Model OSI ( Open Systems Interconnection )

Politechnika Warszawska 2004/2005

Model OSI (

Open Systems

Interconnection

) 1/3

• Model OSI opisuje sposób przepływu informacji pomiędzy
aplikacjami software’owymi w jednej stacji sieciowej a
software’owymi aplikacjami w innej stacji sieciowej przy
użyciu kabla sieciowego.

• Model OSI jest modelem koncepcyjnym, skomponowanym z
siedmiu warstw, z których każda opisuje określone funkcje
sieciowe.

• Model ten został opracowany przez ISO (International
Standarization Organization ) w 1984 i w zasadzie powinien
być znany przez każdego, kto zajmuje się sieciami
komputerowymi.

Politechnika Warszawska 2004/2005

Model OSI 2/3

• Model OSI dzieli zadania przesyłu informacji między stacjami
sieciowymi na siedem mniejszych zadań składających się na
poszczególne warstwy.

• Zadanie przypisane każdej warstwie ma charakter
autonomiczny i może być implementowane niezależnie.

• Warstwy można podzielić na: warstwy wyższe i niższe.
Warstwy wyższe, związane z aplikacjami są realizowane tylko
programowo.

Politechnika Warszawska 2004/2005

Model OSI 3/3

warstwa 7

warstwy

wyższe

(aplikacyjne )

APLIKACJI

warstwa 6

PREZENTACJI

warstwa 5

SESJI

warstwa 4

TRANSPORTOWA

warstwa 3

SIECIOWA

warstwy niższe

(transport

danych )

ŁĄCZA DANYCH

warstwa 2

FIZYCZNA

warstwa 1

Politechnika Warszawska 2004/2005

Jak odbywa się komunikacja między

stacjami sieciowymi wg modelu OSI ?

•

Aplikacja przesyłana z aplikacji programowej w jednej stacji sieciowej

do aplikacji software’owej w innej stacji sieciowej musi przejść każdą
warstwę modelu OSI w obu stacjach.

• Np. w sytuacji gdy stacja sieciowa A, ma do przesłania informację do
aplikacji stacji B, aplikacja stacji A wysyła dane do warstwy

Aplikacja

Warstwa ta przesyła je dalej do w.

Prezentacja

Prezentacja aż do warstwy fizycznej.

W w.

Fizycznej

Fizycznej informacja zostaje przekazana do medium, po którym

dociera do stacji sieciowej B. Tutaj w.

Fizyczna

Fizyczna stacji B odbiera

informację i przekazuje do w.

Łącza danych

Łącza danych, aż do w.

Aplikacja

. Na

zakończenie tego procesu w.

Aplikacja

Aplikacja stacji B przesyła informację do

odbiorczego programu aplikacyjnego w celu zakończenia procesu
komunikacji.

Politechnika Warszawska 2004/2005

Czym są protokoły komunikacyjne ?

• Należy wyraźnie zaznaczyć, że model OSI jest tylko ogólnym
modelem koncepcyjnym komunikacji między stacjami
podłączonymi do sieci.

• Mechanizmy rzeczywistej komunikacji są określone w formie
protokołów komunikacyjnych ( Communication Protocols ).

Protokołem komunikacyjnym nazywamy zbiór formalnych reguł

i konwencji szczegółowo określających mechanizmy wymiany

informacji między stacjami połączonymi medium transmisyjnym (

kablem sieciowym ).

Politechnika Warszawska 2004/2005

Protokoły 1/2

• Protokół komunikacyjny realizuje funkcje jednej lub wielu
warstw OSI.

• Istniejąc obecnie bardzo duża liczba różnych protokołów
komunikacyjnych utrudnia często zorientowanie się
mechanizmach działania sieci.

