ISO OSI-mudel

OSI ISO-mudel

• Rahvusvahelist Standartiseerimisorganisatsiooni (ISO - International Organization for Standardization) loodud OSI-mudelit (Open Systems Interconnection). Selle mudeli loomine algas juba 1979.a.

• Üldisemas plaanis kujutab OSI raammudel (1984) endast standardite ja protokollide kogumit, mille nõudmistest kõik võrguseadmete valmistajad firmad püüavad ja peavadki kinni pidama, et nende seadmed arvutivõrkudes mis tahes muude seadmetega koos oleksid võimelised ilma tõrgeteta funktsioneerima

OSI-mudel

• OSI-mudeli tähtsus seisneb väga laia ja eriti keeruka andmeedastuse terviku jagamises kihtideks (layer), millede vahelised rajapinnad / eralduspinnad on rangelt määratud, kuid millede sees konkreetsed realisatsiooid võivad olla erinevad. Niisiis on kihtide piirides väljatöötajatele jäetud vabad käed.

OSI-mudel 2

• Selle arhitektuur järgi ehitatud süsteemis võidakse mingi komponent ära vahetada või ära jätta, jättes muud komponendid samaks / muutmata.

• Tegelikud tarbeprogrammid (ülalpool 7, rakenduskihti), samuti nagu füüsiline andmeedastusmeedia (allpool 1, füüsilist kihti) jäävad mudelist väljaspoole.

ISO OSI-mudel

a p p lic a tio n

p re se nta tio n

se ssio n

tra nsp o rt

ne two rk

d a ta link

p hysic a l

ne two rk

d a ta link

p hysic a l

ra ke nd uskih t

e situskih t

se a nsikiht

tra nsp o rd ikih t

võ rg ukih t

ling ikih t

füüsiline kih t

k a a b e l k a a b e l

O SI-ra a m m ud e lArvuti 1 Arvuti 2

OSI-mudel 3

• Tegelikult pole ükski praktiline seade täielikult OSI-mudelile vastavalt küll realiseeritud, kuid mis tahes seade peab oskama mõista kõiki käske erinevatel kihtidel, et andmeid ülatasemelt alla välja (ja ka vastupidi) edastada.

• Seadmete erinevuse tegelikud praktilised põhjused on tingitud tehnika ajaloolisest arengust, sest konkreetsed tehnilised lahendused, Ethernet-võrk, TCP/IP protokollid olid olemas ammu enne OSI-mudelil väljatöötamist ja sellisena kalli infrastruktuurina maailmas laialt kasutusel.

Rakenduskiht (application layer)

• Rakenduskihi protokoll on interfeisiks rakendusprogrammile, mis töötab võrguteenuseid kasutavas arvutis...

• Rakenduskiht määratleb need rakendused, mille jaoks kogu võrk tegelikult loodud on. Nendeks tuntumateks rakendusteks on mh e-post (X.400), kaugterminal (telnet), failiedastus (ftp) ja failiteenused (X.500).

• Rakendusprogrammide liides:– võrguteenused telnet, ftp, http, snmp, smtp, dns, dhcp jm.

• Kuid samas, kasutajate omad rakendused nagu näiteks tekstitöötluse-, tabelarvutuse- või andmebaasiprogramm, ei ole infoedastamisrakendused ja seega ei kuulu selle kihi määratluste piiridesse. Nendesse võidake siiski luua lingid, mille abil nad kasutavad mõne andmeedastusrakenduse ära, kuid eeldusel, et seda tehakse sama rakendusega mõlemas arvutis, millede vahel ühendus on loodud.

Esituskiht (presentation layer)• Esituskiht määratleb edastamise ajal kasutatava andmeesitusviisi,

nagu näiteks andmete krüpteerimise/šifreerimise eest nende kaitsmise eesmärgil või pakkimise / kompressiooni eest nende edastamisaja lühendamiseks enne nende üleandmist seansikihile, ja ka selle, kuidas selles omavahel kokku lepitakse. Nt, lepitakse kokku terminalis kasutatava info formaadi suhtes, et sõnum vastaspool kuvaril nähtav oleks ka siis, kui omavahel vestlevad (rakendus)programmid on erinevad.

