Podstawy Sieci Komputerowych i Transmisji Danych

Model OSI (Open Systems Interconnection) został opracowany przez International Organization for Standardization (ISO) i sformalizowany w 1984 roku. Stanowi on pierwsze ramy określające, w jaki sposób informacje powinny być przesyłane przez sieć. Jest to teoretyczny model opisujący procesy niezbędne do przeprowadzenia komunikacji w sieci komputerowej. Zorganizowany został jako stos warstw, gdzie każda warstwa opiera się na tej poniżej i oferuje usługi tej powyżej. Istotą modelu OSI jest oddzielenie różnych aspektów sieciowej komunikacji do odseparowanych warstw, co ułatwia zrozumienie i zarządzanie złożonymi procesami sieciowymi. Każda warstwa modelu OSI ma swoje określone zadania i korzysta z protokołów niezbędnych do ich realizacji. Komunikacja między warstwami odbywa się poprzez dobrze zdefiniowane interfejsy, a każda warstwa ukrywa swoje wewnętrzne działanie przed pozostałymi.

Model OSI składa się z siedmiu warstw, z których każda odpowiada za określoną funkcję sieciową. Warstwy te to:

1. Fizyczna

2. Łącza danych

3. Sieciowa

4. Transportowa

5. Sesji

6. Prezentacji

7. Aplikacji

Każda warstwa oferuje usługi warstwie wyżej położonej, jednocześnie chroniąc ją przed szczegółami implementacji tych usług. W ten sposób każda warstwa działa jak rodzaj wirtualnej maszyny, oferując określone usługi warstwie wyżej. Ważnym aspektem modelu OSI jest proces enkapsulacji, gdzie każda warstwa dodaje nagłówek (a czasami i stopkę) zawierający informacje protokołu specyficzne dla danej warstwy. Te nagłówki nazywane są jednostkami danych protokołu (PDU).

Opis poszczególnych warstw modelu OSI

1. Warstwa Fizyczna (1): Kontroluje sygnalizację i przesyłanie surowych bitów na fizycznym medium. Obejmuje specyfikacje dotyczące okablowania, złączy, transceiverów, kart sieciowych (NIC), urządzeń radiowych i koncentratorów (hubów).

2. Warstwa Łącza Danych (2): Odpowiada za transport danych w obrębie sieci. Składa się z dwóch podwarstw: Kontroli Łącza Logicznego (LLC), która służy jako pośrednik między fizycznym łączem a wszystkimi protokołami wyższych warstw, oraz Kontroli Dostępu do Nośnika (MAC), która kontroluje dostęp do fizycznego medium. Technologie tej warstwy obejmują Ethernet, Token Ring, FDDI, 802.11 Wireless, Frame Relay i ATM.

3. Warstwa Sieciowa (3): Kontroluje komunikację międzysieciową i ma dwa kluczowe zadania: adresowanie logiczne oraz routing. Najbardziej znanymi protokołami tej warstwy są IP (Internet Protocol) i IPX (Internetwork Packet Exchange, obecnie niemal całkowicie przestarzały).

4. Warstwa Transportowa (4): Odpowiada za niezawodny transfer danych, zapewniając, że dane dotrą do miejsca przeznaczenia bez błędów i w kolejności. Wyróżnia się protokoły zorientowane na połączenie (np. TCP) i bezpołączeniowe (np. UDP).

5. Warstwa Sesji (5): Odpowiada za nawiązywanie, utrzymywanie i zamykanie sesji między urządzeniami. Mimo że wiele nowoczesnych protokołów sieciowych nie implementuje protokołów warstwy sesji, ta warstwa ma znaczenie dla wysokiej dostępności i odporności na awarie.

6. Warstwa Prezentacji (6): Kontroluje formatowanie i składnię danych użytkownika dla warstwy aplikacji, zapewniając, że dane wysłane przez jedną aplikację mogą być zrozumiane przez drugą. Obejmuje standardy dla różnych typów danych (tekst, obrazy, audio, wideo) i może wykonywać konwersje formatów, a także szyfrowanie i kompresję danych.

7. Warstwa Aplikacji (7): Dostarcza interfejs między aplikacją użytkownika a siecią. Aplikacja użytkownika sama w sobie nie znajduje się na tej warstwie – znajduje się tam protokół. Aplikacje, takie jak przeglądarka internetowa czy klient poczty elektronicznej, używają protokołów warstwy aplikacji, takich jak FTP, HTTP, POP3, SMTP, Telnet, do interakcji z siecią.

Wykorzystanie modelu OSI dla projektowania i analizy sieci

Model OSI jest często wykorzystywany w projektowaniu, analizie i zarządzaniu sieciami komputerowymi. Dzięki wyraźnemu podziałowi na warstwy, model OSI umożliwia inżynierom i projektantom sieci zrozumienie i zarządzanie złożonymi procesami sieciowymi. Każda warstwa modelu zajmuje się określonym zestawem zadań i problemów. Pozwala to na łatwiejsze zarządzanie złożonością systemów sieciowych, a także na ich rozbudowę i modyfikację bez wpływu na inne części systemu.

Model OSI jest również wykorzystywany do tworzenia i interpretacji standardów sieciowych, co ułatwia interoperacyjność różnych technologii i urządzeń sieciowych. Zapewnia on wspólną terminologię i koncepcję dla różnych aspektów sieci, co jest kluczowe dla zrozumienia i rozwoju technologii sieciowych. Ponadto, model OSI jest używany jako narzędzie edukacyjne, pomagając w nauczaniu podstawowych koncepcji sieciowych oraz w zrozumieniu, w jaki sposób różne protokoły i technologie sieciowe współpracują ze sobą.