Az Open System Interconnect (OSI) modell útmutatóként szolgál a fejlesztők és szállítók számára az interoperábilis és biztonságos szoftvermegoldások létrehozásához.
Ez a modell leírja a hálózaton belüli adatáramlás bonyolultságát, a kommunikációs protokollokat, például a TCP-t, valamint az eszközök és technológiák közötti különbségeket.
Bár sokan vitatják az OSI modellrétegek relevanciáját, ez valóban releváns, különösen a kiberbiztonság korában.
Az OSI modellrétegek ismerete segít felmérni az alkalmazásokkal és rendszerekkel kapcsolatos technikai sebezhetőségeket és kockázatokat. Segíthet a csapatoknak azonosítani és megkülönböztetni az adatok helyét és a fizikai hozzáférést, valamint meghatározni biztonsági szabályzatukat.
Ebben a cikkben mélyebbre ásunk az OSI-modell rétegeiben, és feltárjuk azok fontosságát a felhasználók és a vállalkozások számára egyaránt.
Tartalomjegyzék
Mi az Open System Interconnect (OSI) modell?
Az Open System Interconnect (OSI) modell hét rétegből álló referenciamodell, amelyet számítógépes rendszerek és alkalmazások használnak a hálózaton keresztül más rendszerekkel való kommunikációhoz.
A modell hét rétegre bontja az adatátviteli folyamatokat, szabványokat és protokollokat, ahol mindegyik egyes adatküldéssel és -fogadással kapcsolatos konkrét feladatot lát el.
OSI modell rétegek
Az OSI-modellt a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO) fejlesztette ki 1984-ben, és ez az első szabványos hivatkozás annak meghatározására, hogy a rendszereknek hogyan kell kommunikálniuk a hálózatban. Ezt a modellt minden vezető távközlési és számítástechnikai cég átvette.
A modell egy látványtervet képvisel, ahol a hét réteg egymásra kerül. Az OSI modell architektúrában az alsó réteg a felső réteget szolgálja ki. Tehát amikor a felhasználók interakcióba lépnek, az adatok ezeken a rétegeken keresztül áramlanak le a hálózaton keresztül, a forráseszköztől kezdve, majd a rétegeken keresztül felfelé haladva elérik a fogadó eszközt.
Az OSI-modell különféle alkalmazásokat, hálózati hardvert, protokollokat, operációs rendszereket stb. tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a rendszerek számára, hogy fizikai médiumokon, például száloptikán, csavart érpáron, Wi-Fi-n stb. továbbítsák a jeleket a hálózatban.
Ez a fogalmi keret segíthet megérteni a rendszerek közötti kapcsolatokat, és célja, hogy útmutatást adjon a fejlesztőknek és a szállítóknak az interoperábilis szoftveralkalmazások és -termékek létrehozásában. Ezen túlmenően előmozdítja a használatban lévő távközlési és hálózati rendszerek működését leíró keretrendszert.
Miért kell ismerned az OSI modellt?
Az OSI modell megértése fontos a szoftverfejlesztésben, mivel minden alkalmazás és rendszer ezen rétegek valamelyikén működik.
Az IT-hálózati szakemberek az OSI-modellt kihasználva meghatározzák, hogyan áramlanak az adatok a hálózaton. Ez a tudás nemcsak a szoftvergyártók és -fejlesztők számára értékes, hanem azoknak a diákoknak is, akik szeretnék letenni a vizsgákat, például a Cisco Certified Network Associate (CCNA) minősítést.
Az OSI modellrétegek tanulásának néhány előnye a következő:
- Az adatáramlás megértése: Az OSI-modell megkönnyíti a hálózatüzemeltetők számára, hogy megértsék, hogyan áramlanak az adatok a hálózatban. Ez segít nekik megérteni, hogyan működik együtt a hardver és a szoftver. Ezen információk felhasználásával megfelelő szoftver és hardver használatával jobb rendszert építhet, fokozott biztonsággal és rugalmassággal.
