Modelul OSI

Modelul OSI

Obiective:

Cunoasterea nivelelor unui Model General de Comunicare

2.2.   Modelul OSI .

2.3.   Asemanari si deosebiri intre modelul OSI si Modelul TCP/IP .

2:  Modelul OSI

2.1.1.1.    Descrierea nivelelor si analizarea transferului de informatie .
Puteti folosi conceptul de NIVEL pentru a intelege mai usor procesul ce intervine in transferul informatiilor de la un calculator la altul . Exista 4 niveluri (numar arbitrar ) ce ajuta la descrierea detaliilor. O reprezentare analoaga a sistemului de retele ar fi sistemul de alimentare cu apa , metroul sau sistemul postal

Ce este transferul de informatie ? Care sunt diferitele forme ale unui obiect transferat ? Care sunt regulile de transfer ? Cand poate fi efectuat transferul ?

O alta exemplificare a conceptului de nivel o gasim in simpla conversatie dintre doua persoane. Cand doresti sa comunici o idee unei alte persoane in primul rand alegi felul in care doresti sa-ti exprimi ideea , apoi alegi modul potrivit de a o comunica si in final o vei expune .

Imaginativa o scena de familie : cina servita la o masa extrem de lunga , la unul din capete fiind asezata o tanara persoana iar la celalat bunica .Tanara vorbeste engleza , iar bunica prefera spaniola. Cina a fost pregatita in mod deosebit de bunica. Deodata tanara persoana tipa extrem de tare "Hei, tu, da-mi si mie orezul !" si se intinde peste masa sa-l insface. In foarte multe civilizatii aceasta actiune e considerata de-a dreptul nepoliticoasa. Ce ar fi trbuit sa faca tanara persoana pentru a-si exprima dorinta intr-o maniera politicoasa ?

Solutia la aceasta problema o gasim analizand procesele dintre nivelurile unei retele . In primul rand avem ideea -tanara persoana dorea orez .; apoi avem reprezentarea - engleza ; apoi e metoda de "transport"/expunere - "Hei, tu " si in final mediul - sunet si intinderea peste masa (actiune fizica). 

Din acest grup de patru niveluri puteti observa ca trei dintre ele presupun comunicarea intr-o maniera nepoliticoasa . Primul nivel - ideea - e acceptabil. Al doilea nivel (representation), limba engleza in locul spaniolei, al treilea nivel (transport), cererea zgomotoasa in locul uneia politicoase, in mod sigur nu respecta nici un protocol . Al patrulea nivel (mediul), tipand si repezindu-se in locul unei cereri politicoase adresate unei persoane aflate in apropiere denota un comportament inacceptabil.

Analizand interactiunea dintre niveluri , puteti intelege mult mai usor cateva din problemele de comunicatii (intre oameni sau calculatoare) si cum anume le-ati putea rezolva.

2.1.2.1.    Descrieti sursa , destinatia si pachetul de date
Toate comunicatiile intr-o retea isi au originea la o anumita sursa si apoi calatoresc catre o anumita destinatie .Informatia care circula in retea se numeste data , pachet sau pachet de date. Adresa sursei e un pachet care specifica identitatea calculatorului emitator . Adresa de destinatie specifica identitatea calculatorului care va receptiona pachetul .

Datele sunt unitati logice ce sunt transferate intre calculatoare .Ele includ atat informatia originala cat si alte informatii ce fac comunicarea posibila. La cel mai elementar nivel datele sunt formate din simboluri binare (0 si 1). Calculatoarele ce transmit cate un bit sau doi de informatie nu sunt folositoare , dar cele care transfera grupuri de - bytes, kilobytes, megabytes, si gigabytes - sunt necesare .

