7 layers osi model
Co je model OSI: Kompletní průvodce 7 vrstvami modelu OSI
V tomhle Série bezplatných tréninkových sítí , prozkoumali jsme vše kolem Základy počítačových sítí podrobně.
OSI Reference Model znamená Otevřený referenční model propojení systému který se používá pro komunikaci v různých sítích.
ISO (Mezinárodní organizace pro normalizaci) vyvinula tento referenční model pro komunikaci, který má být následován po celém světě na dané sadě platforem.
Co se naučíte:
Co je model OSI?
Referenční model otevřeného propojení systému (OSI) se skládá ze sedmi vrstev nebo sedmi kroků, které uzavírají celkový komunikační systém.
V tomto tutoriálu se podrobně podíváme na funkčnost každé vrstvy.
Jako tester softwaru je důležité porozumět tomuto modelu OSI, protože každá ze softwarových aplikací funguje na základě jedné z vrstev v tomto modelu. Když se v tomto tutoriálu ponoříme hlouběji, prozkoumáme, o jakou vrstvu jde.
Architektura referenčního modelu OSI
Vztah mezi každou vrstvou
Podívejme se, jak jednotlivé vrstvy referenčního modelu OSI vzájemně komunikují pomocí níže uvedeného diagramu.
char na řetězec c ++
Níže je uvedeno rozšíření každé jednotky protokolu vyměňované mezi vrstvami:
- APDU - Datová jednotka aplikačního protokolu.
- PPDU - Datová jednotka prezentačního protokolu.
- SPDU - Datová jednotka protokolu relace.
- TPDU - Datová jednotka transportního protokolu (segment).
- Balíček - Protokol hostitele-router v síťové vrstvě.
- Rám - Protokol hostitele-router vrstvy datové linky.
- Bity - Protokol hostitele-router fyzické vrstvy.
Role a protokoly používané v každé vrstvě
Vlastnosti modelu OSI
Níže jsou uvedeny různé funkce modelu OSI:
- Snadno pochopitelná komunikace přes široké sítě prostřednictvím architektury referenčního modelu OSI.
- Pomáhá znát podrobnosti, abychom mohli lépe porozumět tomu, jak software a hardware spolupracují.
- Řešení problémů s poruchami je snazší, protože síť je distribuována v sedmi vrstvách. Každá vrstva má své vlastní funkce, a proto je diagnostika problému snadná a zabere se méně času.
- Porozumění generování nových technologií z generace na generaci je pomocí modelu OSI snazší a přizpůsobivější.
7 vrstev modelu OSI
Před prozkoumáním podrobností o funkcích všech 7 vrstev je problémem, kterému nováčci obvykle čelí, Jak si postupně zapamatovat hierarchii sedmi referenčních vrstev OSI?
Zde je řešení, které osobně používám k zapamatování.
Zkuste si to zapamatovat jako A- PSTN- DP .
Počínaje shora dolů A-PSTN-DP znamená Application-Presentation-Session-Transport-Network-Data-link-Physical.
Tady je 7 vrstev modelu OSI:
# 1) Vrstva 1 - fyzická vrstva
- Fyzická vrstva je první a nejspodnější vrstvou referenčního modelu OSI. Poskytuje hlavně přenos bitového toku.
- Také charakterizuje typ média, typ konektoru a typ signálu, které mají být použity pro komunikaci. V zásadě jsou nezpracovaná data ve formě bitů, tj. 0 a 1, převedena na signály a vyměněna přes tuto vrstvu. V této vrstvě se také provádí zapouzdření dat. Konec odesílatele a konec přijímače by měly být synchronizovány a v této vrstvě se také rozhoduje o přenosové rychlosti ve formě bitů za sekundu.
- Poskytuje přenosové rozhraní mezi zařízeními a přenosovým médiem a na této úrovni je také definován typ topologie, která se má použít pro vytváření sítí, spolu s typem přenosového režimu požadovaného pro přenos.
- Pro připojení do sítě se obvykle používá hvězdicová, sběrnicová nebo kruhová topologie a používané režimy jsou poloduplexní, plně duplexní nebo simplexní.
- Příklady zařízení vrstvy 1 zahrnují rozbočovače, opakovače a konektory ethernetového kabelu. Jedná se o základní zařízení, která se používají na fyzické vrstvě k přenosu dat přes dané fyzické médium, které je vhodné podle potřeby sítě.
