Dit is een uitstekend artikel dat het lezen waard is.

OSI-model

Van Wikipedia, de gratis encyclopedie
Spring naar navigatie Spring naar zoeken

Het ISO/OSI-referentiemodel [1] ( Engels Open Systems Interconnection-model ) is een referentiemodel voor netwerkprotocollen als laagarchitectuur . Het is sinds 1983 als norm gepubliceerd door de International Telecommunication Union (ITU) en sinds 1984 ook door de International Organization for Standardization (ISO). [2] De ontwikkeling begon in 1977. [3]

Het doel van het OSI-model is om de communicatie over een breed scala aan technische systemen te beschrijven en om verdere ontwikkeling te bevorderen. Voor dit doel definieert dit model zeven opeenvolgende lagen (Engl. Layers), elk nauw gedefinieerde taken. Netwerkprotocollen die in dezelfde laag zijn gedefinieerd met duidelijke interfaces zijn eenvoudig onderling uitwisselbaar, zelfs als ze een centrale functie hebben zoals het internetprotocol .

motivatie

Communicatie in het OSI-model aan de hand van het voorbeeld van lagen 3 tot 5

In een computernetwerk worden verschillende soorten diensten door andere hosts aan de verschillende clients geleverd. De communicatie die hiervoor nodig is blijkt ingewikkelder dan op het eerste gezicht lijkt, aangezien er een groot aantal taken moet worden beheerst en moet worden voldaan aan eisen op het gebied van betrouwbaarheid, veiligheid, efficiëntie, enz. De op te lossen problemen variëren van vragen over de elektronische overdracht van signalen via een gereguleerde volgorde in communicatie tot meer abstracte taken die zich voordoen binnen de communicerende toepassingen.

Vanwege dit grote aantal taken is het OSI-model geïntroduceerd, waarin de communicatieprocessen zijn onderverdeeld in zeven niveaus (ook wel lagen genoemd). De eisen worden op elke afzonderlijke laag afzonderlijk geïmplementeerd.

De gebruikte instances moeten zowel aan de afzender- als aan de ontvangerzijde volgens gedefinieerde regels werken om de verwerking van gegevens mogelijk te maken. De definitie van deze regels is beschreven in een protocol en vormt een logische, horizontale verbinding tussen twee instanties van dezelfde laag.

Elke instantie biedt services die kunnen worden gebruikt door een instantie er direct boven. Om de dienst te verlenen, maakt een instantie zelf gebruik van de diensten van de direct daaronder gelegen instantie. De echte datastroom is dus verticaal . De instanties van een laag zijn uitwisselbaar als ze zowel bij de afzender als bij de ontvanger kunnen worden uitgewisseld.

De zeven lagen

De mate van abstractie van de functionaliteit neemt toe van laag 1 naar laag 7.

Het OSI-model in één oogopslag (zie ter vergelijking het TCP/IP-referentiemodel ):

OSI-laag classificatie TCP / IP-referentiemodel classificatie Protocolvoorbeelden eenheden Koppelelementen
7e Toepassingen
(Sollicitatie)
Sollicitatie
georiënteerd
gebruik maken van Eindigen op
Het einde
( Multihop )
DHCP
DNS
FTP
HTTP
HTTPS
LDAP
MQTT
NCP
RTP
SMTP
XMPP
Gegevens Gateway , inhoudschakelaar , proxy , laag 4-7 schakelaar
6e afbeelding
(Presentatie)
5 ontmoeting
(Sessie)
4e vervoer-
(Vervoer)
Vervoer-
georiënteerd
vervoer- TCP
UDP
SCTP
SPX
TCP = segmenten
UDP = datagrammen
3 Bemiddeling / pakket
(Netwerk)
internet ICMP
IGMP
IK P
IPsec
IPX
Pakketjes Router , laag 3 schakelaar
2 Samensmelten
(Datalink)
Netwerktoegang Punt ook
Punt
IEEE 802.3 Ethernet
IEEE 802.11 WLAN
TLAP
FDDI
MAC
Token ring
ARCNET
Kaders Bridge , Layer-2-Switch , Draadloos toegangspunt
1 Bitoverdracht
(Fysiek)
1000BASE-T
Token ring
ARCNET
Bits , symbolen Netwerkkabel , repeater , hub

