Model referencyjny OSI

Transkrypt

1 Model referencyjny OSI Marek Kozłowski Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych Politechnika Warszawska Warszawa 2014/2015

2 Plan wykładu 1 Warstwowa budowa modelu OSI 2 Przegląd warstw modelu OSI Warstwy fizyczna i łącza danych Warstwa sieciowa Warstwa transportowa Warstwy sesji, prezentacji i aplikacji 3 Model DoD

3 Warstwowa budowa protokołu komunikacyjnego Open Systems Interconnection Reference Model (w skrócie: model OSI) opracowany został w roku 1978 przez International Organization for Standardization jako standard ISO Opisuje komunikację poprzez 7 autonomicznych, realizowanych warstwowo zadań. 1 ISO_IEC_7498-1_1994(E).zip

4 Warstwowa budowa protokołu komunikacyjnego (2) Protokoły przypisuje się do warstw modelu OSI na podstawie funkcji (logicznie) a nie umiejscowienia w stosie (fizycznie). Protokoły stosu mogą dołączać ( ) lub zdejmować ( ) odpowiedni nagłówek bez ingerencji w pozostałą część wiadomości. Nagłówki dołączane są przeważnie na początku wiadomości.

5 Warstwowa budowa protokołu komunikacyjnego (3)

6 Warstwy modelu OSI Application Presentation Session Udostępnianie usług sieciowych aplikacjom Kodowanie i szyfrowanie Kontrola dialogu Transport segmenty Zarządzanie połączeniem Network datagramy Komunikacja między sieciami Data Link ramki Komunikacja wewnątrz sieci Physical bity Transmisja sygnału

7 People Don t Need To See Pamela Anderson

8 Kolejność warstw modelu OSI Application A Anderson Presentation P Pamela Session S See Transport T To Network N Need Data Link D Don t Physical P People Inne reguły mnemotechniczne: Please Do Not Throw Sausage Pizza Away Any Person Studying This Needs Desperate Psychotherapy

9 Warstwa fizyczna Obsługa urządzenia

10 Warstwa fizyczna Warstwa fizyczna specyfikuje: medium transmisyjne (typ, przyłącza, topologia fizyczna, dystans etc), typ transmisji (analogowa, cyfrowa) i pasmo przenoszenia (baseband, broadband), kodowanie sygnału (np. Manchester, 4B/5B i MLT-3 ), sposób synchronizacji. Urządzenia warstwy fizycznej to m.in.: karty sieciowe (ang. NIC), modemy, kodeki ISDN, repeatery (koncentratory, wzmacniaki, huby).

11 Transmisja analogowa vs. cyfrowa Sygnał analogowy modulacja fazowa: Sygnał analogowy modulacja częstotliwościowa Sygnał analogowy modulacja amplitudowa: Sygnał cyfrowy:

12 Transmisja analogowa vs. cyfrowa (2) Transmisja cyfrowa jest tańsza (urządzenia) i bardziej odporna na zakłócenia. Ze względu na sposób generowania sygnału, transmisja cyfrowa realizowana jest w paśmie podstawowym. Stosowana jest technika Time Division Multiplexing (TDM). Transmisja analogowa jest odporniejsza na wygasanie sygnału (attenuation). Wymaga urządzeń modulator-demodulator. Możliwe jest równoczesne modulowanie kilku nośnych (Frequency Division Multiplexing, FDM).

13 Synchronizacja Tryb asynchroniczny: pojedyncze bajty (znaki) są oddzielane tzw. bitem startu i bitem stopu. Tryb synchroniczny: sekwencja synchronizująca (naprzemienny ciąg 0 i 1 synchronizujący zegar odbiorcy), poprzedza dużą porcję danych (ramka). Transmisja w typowej sieci LAN jest synchroniczna. Tryb isochroniczny wykorzystuje dodatkowy, zewnętrzny kanał do synchronizacji zegarów.

14 Warstwa łącza danych Reguły komunikacji

15 Warstwa łącza danych Warstwa łącza danych określa sposób komunikacji w obrębie pojedynczej sieci. Warstwę łącza danych tworzą podwarstwy: MAC (Media Acces Control) odpowiedzialna za adresację fizyczną (tzw. MAC address) oraz metodę dostępu do współdzielonego medium transmisyjnego (np. CSMA/CD, token passing), LLC (Link Layer Control) odpowiedzialna za kontrolę transmisji ramek w sieci (np. poprzez kontrolę CRC, długości ramek, poprawności preambuły).