2.1.3.1.    Mediul de transmisie In studiul retelelor cand intalniti notiunea de "mediu de transmisie" va referiti la materialul prin care circula informatia .Poate fi unul din urmatoarele:

• Fire de telefon
• 5 UTP (folosite pentru 10Base-T Ethernet) 444g66e
• cablu coaxial (folosit pentru cablu TV)
• fibre optice

Mai exista doua tipuri de medii de transmisie ce nu trebuie uitate in comunicarea intr-o retea . Primul e atmosfera ( oxigen, nitrogen, si apa) care transporta unde radio si unde luminoase .

Al doile nu e un mediu in sens fizic dar se refera la undele electromagnetice ce se afla in spatiu unde nu exista molecule sau atomi cu care pot calatori . Comunicatiile fara nici o conexiune fizica (fir sau cablu) se numesc wireless sau free-space .

Definiti un protocol.

Protocolul e un set de reguli care fac comunicarea eficienta . Cateva exemple de protocoale :

• Cand conduci o masina trebuie sa semnalizezi daca doresti sa o iei la stanga
• Cand raspunzi la telefon spui "Alo" , iar cealalta persoana iti raspunde "Alo."

O definitie technica a protocolului ar fi : set de reguli sau conventii care determina formatul si transmiterea datelor . Nivelul n de pe un calculator comunica cu nivelul n aflat pe un alt calculator. Regulile si conventiile folosite in comunicatii sunt cunoscute ca "protocoale pentru nivelul n "

2.1.5.1.  Evolutia standardelor ISO La inceput dezvoltarea LAN -urilor, MAN - urilor, si WAN - urilor se facea la modul haotic. Se puteau economisi si castiga bani folosind technologia retelelor, asa ca introducerea pe piata a ultimelor technologii se facea aproape imediat ce erau concepute. Astfel a devenit din ce in ce mai greu pentru noile retele care foloseau diferite implementari sa comunice intre ele. A aparut necesitatea introducerii unor standarde.

International Organization for Standardization (ISO) cerceteaza scheme de retele precum DECNET, SNA, si TCP/IP in scopul stabilirii unui set de reguli. Ca rezultat al acestei cercetari ISO a creat un model de retea compatibil cu multe altele. Modelul de referinta OSI realizat in 1984, era schema descriptiva pe care ei au creat-o. Presupune un set de standarde ce asigura o mare compatibilitate si interoperabilitate intre diferitele tipuri de retele realizate la nivel mondial.

2.2.1.1.    Utilitatea Modelului de referinta OSI .
Modelul de referinta OSI este primul model introdus in retelele de comunicatie. Desi exista si alte modele de retele , cei mai multi producatori de retele isi relationeaza produsele cu Modelul de referinta OSI , mai ales atunci cand doresc sa faca cunoscut utilizatorilor modul de folosire .Il considera cel mai bun in instruirea oamenilor pentru a putea trimite si primi informatie in cadrul unei retele.

Modelul de referinta OSI permite utilizatorilor sa sesizeze functiile retelei pentru fiecare nivel in parte. Aceasta e o metoda de a arata cum circula informatia de-a lungul unei retele. Explica cum informatiile sau datele circula de la programele de aplicatii, prin mediul de transmisie pana la alte programe de aplicatii aflate pe un alt calculator ce se gaseste in retea .

In sistemul de referinta OSI exista 7 niveluri , fiecare avand o functie importanta in cadrul sistemului. Avantajele partitionarii retelei in cele sapte niveluri sunt urmatoarele :

• Imparte functiile relationate ale retelei in elemente mai putin complexe
• Stabileste interfete standard pentru compatibilitatea dispozitivelor plug-and-play
• Propune interoperabilitatea diferitelor module de functii in cadrul unei retele
• Previne modificarile ce ar putea avea loc intr-o anumita zona ca urmare a modificarilor realizate in alta; in felul acesta fiecare zona poate lucra mult mai repede.
• Imparte operatiile din cadrul unei retele in subseturi de functii ce sunt mult mai usor de asimilat