• Pomocny jest podział protokołów na następujące klasy:

1. Protokoły sieci lokalnych LAN ( LAN protocols )

2. Protokoły sieci rozległych WAN ( WAN protocols )

3. Protokoły trasowania ( Routing protocols )

4. Protokoły sieciowe ( Network Protocols )

Politechnika Warszawska 2004/2005

Protokoły 2/2

• Protokoły sieci lokalnych obsługują funkcje dwóch
najniższych warstw modelu OSI ( Fizycznej i Łącza danych ).

• Protokoły sieci rozległych obsługują funkcje trzech
najniższych warstw modelu OSI ( Fizycznej, Łącza danych i
Sieciowej).

• Protokoły trasowania, obsługujące warstwę Sieciową modelu
OSI, są odpowiedzialne za określanie tras przepływu pakietów.

• Protokoły sieciowe to zbiory wielu różnych protokołów
obsługujących wyższe warstwy modelu OSI ( np. AppleTalk,
IP, IPX ).

Politechnika Warszawska 2004/2005

Formaty informacji przesyłanych w sieci

• W sieci przesyłane są dane oraz informacje sterujące.

• Jedne i drugie mogą przyjmować różne formaty.

• Nazwy tych formatów, zarówno w literaturze, jak w praktyce,
nie zawsze są używane konsekwentnie, co może powodować
spore nieporozumienia.

• Formy ( formaty ) informacji przesyłanych w sieci to:
ramka, pakiet, komórka, datagram, segment, komunikat.

Politechnika Warszawska 2004/2005

RAMKA ( FRAME )

• RAMKA -

jednostka informacji, której źródłem

i przeznaczeniem jest warstwa Łącza Danych.

STRUKTURA RAMKI

Nagłówek warstwy
Łącze danych

Dane wyższej

warstwy

Końcówka warstwy

Łącze danych

• Przedstawiony format ramki ma charakter ogólny, każda
technologia sieciowa ( np. Ethernet, Token Ring, FDDI ) ma
swój specyficzny format ramki.

Politechnika Warszawska 2004/2005

PAKIET (PACKET)

• PAKIET -

jednostka

infomacji, której źródłem

i przeznaczeniem jest warstwa Sieciowa.

STRUKTURA PAKIET

Nagłówek warstwy
Sieciowej

Dane wyższej

warstwy

Końcówka warstwy

Sieciowej

Politechnika Warszawska 2004/2005

KOMÓRKA ( CELL)

• KOMÓRKA - jednostka informacji, mająca zawsze 53 bajtów

i odnosząca się do warstwy Łącze danych

STRUKTURA KOMÓRKI

Nagłówek komórki

( 5 bajtów )

Dane komórki ( Payload )

(48 bajtów )

• Komórki są używane w sieciach technologii ATM
(Asynchronous Transfer Mode ) i SMDS ( Switched
Multimegabit Data Service )

Politechnika Warszawska 2004/2005

DATAGRAM, SEGMENT, KOMUNIKAT

• DATAGRAM - jednostka informacji, której źródłem
i przeznaczeniem jest warstwa Sieciowa modelu OSI,
używająca bezpołączeniowej obsługi sieci.

• SEGMENT - jednostka informacji, której źródłem
i przeznaczeniem jest warstwa Transportowa modelu OSI.

• KOMUNIKAT - jednostka informacji, której źródłem
i przeznaczeniem jest zwykła warstwa Aplikacji.

Politechnika Warszawska 2004/2005

POŁĄCZENIOWE I BEZPOŁĄCZENIOWE

USŁUGI SIECIOWE.

• Protokoły i obsługiwany przez nie ruch danych w sieci mogą
mieć charakter połączeniowy lub bezpołączeniowy.

• W połączeniowej obsłudze danych używana jest trasa
(ścieżka) między stacją nadawczą a stacją odbiorczą,
utworzona tylko na czas trwania transmisji.

• W usłudze bezpołączeniowej dane przepływają przez
połączenie ciągle istniejące.