# 2) Layer 2 - Data-link Layer
- Vrstva datového spoje je druhá vrstva ze spodní části referenčního modelu OSI. Hlavní funkcí vrstvy datového spojení je provádět detekci chyb a kombinovat datové bity do rámců. Kombinuje nezpracovaná data do bajtů a bajtů do rámců a přenáší datový paket do síťové vrstvy požadovaného cílového hostitele. Na cílovém konci vrstva datového spoje přijímá signál, dekóduje jej do rámců a předává jej hardwaru.
- MAC adresa: Vrstva datového spojení dohlíží na fyzický adresovací systém zvaný MAC adresa pro sítě a zpracovává přístup nejrůznějších síťových komponent k fyzickému médiu.
- Adresa řízení přístupu k médiím je jedinečná adresa zařízení a každé zařízení nebo součást v síti má MAC adresu, na základě které můžeme jednoznačně identifikovat zařízení v síti. Jedná se o 12místnou jedinečnou adresu.
- Příklad MAC adresy je 3C-95-09-9C-21-G1 (mající 6 oktetů, kde první 3 představují OUI, další tři představují NIC). Může být také známá jako fyzická adresa. O struktuře MAC adresy rozhoduje organizace IEEE, protože je globálně přijímána všemi firmami.
Strukturu MAC adresy představující různá pole a bitovou délku lze vidět níže.
- Detekce chyb: V této vrstvě se provádí pouze detekce chyb, nikoli oprava chyb. Oprava chyby se provádí na transportní vrstvě.
- Někdy se datové signály setkávají s některými nežádoucími signály známými jako chybové bity. Aby bylo možné dobýt chyby, tato vrstva provádí detekci chyb. Kontrola cyklické redundance (CRC) a kontrolní součet jsou několik účinných metod kontroly chyb. Budeme o nich diskutovat ve funkcích transportní vrstvy.
- Řízení toku a vícenásobný přístup: Data, která se odesílají ve formě rámce mezi odesílatelem a přijímačem přes přenosové médium v této vrstvě, by se měla vysílat a přijímat stejným tempem. Pokud je snímek odeslán na médium vyšší rychlostí, než je pracovní rychlost přijímače, dojde ke ztrátě dat, která mají být přijata na přijímacím uzlu, kvůli nesouladu rychlosti.
- Aby bylo možné překonat tyto typy problémů, vrstva provádí mechanismus řízení toku.
Existují dva typy procesu řízení toku:
Stop and Wait for flow control: V tomto mechanismu tlačí odesílatele po přenosu dat, aby se zastavil a počkal od konce přijímače, aby získal potvrzení rámce přijatého na konci přijímače. Druhý datový rámec je odeslán na médium, až po přijetí prvního potvrzení, a proces bude pokračovat .
Posuvné okno: V tomto procesu odesílatel i příjemce určí počet rámců, po kterých by mělo být potvrzení vyměněno. Tento proces šetří čas, protože v procesu řízení toku se používá méně zdrojů.
- Tato vrstva také zajišťuje poskytování přístupu k více zařízením k přenosu prostřednictvím stejného média bez kolize pomocí CSMA / CD protokoly (detekce vícenásobného přístupu / detekce kolize).
- Synchronizace: Obě zařízení, mezi nimiž probíhá sdílení dat, by měla být navzájem synchronizována na obou koncích, aby mohl přenos dat probíhat hladce.
- Přepínače vrstvy 2: Přepínače vrstvy 2 jsou zařízení, která předávají data do další vrstvy na základě fyzické adresy (MAC adresy) stroje. Nejprve shromažďuje MAC adresu zařízení na portu, na kterém má být přijímán rámec, a později se naučí cíl MAC adresy z tabulky adres a předá rámec do cíle další vrstvy. Pokud není zadána adresa cílového hostitele, pak jednoduše vysílá datový rámec na všechny porty kromě toho, ze kterého se naučil adresu zdroje.
- Mosty: Bridges je zařízení se dvěma porty, které pracuje na vrstvě datového spojení a slouží k připojení dvou sítí LAN. Kromě toho se chová jako opakovač s další funkcí filtrování nežádoucích dat učením adresy MAC a předáváním dále do cílového uzlu. Používá se pro připojení sítí pracujících na stejném protokolu.
# 3) Layer 3 - Network Layer
Síťová vrstva je třetí vrstva zespodu. Tato vrstva má odpovědnost za směrování datových paketů ze zdrojového na cílového hostitele mezi interními a intra sítěmi, které pracují na stejných nebo různých protokolech.