• Andmete ühtse vormingu kooskõlastamine ja teisendus:– arvude esitus– kooditabelid– pildi, heli ühtne vorming– krüpteerimine ja pakkimine/kompressioon.

Seansikiht (session layer)• Seansi- /istungikihis pole spetsiaalset ainult selles kihis toimivat

protokolli ja selle kihi funktsioonid on pigem sisse viidud teistesse protokollidesse, mis töötavad esitus- ja rakenduskihtides.

• Selles kihis luuakse võrgus olevate sõlmede vahel ühendus või dialoog, nii et arvutite vahel saab andmeid edastada. Istungikiht määratleb korra, kuidas moodustada võrgus ühendus / kommunikatsioon rakenduste vahel ja kuidas katkestada need, kuidas jagada istungi aeg andmevahetusel sobivateks osadeks ning kui võimalik, hoolitseb juhuslikult katkenud ühenduse taastamise eest.

• Võimaldab hallata ühendust:• - dialoogi kontroll, sünkroniseerimine.• - loob, hoiab, katkestab ja taastab ühenduse arvutite vahel

Transpordikiht (transport layer)

• Transpordikiht teeb võimalikuks arvutite vahelise kommunikatsiooni, igale sõlmele võrgus on omistatud seda teistest eristav aadress, nii, et paketid võidakse kohale toimetada õigel aadressil. Transpordikiht pakub otseühendused erinevate süsteemide vahel ja peidab ära / maskeerib all olevad erinevad edastussüsteemid, jagab andmed / sõnumid teatud suurusega pakettidesse (segmentideks), nummerdab need ja liidab neile aadressid, kuhu nad pärale peavad jõudma. Kui paketid saabuvad vales järjekorras, teatab ta sellest seansikihile, mis siis omakorda määrab, mil viisil tekkinud viga parandada. Transpordikihi protokollid pakuvad sageli ka edastatud andmete veaparandust.

• Loob lihtsalt kasutatava ja usaldusväärse kanali:• - varjab kõik tehnilised detailid• - pakettideks jagamine ja õiges järjestuses kogumine.• - multipleksimine• - ühendusega või ilma ühenduseta kanal• - veakontroll ja -parandus

Võrgukiht (network layer)

• Võrgukiht võtab andmed vastu transpordi kihilt ja pakib need nn datagrammideks, milledel on siis ka oma aadress datagrammi päises.

• Võrgukihi juurde kuuluvad standardid määratlevad võrgus edastatavate andmepakettide (mars)ruutimise korra, mille juurde kuulub marsruutide leidmine ja olemasolevatest parima marsruudi valimine aga ka ummikute vältimine. See kiht hoolitseb andmepakettide jaoks optimaalse marsruudi leidmise eest võrgus olevate aktiivsete vahendusseadmete (sõlmede) kaudu ja erinevat tüüpi allvõrkudest koosnevate ühenduste läbi. Andmepakettide suunamine toimub andmepakettidesse paigutatud sihtkoha loogiliste aadresside põhjal.

• Loob kanali üle mitme segmendi:• - pakettide marsruutimine, fragmenteerimine, optimeerimine• - veakontroll• - virtuaalne adresseerimine• - maksustamine.

Lingikiht• Kanali- / lingikiht (data link layer)• Lingikiht määrab ära andmepakettide suuruse, vastutab

andmepakettide /-raamide edastamise töökindluse ja usaldusväärsuse eest siirdamismeedias.

• Lingikihis hoolitsetakse ka andmesaatmisel võimalike kokkupõrgete vältimise eest.

• Selle kihi juurde kuuluvad protokollid määratlevad ära veaparanduse toimingud (veaparanduskoodide lisamine ja nende abil vigade avastamine ja/või parandamine) ning lootusetult vigaste pakettide uuestisaatmise.

• Lingikihil on ära määratud ka lähteaadressi ja sihtaadressi füüsilised aadressid, mis kujutavad endast vastavalt saatva ja vastuvõtva arvuti võrgukaardi nn MAC-aadressi ja mille kinnitab võrgukaardile selle valmistaja firma. MAC-aadress antakse 12-kohalise heksadetsimaalarvuna.