Laag 1 - bittransmissielaag (fysieke laag)

De fysieke laag is de onderste laag. Deze laag biedt mechanische, elektrische en andere functionele hulpmiddelen om fysieke verbindingen te activeren of te deactiveren, te onderhouden en er bits over over te dragen. Dit kunnen bijvoorbeeld elektrische signalen, optische signalen (lichtgeleiders, lasers), elektromagnetische golven (draadloze netwerken) of geluid zijn. De methoden die hiervoor worden gebruikt, worden transmissiemethoden genoemd . Apparaten en netwerkcomponenten die worden toegewezen aan de fysieke laag zijn bijvoorbeeld de antenne en de versterker , de stekker en het stopcontact voor de netwerkkabel , van de repeater , de hub , de transceiver , het T-stuk en de afsluitweerstand ( terminator).

Op de bitoverdrachtslaag wordt de digitale bitoverdracht uitgevoerd op een bedrade of draadloze transmissieverbinding. Op deze laag kan een transmissiemedium worden gedeeld door middel van statische multiplexing of dynamische multiplexing . Naast de specificaties van bepaalde transmissiemedia ( bijv. koperkabels , glasvezel , elektriciteitsnet ) en de definitie van steekverbindingen , vereist dit nog meer elementen.

Bovendien moet op dit niveau de manier waarop een afzonderlijke bit moet worden verzonden, worden opgelost: in computernetwerken wordt informatie verzonden in de vorm van bit- of symboolreeksen . In koperkabels en in radiotransmissie zijn gemoduleerde, hoogfrequente, elektromagnetische golven de informatiedragers, in glasvezel lichtgolven van een of meer specifieke golflengten. Afhankelijk van de modulatie kunnen de informatiedragers niet alleen twee toestanden aannemen voor nul en één , maar mogelijk nog veel meer. Voor elk type transmissie moet daarom een codering worden gedefinieerd. Dit gebeurt met behulp van de specificatie van de fysieke laag van een netwerk.

Hardware op deze laag: repeaters , hubs , kabels , connectoren , etc.

Protocollen en standaarden: V.24 , V.28 , X.21 , RS 232 , RS 422 , RS 423 , RS 499

Laag 2 - datalinklaag

Het doel van de datalinklaag (English Data Link Layer;. Sectielinklaag, datalinklaag, datalinklaag, verbindingsvlak, procedureniveau) is het reguleren van een betrouwbare, dat grotendeels foutloze transmissie om te garanderen en toegang tot het transmissiemedium. Deze verdelen de Bitdatenstromes die worden gebruikt in blokken - als frames of frame genaamd - en voegen controlesommen toe als onderdeel van de kanaalcodering . Op deze manier kunnen onjuiste blokken worden herkend door de ontvanger en worden weggegooid of zelfs gecorrigeerd; deze laag voorziet echter niet in een hernieuwd verzoek om verwijderde blokken.

Een " data flow control " stelt een ontvanger in staat om dynamisch de snelheid te regelen waarmee de andere partij blokken mag verzenden. De internationale ingenieursorganisatie IEEE zag de noodzaak in om concurrerende toegang tot een transmissiemedium voor lokale netwerken te reguleren, wat niet is voorzien in het OSI-model.

IEEE laag 2 in twee sublagen (sublagen) verdeeld: LLC ( Logical Link Control , laag 2b) en MAC ( Media Access Control , laag 2). In een oudere definitie van de OSI-lagen bevat laag 2 niet veel componenten voor mediatoegangscontrole; deze functies moeten daar door hogere OSI-lagen worden overgenomen.

Hardware op deze laag: bridge , switch (multiport bridge)

Het Ethernet- protocol beschrijft zowel laag 1 als laag 2, waarop CSMA/CD wordt gebruikt als toegangscontrole.