Kromě technických věcí, pokud se pokusíme pochopit, co to opravdu dělá?
Odpověď je velmi jednoduchá, protože umožňuje zjistit nejjednodušší, nejkratší a časově nejefektivnější cestu mezi odesílatelem a přijímačem k výměně dat pomocí směrovacích protokolů, přepínání, detekce chyb a technik adresování.
- Provádí výše uvedený úkol pomocí návrhů logického síťového adresování a podsítě sítě. Bez ohledu na to, že dvě různé sítě pracují na stejném nebo jiném protokolu nebo různých topologiích, funkcí této vrstvy je směrovat pakety ze zdroje do cíle pomocí logického adresování IP a směrovačů pro komunikaci.
- IP adresa: IP adresa je logická síťová adresa a je to 32bitové číslo, které je globálně jedinečné pro každého hostitele v síti. V zásadě se skládá ze dvou částí, tj. Síťové adresy a adresy hostitele. Obecně se označuje v desítkovém formátu s tečkami se čtyřmi čísly dělenými tečkami. Například, tečkovaná desetinná reprezentace adresy IP je 192.168.1.1, která v binárním formátu bude 11000000.10101000.00000001.00000001, a je velmi těžké si ji zapamatovat. Obvykle se tedy používá první. Těchto osm bitů sektor je znám jako oktety.
- Směrovače pracují v této vrstvě a používají se ke komunikaci pro mezirezortní a vnitropodnikové sítě (WAN). Směrovače, které přenášejí datové pakety mezi sítěmi, neznají přesnou cílovou adresu cílového hostitele, na který je paket směrován, spíše znají pouze umístění sítě, do které patří, a používají informace, které jsou uloženy v směrovací tabulka k určení cesty, po které má být paket doručen do cíle. Poté, co je paket doručen do cílové sítě, je poté doručen požadovanému hostiteli dané konkrétní sítě.
- Aby bylo možné provést výše uvedenou sérii postupů, má IP adresa dvě části. První část IP adresy je síťová adresa a poslední část je adresa hostitele.
- Příklad: Pro IP adresu 192.168.1.1. Síťová adresa bude 192.168.1.0 a adresa hostitele bude 0.0.0.1.
Maska podsítě: Síťová adresa a adresa hostitele definované v adrese IP nejsou pouze efektivní k určení, že cílový hostitel je stejné podsítě nebo vzdálené sítě. Maska podsítě je 32bitová logická adresa, kterou směrovače spolu s adresou IP používají k určení umístění cílového hostitele k směrování dat paketu.
Příklad kombinovaného použití IP adresy a masky podsítě je uveden níže:
U výše uvedeného příkladu pomocí masky podsítě 255.255.255.0 zjistíme, že ID sítě je 192.168.1.0 a adresa hostitele je 0.0.0.64. Když paket dorazí z podsítě 192.168.1.0 a má cílovou adresu 192.168.1.64, počítač jej přijme ze sítě a zpracuje na další úroveň.
Díky použití podsítě tedy vrstva-3 zajistí také propojení mezi dvěma různými podsítěmi.
IP adresa je služba bez připojení, takže vrstva -3 poskytuje službu bez připojení. Datové pakety se odesílají na médium, aniž by čekali na potvrzení odeslání příjemcem. Pokud jsou datové pakety, které mají velkou velikost, přijímány z nižší úrovně k přenosu, rozdělují je na malé pakety a předávají je dále.
Na přijímacím konci je znovu sestaví na původní velikost, čímž se stane prostorově efektivní jako střední zátěž.
# 4) Layer 4 - Transport Layer
Čtvrtá vrstva zespodu se nazývá transportní vrstva referenčního modelu OSI.
(i) Tato vrstva zaručuje bezchybné připojení typu end to end mezi dvěma různými hostiteli nebo zařízeními v sítích. Toto je první, který bere data z horní vrstvy, tj. Aplikační vrstvy, a poté je rozděluje na menší pakety zvané segmenty a vydává je do síťové vrstvy pro další doručení cílovému hostiteli.
Zajišťuje, že data přijatá na konci hostitele budou ve stejném pořadí, v jakém byla přenesena. Poskytuje end-to-end dodávku datových segmentů interních i intra podsítí. Pro komunikaci typu end-to-end po sítích jsou všechna zařízení vybavena přístupovým bodem Transportní služby (TSAP) a jsou také označována jako čísla portů.
