Model ISO / OSI Model TCP /IP Użycie warstw do opisu procesu komunikacyjnego Wykład 2 Kielce 2006

Proces komunikacji sieciowej jest złożony Proces komunikacji sieciowej jest złożony. Dane w postacie sygnałów elektronicznych, muszą podróżować przez media do właściwego komputera, a następnie muszą zostać zmienione do z powrotem do swojej pierwotnej postaci, aby mogły być odczytane przez odbiorcę. Proces ten ma kilka etapów. Z tego powodu, najbardziej efektywnym sposobem implementacji komunikacji sieciowej jest proces warstwowy. W procesie komunikacji warstwowej każda warstwa wykonuje określone zadanie.

W 1977 roku „Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna” (International Standard Organization) opracowała wzorcowy „Model łączenia systemów otwartych” (Open System Interconnection). Ideą przyświecającą tym działaniom, było umożliwienie współdziałania ze sobą produktów pochodzących od różnych producentów. Proces komunikacji został podzielony na 7 etapów, zwanych warstwami, ze względu na sposób przechodzenia pomiędzy nimi informacji. Często struktura tworzona przez warstwy OSI nazywana jest stosem protokołów wymiany danych.

Model OSI definiuje funkcje sieci, które mają miejsce w każdej z warstw. Ponadto jest on strukturą, która ułatwia zrozumienie tego jak informacje podróżują od jednej aplikacji (np. arkusz kalkulacyjny) przez medium sieciowe (jak np.. kable) do innej aplikacji umieszczonej na innym komputerze w sieci

Model referencyjny OSI zawiera siedem ponumerowanych warstw, z których każda pełni określoną funkcję sieciową: Warstwa 7 – aplikacji Warstwa 6 – prezentacji Warstwa 5 – sesji Warstwa 4 – transportowa Warstwa 3 – sieci Warstwa 2 – łącza danych Warstwa 1 – fizyczna

Warstwa 7: warstwa aplikacji Warstwa aplikacji jest najbliższa użytkownikowi gdyż dostarcza usługi sieciowe do aplikacji użytkownika. Na tym poziomie rezydują procesy sieciowe dostępne bezpośrednio dla użytkownika. Przykładami aplikacji warstwy 7 są telnet i HTTP.

Warstwa 6: warstwa prezentacji Warstwa prezentacji pilnuje, aby informacje przesłane przez warstwę aplikacji w jednym systemie, były możliwe do odczytania przez warstwę aplikacji w na innym systemie. Jednym z ważniejszych zadań tej warstwy jest szyfrowanie i odszyfrowywanie danych.

Warstwa 5: warstwa sesji Jak wynika z jej nazwy, warstwa sesji rozpoczyna i kończy sesję pomiędzy dwoma komunikującymi się hostami. Warstwa sesji świadczy swoje usługi warstwie prezentacji, ponadto synchronizuje dialog pomiędzy dwiema warstwami prezentacji różnych hostw.

Warstwa 4: warstwa transportowa Warstwa transportowa dzieli dane na segmenty w systemie wysyłającym i składa je z powrotem w ciąg danych w systemie odbierającym. Podczas gdy warstwy aplikacji , prezentacji i sesji koncentrują się na zadaniach dotyczących aplikacji, począwszy od warstwy transportowej niższe warstwy koncentrują się na zadaniach transportu danych. Przykładami protokołów warstwy czwartej są TCP, UDP.

Warstwa 3: warstwa sieci Warstwa sieci to kompleksowa warstwa dostarczająca usług łączności i wyboru ścieżki pomiędzy dwoma hostami, które mogą znajdować się w znacznie oddalonych od siebie sieciach. Przykładami protokołów warstwy 3 są: IP (Internet Protocol), IPX (Internet Packet Excchange) Urządzeniami sieciowymi pracującymi w warstwie 3 są routery (bramki/gatewey’e), mogą podejmować decyzje odnośnie trasowania pakietu.

Warstwa 2: warstwa łącza danych Warstwa łącza danych obsługuje niezawodny przesył danych po łączu fizycznym. Wykonując to zadania troszczy się o fizyczne adresowanie, topologie sieci itp. Karty sieciowe, są uważane za urządzenia warstwy 2 ponieważ każda karta sieciowa ma przypisany unikatowy w skali światowej adres MAC Przełączniki (switche) są uważane za urządzenia warstwy 2 ponieważ kierują ruchem w oparciu o tablice adresów MAC

Warstwa 1: warstwa fizyczna Warstwa fizyczna definiuje elektryczne, mechaniczne i funkcjonalne specyfikacje utrzymywania i kończenia fizycznego połączenia pomiędzy systemami końcowymi. Dotyczy to poziomu napięcia, fizycznej prędkości przesyłania danych, maksymalnej odległości dla transmisji itp. Urządzeniami pracującymi w warstwie 1 są wzmacniaki i i koncentratory (hub)

Komunikacja równorzędna Aby pakiety danych mogły podróżować ze źródła do miejsca przeznaczenia, każda z warstw modelu OSI na komputerze źródłowym musi się komunikować z równorzędną warstwą na komputerze docelowym. Ten typ komunikacji nazywa się komunikacją równorzędną.

Każda kolejna warstwa musi jedynie znać format danych wymagany do komunikacji poprzez warstwę niższą zwany protokołem wymiany danych. Przy przechodzeniu do warstwy niższej dana warstwa dokleja do otrzymanych przez siebie danych nagłówek z informacjami dla swojego odpowiednika na odległym hoście.

W ten sposób kolejne warstwy nie ingerują w dane otrzymane z warstwy poprzedniej. Przy odbieraniu danych z warstwy niższej, dana warstwa interpretuje ten nagłówek „doklejony” poprzez swojego odpowiednika i jeśli zachodzi potrzeba przekazania danych do warstwy wyższej, usuwa swój nagłówek i przekazuje dane dalej.

Komunikacja równorzędna

Model Departamentu Obrony USA (TCP/IP)

Amerykański Departament Obrony dostarczył funduszy na powstanie modelu referencyjnego TCP/IP, ponieważ szukał sieci, która mogła przetrwać w każdych warunkach, nawet na wypadek bomby nuklearnej.

Najlepiej funkcje i właściwości protokołu TCP/IP oddaje uproszczony model cztero-warstwowy. W modelu tym najważniejsze są warstwy sieciowa i transportowa, pozostałe są połączone i tworzą dwie warstwy zwane warstwą dostępu do sieci oraz warstwą aplikacji. Funkcje tych warstw pokrywają się z zadaniami odpowiadających im warstw w modelu ISO/OSI.

Podobnie jak w modelu OSI kolejne warstwy dołączają (bądź usuwają, w zależności w którą stronę przesuwają się dane na stosie protokołów) własne nagłówki. Taki proces nazywa się enkapsulacją danych. Jednak model czterowarstwowy, poprzez zintegrowanie funkcjonalne niektórych warstw, o wiele lepiej obrazuje ten proces dla protokołu TCP/IP. 

Proces enkapsulacji