Protocollen en standaarden die zijn gebaseerd op andere Layer 2-protocollen en standaarden: HDLC , SDLC , DDCMP , IEEE 802.2 ( LLC ), RLC , PDCP , ARP ,RARP , STP , Shortest Path Bridging

Protocollen en standaarden die direct gebaseerd zijn op Layer 1: IEEE 802.11 ( WLAN ), IEEE 802.4 ( Token Bus ), IEEE 802.5 ( Token Ring ), FDDI

Laag 3 - Netwerklaag

De netwerklaag (engl Network Layer;., Package level of network layer) voorziet in circuitgeoriënteerde diensten voor het schakelen van verbindingen en pakketgeoriënteerde diensten voor het doorsturen van datapakketten en het vermijden van congestie (engl congestievermijding.) [ 4] . In beide gevallen gaat de datatransmissie over het gehele communicatienetwerk en omvat het zoeken naar routes ( routing ) tussen de netwerkknooppunten . Omdat directe communicatie tussen afzender en bestemming niet altijd mogelijk is, moeten pakketten onderweg door knooppunten worden doorgestuurd. Doorgestuurde pakketten bereiken de hogere lagen niet, maar krijgen een nieuwe tussenbestemming en worden naar het volgende knooppunt gestuurd.

De belangrijkste taken van de netwerklaag zijn onder meer het aanleveren van netwerkoverschrijdende adressen, routering of het opzetten en bijwerken van routeringstabellen en het fragmenteren van datapakketten. Maar ook het onderhandelen over en zorgen voor een bepaalde kwaliteit van dienstverlening behoort tot de taken van de netwerklaag.

Naast het Internet Protocol behoren ook de NSAP-adressen tot deze laag. Aangezien een communicatienetwerk uit meerdere subnetwerken met verschillende transmissiemedia en protocollen kan bestaan, bevinden zich ook de implementatiefuncties die nodig zijn voor het doorsturen tussen de subnetwerken in deze laag.

Hardware op deze laag: router , laag 3 switch ( BRouter ).

Protocollen en standaarden: X.25 , ISO 8208, ISO 8473 ( CLNP ), ISO 9542 (ESIS), IP , IPsec , ICMP .

Laag 4 - Transportlaag

De taken van de transportlaag (ook end-to-end besturing, transportbesturing) omvatten segmenteren van de datastroom , congestievermijding en zorgen foutloze overdracht [5] .

Een datasegment is een servicedata-eenheid die wordt gebruikt voor data-inkapseling op de vierde laag (transportlaag). Het bestaat uit protocolelementen die besturingsinformatie van laag 4 bevatten. Het datasegment krijgt als adressering een laag 4-adres toegewezen, d.w.z. een poort . Het datasegment is in laag 3 ingekapseld in een datapakket .

De transportlaag biedt de applicatiegerichte lagen 5 t/m 7 uniforme toegang zodat ze geen rekening hoeven te houden met de eigenschappen van het communicatienetwerk.

Vijf verschillende serviceklassen van verschillende kwaliteit zijn gedefinieerd in laag 4 en kunnen worden gebruikt door de bovenste lagen, van de eenvoudigste tot de meest geschikte service met multiplexmechanismen , foutbescherming en foutcorrectieprocedures .

Protocollen en standaarden: ISO 8073 / X.224 , ISO 8602, TCP , UDP , SCTP , DCCP .

Laag 5 - Sessielaag

Laag 5 (controle van logische verbindingen; Engelse sessielaag ; ook sessielaag [6] , communicatielaag [7] , communicatiecontrolelaag [8] ) zorgt voor procescommunicatie tussen twee systemen. Onder andere het RPC ( Remote Procedure Call ) protocol is hier te vinden. De sessielaag biedt diensten voor een georganiseerde en gesynchroniseerde uitwisseling van gegevens om storingen in de sessie en soortgelijke problemen op te lossen. Hiertoe worden herstartpunten, zogenaamde checkpoints, ingevoerd waarop de sessie na een uitval van een transportverbinding weer kan worden gesynchroniseerd zonder dat de transmissie weer van voren af ​​aan hoeft te beginnen.

