yol olduğunda çözebilir. Aynı zamanda, döngüler oluşturan yedekli bağlantıların varlığı, daha iyi yük dengeleme ve ayrıca yedekli yollar oluşturarak ağ güvenilirliğini artırmak için genellikle gereklidir.

Köprüler veya anahtarlar arasında bulunan mantıksal ağ bölümleri birbirinden zayıf bir şekilde yalıtılmıştır. Yayın fırtınalarına karşı bağışık değiller. Herhangi bir istasyon bir yayın mesajı gönderirse, bu mesaj tüm mantıksal ağ segmentlerinin tüm istasyonlarına iletilir. Yönetici, bir düğümün zaman birimi başına oluşturmasına izin verilen yayın paketlerinin sayısını manuel olarak sınırlamalıdır. Prensip olarak, birçok anahtarda uygulanan sanal ağ mekanizmasını (Debian D-Link VLAN Yapılandırması) kullanarak yayın fırtınası sorununu bir şekilde ortadan kaldırmayı başardık. Ancak bu durumda, trafik tarafından izole edilmiş istasyon grupları oluşturmak oldukça esnek olsa da, bunlar tamamen izole edilmiştir, yani bir sanal ağın düğümleri başka bir sanal ağın düğümleriyle etkileşime giremez.

Köprüler ve anahtarlar temelinde kurulan ağlarda, trafik kontrol sorununu paketin içerdiği verilerin değerine göre çözmek oldukça zordur. Bu tür ağlarda, bu yalnızca, yöneticinin paketlerin içeriğinin ikili temsiliyle uğraşması gereken özel filtrelerin yardımıyla mümkündür.

Taşıma alt sisteminin yalnızca köprüler ve anahtarlar içeren fiziksel ve bağlantı katmanları aracılığıyla uygulanması, yeterince esnek olmayan, tek düzeyli bir adresleme sistemine yol açar: MAC adresi, alıcı istasyonun adresi olarak kullanılır - bir adres ağ bağdaştırıcısıyla katı bir şekilde ilişkilidir.

Köprülerin ve anahtarların tüm eksiklikleri, yalnızca bağlantı katmanı protokollerini kullanarak çalıştıkları gerçeğiyle ilgilidir. Mesele şu ki, bu protokoller, büyük bir ağı yapılandırırken kullanılabilecek bir ağ parçası (veya alt ağ veya segment) kavramını açıkça tanımlamamaktadır. Bu nedenle, ağ teknolojilerinin geliştiricileri, bileşik bir ağ oluşturma görevini yeni bir düzeye - ağ düzeyine - emanet etmeye karar verdiler.