MODELUL OSI

MODELUL OSI

SCOPUL MODELULUI OSI

Modelul de referinta OSI( Open System Interconnection) este principalul model pentru comunicatiile in interiorul retelei. Desi exista mai multe modele, majoritatea vanzatorilor de echipamente de retea din ziua de azi folosesc modedul OSI mai ales atunci cand vor sa instruiasca utilizatorii cu privire la folosirea echipamentului. Modelul este, astfel, considerat cel mai bun mijloc de instruire a utilizatorilor cu privire la mecanismul de primire si trimitere a datelor pe retea. Modelul OSI le permite utilizatorilor vizualizarea functiilor pe care le indeplineste fiecare nivel. De asemenea, modelul OSI poate fi folosit pentru a intelege cum este transportata informatia(sau pachetele de date) de la programele aplicatie, cum ar fi editorul de text, prin intermediul mediului de retea( ex: cablul coaxial), ajungand apoi la programele aplicatie care sunt localizate in alt calculator al retelei.

Modelul OSI imparte arhitectura retelei in sapte nivele, construite unul deasupra altuia, adaugand functionalitate serviciilor oferite de nivelul inferior. Modelul nu precizeaza cum se construiesc nivelele, dar insista asupra serviciilor oferite de fiecare si specifica modul de comunicare intre nivele prin intermediul interfetelor.Impartirea pe nivele are urmatoarele avantaje:

Ø      Separa comunicarea pe retea in componente mai mici pentru o mai usoara inelegere.

Ø      Standardizeaza componentele retelei pentru a permite mai multor vanzatori de echipamente furnizarea aceluiasi fel de produse.

Ø      Permite diferitelor tipuri de echipamente si soft-uri de retea sa comunice intre ele.

Ø      Impiedica schimbarile ce se produc pe un nivel, sa afecteze celelalate nivele, in acest fel dezvoltarea fiind accelerata.

NIVELE MODELULUI OSI

Fiecare nivel al modelului OSI trebuie sa indeplineasca un set de functii pentru ca datele sa ajunga de la sursa la destinatie prin intermediul retelei. Nivele superioare ale modelului OSI( aplicatie, prezentare si sesiune-nivele 7, 6, 5) sunt orientate catre oferirea de servicii aplicatiilor. Nivelele inferioare (transport, retea, legatura de date si fizic- nivele 4,3,2 si 1) sunt orientate catre flux de date de la sursa la destinatie, prin intermediul retelei.

Nivelul de Aplicatie(nivelul sapte)

Nivelul aplicatie ofera servicii de comunicatie aplicatiilor utilizatorului .Functiile acestui nivel sunt urmatoarele:

Ø      Identificarea si stabilirea disponibilitatii partenerilor cu care se doreste comunicarea.

Ø      Sincronizeaza aplicatiile de pe cele doua calculatoare care comunica intre ele.

Ø      Stabileste procedurile de recuperare a datelor pierdute.

Ø      Controleaza integritatea datelor.

Nivelul aplicatie este cel mai apropiat de utilizator. Acesta determina daca exista suficiente resurse pentru comunicarea intre sisteme. Fara nivelul de aplicatie nu ar exista suport pentru comunicarea pe retea. Nivelul aplicatie nu ofera servicii altor nivele ale modelului OSI. Acesta ofera servicii proceselor ce apartin aplicatiilor ce ies din sfera modelului OSI. Exemple de astfel de procese includ editoare de texte. In plus, nivelul aplicatie ofera o interfata directa pentru restul modelului OSI prin folosirea unor aplicatii de retea, cum ar fi e-mail, FTP(File Transfer Protocol-protocol pentru transferul fisierelor).

Nivelul Prezentare(nivelul sase)

Nivelul prezentare este raspunzator pentru reprezentarea datelor intr-o forma pe care sistemul destinatie o poate intelege. Pentru a intelege mai bine conceptual, voi face o analogie cu o situatie in care doi oameni vorbesc limbi diferite. Singura modalitate ca cei doi sa se intelega este de a avea o alta persoana pe post de traducator. Nivelul prezentare are rolul acestui traducator pentru echipamentele ce trebuie sa comunice pe o retea. Nivelul prezentare indeplineste trei functii principale:

Ø      Stabileste sintaxa de reprezentare a datelor(coduri).

Ø      Criptarea si, repspectiv, decriptarea datelor.

Ø      Compresia datelor.

Pentru a intelege cum functioneaza aceste coduri sa luam un exemplu in care avem doua sisteme diferite. Primul foloseste codul EBCDIC( Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) pentru a reprezenta caracterele pe ecran. Cel de-al doilea sistem foloseste codul ASCII( American Standard Code for Information Interchange) pentru a realiza aceeasi functie. Nivelul prezentare face conversie intre cele doua coduri. Standardele nivelului prezentare determina deasemenea cum sunt reprezentate imaginile grafice. Doua dintre aceste standarde sunt:

Ø      TIFF( Tagged Image File Format)- un format pentru imagini cu rezolutie mare.

Ø      JPEG(Joint Photographic Experts Group)- format grafic folosit adesea pentru a comprima imaginile statice ale pozelor complexe.

