TEMAT 4 - 20.12.14 
Protokoły sieciowe

1) Model ISO/OSI (definicje)

Model odniesienia OSI (ang. Open System Interconnection Reference Model) - to wzorcowy model transmisji danych w sieciach komputerowych. Model składa się z 7 warstw (ang. layers) współpracujących ze sobą w określony sposób. Został on przyjęty przez Międzynarodową Organizację Standaryzacji ISO w 1984 roku.

Pojęcie modelu odniesienia określa pewien wzorzec dla większości rodzin protokołów komunikacyjnych. Nie jest to konkretna implementacja, lecz zbiór założeń które powinny być spełnione. Istnieje wiele różnych implementacji spełniających założenia systemu otwartego.

2) Struktura modelu ISO (definicja)

Model odniesienia OSI jest wzorcem używanym do reprezentowania mechanizmów przesyłania informacji w sieci. Pozwala wyjaśnić, w jaki sposób dane pokonują różne warstwy w drodze do innego urządzenia w sieci, nawet jeśli nadawca i odbiorca dysponują różnymi typami medium sieciowego. Podział sieci na warstwy przynosi następujące korzyści:
• dzieli proces komunikacji sieciowej na mniejsze, łatwiejsze do zarządzania procesy składowe,
• tworzy standardy składników sieci, dzięki czemu składniki te mogą być rozwijane niezależnie i obsługiwane przez różnych producentów,
• umożliwia wzajemną komunikację sprzętu i oprogramowania sieciowego różnych rodzajów,
• zmiany wprowadzone w jednej warstwie nie dotyczą innych warstw.
Warstwy modelu OSI

- Funkcje sieci komputerowych spełnia oprogramowanie (software) oraz sprzęt (hardware).
- Wyższe warstwy reprezentują czysty software
- Dysponując jednym rodzajem sprzętu, możemy korzystać z różnego oprogramowania sieciowego pod warunkiem, że wszystkie elementy do siebie pasują
- Implementacja modelu OSI w sprzęcie i oprogramowaniu

 

3) Opis wszystkich warstw OSI (nazwa angielska, charakterystyka, rodzaj protokołów należących do danych warstw)

Warstwy w modelu OSI :

Aplikacji
Prezentacji
Sesji
Transportowa
Sieci
Łącza danych
Fizyczna
Trzy górne warstwy, czyli warstwa aplikacji, prezentacji i sesji, zajmują się współpracą z oprogramowaniem wykonującym zadania zlecane przez użytkownika systemu komputerowego. Tworzą one interfejs, który pozwala na komunikację z warstwami niższymi.
Warstwa aplikacji (ang. application layer) zajmuje się zapewnieniem dostępu do sieci aplikacjom użytkownika. W warstwie tej znajdują się m. in. programy zarządzające bazami danych, przesyłaniem plików, pocztą elektroniczną, a także polecenia systemu operacyjnego. Przykładami protokołów aplikacji są:

*TELNET (Network Terminal Protocol) – protokół terminali sieciowych
*SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – prosty protokół przekazywania poczty
*FTP (File Transfer Protocol) – protokół transferu plików
*DNS (Domain Name Service)
*RIP (Routing Information Protocol) – protokół wymiany informacji dotyczących marszruty danych
*NFS (Network File System) – sieciowy system plików (współdzielenie plików przez wiele komputerów)
*Przeglądarki WWW (World Wide Web)
Warstwa prezentacji (ang. presentation layer) odpowiada za reprezentację danych —obsługę znaków narodowych, formatów graficznych oraz kompresję i szyfrowanie. Do głównych zadań warstwy należy: zagwarantowanie odpowiedniego bezpieczeństwa sieci, możliwość transferu plików oraz konwersja formatów. Warstwa prezentacji może na poziomie bitów kodować dane zgodnie z różnymi formatami np. ASCII.
Warstwa sesji (ang. session layer) zapewnia aplikacjom komunikację między różnymi systemami. Zarządza sesjami transmisyjnymi poprzez nawiązywanie i zrywanie połączeń między aplikacjami. Pełni także rolę ochrony, ponieważ może określić czy stacje mają uprawnienia do korzystania z sieci, może sprawdzić hasło dostępu wpisane przez użytkownika.
Warstwa transportowa (ang. transport layer) zapewnia połączenie między aplikacjami w różnych systemach komputerowych, dba o kontrolę poprawności przesyłanych danych. Protokołami, które pracują w warstwie transportowej są: TCP (Transmission Control Protocol) - gwarantujący odebranie danych dokładnie w takiej samej postaci, w jakiej zostały wysłane oraz UDP (User Datagram Protocol) - który nie zapewnia całkowitej pewności przesyłania danych.
Warstwa sieciowa (ang. network layer) zapewnia metody łączności. W tej warstwie obsługiwane są routing i adresacja logiczna. Warstwa sieciowa jako jedyna dysponuje wiedzą dotyczącą fizycznej topologii sieci. Po stronie odbiorczej zachodzi proces odwrotny. Jednym z protokołów w warstwie sieciowej jest IP (Internet Protocol). IP ma za zadanie zarządzać adresowaniem przesyłek i tłumaczeniem adresów logicznych (adres IP) na fizyczne (MAC).
Warstwa łącza danych (ang. data link) odpowiada za poprawną transmisję danych przez konkretne media transmisyjne. Warstwa ta operuje na fizycznych adresach interfejsówsieciowych (MAC), zapewniając łączność między dwoma bezpośrednio połączonymi urządzeniami. Warstwa łącza danych składa się z podwarstwy:
* LLC (ang. logical link control) – sterowania łączem danych – która ma za zadanie kontrolować poprawność transmisji i współpracuje przede wszystkim z warstwą sieciową w obsłudze usług połączeniowych i bezpołączeniowych
* MAC (ang. media access control) – sterowania dostępem do nośnika – podwarstwa ta zapewnia dostęp do nośnika sieci lokalnej i przede wszystkim współpracuje z warstwą fizyczną.
Urządzenia działające w tej warstwie to: most i przełącznik. Protokołami tej warstwy są np.: Ethernet, Token Ring, FDDI, Frame Relay. 
Warstwa fizyczna (ang. physical layer) odbiera dane z warstwy łącza danych i przesyła je w medium transmisyjnym jako bity reprezentowane w konkretny sposób (sygnały elektryczne, impulsy świetlne). Warstwa ta określa wszystkie niezbędne składniki sieci, które służą do obsługi wysyłania i odbierania sygnałów w postaci elektrycznej, optycznej i radiowej. Warstwa fizyczna składa się z czterech obszarów funkcjonalnych:
* mechanicznego
* elektrycznego
* funkcjonalnego
* proceduralnego
W warstwie fizycznej następuje kodowanie strumienia danych przekazywanych przez wyższe warstwy do postaci sygnałów odpowiednich dla medium transmisyjnego, najczęściej impulsów elektrycznych

4) Zalety modelu OSI (korzyści zastosowanych danych ISO)

Do podstawowych zalet modelu warstwowego należą:

  • podział procesu komunikacji sieciowej na mniejsze, łatwiejsze do zarządzania elementy składowe
  • możliwość niezależnego rozwoju poszczególnych warstw
  • standaryzacja interfejsu
  • zmniejszenie złożoności systemu, co pozwala na łatwiejsze jego zrozumienie
  • możliwość prawidłowej diagnozy w przypadku awarii sieci
  • utworzenie standardów składników sieci, dzięki czemu składniki te mogą być rozwijane i obsługiwane przez różnych producentów
  • umożliwienie współpracy pomiędzy urządzeniami pochodzącymi od różnych producentów
Model OSI opisuje drogę danych przesyłanych między aplikacjami, które zostały uruchomione w różnych systemach komputerowych. W przypadku większości usług w internecie transmisja między systemami jest realizowana według modelu klient-serwer, a komunikują się aplikacje klienckie.