Protocollen en standaarden: ISO 8326 / X.215 (Session Service), ISO 8327 / X.225 (Connection-Oriented Session Protocol), ISO 9548 (Connectionless Session Protocol)

Laag 6 - Presentatielaag

De presentatielaag (engl. Presentatielaag en gegevenspresentatielaag, gegevensleveringsniveau) zet de systeemafhankelijke weergave van de gegevens (bijvoorbeeld ASCII , EBCDIC ) in een onafhankelijke vorm en maakt zo de syntactisch correcte gegevensuitwisseling tussen verschillende systemen. Taken als datacompressie en encryptie behoren ook tot laag 6. De presentatielaag zorgt ervoor dat gegevens die vanuit de applicatielaag van het ene systeem worden verzonden, kunnen worden gelezen door de applicatielaag van een ander systeem. Indien nodig fungeert de presentatielaag als vertaler tussen verschillende dataformaten door gebruik te maken van een dataformaat dat voor beide systemen begrijpelijk is, de ASN.1 (Abstract Syntax Notation One).

Protocollen en normen: ISO 8822 / X.216 (Presentation Service), ISO 8823 / X.226 (Connection-Oriented Presentation Protocol), ISO 9576 (Connectionless Presentation Protocol)

Laag 7 - Applicatielaag

Diensten, applicaties en netwerkbeheer. De applicatielaag biedt functies voor de applicaties. Deze laag legt de verbinding met de onderste lagen. Op dit niveau vindt ook de invoer en uitvoer van gegevens plaats. De applicaties zelf behoren niet tot de laag.

Toepassingen: webbrowser , e-mailprogramma , instant messaging

voorbeeld

De niveaus van het wijdverbreide netwerksysteem "TCP / IP over Ethernet" komen niet exact overeen met het OSI-model en liggen daarom deels over OSI-lagen heen.

Structuur van een Ethernet- pakket met maximale IPv4 / TCP- gegevens
Laag 4: TCP-segment TCP-headers Laadvermogen (1460 bytes)
Laag 3: IP-pakket IP-header Laadvermogen (1480 bytes)
Laag 2: Ethernet-frame MAC- ontvanger MAC-afzender 802.1Q- tag (opt.) Ethertype (0x0800) Laadvermogen (1500 bytes) Frame controle volgorde
Laag 1: Ethernet-pakket + IPG preambule Begin van frame Laadvermogen (1518/1522 bytes) Interpacket-gap
Octetten ( bytes ) 7e 1 6e 6e (4) 2 20ste 20ste 6-1460 4e 12e

Korte samenvatting

7e laag / applicatie : functies voor zowel applicaties als gegevensinvoer en -uitvoer.

6e laag / weergave : Conversie van de systeemafhankelijke gegevens naar een onafhankelijk formaat.

5e laag / sessie : Controle van verbindingen en gegevensuitwisseling.

4e laag / transport : toewijzing van de datapakketten aan een applicatie.

3e laag / switching : Routing van de datapakketten naar het volgende knooppunt.

2e laag / beveiliging : segmentatie van de pakketten in frames en toevoeging van controlesommen.

1e laag / bittransmissie : Omzetting van de bits in een signaal dat geschikt is voor de medium- en fysieke transmissie. [9]

Algemeen

ISO-OSI 7-laags model

Het OSI-referentiemodel wordt vaak gebruikt bij het ontwerpen van netwerkprotocollen en het begrijpen van hun functies. Op basis van dit model zijn ook netwerkprotocollen ontwikkeld die vrijwel uitsluitend werden gebruikt door aanbieders van publieke communicatietechnologie . De TCP / IP-protocolfamilie wordt voornamelijk gebruikt in de particuliere en commerciële sector. Het TCP/IP-referentiemodel is speciaal afgestemd op het samenvoegen van netwerken (internetworking) .

De netwerkprotocollen die zijn ontwikkeld volgens het OSI-referentiemodel hebben met de TCP/IP-protocolfamilie gemeen dat het hiërarchische modellen zijn. Er zijn echter essentiële conceptuele verschillen: OSI definieert nauwkeurig de diensten die elke laag moet leveren voor de volgende hogere. TCP/IP heeft niet zo'n strikt lagenconcept als OSI. De functies van de lagen zijn niet precies gedefinieerd, evenmin als de services. Het is toegestaan ​​om een ​​lagere laag direct te gebruiken door een hogere laag, zonder tussenlagen. Dit betekent dat TCP/IP aanzienlijk efficiënter is dan de OSI-protocollen. Het nadeel van TCP/IP is dat er voor veel kleine en hele kleine diensten een apart netwerkprotocol is. OSI daarentegen heeft een groot prestatiebereik gedefinieerd voor elk van zijn protocollen, die veel opties heeft. Niet elke in de handel verkrijgbare OSI-software heeft het volledige prestatiebereik geïmplementeerd. Om deze reden zijn OSI-profielen gedefinieerd, die elk slechts een bepaalde set opties bevatten. OSI-software van verschillende fabrikanten werkt samen wanneer dezelfde profielen worden geïmplementeerd.