- Egyszerű hibaelhárítás: A problémák hibaelhárítása könnyebbé válik, mivel a hálózat hét rétegre van felosztva, saját funkcióival és összetevőivel. Ezenkívül kevesebb időbe telik a szakembereknek a probléma diagnosztizálása. Valójában azonosíthatja a problémákat okozó hálózati réteget, így áthelyezheti a hangsúlyt az adott rétegre.
- Elősegíti az interoperabilitást: A fejlesztők olyan szoftverrendszereket és eszközöket hozhatnak létre, amelyek együttműködnek, így könnyen interakcióba léphetnek más gyártók termékeivel. Ez növeli a rendszerek funkcionalitását, és képessé teszi a felhasználókat a hatékony munkavégzésre.
Meghatározhatja, hogy mely alkatrészekkel és alkatrészekkel kell működnie a termékeiknek. Ez azt is lehetővé teszi, hogy kommunikáljon a végfelhasználókkal arról a hálózati rétegről, amelyen termékei és rendszerei működnek, akár a technológiai veremben, akár csak egy adott rétegben.
Különböző OSI modellrétegek
Fizikai réteg
A fizikai réteg az OSI modell legalsó és első rétege, amely leírja a rendszer fizikai és elektromos ábrázolását.
Tartalmazhatja a kábel típusát, a érintkezők elrendezését, a rádiófrekvenciás kapcsolatot, a feszültségeket, a jel típusát, az eszközök csatlakoztatásához szükséges csatlakozók típusát stb. Felelős a különböző hálózati csomópontok közötti vezeték nélküli vagy fizikai kábelkapcsolatért, megkönnyíti a nyers adatátvitelt és vezérli a bitsebességet.
Fizikai réteg
Ebben a rétegben a nyers adatok bitben vagy 0-ban és 1-ben jelekké alakulnak, és kicserélődnek. A zökkenőmentes adatátvitel érdekében a küldő és a vevő végét szinkronizálni kell. A fizikai réteg interfészt biztosít a különböző eszközök, átviteli adathordozók és topológiatípusok között a hálózatépítéshez. A szükséges átviteli mód típusát a fizikai réteg is meghatározza.
A használt hálózati topológia lehet busz, gyűrű vagy csillag, a mód pedig szimplex, full-duplex vagy félduplex lehet. A fizikai rétegen lévő eszközök lehetnek Ethernet-kábel csatlakozók, átjátszók, hubok stb.
Ha hálózati problémát észlel, a hálózati szakemberek először ellenőrzik, hogy a fizikai rétegben minden rendben működik-e. Kezdhetik a kábelek ellenőrzésével, hogy megfelelően vannak-e csatlakoztatva, és hogy a tápcsatlakozó csatlakoztatva van-e a rendszerhez, például az útválasztóhoz, többek között.
Az 1. réteg fő funkciói a következők:
- Fizikai topológiák meghatározása, az eszközök és rendszerek elrendezése egy adott hálózatban
- Az átviteli mód meghatározása az, hogy az adatok hogyan áramlanak két csatlakoztatott eszköz között a hálózatban.
- Bitszinkronizálás egy órával, amely bitszinten vezérli a vevőt és a küldőt.
- Az adatátvitel bitsebességének szabályozása
Adatkapcsolati réteg
Az adatkapcsolati réteg a fizikai réteg felett van. A hálózatban jelen lévő két csatlakoztatott csomópont közötti kapcsolatok létrehozására és befejezésére szolgál. Ez a réteg az adatcsomagokat különböző keretekre osztja, amelyek aztán a forrástól a célállomásig haladnak.
Az adatkapcsolati réteg két részből áll:
- A Logical Link Control (LLC) észleli a hálózati protokollokat, szinkronizálja a kereteket és ellenőrzi a hibákat.