Politechnika Warszawska 2004/2005

USŁUGA POŁĄCZENIOWA

Można w niej wyróżnić trzy fazy:

1. Budowa połączenia

2. Przesyłanie danych

3. Likwidacja połączenia

• W fazie przesyłania dane sa transmitowane przez utworzoną
ścieżkę w sposób sekwencyjny. Dane docierają do stacji
odbiorczej w kolejności ich wysłania.

• W fazie likwidacji połączenia połączenie ulega przerwaniu.
Dalsza transmisja musi być poprzedzona fazą budowy
połączenia.

Politechnika Warszawska 2004/2005

WADY I ZALETY USŁUGI POŁĄCZENIOWEJ

• Usługę bezpołączeniową cechują dwie istotne wady:

1. Statyczny wybór ścieżki

2. Statyczna rezerwacja zasobów sieciowych.

• Należy jednak podkreślić, że połączeniowa usługa jest bardzo
przydatna w aplikacjach nie tolerujących opóźnień. Np.
zastosowania wymagające przesyłania głosu i obrazu są oparte
na usługach połączeniowych.

Politechnika Warszawska 2004/2005

USŁUGA BEZPOŁĄCZENIOWA

• W usłudze bezpołączeniowej nie buduje się jednej ścieżki między stacją
nadawczą i odbiorczą, pakiety do stacji odbiorczej mogą docierać w innej
kolejności niż wysłane przez stację nadawczą, ze względu na to że mogą być
przesyłane różnymi trasami.

• W usłudze bezpołączeniowej dane przepływają przez trwałe połączenia
między węzłami sieci, a każdy pakiet jest obsługiwany indywidualnie
i niezależnie od innych pakietów danego komunikatu.

• Jest to możliwe pod warunkiem, że każdy pakiet jest kompletnie
zaadresowany, to znaczy, że każdy ma swój adres stacji nadawczej i stacji
odbiorczej.

Politechnika Warszawska 2004/2005

ZALETY I WADY USŁUG BEZPOŁĄCZENIOWYCH

• Usługa bezpołączeniowa ma dwie zalety:

1. dynamiczną selekcję ścieżki ( trasy )

2. dynamiczny przydział pasma

• Dynamiczna selekcja ścieżki umożliwia trasowanie z pominięciem
uszkodzonego miejsca w sieci dzięki sterowaniu przepływem odnoszącym
się do każdego pakietu z osobna.

• Dynamiczny przydział pasma jest bardzo efektywny, ponieważ pasmu nie
przydziela się zasobów, jeśli nie są one używane.

• ! Usługi bezpołączeniowe są zalecane przy transmisji danych w aplikacjach
tolerujących pewne opóźnienia i powtórzenia.

Politechnika Warszawska 2004/2005

ADRESOWANIE W SIECI KOMPUTEROWEJ 1/2

• Aby w sieci mogła poprawnie przebiegać transmisja
informacji, interfejs każdego urządzenia lub grupy urządzeń
musi mieć swój unikatowy adres.

• Mechanizmy adresowania są zależne od protokołu sieciowego
i warstwy w modelu OSI.

• Można wyróżnić trzy zasadnicze typy adresów:

1. Adresy warstwy 2 ( Łącza danych ) modelu OSI

2. Adresy MAC ( Media Access Control )

3. Adresy warstwy 3 ( Sieciowej ) modelu OSI.

Politechnika Warszawska 2004/2005

ADRESOWANIE W SIECI KOMPUTEROWEJ 2/2

• Adres warstwy 2 modelu OSI - jednoznacznie identyfikuje każde
połączenie urządzenia z siecią. Jest także często nazywany fizycznym
adresem ( Hardware Addreess ). Stacje sieciowe mają zwykle tylko jedno
fizyczne połączenie, co oznacza, że mają tylko jeden tego typu adres. inaczej
przedstawia się sprawa w przypadku routerów.

• Adresy MAC- są podzbiorem adresów warstwy 2. składa się z dwóch
podstawowych części; w pierwszej zapisany jest kod producenta, a w drugiej
unikatowy adres karty sieciowej tego producenta.