Zie voor de classificatie van communicatieprotocollen in het OSI-model ook:

Het referentiemodel voor telecommunicatie

Het concept van het OSI-model komt uit de datawereld, die altijd gebruikersdata (in de vorm van datapakketten) transporteert. Om de telecomwereld op dit model in kaart te brengen waren aanvullingen nodig. Deze toevoegingen houden rekening met het feit dat er bij telecommunicatie signalering voor verbindingsopbouw en -opruiming gescheiden van de datastromen plaatsvindt, en dat bij telecommunicatie de apparaten en voorzieningen op afstand worden geconfigureerd, bewaakt en ontstoord met behulp van een beheerprotocol . Voor deze toevoegingen heeft ITU-T het OSI-model uitgebreid met twee extra protocolstacks en een generiek referentiemodel gestandaardiseerd (ITU-T I.322). De drie protocolstacks worden aangeduid als:

  • Gebruikersgegevens (gebruikersvlak)
  • Signalering (besturingsvlak)
  • Beheer (Managementvlak)

Elk van deze 'vlakken' is volgens OSI gestructureerd in zeven lagen.

standaardisatie

In de ISO wordt het gestandaardiseerde referentiemodel verder ontwikkeld. De huidige status is te vinden in de ISO/IEC 7498-1: 1994 norm. De technische commissie “Informatieverwerkingssystemen” had zich tot doel gesteld informatieverwerkingssystemen van verschillende fabrikanten met elkaar te laten samenwerken. Hier komt de naam "Open Systems Interconnection" vandaan.

Het Comité voor Open Communicatiesystemen van DIN nam ook deel aan de werkzaamheden in het kader van ISO, dat vervolgens de ISO-norm als Duitse industriële norm in de originele Engelse versie van de tekst overnam. ITU-T nam het ook over: in een reeks standaarden X.200, X.207, ... worden niet alleen het referentiemodel, maar ook de services en protocollen van de afzonderlijke lagen gespecificeerd.

Verdere namen voor het model zijn ISO/OSI-model , OSI-referentiemodel , OSI-lagenmodel of 7-lagenmodel

Standaardisatie documenten:

  • ISO 7498-1, met dezelfde tekst als DIN ISO 7498, heeft de titel Information technology - Open Systems Interconnection - Basic Reference Model: The basic model .
  • ITU-T X.200, X.207, ...

analogie

Het OSI-model kan worden beschreven aan de hand van de volgende analogie uit het bedrijfsleven:

Een medewerker van het bedrijf wil een bericht sturen naar zijn zakenpartner. De medewerker wordt gelijkgesteld met het sollicitatieproces dat de communicatie initieert. Hij spreekt het bericht in op een voicerecorder . Zijn assistent zet de boodschap op papier . De wizard fungeert dus als presentatielaag. Vervolgens geeft hij het bericht door aan de secretaris, die de verzending van het bericht administratief afhandelt en daarmee de sessielaag vertegenwoordigt. De huispostmedewerker (zelfde als de transportploeg) krijgt de brief onderweg. Hiervoor verduidelijkt hij met de netwerklaag (gelijk aan briefpost) welke transmissiepaden er zijn en selecteert de juiste. De postbode maakt de nodige aantekeningen op de envelop en geeft deze door aan het verdeelpunt dat overeenkomt met de beveiligingslaag. Van daaruit komt de brief met anderen aan in een vervoermiddel zoals een vrachtwagen of vliegtuig en, na eventueel enkele tussenstappen, naar het verdeelpunt, dat verantwoordelijk is voor de ontvanger.