- A Media Access Control (MAC) MAC-címeket használ az eszközök összekapcsolására és az adatok továbbítására vonatkozó engedélyek beállítására.
A MAC-címek a hálózat minden rendszeréhez hozzárendelt egyedi címek, amelyek segítik a rendszer azonosítását. Ezek a 12 jegyű számok fizikai címzési rendszerek, amelyeket a hálózat adatkapcsolati rétegében felügyelnek. Azt szabályozza, hogy a különféle hálózati összetevők hogyan érhetők el a fizikai adathordozón.
Adatkapcsolati réteg
Példa: A MAC-címek 6 oktettből állhatnak, például 00:5e:53:00:00:af, ahol az első három szám a szervezetileg egyedi azonosítóknak (OUI), míg az utolsó három a Network Interface Controllernek (NIC) felel meg. .
A 2. réteg fő funkciói a következők:
- Hibaészlelés: a hibaészlelés ezen a rétegen történik, de a hibajavítás nem, ami a szállítási rétegen történik. Egyes esetekben nem kívánt jelek, úgynevezett hibabitek találhatók az adatjelekben. A hiba kiküszöbölése érdekében a hibát először olyan módszerekkel kell észlelni, mint az ellenőrző összeg és a ciklikus redundancia ellenőrzés (CRC).
- Áramlásvezérlés: Az adatátvitelnek a vevő és a küldő között egy adathordozón azonos sebességgel kell történnie. Ha az adatokat keretként gyorsabban küldik, mint a vevő által az adatok fogadásának sebessége, akkor bizonyos adatok elveszhetnek. A probléma megoldása érdekében az adatkapcsolati réteg bizonyos áramlásszabályozási módszereket foglal magában, hogy egyenletes sebességet tartson fenn az adatátviteli vonalon. Ezek a módszerek lehetnek:
- A tolóablak módszer, ahol mindkét vége eldönti, hány keretet kell továbbítani. Időt és erőforrásokat takarít meg az átvitel során.
- A stop-and-wait mechanizmus megköveteli, hogy a küldő megálljon, és az adatátvitel után elkezdjen várni a vevőre. A küldőnek meg kell várnia, amíg visszaigazolást kap a címzetttől, hogy megkapta az adatokat.
- Többszörös hozzáférés engedélyezése: Az adatkapcsolati réteg lehetővé teszi több eszköz és rendszer elérését is, hogy ugyanazon az adathordozón keresztül, ütközés nélkül továbbítsanak adatokat. Ehhez hordozóérzékelő többszörös hozzáférésű vagy ütközésészlelési protokollokat (CSMA/CD) használ.
- Adatszinkronizálás: Az adatkapcsolati rétegben az adatokat megosztó eszközöknek mindkét végén szinkronban kell lenniük egymással a zökkenőmentes adatátvitel érdekében.
Az adatkapcsolati réteg olyan eszközöket is kihasznál, mint a hidak és a 2. réteg kapcsolói. A hidak 2 portos eszközök, amelyek különböző LAN hálózatokhoz csatlakoznak. Ismétlőként működik, kiszűri a nem kívánt adatokat, és elküldi a cél végpontnak. A hálózatokat ugyanazzal a protokollal köti össze. Másrészt a Layer-2 átkapcsolja az adatokat a következő rétegre a rendszer MAC-címe alapján.
Hálózati réteg
A hálózati réteg az adatkapcsolati réteg tetején található, és a harmadik az OSI modell aljától. Hálózati címeket, például IP-címeket használ, hogy az adatcsomagokat különböző vagy azonos protokollokon és hálózatokon működő fogadó csomópontokhoz irányítsa.
Két fő feladatot lát el:
- Különböző hálózati csomagokra osztja a hálózati szegmenseket, miközben újra összeállítja a hálózati csomagolókat a célcsomóponton.
- Felfedezi az optimális útvonalat a fizikai hálózatban, és ennek megfelelően irányítja a csomagokat.