Alte standarde ale nivelului prezentare ghideaza prezentarea filmelor si a sunetelor. Dintre acestea fac parte:

Ø      MIDI( Musical Instrument Digital Interface)- pentru muzica digitala.

Ø      MPEG(Motion Picture Experts Group)- standard pentru compresia si codarea filmelor pentru inregistrarea pe CD.

Nivelul sase este deasemenea raspunzator de criptarea datelor. Aceasta protejeaza informatia in timpul transmisiei. Tranzactiile financiare( ex: informatiile de pe cartea de credit) folosesc criptarea pentru protejarea informatiilor importante cat timp informatia tranziteaza internetul.

Nivelul prezentare se ocupa si de compresia fisierelor. Compresia foloseste algoritmi( formule matematice complexe) pentru a micsora dimensiunile unui fisier. Algoritmul "cauta" in fiecare fisier o insiruire de biti care se repeta, apoi inlocuind-o cu un simbol. Pentru a intelege mai bine putem face o analogie- porecla unei persoane "Alexa", care reprezinta simbolul , poate inlocui numele acesteia-"Alexandra".

Nivelul sesiune( nivelul cinci)

Nivelul sesiune- asa cum sugereaza numele nivelului, acesta stabileste, gestioneaza si finalizeaza sesiunile(conversatiile) intre doua sisteme ce comunica. Acesta isi ofera serviciile nivelului prezentare. Deasemenea el sincronizeaza dialogul dintre cele doua nivele de prezentare si gestioneaza schimbul de date care are loc intre ele. Nivelul cinci asigura un transfer de date eficient, si raporteaza problemele care apar la nivele 5, 6, 7.

Nivelul transport(nivelul patru)

Nivelul transport segmenteaza fluxul de date pe sistemul sursa si apoi reasambleaza sefmentele pe sistemul destinatie pentru a forma la loc fluxul de date. Granita dintre nivelul transport si nivelul sesiune poate fi considerata a fi granita dintre protocoalele aplicatie si protocoalele pentru fluxul de date. Sintagma "calitatea serviciilor" este adesea folosita pentru a descrie nivelul patru. Functiile sale principale sunt transportarea si reglarea fluxului de informatie de la sursa la destinatie, cu acuratete.

Alte functii ale nivelului patru sunt:

Ø      Controlul erorilor

Ø      Controlul congestiei

Acestea vor fi prezentate in detaliu in alta sectiune a acestui capitol.

Nivelul retea(nivelul trei)

Acest nivel stabileste legatura si selectarea rutei pe care vor circula datele intre sursa si destinatie. Determinarea rutei permite unui router, echipament ce functioneaza pe acest nivel, sa evalueze rutele catre destinatie alegand-o pe cea mai scurta. Determinarea rutei pe care o poate urma un pachet poate fi comparata cu o persoana care conduce o masina dintr-o parte a orasului in cealalta. Soferul are o harta cu strazile pe care trebuie sa le urmeze pentru a ajunge la destinatie. Intr-o maniera similara, routerul foloseste deasemenea o harta ce indica rutele disponibile spre destinatie. Routerul poate lua decizii in functie de densitatea traficului, rata de transfer a legaturii, latimea benzii. Acest lucru este similar cu alegerea unui sofer de a merge pe o ruta mai rapida dar mai aglomerata, cum ar fi autostrada, in locul unor stradute laturalnice care sunt mai putin aglomerate.

Nivelul legatura de date(nivelul doi)

Acesta asigura transferul datelor pe mediul fizic(cablu). Nivelul legatura de date se ocupa de adresarea fizica(care este opusa celei logice) ,topologia retelei ,accesul la retea si reglarea fluxului de date pe mediul fizic( astfel incat transmitatorul sa nu furnizeze date mai rapid decat le poate accepta receptorul)

Nivelul fizic(nivelul unu)

Nivelul fizic defineste specificatiile electrice,mecanice,procedurale si functionale (cum ar fi nivele de tensiune,forme de unda,diagrame de timp,conectori,distanta maxima la care se poate transmite fara a fi necesara regenerarea semnalului) pentru activarea,mentinerea si dezactivarea legaturii fizice intre sursa si destinatie.

Adrese fizice si logice

Adresele fizice,sau adresele MAC, sunt scrise in memoria numai-citeste(ROM) a placii de retea.Adresa MAC are 48 de biti si este exprimata sub forma a 12 digits cifre in sistemul hexazecimal. Primele sase identifica fabricantul placii de retea si sunt gestionate de IEEE(The Institute of Electrical and Electronic Engineers) ,celelalte sase fiind gestionate de fabricant.Nu exista doua adrese MAC identice.

Adresele logice,sau adrese IP, sunt asignate de administratorul retelei .Acesta poate grupa , logic, echipamentele in functie de : zonele geografice in care se gasesc,etajul cladirii sau departament . Fiind implementate in soft acestea pot fi schimbate foarte usor .