Acteur Overeenkomstige OSI-laag
Medewerkers van het bedrijf / zakenpartners gebruik maken van
assistent afbeelding
secretaris ontmoeting
Interne postbeambte vervoer-
Briefpost Bemiddeling
Distributiepunt Samensmelten
Wijze van vervoer Bitoverdracht

Aan de kant van de ontvanger wordt dit proces in omgekeerde volgorde uitgevoerd totdat de zakenpartner het bericht vindt dat op een dicteerapparaat is uitgesproken.

Deze analogie toont niet de mogelijkheden voor het controleren en corrigeren van fouten die het OSI-model biedt, aangezien deze niet beschikbaar zijn bij het verzenden van brieven.

Memo's

Er zijn enkele ezelbruggen / informatica-motto's over de namen van de afzonderlijke OSI-lagen, die vaak worden gebruikt om het gemakkelijker te onthouden. Soms vormt een van de meest populaire zeggen is "Z org Do N ot T HROW S alami P izza Een manier" (fysieke laag, de datalinklaag, etc.). Een Duitse versie "A lle d eutsche S tudent t Drank v erschillende S lokaliseren B ier" (toepassingslaag, presentatielaag, ...). Een zeer catchy Duitse ezelsbruggetje voor het Engels naam van de lagen "A ll P Riester s aufen T equila olgens d e P redigt" en het Engels versie "A ll P ensen S eem t o N eed D ata P EHANDELING".

Als je de sessielaag liever als communicatielaag onthoudt, kun je je het pakkende verzonnen woord 'andakotraversibi' herinneren (spreek het hardop uit). Het bestaat uit de eerste lettergrepen van de laagnamen.

Andere lagen die zich niet in het OSI-model bevinden

Onder IT-specialisten wordt het OSI-model af en toe uitgebreid met extra lagen die niet in het OSI-model voorkomen. Aangezien de bovenste, zevende laag zich het dichtst bij de gebruiker in het model bevindt, z. Naast de terminals zelf kan de gebruiker bijvoorbeeld ook worden toegewezen aan een 8e laag als dit nuttig wordt geacht voor een communicatiecasusbeschrijving. [10] Onder andere financiële en politieke omstandigheden worden ook gezien als hogere strata en daarom begrepen als strata 8 en 9. [11]

Zie ook

literatuur

web links

WikiWoordenboek: OSI-model - uitleg van betekenissen, woordoorsprong, synoniemen, vertalingen
Wikibooks: Netwerktechnologie: OSI - leer- en lesmateriaal

Individueel bewijs

  1. Veelgestelde vragen over OSI met antwoorden. Geraadpleegd op 22 juni 2020 .
  2. ITU-T X.200 (07/1994). International Telecommunication Union, geraadpleegd op 25 februari 2013 .
  3. ^ William Stallings: De oorsprong van OSI. Ontvangen 25 februari 2013 .
  4. ^ Wetherall, David: Computernetwerken . 5e druk, Pearson nieuwe internationale Ed. Pearson Education, Harlow, Essex 2014, ISBN 1-292-02422-4 .
  5. ^ Wetherall, David: Computernetwerken . 5e druk, Pearson nieuwe internationale Ed. Pearson Education, Harlow, Essex 2014, ISBN 1-292-02422-4 .
  6. Volgens Tanenbaum wordt de laag de communicatiecontrolelaag genoemd; Sessielaag is slechts een letterlijke vertaling en kan, afhankelijk van de specifieke implementatie, verkeerd worden begrepen.
  7. ISO / OSI 7-laags model. In: www.elektronik-kompendium.de. Ontvangen 2 november 2016 .
  8. PH Heidelberg / Didactiek van het ITG / OSI-laagmodel - ZUM-Wiki. In: wiki.zum.de. Ontvangen 2 november 2016 .
  9. ISO / OSI 7-laags model. Abgerufen am 2. März 2017 .
  10. ISO/OSI-7-Schichtenmodell (Version vom Dezember 2010) ( Memento vom 25. Dezember 2010 im Internet Archive ) auf elektronik-kompendium.de
  11. Layer 8 (Financial) and layer 9 (Political) of theOSI protocol stack (PDF; 334 kB) auf flora.ca