Optimális útvonalon azt értem, hogy ez a réteg megtalálja a legrövidebb, legidőhatékonyabb és legkönnyebb útvonalat a küldő és a vevő között az adatátvitelhez kapcsolók, útválasztók és különféle hibaészlelési és -kezelési módszerek segítségével.
Hálózati réteg
Ennek érdekében a hálózati réteg logikai hálózati címet és a hálózat alhálózati kialakítását használja. Függetlenül attól, hogy az eszközök ugyanazon a hálózaton vannak-e vagy sem, ugyanazt a protokollt használják-e vagy sem, és ugyanazon a topológián dolgoznak-e vagy sem, ez a réteg logikai IP-cím és útválasztó segítségével továbbítja az adatokat a forrástól a célállomásig. Tehát fő összetevői az IP-címek, alhálózatok és útválasztók.
- IP-cím: Ez egy globálisan egyedi 32 bites szám, amely minden eszközhöz van hozzárendelve, és logikai hálózati címként működik. Két részből áll: állomáscím és hálózati cím. Az IP-címeket jellemzően négy, ponttal elválasztott szám jelöli, például 192.0.16.1.
- Útválasztók: A hálózati rétegben az útválasztók a különböző nagy kiterjedésű hálózatokban (WAN) működő eszközök közötti adatkommunikációra szolgálnak. Mivel az adatátvitelre használt útválasztók nem ismerik a pontos célcímet, az adatcsomagok továbbításra kerülnek.
Csak a hálózatuk helyéről és az útválasztási táblázatban gyűjtött tőkeáttételi adatokkal rendelkeznek. Ez segít az útválasztóknak megtalálni az adattovábbítási útvonalat. Amikor végül eljuttatja az adatokat a célhálózathoz, az adatokat elküldi a hálózat célállomására.
- Alhálózati maszkok: Az alhálózati maszk a logikai cím 32 bitjéből áll, amelyet az útválasztó az IP-címen kívül felhasználhat a célállomás helyének felderítésére az adatok továbbításához. Ez azért fontos, mert a gazdagép és a hálózati cím nem elegendő a hely megtalálásához, legyen az távoli hálózatban vagy alhálózatban. Az alhálózati maszk például a 255.255.255.0 lehet.
Az alhálózati maszkot megnézve megtudhatja a hálózati címet és a gazdagép címét. Tehát amikor egy adatcsomag érkezik a forrásból a kiszámított célcímmel, a rendszer fogadja az adatokat és továbbítja a következő rétegnek. Ez a réteg nem követeli meg a küldőtől, hogy várjon a fogadó nyugtára, ellentétben a 2. réteggel.
Szállítási réteg
A szállítási réteg alulról a negyedik az OSI modellben. Adatokat vesz át a hálózati rétegből, és továbbítja az alkalmazási rétegnek. Ebben a rétegben az adatokat „szegmenseknek” nevezik, és a réteg elsődleges feladata a teljes üzenet kézbesítése. Azt is nyugtázza, ha az adatátvitel sikeresen megtörtént. Ha bármilyen hiba van, akkor visszaadja az adatokat.
Ezen kívül a szállítási réteg adatfolyam-vezérlést végez, a zökkenőmentes átvitel érdekében ugyanolyan sebességgel továbbítja az adatokat, mint a fogadó eszköz, kezeli a hibákat, és a hibák megtalálása után újra kéri az adatokat.
Szállítási réteg
Értsük meg, mi történik a két végén:
- A küldő végén, az OSI modell magasabb rétegeiből a formázott adatok vételekor a szállítási réteg szegmentálást hajt végre. Ezután áramlás- és hibakezelési technikákat valósít meg a zökkenőmentes adatátvitel érdekében. Ezután hozzáadja a forrás és a cél portszámát a fejléchez, és befejezi a szegmenseket a hálózati réteghez.