2.2.2.1.    Identificati fiecare din cele 7 niveluri ale modelului OSI. Problema transferului de informatii intre calculatoare se imparte in sapte mici probleme pe care modelul de referinta OSI le trateaza in mod individual.Fiecare din cele sapte probleme este reprezentata prin cate un nivel in cadrul modelului OSI.Cele 7 niveluri sunt urmatoarele :

1: Nivelul fizic
2: Nivelul legatura de date
3: Nivelul retea
4: Nivelul transport
5: Nivelul sesiune
6: Nivelul prezentare
7: Nivelul aplicatie

2.2.3.1. Descrierea fiecaruia din cele sapte niveluri ale modelului OSI Fiecare nivel are un set de functii predefinit care trebuie folosit pentru a se putea efectua transferul de date.

Nivelul 7: Nivelul aplicatie

Nivelul aplicatie este nivelul cel mai apropiat de utilizator. Presupune asigurarea suportului direct al aplicatiilor utilizatorilor.Difera de celelalte niveluri prin faptul ca nu presupune servicii pentru nici un alt nivel din cadrul modelului OSI .

Nivelul aplicatie asigura comunicarea , sincronizarea aplicatiilor si stabileste recuperarea datelor si controlul integritatii acestora. Deasemenea stabileste daca sunt resurse suficiente pentru a se efectua comunicarea . Acest nivel poate fi comparat cu browserele.

Nivelul 6: Nivelul prezentare

Nivelul prezentare se asigura ca informatia transmisa nivelul aplicatie al sistemului se afla intr-un format acceptat de nivelul aplicatie al sistemulul receptor. El converteste datele din formatul acceptat de retea in formatul acceptat de calculator. Daca e necesar , nivelul prezentare aduce informatia din diversele formate de reprezentare la un format comun de reprezentare . Pentru a-l retine mai usor , nivelul prezentare e asociat cu reprezentarea in cod ASCII .

Nivelul 5: Nivelul sesiune

Dupa cum sugereaza si numele, nivelul sesiune permite aplicatiilor ce ruleaza pe terminale diferite sa partajeze o conexiune logica numita "sesiune Sesiunea reprezinta dialogul intre doua sau mai multe aplicatii. Nivelul sesiune asigura servicii nivelului prezentare. De asemenea , nivelul sesiune asigura functii de sincronizare a aplicatiilor , precum si verificarea informatiilor transferate , astfel incat , in cazul unei intreruperi a comunicatiei , la reluarea ei sa nu fie necesar decat transferul informatiilor pierdute in urma intreruperii. Nivelul 5 poate fi usor retinut, gandindu-ne la dialog si conversatie .

Nivelul 4: Nivelul transport

Nivelul transport segmenteaza la emisie pachetele mari de date provenite de la nivelul sesiune in pachete de dimensiune convenabila nivelului retea , iar la receptie le reasambleaza in pachetele originale .In timp ce nivelele aplicatie, prezentare si sesiune se preocupa de problemele aplicatiilor , celelalte trei nivele (fizic,legatura de date , retea ) se ocupa de transportul datelor.

Nivelul transport presupune servicii de transport al datelor ce scutesc nivelurile superioare de implementarea detaliilor. Specifice acestui nivel sunt problemele legate de garantarea integritatii si a performantelor serviciului. Pentru promovarea unui serviciu performant , nivelul transport detine mecanisme de intretinere si ordonare a circuitelor virtuale , de detectare a erorilor si recuperare a datelor , detine informatii despre fluxul datelor transmise pentru a preveni supraincarcarea unui sistem cu date. Pentru a retine mai usor , asociem acest nivel cu performantele serviciului oferit.

Nivelul 3: Nivelul retea

Nivelul retea e un nivel complex ce presupune alegerea legaturii si a caii optime dintre doua sisteme terminale care pot fi localizate geografic in diverse retele .Pentru a retine mai usor informatii despre acest nivel , il asociem selectarea caii ,conversia adreselor si cu deciziile de routare .

