Model OSI

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie

Open Systems Interconnection Reference Model (iné názvy: model OSI, referenčný model OSI, sedemvrstvový model OSI) je abstraktný, na vrstvách založený opis návrhu štruktúry komunikačných a počítačových sieťových protokolov, vyvinutý ako súčasť iniciatívy Open Systems Interconnect.

Účel[upraviť | upraviť zdroj]

Model funkčne rozdeľuje sieťové protokoly do siedmich vrstiev. Každá vrstva má vlastnosť, že používa funkcie vrstvy pod ňou a poskytuje funkcionalitu vrstve nadradenej. Systém implementujúci protokol pozostávajúcich z týchto vrstiev sa nazýva protocol stack alebo stack (ako TCP/IP stack). Stack môže byť implementovaný hardvérovo, softvérovo alebo ich kombináciou. Obyčajne bývajú najnižšie dve vrstvy implementované hardvérovo a ostatné softvérovo.

Tento model sa zhruba drží výpočtového a sieťového priemyslu. Jeho hlavnou funkciou je spojenie vrstiev, ktoré určuje, akým spôsobom spolupracuje jedna vrstva s druhou. To znamená, že vrstva implementovaná jedným výrobcom spolupracuje s inou vrstvou od druhého výrobcu (za predpokladu správnej interpretácie špecifikácie). Tieto špecifikácie sa v TCP/IP komunite zvyčajne zverejňujú vo forme Request for Comments (RFC).

Vrstvy implementácie protokolu zvyčajne zodpovedajú tomuto návrhu s možnou výnimkou "fast path", kedy sú najčastejšie operácie v systéme implementované ako jeden komponent zapuzdrujúci aspekty niekoľkých vrstiev.

Toto logické delenie vrstiev zdôvodňuje správanie protocol stackov oveľa jednoduchšie, čo umožňuje ich komplexný, ale vysoko spoľahlivý návrh.

Opis vrstiev[upraviť | upraviť zdroj]

The OSI Model
  • Fyzická vrstva (vrstva 1): Do fyzickej vrstvy patria fyzikálne a elektrické špecifikácie zariadení. Patrí sem rozloženie pinov, špecifikácia napätí, a typov kábla. Na fyzickej vrstve pracujú huby a opakovače (repeater). Hlavné funkcie a služby poskytované touto vrstvou sú:
  • Linková vrstva (t. j. linková) (vrstva 2): Spojová vrstva poskytuje funkcionalitu a prostriedky na prenos dát medzi sieťovými entitami a prípadné opravenie chýb, ktoré sa vyskytnú na fyzickej vrstve. Adresná schéma je fyzická, čo znamená, že adresy sú pevne zadané v sieťových kartách v čase výroby. Adresovacia schéma je plochá. Pozn.: Najznámejším príkladom je Ethernet. Iné príklady spojových protokolov sú HDLC a ADCCP pre point-to-point alebo systém s prepínaním paketov a LLC alebo Aloha pre LAN siete. Na tejto vrstve pracujú prepínače (switche) a bridge (premostenie dvoch podsietí). Konektivita je poskytovaná len medzi lokálne pripojenými uzlami siete.
  • Sieťová vrstva (vrstva 3): Sieťová vrstva poskytuje funkčné a procedurálne prostriedky prenášania dátových sekvencií s premenlivou dĺžkou od zdroja k cieľu jednou alebo viacerými sieťami, zatiaľ, čo má na starosti kvalitu služby (quality of service) požadovanú transportnou službou. Sieťová vrstva sa stará o smerovanie (routing), kontrolu toku dát, segmentáciu/desegmentáciu a kontrolu chýb. Na tejto vrstve pracuje router. Posiela údaje sieťami a umožňuje fungovanie internetu, hoci existujú switche pracujúce na 3. vrstve (IP) switche. To je logická adresná schéma, t. j. hodnoty volí sieťový inžinier. Adresná schéma je hierarchická.
  • Transportná vrstva (vrstva 4): Účelom transportnej vrstvy je poskytovať transparentný prenos dát medzi koncovými používateľmi, čim odbremeňuje vyššie vrstvy od nutnosti poskytovania spoľahlivého a efektívneho dátového prenosu. Transportná vrstva má na starosti spoľahlivosť daného spojenia. Niektoré protokoly sú stavové a spojovo orientované. Znamená to, že transportná vrstva dokáže sledovať a znova posielať pakety, ktoré neboli správne doručené. Najznámejším príkladom protokolu 4. vrstvy je TCP a UDP.
  • Relačná vrstva (vrstva 5): Relačná vrstva poskytuje mechanizmus správy dialógu medzi aplikačnými procesmi koncového používateľa. Poskytuje buď duplexnú alebo poloduplexnú komunikáciu, zodpovedá za checkpointing, odloženie, ukončenie a reštart spojenia. Táto vrstva nadväzuje a ukončuje TCP/IP relácie (sessions).
  • Prezentačná vrstva (vrstva 6): Prezentačná vrstva odbremeňuje aplikačnú vrstvu od starostí s rozdielnou syntaktickou reprezentáciou dát v rámci systému koncového používateľa. MIME kódovanie, kryptovanie a podobná manipulácia a reprezentácia dát sa odohráva na šiestej vrstve. Príkladom prezentačnej služby je konverzia súboru s EBCDIC kódovaním na kódovanie ASCII.
  • Aplikačná vrstva (vrstva 7): Táto vrstva implementuje rozhranie pre aplikačné procesy a poskytuje im služby. Bežné aplikačné služby poskytujú sémantickú konverziu medzi príbuznými aplikačnými procesmi. Príkladmi spoločných aplikačných služieb sú virtuálny súbor, virtuálny terminál (napr. telnet) a „Job Transfer and Manipulation protocol“ (JTM, ISO/IEC 8832).