- A vevő végén a szállítási réteg a fejléc megtekintésével azonosítja a portszámot, majd elküldi a kapott adatokat a megcélzott alkalmazásnak. Ezenkívül sorba rendezi és összeállítja a szegmentált adatokat.
A szállítási réteg hibamentes és végpontok közötti kapcsolatot biztosít a hálózatban lévő eszközök vagy gazdagépek között. Belső és inter alhálózatok adatszegmenseit szolgáltatja.
A végpontok közötti kommunikáció engedélyezéséhez a hálózatban minden eszköznek rendelkeznie kell szállítási szolgáltatás hozzáférési ponttal (TSAP) vagy portszámmal. Ez segít a gazdagépnek felismerni a peer gazdagépeket a távoli hálózat portszáma alapján. Általában manuálisan vagy alapértelmezés szerint található meg, mivel a legtöbb alkalmazás az alapértelmezett 80-as portszámot használja.
A szállítási réteg két protokollt használ:
- Az átvitelvezérlő protokoll (TCP): Ez a megbízható protokoll először az adatátvitel megkezdése előtt hozza létre a kapcsolatot a gazdagépek között. Ez megköveteli a fogadótól, hogy visszaigazolást küldjön arról, hogy megkapta-e az adatokat vagy sem. Rajta kapja a nyugtát, elküldi a második adatköteget. Ezenkívül figyeli az átviteli sebességet és az áramlásszabályozást, és kijavítja a hibákat.
- User Datagram Protocol (UDP): Megbízhatatlannak tekinthető, és nem kapcsolatorientált. A gazdagépek közötti adatátvitel után nem kell a címzettnek elküldenie a nyugtát, és tovább küldi az adatokat. Ez az oka annak, hogy hajlamos a kibertámadásokra, például az UDP-áradásokra. Használják online játékokban, video streamingben stb.
A szállítási réteg néhány funkciója:
- Megszólítja a szolgáltatási pontokat: A szállítási rétegnek van egy portcíme vagy szolgáltatási pont címe, amely segít az üzenetnek a megfelelő vevőhöz eljuttatni.
- Hibaészlelés és -vezérlés: Ez a réteg hibaészlelést és -vezérlést kínál. Hiba fordulhat elő, amikor a szegmens vagy az adatok az útválasztó memóriatárában vannak tárolva, még akkor is, ha nem történik hiba az adatátvitel során. És ha hiba történik, az adatkapcsolati réteg nem fogja tudni észlelni. Ezenkívül előfordulhat, hogy az összes hivatkozás nem biztonságos; ezért szükség van a hibadetektálásra a szállítási rétegben. Ez két módszerrel történik:
- Ciklikus redundancia ellenőrzés
- Ellenőrző összeg generátor és ellenőrző
Session Layer
munkamenet réteg
Az OSI-modell aljától számított ötödik réteg a munkamenet réteg. Kommunikációs csatornák, más néven munkamenetek létrehozására szolgál a különböző eszközök között. Olyan feladatokat lát el, mint:
- Nyitó ülések
- Záróülések
- Nyitva és teljes mértékben működőképes állapotban tartásuk adatátvitel közben
- Dialógus-szinkronizálást kínál a különböző alkalmazások között a zökkenőmentes adatátvitel érdekében, veszteség nélkül a fogadó oldalon.
A munkamenet réteg ellenőrzési pontokat hozhat létre a biztonságos adatátvitel érdekében. Ha a munkamenet megszakad, az összes eszköz folytatja az átvitelt az utolsó ellenőrzőponttól. Ez a réteg lehetővé teszi a különböző platformokat használó felhasználók számára, hogy aktív kommunikációs munkameneteket hozzanak létre közöttük.
Bemutató réteg
A hatodik réteg alulról a prezentációs réteg vagy fordítási réteg. A fenti alkalmazási rétegbe küldendő adatok előkészítésére szolgál. Olyan adatokat jelenít meg a végfelhasználók számára, amelyeket a felhasználók könnyen megértenek.