Nivelul 2: Nivelul legatura de date

Nivelul legatura de date realizeaza transferul fluxului de date prin intermediul unei singure legaturi de la un echipament la altul . Astfel caracterizat , nivelul legatura de date se preocupa de adresele fizice , topologia retelei , folosirea conexiunilor in cadrul unei retele , notificarea erorilor ,expedierea cadrelor si controlul fluxului . Cand ne gandim la nivelul legatura de date , ne gandim la impachetarea in cadre .

Nivelul 1: Nivelul fizic

Prin nivelul fizic definim dispozitivele electrice , mecanice , folosite in activarea , intretinerea si dezactivarea legaturii fizice dintre doua sisteme terminale . Cateva din caracteristicile nivelului fizic ar fi nivelul tensiunii , schimbarile de tensiune , rata de transfer , distanta maxima la care se poate face transferul , conectorii fizici si multe alte atribute care se refera la partea fizica a unei conexiuni. Nivelul fizic e responsabil de transferul bitilor de la un calculator la altul .

Definitia incapsularii

Incapsularea permite calculatoarelor sa transmita date . Toate comunicatiile sunt initiate la o sursa si transmise la o destinatie , iar informatia transmisa se afla sub forma cunoscuta de date sau pachete . Daca calculatorul A doreste sa transmita date unui alt calculator B, datele vor fi impachetate prin procedeul numit incapsulare . Apoi , pe masura ce datele trec prin fiecare nivel al modelului OSI , noi informatii le sunt adaugate ( ca antet sau incheiere ).

In timpul folosirii retelei de catre utilizatori , pachetele cu informatii transmise sufera anumite schimbari . Incapsularea presupune cinci pasi pe care reteaua trebuie sa-i realizeze :

1. Construieste datele .Cand un utilizator trimite un e-mail , caracterele alfanumerice sunt convertite in date ce pot traversa intreaga retea .

2. Impacheteaza datele pentru transportul punct - la -punct . Datele sunt impachetate pentru a putea fi transferate si intre retele . Prin folosirea segmentelor (din fiecare segment se obtine un pachet functiile de transport se asigura ca ambele capete participante la transmisie comunica in conditii optime .

3. Adauga adresa de retea in antet . Datele sunt puse intr-un pachet sau datagrama care contine un antet cu adresele logice ale sursei si destinatiei .Aceste adrese permit dispozitivelor retelei sa trimita pachetele de-a lungul retelei , dupa o cale aleasa .

4. Adauga adresa locala. Fiecare dispozitiv din retea trebuie sa introduca pachetul intr-un frame. Frame-ul permite conexiunea la urmatorul dispozitiv din retea aflat in legatura la acel moment . Fiecare dispozitiv aflat pe calea aleasa trebuie sa execute frame-ul pentru a putea comunica cu un altul , aflat pe aceeasi cale .

5. Converteste datele in biti pentru a putea executa transmisia . Frame-ul trebuie convertit intr-un sir de 0 si 1 (biti pentru a putea fi transmis prin mediul de transmisie (de obicei un fir ). O functie de numerotare permite dispozitivului sa recunoasca acesti biti ca fiind cei ce traverseaza mediul . Mediul de-a lungul interconexiunii poate diferi.De exemplu , un e-mail poate porni dintr-ul LAN , iese pe legatura unuiWAN pana atinge destinatia care se afla intr-ul alt LAN. Antetele si secventele de incheiere sunt adaugate datelor pe parcursul trecerii lor prin nivelele sistemului OSI .

Identificarea numelor datelor pentru fiecare nivel al modelului OSI (segment / pachet / frame / biti)

Modelul OSI presupune niveluri , interfete intre niveluri , stive de protocoale pentru fiecare nivel ( protocol data units - PDU ) .Fiecare nivel de comunicatie aflat pe calculatorul sursa comunica prin stiva de protocoale specifica , cu nivelul pereche aflat pe calculatorul destinatie .

