Model referencyjny OSI

Budowa sieci komputerowej z pozoru może się wydawać prosta. Na pierwszy rzut oka są to połączone komputery za pomocą przewodów. Jednak kiedy zagłębimy się w szczegóły okazuje się, że sprawa nie jest aż taka prosta. W tym artykule przedstawię model referencyjny OSI jaki stosowany jest w sieciach komputerowych. 

Model referencyjny OSI – definicja i struktura

Model referencyjny OSI został opracowany przez organizację ISO. Organizacja ISO w tłumaczeniu to Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna. Model referencyjny OSI jest globalnym standardem określającym wymagania jakie muszą być spełnione do prawidłowego funkcjonowania w środowiskach wielosystemowych. 

Pojawienie się jednego standardu w postaci modelu referencyjnego OSI nie odbyło się bez zgrzytów. Przed pojawieniem się standardu każdy z producentów urządzeń i oprogramowania sieciowego posiadał swoje rozwiązania. Łatwo sobie wyobrazić jakie było ich zaskoczenie po opracowaniu otwartego standardu. Wprowadzenie modelu referencyjnego OSI pozwoliło ograniczyć monopolistyczne działania producentów, którzy wdrażali swoje rozwiązania. 

Model referencyjny OSI został podzielony na 7 warstw funkcjonalnych. Warstwy te zostały ułożone w kolejności w jakiej przebiega proces komunikacji. W modelu referencyjnym OSI wyróżniamy: 

  • Warstwa fizyczna
  • Warstwa łącza danych
  • Warstwa sieci
  • Warstwa transportu
  • Warstwa sesji
  • Warstwa prezentacji
  • Warstwa aplikacji

Model referencyjny OSI - warstwa fizyczna

Warstwa fizyczna modelu referencyjnego OSI jest odpowiedzialna za przysłanie danych. Warstwa fizyczna odbiera tzw. ramki danych z warstwy poprzedzającej czyli warstwy łącza danych. Ogólnie rzecz ujmując warstwa fizyczna odpowiedzialna jest za wysyłanie danych oraz ich odbieranie. Po odebraniu danych warstwa fizyczna przekazuje je do warstwy łącza danych, co pozwala je ukształtować i odczytać. 

Warstwa fizyczna modelu referencyjnego OSI obejmuje wszystkie procesy przenoszenia danych z sygnałów nośnika i odbierania sygnału z nośnika. Dla zobrazowania całej tej sytuacji można powiedzieć, że warstwa fizyczna jest to tylko złącze w karcie sieciowej, a nośnikami danych są różnego rodzaju kable sieciowe takie jak kable koncentryczne, światłowody itp. 

Model referencyjny OSI - warstwa łącza danych

Kolejną warstwą w modelu referencyjnym OSI jest warstwa łącza danych, która podobnie jak warstwa fizyczna posiada dwie podstawowe funkcje – odbieranie i nadawanie. Zadaniem warstwy łącza danych jest pakowanie bitów danych otrzymanych z warstwy fizycznej w tzw. ramki. Tworzenie ramek w warstwie łącza danych polega na zapisywaniu przychodzących strumieni danych w postaci bitów do pamięci czyli tzw. bufora. Dane gromadzone są do momentu aż możliwe jest utworzenie ramki i przesłanie jej do kolejnej warstwy wmodelu referencyjnym OSI. Te dwie warstwy są konicznie aby mogły funkcjonować jakiekolwiek sieci komputerowe. 

Innym zadaniem warstwy łącza danych jest sprawdzanie czy otrzymane dane dotarły do miejsca gdzie zostały wysłane. Warstwa łącza danych zapewnia wysoką skuteczność sprawdzania danych dzięki wprowadzonemu mechanizmowi, który działa tak jak przedstawione jest to poniżej: 

