Model referencyjny OSI Marek Kozłowski Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych Politechnika Warszawska Warszawa 2014/2015
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
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 7498-1. 1 Opisuje komunikację poprzez 7 autonomicznych, realizowanych warstwowo zadań. 1 http://standards.iso.org/ittf/publiclyavailablestandards/s020269_ ISO_IEC_7498-1_1994(E).zip
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.
Warstwowa budowa protokołu komunikacyjnego (3)
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
People Don t Need To See Pamela Anderson
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
Warstwa fizyczna Obsługa urządzenia
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).
Transmisja analogowa vs. cyfrowa Sygnał analogowy modulacja fazowa: Sygnał analogowy modulacja częstotliwościowa Sygnał analogowy modulacja amplitudowa: Sygnał cyfrowy:
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).
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.
Warstwa łącza danych Reguły komunikacji
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).
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).
Warstwa sieciowa Trasa do celu
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.
Urządzenia sieciowe hub 1 2 3 1 switch, bridge 1 router
Routery i switche ramka datagram ramka1 ramka2 datagram
Warstwa transportowa Transport
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.
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!,....
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.
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.
Komunikacja DoD Ethernet IP TCP Data Ramka Datagram Strumień Segment
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
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-maile. 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).