Model v reálnom svete[upraviť | upraviť zdroj]

Skutočné balíky protokolov často striktne nesledujú sedemvrstvový model. Diskusia môže byť o tom, ako sú stanovené hranice medzi jednotlivými vrstvami; neexistuje jediná správna odpoveď. Ale väčšina balíkov protokolov zdieľa koncept troch všeobecných oblastí: médium, pokrýva vrstvy 1 a 2; transport, pokrýva vrstvy 3 a 4; a aplikácia pokrýva vrstvy 5 až 7.

DoD model vyvinutý v sedemdesiatych rokoch dvadsiateho storočia pre DARPA je štvorvrstvový model, ktorý úzko mapuje väčšinu dnešných internetových protokolov. Je založený na „pragmatickejšom“ prístupe k sieťam ako OSI.

Striktné dodržiavanie OSI modelu nebolo v skutočnom svete cieľom, čiastočne kvôli negativistickému pohľadu naň. Andrew Tanenbaum vo svojej populárnej knihe Počítačové siete ISBN 0-13-066102-3 vyjadril, že dôvodom neúspechu OSI modelu bolo zlé načasovanie, zlá technológia a zlá politika. načasovanie bolo zlé z dôvodu dokončenia modelu až po tom, ako bolo značné množstvo času a peňazí investovaného na výskum TCP/IP modelu. Technológia bola „zlá“, pretože relačné a prezentačné vrstvy sú takmer prázdne, zatiaľ, čo spojová vrstva je preplnená. O skorých implementáciách bolo známe, že sú notoricky chybové, čím sa OSI stalo synonymom nízkej kvality. Na druhej strane implementácie TCP/IP boli spoľahlivejšie. A nakoniec zlá politika znamená, že TCP/IP bolo úzko spojené s UNIXom, čo ho činilo populárnym v akademických kruhoch, zatiaľ, čo OSI takéto spojenie nemalo.

Aj po tom všetkom, model stále slúži ako všeobecný referenčný štandard vo všetkej sieťovej dokumentácii. Všetky frázy vzťahujúce sa na očíslované vrstvy, ako „prepínanie na tretej vrstve“ sa vzťahujú na model OSI.

Rozhrania[upraviť | upraviť zdroj]

Okrem štandardov pre jednotlivé komunikačné protokoly existujú aj špecifikácie rozhraní, ktorými jednotlivé vrstvy komunikujú navzájom. Zvyčajne sú špecifické pre operačný systém. Príkladmi sú Berkley BSD sockets, System V streams a Microsoft Windows Winsock ako rozhrania medzi aplikačnými (vrstva 5 a vyššie) vrstvami a transportnou vrstvou (vrstva 4). NDIS a ODI sú rozhrania medzi médiom (vrstva 2) a sieťovým protokolom (vrstva 3).

Tabuľka príkladov[upraviť | upraviť zdroj]

Vrstva rozhrania TCP/IP sada SS7 AppleTalk sada OSI sada IPX sada SNA UMTS
7 – aplikačná HL7, SIP HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, NFS, NTP ISUP, INAP, MAP, TUP, TCAP AFP, PAP FTAM, X.400, X.500, DAP   APPC  
6 – prezentačná TDI, ASCII, EBCDIC, MIDI, MPEG XDR   AFP, PAP        
5 – relačná Named Pipes, NetBIOS, SAP, SDP Session establishment for TCP   ASP, ADSP, ZIP   NWLink DLC?  
4 – transportná NetBEUI TCP, UDP, RTP, SCTP   ATP, NBP, AEP, RTMP TP0, TP1, TP2, TP3, TP4 SPX, RIP    
3 – sieťová NetBEUI, Q.931 IP, ICMP, IPsec, ARP, RIP, OSPF, BGP MTP-3, SCCP DDP X.25 (PLP), CLNP IPX   RRC (Radio Resource Control)
2 – spojová Ethernet, Token Ring, FDDI, PPP, HDLC, Q.921, Frame Relay, ATM, Fibre Channel   MTP-2 LocalTalk, TokenTalk, EtherTalk, Apple Remote Access, PPP X.25 (LAPB), Token Bus 802.3 framing, Ethernet II framing SDLC MAC (Media Access Control)
1 – fyzická RS-232, V.35, V.34, Q.911, T1, E1, 10BASE-T, 100BASE-T, ISDN, SONET   MTP-1 Localtalk na tienenom, Localtalk na netienenom (PhoneNet) X.25 (X.21bis, EIA/TIA-232, EIA/TIA-449, EIA-530, G.703)   Twinax PHY (fyzická vrstva)