Pachetele din retea isi au originea la sursa si sunt trimise la destinatie . Fiecare nivel depinde de functiile nivelului de langa el in cadrul modelului OSI. Pentru a asigura acest serviciu nivelul de jos foloseste incapsularea pentru a atasa protocoalele nivelului superior in campul sau de date ; apoi ataseaza antet si secventa de incheiere in cazul in care e nevoie , pentru a-si exercita functiile caracteristice . Pe masura ce datele coboara in nivelurile modelului OSI, antete si secvente de incheiere sunt adaugate .Dupa ce nivelurile 7, 6, si 5 si-au adaugat informatia , nivelul 4 va veni cu si mai multa informatie . Aceasta grupare de date se numeste segment.

Nivelul retea asigura servicii nivelului transport , si nivelul transport prezinta datele subsistemului din conexiune . Nivelul retea are sarcina de a transporta informatia prin retea . Isi indeplineste acesta sarcina prin incapsularea datelor si a antetului . Acest antet (header) contine informatii necesare completarii transferului de date precum adresa logica a sursei si destinatiei . Nivelul retea asigura servicii nivelului transport prin incapsularea datelor si a antetului si creaza astfel un pachet (Nivelul 3 PDU).

Nivelul legatura de date asigura servicii nivelului retea . Incapsuleaza informatia nivelului retea in frame ( Nivel 2 PDU); antetul frame -ului contine informatii (e.g. adrese fizice ) necesare completarii functiilor legatura de date . Nivelul legatura de date asigura servicii nivelului retea prin incapsularea informatiei nivelului retea intr-un frame.

Nivelul fizic de asemenea asigura servicii nivelului legatura de date .Nivelul fizic codifica frame-urile in secvente de 0 si 1(biti) pentru transmisia prin mediu (de obicei un fir ).

Importanta modelului TCP/IP .

Desi modelul OSI este universal recunoscut , initiatorul din punct de vedere istoric si technic al standardelor pentru Internet este modelul de referinta si stiva de protocoale TCP/IP . TCP/IP realizeaza comunicarea intre oricare doua calculatoare aflate oriunde in lume , cu o viteza apropiata de viteza luminii si are o mare importanta istorica - dezvoltarea urmatoarelor domenii :electricitate , telefonie , televiziune , etc .

2.3.2.1.    Identificarea si descrierea nivelurilor modelului TCP/IP
Departamentul de Aparare U.S. (DoD) a creat modelul TCP/IP in urma cererii unei retele care putea supravietui oricaror conditii , chiar si unui razboi nuclear . Pentru a intelege , imaginati-va un razboi mondial intretaiat de diferite conexiuni ( fire , microunde , fibre optice , legaturi prin satelit ). Apoi imaginati- va ca doriti ca informatiile ( sub forma de pachete) sa fie transmise , indiferent de conditiile particulare in care se gaseste vreun nod ( in acest caz putand fi chiar distrus de razboi ). Departamentul Apararii doreste ca aceste pachete cu informatie sa poata fi transmise oricand , in orice conditii intre oricare doua puncte . A fost o problema extrem de greu de rezolvat care a dus la creearea modelului TCP/IP , care a devenit mai apoi standardul pentru Internet ..

Modelul TCP/IP are patru niveluri : nivelul aplicatie , nivelul transport ,nivelul Internet , si nivelul retea.

Nivelul Aplicatie
Realizatorii modelului TCP / IP au considerat ca protocoalele nivelului cel mai de sus trebuie sa includa detalii ale nivelurilor sesiune si prezentare , asa ca au creat nivelul aplicatie ce trateaza protocoalele de nivel inalt , probleme de reprezentare , codificare si control al dialogului . TCP/IP combina toate problemele aflate in legatura cu nivelul aplicatie intr-un singur nivel , asigurandu-se ca aceste date sunt corect impachetate pentru urmatorul nivel .