• Adresy warstwy Sieciowej- zwykle należą do hierarchicznej przestrzeni
adresowej i są także nazywane adresami wirtualnymi lub logicznymi. Bardzo
ważna jest zależność między adresami warstwy sieciowej a urządzeniami
sieciowymi.

Politechnika Warszawska 2004/2005

Przydzielanie adresów

• Można wyróżnić trzy sposoby przydziału adresów:

1. Statyczny

2. Dynamiczny

3. Adresy przydziela serwer

• Adresy statyczne przydziela administrator stosownie do wcześniej przyjętego
planu adresacji.

• Adresy dynamiczne są przydzielane urządzeniom w momencie podłączenia
ich do sieci przez działanie specyficznych protokołów. Dowolne urządzenie
często ma inny adres po każdym podłączeniu urządzenia do sieci.

• Adresy przydzielane przez serwer są ponownie przydzielane po uprzednim
odłączeniu urządzenia od sieci, a następnie jego podłączeniu.

Politechnika Warszawska 2004/2005

Sterowanie przepływem w sieci 1/2

• Sterowanie przepływem polega na zapobieganiu przeciążeniu sieci przez
unikanie nadmiaru informacji nadpływających do stacji odbiorczej ze stacji
nadawczej.

•Istnieje wiele przyczyn powodujących przeciążanie sieci, np. bardzo szybki
komputer może generować zbyt szybko informacje lub stacja odbiorcza jest
zbyt wolna.

• Są trzy metody zapobiegania przeciążeniom sieci komputerowej:

1. Buforowanie

2. Transmisja komunikatów ograniczania szybkości transmisji stacji
nadawczej.

3. Generowanie okien

Politechnika Warszawska 2004/2005

Sterowanie przepływem w sieci 2/2

• Buforowanie polega na chwilowym zapamiętywaniu nadmiaru informacji w
pamięci ( buforze ) do czasu, kiedy będzie mogła być przetworzona.
Okazjonalne „przepełnienia” mogą być skutecznie obsługiwane.

• Komunikaty ograniczające szybkość transmisji stacji nadawczej
zapobiegają nadmiarom w następujący sposób: stacja odbiorcza wysyła
komunikat do stacji nadawczej żądania zmniejszenia szybkości jej transmisji.
Stacja nadawcza zmniejsza szybkość do momentu w którym przestanie
otrzymać komunikaty. Ponownie zwiększa prędkość, ale tak by nie dopuścić
do ponownych komunikatów.

• Generowanie okien jest mechanizmem sterowania przepływem, w którym
stacja nadawcza wymaga potwierdzenia przez stację odbiorczą faktu
przetransmitowana pewnej liczby pakietów. Jeśli okno ma np. „szerokość
pięć” , to stacja nadawcza żąda potwierdzenia po przesłaniu pięciu pakietów.
Brak potwierdzenia powoduje retransmisję ze zmniejszoną prędkością.

Politechnika Warszawska 2004/2005

Zasady kontroli błędów w sieci

• Informacja przesyłana w sieci między stacją nadawczą
i odbiorczą może ulec zniekształceniu lub zniszczeniu. Dlatego wymyślono
mechanizmy sprawdzania błędów ( Error-checking) na różnych poziomach
modelu OSI.

• Najpowszechniej stosowanym z nich jest kodowanie nadmiarowe CRC
( Cyclic Redundancy Check ), wykrywające i usuwające informacje
zniekształcone. CRC jest skomplikowaną procedurą dopisywania do
transmitowanego bloku danych pozycji kontrolnych wg reguły kodowania.

•Wartość CRC jest obliczana w stacji nadawczej. Stacja odbiorcza również
wykonuje obliczenia. Jeśli wartości sa równe, to uznaje się, że pakiet był
trasmitowany poprawnie, przy wartościach różnych - pakiet zawiera błędy i
zostaje usunięty.

Document Outline