Hostitel rozpozná svého peer hostitele ve vzdálené síti podle čísla portu.
ii) Mezi dva protokoly transportní vrstvy patří:
- Protokol řízení přenosu (TCP)
- Uživatelský datagramový protokol (UDP)
TCP je spolehlivý protokol zaměřený na připojení. V tomto protokolu je nejprve navázáno spojení mezi dvěma hostiteli vzdáleného konce, teprve poté jsou data odeslána po síti pro komunikaci. Přijímač vždy odešle potvrzení dat přijatých nebo nepřijatých odesílatelem, jakmile je vyslán první datový paket.
Po obdržení potvrzení od příjemce je druhý datový paket odeslán na médium. Kontroluje také pořadí, ve kterém mají být data přijata, jinak jsou data znovu přenášena. Tato vrstva poskytuje mechanismus opravy chyb a řízení toku. Podporuje také model klient / server pro komunikaci.
UDP je nespolehlivý a nespolehlivý protokol. Jakmile jsou data přenášena mezi dvěma hostiteli, hostitel přijímače neodesílá žádné potvrzení o přijetí datových paketů. Odesílatel tak bude nadále odesílat data, aniž by čekal na potvrzení.
Díky tomu je velmi snadné zpracovat jakýkoli požadavek na síť, protože při čekání na potvrzení neztrácíte čas. Koncovým hostitelem bude jakýkoli stroj, jako je počítač, telefon nebo tablet.
Tento typ protokolu je široce používán ve streamování videa, online hrách, videohovorech, Voice over IP, kde při ztrátě některých datových paketů videa nemá velký význam a lze jej ignorovat, protože nemá velký dopad. na informacích, které s sebou nese, a nemá velkou relevanci.
(iii) Detekce a kontrola chyb : Kontrola chyb je v této vrstvě k dispozici z následujících dvou důvodů:
I když nejsou zavedeny žádné chyby, když se segment pohybuje po odkazu, je možné, že budou zavedeny chyby, když je segment uložen v paměti routeru (pro řazení do fronty). Vrstva datového spojení není v tomto scénáři schopna detekovat chybu.
Neexistuje žádná záruka, že všechna propojení mezi zdrojem a cílem poskytnou kontrolu chyb. Jeden z odkazů může používat protokol vrstvy odkazů, který nenabízí požadované výsledky.
Pro kontrolu a řízení chyb se používají metody CRC (kontrola cyklické redundance) a kontrolní součet.
CRC : Koncept CRC (Cyclic Redundancy Check) vychází z binárního rozdělení datové komponenty, protože zbytek (CRC) je připojen k datové komponentě a odeslán do přijímače. Příjemce vydělí datovou složku stejným dělitelem.
Pokud zbytek dosáhne nuly, pak je datové složce povoleno předat předání protokolu, jinak se předpokládá, že datová jednotka byla při přenosu zkreslena a paket je vyřazen.
Generátor kontrolního součtu a kontrola : V této metodě odesílatel používá mechanismus generátoru kontrolního součtu, ve kterém je zpočátku datová součást rozdělena na stejné segmenty n bitů. Poté se všechny segmenty sčítají pomocí doplňku 1.
Později se doplňuje ještě jednou a nyní se změní na kontrolní součet a poté se odešle spolu s datovou komponentou.
Příklad: Pokud má být do přijímače odesláno 16 bitů a bity jsou 10000010 00101011, pak kontrolní součet, který bude přenesen do přijímače, bude 10000010 00101011 01010000.
Po přijetí datové jednotky ji přijímač rozdělí na n stejně velkých segmentů. Všechny segmenty se přidávají pomocí doplňku 1. Výsledek se ještě jednou doplní a Pokud je výsledek nula, data se přijmou, jinak se zahodí.
Tato metoda detekce a kontroly chyb umožňuje přijímači obnovit původní data, kdykoli je při přenosu zjištěno poškození.
# 5) Layer 5 - Session Layer
Tato vrstva umožňuje uživatelům různých platforem nastavit mezi sebou aktivní komunikační relaci.
Hlavní funkcí této vrstvy je zajistit synchronizaci v dialogu mezi dvěma odlišnými aplikacemi. Synchronizace je nezbytná pro efektivní doručování dat bez ztráty na konci přijímače.
Pochopme to pomocí příkladu.