O adresa IP este constituita dintr-un grup de patru numere zecimale separate de caracterul punct ("."), fiecare numar fiind cuprins intre 1 si 256=2⁸ . Pornind de la aceasta structura de numere zecimale, protocolul IP construieste un cod (adresa) in binar pe un cuvant de 32 biti (4 octeti) ce va fi alcatuit din doua campuri: primul identifica o retea iar al doilea identifica un calculator de pe acea retea.

1.4 Interactiunea intre nivelele modelului OSI

Atunci cand doua calculatoare comunica, in fapt, se realizeaza o comunicare intre nivelele de acelasi rang ale celor doua masini. Nivelul n al masinii A realizeaza schimb de date cu nivelul n al masinii B prin intermediul unui protocol numit protocolul nivelului n . In realitate datele nu sunt transmise de la nivelul n al unei masini catre nivelul n al alteia. In schimb, fiecare nivel realizeaza prelucrarile specifice asupra datelor si le transmit nivelului inferior, pana la nivelul fizic unde se realizeaza schimbul efectiv de date. Doar din punct de vedere logic se poate vorbi de o 'conversatie' intre nivelele a doua masini.
Intre oricare doua nivele adiacente exista o interfata , care stabileste care sunt serviciile oferite nivelului superior.

In figura 1 este ilustrat traseul pe care-l urmeaza datele pe calculatorul sursa si apoi pe calculatorul destinatie.

Figura 1-Traseul parcurs de date

Datele sunt create de o aplicatie pe calculatorul sursa. Fiecare nivel creeaza un antet (eng-header) si trimite datele nivelului inferior (sageata de la pasul 1 arata traseul datelor ).Pe langa acesta,nivelul doi adauga si un camp numit "trailer"(la sfarsitul datelor).

Nivelul inferior plaseaza datele primite de la nivelul superior in spatele antetului propriu ,realizand astfel incapsularea informatiei.

Pentru a incapsula datele trebuie parcurse urmatoarele etape:

Figura 2-Incapsularea datelor

1. Construirea datelor

Caracterele alfanumerice ale mesajului de posta electronica (eng e-mail) sunt convertite in date .

2.Impachetarea datelor

Datele sunt impachetate pentru transport pe retea.Folosind segmente ,functia de tranport se asigura ca cele doua calculatoare pot comunica eficient.

3. Adaugarea adresei IP antetului de nivel trei.

La nivelul retea datele sunt puse intr-un pachet ,care va primi un antet ce contine adresele logice ale sursei si destinatiei.Cu ajutorul adreselor IP ,datele vor fi dirijate prin retea catre destinatie.

4.Adaugarea antetului si trailer-ului la nivelul legatura de date

Nivelul legatura de date realizand o comunicare corecta intre doua noduri adiacente ale retelei. Mecanismul utilizat in acest scop este impartirea bitilor in cadre(eng-frame), carora le sunt adaugate informatii de control.

Fiecare echipament de retea trebuie sa puna pachetul de date intr-un cadru .

5 Conversia in biti a cadrului

Pentru a putea fi transmis pe mediul fizic (cablu) ,cadrul trebuie convertit in biti.

Dupa ce aceste etape au fost parcurse, urmeaza transmisia datelor pe mediul fizic (pasul 2-Figura 1). Datele sunt receptionate de destinatie (pasul 3), urmand ca mai apoi sa fie procesate de catre fiecare nivel in parte(pasul 4).

Procesarea este alcatuita din urmatoarele etape:

1. Nivelul fizic asigura sincronizarea bitilor si stocheaza informatia binara intr-o memorie tampon.Deasemena acesta trebuie sa anunte nivelul legatura de date ca un cadru a fost receptionat ,dupa ce semnalul primit a fost decodificat.

2. Nivelul legatura de date examineaza secventa de verificarea a cadrului (FCS-frame check sequence) pentru a determina daca au aparut erori in timpul transmisiei.Daca au aparut erori cadrul este inlaturat(unele protocoale de nivel doi pot recupera erorile).Apoi adresa MAC este examinata si daca se potriveste cu adresa calculatorului destinatie atunci datele sunt predate nivelului trei.

3. La nivelul retea are loc verificarea adresei logice si daca aceasta este identica cu adresa IP a destinatiei, datele sunt predate nivelului patru .

4. Daca a fost selectata optiunea de recuperare a erorilor pentru nivelul de transport, atunci aceasta informatie se va gasi, codata, in antetul nivelui patru. Dupa recuperarea erorilor si punerea in ordine a segmentelor datele sunt trimise nivelului superior.

5.Nivelul sesiune se asigura ca fluxul de date din care face mesajul a fost receptionat in totalitate.Daca acest lucru nu se realizeaza atunci mesajul nu va avea nici un inteles.Dupa ce toate sesiunile au fost incheiate, antetul este indepartat si datele sunt predate nivelului urmator.

6.Datele sunt convertite intr-un format pe care nivelul sapte il poate intelege.De exemplu daca datele sunt intr-un format binar se face conversia lor in caractere.Antetul nivelului prezentare este transmis doar in faza de intiere a transferului de date.

7.Dupa ce nivelul aplicatie proceseaza ultimul antet mesajul de posta electronica poate fi afisat pe ecranul calculatorului destinatie.