A prezentációs réteg leírja, hogy a hálózat két eszközének hogyan kell tömörítenie, titkosítania és kódolnia az adatokat ahhoz, hogy a vevő megfelelően fogadja. Ez a réteg olyan adatokat használ, amelyeket az alkalmazási réteg továbbít, majd elküld a munkamenet rétegnek.
A megjelenítési réteg kezeli a szintaxist, mivel a küldő és a fogadó különböző kommunikációs módokat használhat, ami következetlenségekhez vezethet. Ez a réteg lehetővé teszi a rendszerek számára, hogy ugyanazon a hálózaton könnyen kommunikáljanak és megértsék egymást.
A 6-os réteg olyan feladatokat hajt végre, mint:
- Adatok titkosítása a feladó oldalán
- Adatok visszafejtése a vevő oldalán
- Fordítás, például ASCII formátum EBCDIC-re
- Adatok tömörítése multimédiához az átvitel előtt
A réteg a karaktereket és számokat tartalmazó adatokat bitekre bontja, majd továbbítja. Ezenkívül lefordítja az adatokat egy hálózathoz a kívánt formátumban és különböző eszközökhöz, például okostelefonokhoz, táblagépekhez, számítógépekhez stb., elfogadott formátumban.
Alkalmazási réteg
Az alkalmazás a hetedik és a legfelső réteg az OSI modellben. A végfelhasználói szoftverek és alkalmazások, például az e-mail kliensek és a webböngészők használják ezt a réteget.
Az alkalmazási réteg olyan protokollokat biztosít, amelyek lehetővé teszik a szoftverrendszerek számára az adatok továbbítását és a végfelhasználók érdemi információszolgáltatását.
Példa: Az alkalmazási réteg protokolljai lehetnek a híres hipertext átviteli protokoll (HTTP), az egyszerű levélátviteli protokoll (SMTP), a tartománynévrendszer (DNS), a fájlátviteli protokoll (FTP) és még sok más.
TCP/IP vs. OSI modell: különbségek
A legfontosabb különbségek a TCP/IP és az OSI modell között:
- A TCP/IP, amelyet az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma (DoD) hozott létre, régebbi koncepció, mint az OSI modell.
- A TCP/IP funkcionális modell speciális kommunikációs problémák megoldására készült, és szabványos protokollokon alapul. Az OSI-modell ezzel szemben egy általános modell, amely protokollfüggetlen, és amelyet a hálózati kommunikáció meghatározására használnak.
- A TCP/IP modell egyszerűbb és kevesebb réteget tartalmaz, mint az OSI modell. Négy rétegből áll, általában:
- A hálózati hozzáférési réteg, amely egyesíti az 1. és 2. OSI réteget.
- Az internetes réteg, amelyet az OSI modellben hálózati rétegnek neveznek
- Szállítási réteg
- Alkalmazási réteg, amely egyesíti az 5., 6. és 7. OSI réteget.
- Az OSI modell hét rétegből áll: a fizikai rétegből, az adatkapcsolati rétegből, a hálózati rétegből, a szállítási rétegből, a munkamenet rétegből, a megjelenítési rétegből és az alkalmazási rétegből.
- A TCP/IP-t használó alkalmazások az összes réteget felhasználják, de az OSI-modellben a legtöbb alkalmazás nem használja mind a hét rétegét. Valójában az 1-3 réteg csak adatátvitelnél kötelező.
Következtetés
Az OSI-modell ismerete segíthet a fejlesztőknek és a szállítóknak olyan szoftveralkalmazások és termékek létrehozásában, amelyek együttműködnek és biztonságosak. Segít abban is, hogy különbséget tegyen a különböző kommunikációs eszközök és protokollok között, és hogyan működnek egymással. És ha Ön olyan diák, aki egy hálózati vizsga, például CCNA-tanúsítvány letételére törekszik, hasznos lehet az OSI modell ismerete.