Lingi kiht 2

• Usaldatav kanal segmendi piires:– võrgu topoloogia– seadmete füüsilised aadressid– vigadest teavitamine, korrigeerimine– kaadrite formeerimine, edastamine– meediale juurdepääsu kontrollimine, konfliktide

vältimine, voo reguleerimine.• Etherneti aadress on 48 bitti e 6 baiti: nt. 00-50-

DA-E1-9F-F1 (MAC aadress)• localhost IP aadress: 127.0.0.1, läbi tagasiside

draiveri käivad kõik IP datagrammid enda mingile aadressile ja üldaadressile.

Lihtne andmekaader (frame)

Saaja identifikaator

Saatja identifikaator

Juhtinformatsioon

Andmed 512 - 4096 baiti

Kontroll-info

CRC

CRC – Cyclical Redundancy Check

Füüsiline kiht (physical layer)• OSI-mudeli 1. kiht - hoolitseb bitivoo edastamise eest füüsilises

meedias. Selle kihi juurde kuuluvad standardid määratlevad ära liidesed, kaablid, toimingute lubatavad väärtused ja nivood.

• Füüsiline kiht määrab ära ka võrgu tüübi. • Füüsiline kiht sisaldab ka signalisatsiooni, modulatsiooni ja

sünkronisatsiooni tüübid. • Sellel tasemel muundatakse ühenduskihilt saadud bitipaketid

bitijadaks, sobivaks elektriliseks või optiliseks signaaliks, ja saadetakse andmeedastusmeediasse / kaablivõrku.

• Raua, plastiku, elektri, valguse jms spetsifikatsioonid:– pistikute/liideste standardid – võrgukaartide (NIC - Network Interface Card) tüübid– kaablite, juhtmete tüübid, funktsioonid, pikkused– digitaalsignaali (impulsside) või analoogsignaali kuju, sagedus,

amplituud, faas.• Momendil on kohtvõrgu jaoks kõige populaarsemaks füüsilise kihi

standardiks 100Base-T Ethernet.

Andmepaketi osad

Päis

Andmed 0,5 - 4 kB

Treiler

Päis sisaldab:- andmed selle kohta, mida pakett sisaldab- lähteaadress- sihtaadress- sünkroniseerimisinfo

Andmed – edastatavad andmed, mis jagatakse mitmeks paketiks, kui andmete hulk ületab edastatava paketi suuruse, päralejõudnud paketid liidetakse kokku.

Treiler / saba – sisaldab CRC–kontrollarvu, mis saadakse paketis sisalduva info matemaatilisel muundamisel. Vastuvõtu poolel vastuvõetud paketile rakendatuna tuleb saada sama CRC-kontrollarv, siis on pakett vigastamata kohale jõudnud.

• Praktikas toimib OSI-mudel nagu korralik bürokraatiaaparaat ikka, ülesanded delegeeritakse ülalt alla kuni konkreetse toimingukihini välja, iga kiht lisab toimingukirjeldusse oma osa, seejärel siirduvad andmed võrgus piki meediat, mis siis vastu võtvas pooles lahti tõlgitakse, teostatakse ja siis eemaldakse. Iga kiht näitab ülespoole vaid oma osa ja peidab kõik ülalpool olevate kihtide osatoimingud, kuni need pole vastava kihini jõudnud.

• Kiht võib endast ülal- ja allpool olevale kihile esitada vaid standardiga kindlaksmääratud: – nõudeid (request) või – (tunnus)märke (indication)

• ning millele ise saab vastuseks:– vastuseid (response) või – kinnitusi (confirmation).

• joonis: mingi N-kihi suhe temast ülalpool (N+1) ja allpool (N-1) oleva kihiga.

kih t N + 1

kih t N

kih t N -1

p ro to ko ll 1 p ro to ko ll 2

• Kui räägime OSI-mudeli kihtide tööjaotusest, siis iga kiht esitab tegelikult ju teatuid protokolle, mis kirjutavad ette / määratlevad, kuidas mingis seadmes andmetega tuleb toimida, et saadetavad andmed vastuvõtja pool arusaadavad oleksid ja nendega õigesti toimitaks (igas kihis peavad toimingud vastama protokollinõuetele...).