  • Węzeł początkowy otrzyma wiadomość od węzła końcowego o poprawności otrzymanych danych – czyli miejsce skąd dane zostały wysłane czekają na potwierdzanie z miejsca gdzie dane zostały odebrane. Dzięki temu mamy gwarancję, że dane z pewnością dotrą
  • Węzeł końcowy czyli docelowy zweryfikuje integralność zwartości i dopiero wtedy wyśle potwierdzenie – miejsce docelowe gdzie dane docierają, przed wysłaniem potwierdzenia do miejsca początkowego, są sprawdzane i dopiero potem wysyłane jest potwierdzanie do miejsca wysyłki

Model referencyjny OSI - warstwa sieci

Trzecią warstwą modelu referencyjnego OSI jest warstwa sieci. Warstwa sieci odpowiedzialna jest za określanie trasy datagramów (ramek, które umieszczone są w kopertach z adresami odbiorców). W tym miejscu należy dodać, że mimo przykładania dużej wagi do weryfikacji poprawności wysyłanych i otrzymywanych danych, ta warstwa modelu referencyjnego OSI nie posiada mechanizmu kontroli błędów. Warstwa sieci polega w zupełności na warstwie łącza danych. 

Dzięki warstwie sieci możliwe jest komunikowanie się z komputerami znajdującymi się poza siecią lokalną. Możliwe jest to dzięki protokołom trasowania: 

  • IP
  • IPX
  • AppleTalk

Na koniec należy wspomnieć, że warstwa sieci nie jest konieczna w przypadku kiedy komunikacja przebiega w sieci lokalnej, gdzie komputery znajdują się w jednym segmencie sieci. W przypadku kiedy komputery znajdują się w różnych segmentach użycie warstwy sieci modelu referencyjnego OSI jest obligatoryjne.

Model referencyjny OSI - warstwa transportu

Czwarta warstwa modelu referencyjnego OSI warstwa transportu odgrywa dwie ważne role w całym mechanizmie sieci. Pierwszym zadaniem warstwy transportu jest sprawdzenie integralności transmisji. Można pomyśleć, że takie zadanie ma warstwa łącza danych i z tym należy się zgodzić. Jednak jest mała różnica między tymi dwiema warstwami. Warstwa transportu umożliwia sprawdzenie integralności transmisji nawet w przypadku kiedy komputery komunikujące się ze sobą znajdują się w różnych segmentach sieci również poza lokalnymi sieciami LAN. 

Drugim bardzo ważnym zadaniem warstwy transportu w modelu referencyjnym OSI jest układanie otrzymanych pakietów danych w odpowiedniej kolejności. Czasami może się zdarzyć, że pakiety nie dojdą w skutek uszkodzenia mechanicznego nośników danych lub też z innego powodu. 

Model referencyjny OSI - warstwa sesji

Piąta warstwa modelu referencyjnego OSI to warstwa sesji. Warstwa sesji jest często dołączana do warstwy transportu. Wiele protokołów używa jej bardzo rzadko. Zadaniem tej warstwy jest zarządzanie przebiegiem komunikacji między dwoma maszynami. Dzięki tej warstwie wiadomo czy komunikacja jest możliwa w obu kierunkach. 

Model referencyjny OSI - warstwa prezentacji

Zadanie jakie zostało przypisane szóstej warstwie modelu referencyjnego OSI jest bardzo istotne. Warstwa prezentacji jest odpowiedzialna za zarządzanie sposobem kodowania danych, które przez nią przechodzą. Znane są bowiem różne metody kodowania danych. Aby zapobiec niezgodnościom warstwa prezentacji „tłumaczy” otrzymane dane na zrozumiały język komunikacji. 

Model referencyjny OSI - warstwa aplikacji

Warstwa aplikacji jak mogło by się wydawać nie jest odpowiedzialna za aplikacje klienckie, które korzystają z sieci. Warstwa aplikacji jest odpowiedzialna za obsługę żądań jakie wychodzą np. z programu poczty elektronicznej z pozostałymi warstwami sieci, w tym przypadku z warstwą prezentacji. 

Model referencyjny OSI - podsumowanie

Dzięki wprowadzeniu modelu referencyjnego OSI sieć objęta została standardem i dzięki temu możliwe jest komunikowanie się między komputerami w różnych miejscach korzystającymi z różnych platform systemowych. Model OSI pozwolił również na dostęp do rozwiązań wielu firm.