16 Warstwa łącza danych (2) Pojęcia związane z warstwą łącza danych: adres MAC (adres fizyczny), ramka, synchronizacja dostępu. Urządzenia warstwy łącza danych: karty sieciowe, bridge (filtry ramek), switche (bridge wieloportowe).

17 Warstwa sieciowa Trasa do celu

18 Warstwa sieciowa Warstwa sieciowa umożliwia transfer porcji danych (datagramów) między sieciami. Korzysta z niezależnej od rozwiązań sprzętowych adresacji logicznej (np. IPv4) i definiuje algorytmy routingu (wyznaczania trasy datagramu). W stosie TCP/IP kontrolę poprawności transmisji datagramów zapewnia protokół ICMP (Internet Control Message Protocol). Pojęcia związane z warstwą sieciową: datagram (pakiet), adres logiczny, routing. Urządzeniami warstwy sieciowej są routery.

19 Urządzenia sieciowe hub switch, bridge 1 router

20 Routery i switche ramka datagram ramka1 ramka2 datagram

21 Warstwa transportowa Transport

22 Warstwa transportowa Warstwa transportowa separuje dolne (sieciowe) i górne (logiczne) warstwy OSI. Zapewnia dostarczenie danych procesom związanym z odpowiednim adresem (numer hosta : numer portu). Przygotowuje segmenty danych, o rozmiarach akceptowalnych przez protokoły niższych warstw OSI. Zapewnia niezawodność, tj. poprawność transmisji i integralność danych. Pojęcia związane z warstwą transportową: segment i port.

23 Warstwa sesji Warstwa sesji odpowiada za: typ dialogu: simplex (TV, radio, wykład,... ), half-duplex (WWW, szachy,... ), duplex (IRC, giełda,... ). kontrolę sesji: rozpoczęcie sesji: OPEN, EHLO, CONNECT, Guten Morgen!,..., wymiana danych: GET, MAIL FROM:, RETR, Two burgers, please!,..., zakończenie sesji: BYE, QUIT, EXIT, Na shledanou!,....

24 Warstwy prezentacji i aplikacji Warstwa prezentacji odpowiada za: kodowanie (sposób reprezentacji danych), szyfrowanie (poufność, niezaprzeczalność i uwierzytelnienie). Warstwa aplikacji zapewnia interakcję z użytkownikiem i wizualizację danych.

25 Model Department-of-Defence TCP/IP bazuje na modelu Department-of-Defence (DoD). DoD definiuje (RFC 1122) tylko 4 warstwy: 1 Link Layer (lub Network Access) odpowiada za zadania związane ze sprzętem, 2 Internet (lub Internetworking) odpowiada za transfer danych między hostami, 3 Transport (or Host-to-Host) zapewnia niezawodne kanały komunikacyjne (strumienie) między procesami, 4 Application (or Process/Application) realizuje protokoły wysokiego poziomu.

26 Komunikacja DoD Ethernet IP TCP Data Ramka Datagram Strumień Segment

27 Odpowiedniość warstw OSI i DoD Application Presentation Session Process/Application np. FTP, HTTP, NTP Transport Host-to-host np. TCP i UDP Network Internet np. IP Data Link Physical Network Access np. Ethernet

28 Porównanie modeli DoD i OSI OSI określa warstwy logiczne. Każde zadanie (np. szyfrowanie) jest realizowane przez osobną warstwę. DoD specyfikuje warstwy fizyczne. Każda warstwa może implementować ten sam typ usługi, np.: WPA zapewnia szyfrowanie niskopoziomowe (bezpieczną transmisje ramek), IPsec szyfruje datagramy IP, SSL szyfruje strumienie TCP, PGP szyfruje e. OSI jest abstrakcyjnym modelem standaryzowanym przez ISO. DoD jest pomocniczym modelem dla stosu TCP/IP. Nie ma jednolitego opisu standardu (RFC, Cisco i liczni autorzy podręczników wyróżniają od 3 do 5 warstw i określają je różnymi nazwami).