Předpokládejme, že odesílatel odesílá velký datový soubor s více než 2 000 stránkami. Tato vrstva přidá několik kontrolních bodů při odesílání velkého datového souboru. Po odeslání malé sekvence 40 stránek zajišťuje sekvenci a úspěšné potvrzení dat.
Pokud je ověření v pořádku, bude jej opakovat až do konce, jinak se znovu synchronizuje a znovu vysílá.
To pomůže udržet data v bezpečí a celý datový hostitel se nikdy úplně neztratí, pokud dojde k chybě. Správa tokenů také neumožňuje současně přenášet dvě sítě těžkých dat a stejného typu.
otevřený systém správy relační databáze
# 6) Vrstva 6 - Prezentační vrstva
Jak naznačuje samotný název, prezentační vrstva představí data svým koncovým uživatelům ve formě, ve které jim lze snadno porozumět. Tato vrstva se proto stará o syntaxi, protože způsob komunikace používaný odesílatelem a přijímačem se může lišit.
Hraje roli překladatele, takže oba systémy přicházejí na stejnou platformu pro komunikaci a snadno si navzájem rozumějí.
Data, která jsou ve formě znaků a čísel, se před přenosem vrstvou rozdělí na bity. Překládá data pro sítě ve formě, v jaké to vyžadují, a pro zařízení, jako jsou telefony, PC atd., Ve formátu, ve kterém to vyžadují.
Vrstva také provádí šifrování dat na konci odesílatele a dešifrování dat na konci příjemce.
Provádí také komprimaci dat pro multimediální data před přenosem, protože délka multimediálních dat je velmi velká a pro jejich přenos přes média bude vyžadována velká šířka pásma, tato data jsou komprimována do malých paketů a na konci přijímače budou dekomprimována na získejte původní délku dat ve vlastním formátu.
# 7) Horní vrstva - aplikační vrstva
Toto je nejvyšší a sedmá vrstva referenčního modelu OSI. Tato vrstva bude komunikovat s koncovými uživateli a uživatelskými aplikacemi.
Tato vrstva poskytuje přímé rozhraní a přístup k uživatelům v síti. Uživatelé mají přímý přístup k síti v této vrstvě. Málo Příklady ze služeb poskytovaných touto vrstvou patří e-mail, sdílení datových souborů, software založený na FTP GUI jako Netnumen, Filezilla (používá se pro sdílení souborů), síťová zařízení telnet atd.
V této vrstvě je nejasnost, protože ne všechny uživatelské informace a software lze do této vrstvy zasadit.
Například , jakýkoli návrhový software nelze umístit přímo na tuto vrstvu, zatímco na druhou stranu, když přistupujeme k jakékoli aplikaci prostřednictvím webového prohlížeče, lze jej na tuto vrstvu zasadit, protože webový prohlížeč používá HTTP (hypertextový přenosový protokol), což je protokol aplikační vrstvy.
Proto bez ohledu na použitý software je v této vrstvě považován za protokol používaný softwarem.
Programy pro testování softwaru budou na této vrstvě fungovat, protože aplikační vrstva poskytuje svým koncovým uživatelům rozhraní k testování služeb a jejich použití. Protokol HTTP se většinou používá pro testování na této vrstvě, ale FTP, DNS, TELNET lze také použít podle požadavků systému a sítě, ve které pracují.
Závěr
Z tohoto kurzu jsme se dozvěděli o funkcích, rolích, vzájemném propojení a vztahu mezi každou vrstvou referenčního modelu OSI.
Dolní čtyři vrstvy (od fyzické po transportní) se používají k přenosu dat mezi sítěmi a horní tři vrstvy (relace, prezentace a aplikace) slouží k přenosu dat mezi hostiteli.
Výukový program PREV | DALŠÍ výuka
Doporučené čtení
- Co je Wide Area Network (WAN): Live WAN Network examples
- Model TCP / IP s různými vrstvami
- Kompletní průvodce bránou firewall: Jak vybudovat zabezpečený síťový systém
- Vše o směrovačích: Typy směrovačů, směrovací tabulka a směrování IP
- Vše o přepínačích vrstvy 2 a vrstvy 3 v síťovém systému
- Průvodce po masce podsítě (podsítě) a kalkulačce podsítě IP
- LAN V WAN V MAN: Přesný rozdíl mezi typy sítí
- Výukový program pro počítačové sítě: Průvodce Ultimate