Nivelul Transport
Nivelul transport se ocupa de problemele legate de performantele sistemului , controlul fluxului , si corectarea greselilor . Unul din protocoalele sale , transmission control protocol (TCP), propune modalitati flexibile de comunicare ( cu flux de date excelent , cat mai putine erori ). TCP este un protocol orientat pe conexiune . Propune dialogul dintre sursa si destinatie in timpul in care impacheteaza informatia nivelului aplicatie in unitati numite segmente. Orientat pe conexiune nu inseamna ca exista un circuit intre calculatoarele comunicante ;presupune de fapt ca segmentele nivelului 4 sunt retransmise dupa o anumita perioada in caz ca nu au ajuns la destinatie in forma corecta .

Nivelul Internet
Acest nivel isi propune transmiterea pachetelor de la sursa din orice retea a interconexiunii si sosirea lor la destinatie independent de calea urmata .Protocolul specific acestui nivel e Internet protocol (IP). Determinarea caii optime se face la acest nivel . Ganditi -va la sistemul postal . Cand trimiti o scrisoare , nu stii cum ajunge la destinatie (exista multiple cai ) ,dar te intereseaza sa ajunga .

Nivelul retea
Numele acestui nivel e extrem de confuz. Se mai numeste si nivelul gazda pentru retea .Este nivelul ce se ocupa de problemele pe care le intampina un pachet IP pentru a realiza o conexiune fizica , si apoi o alta conexiune fizica .Include detalii ale technologiei LAN si WAN si toate atributele caracteristice nivelului fizic si legatura de date din modelul OSI .

2.3.3.1 Graficul pentru protocolul TCP/IP.
Diagrama ce urmeaza a fi descrisa e numita grafic de protocol . Ilustreaza cateva din cele mai comune protocoale specifice modelului de referinta TCP/IP. La nivelul aplicatie veti observa diferite sarcini de retea pe care sar putea sa nu le recunoasteti , dar ca utilizatori ai Internetului probabil le folositi in fiecare zi . Toate acestea vor fi analizate pe parcursul cursului . Aceste aplicatii includ urmatoarele protocoale :

• Protocolul FTP (File Transport Protocol)
• Protocolul  HTTP (Hypertext Transfer Protocol )
• Protocolul SMTP (Simple Mail Transport Protocol )
• Protocolul DNS ( Domain Name Service )
• Protocolul TFTP (Trivial File Transport Protocol )

Modelul TCP/IP presupune maxima flexibilitate pentru dezvoltare de aplicatii (la nivelul aplicatie).

Nivelul transport presupune doua protocoale - transmission control protocol (TCP) si user datagram protocol (UDP). Aceste doua protocoale vor fi examinate pe parcursul studiului .

Cel mai de jos nivel , nivelul retea , se refera la technologia LAN sau WAN care se foloseste .

In modelul TCP / IP, pentru aplicatiile care necesita servicii de retea si cele care folosesc protocolul de transport , exista un singur protocol de retea - internet protocol, sau IP. In mod intentionat s-a obtinut lucrul acesta . IP este un protocol universal care permite oricarui calculator , indiferent de locul unde se gaseste sa comunice cu un altul .

Comparati fiecare nivel al modelului OSI cu nivelul modelului TCP/IP

Daca se face comparatia intre modelul OSI si modelul TCP/IP se va observa ca exista asemanari si diferente .

Asemanari

• Amandoua au nivele
• Amandoua au nivelul aplicatie , desi presupun servicii diferite
• Au nivelurile transport si retea comparabile
• Technologia comutarii pachetelor (nu a circuitelor comutate ) e prezenta
• Profesionisti ai retelelor trebuie sa le cunoasca pe amndoua

Deosebiri

• TCP/IP combina problemele nivelurilor aplicatie si sesiune in nivelul aplicatie
• TCP/IP combina nivelurile legatura de date si nivelul fizic al modelului OSI intr-un singur nivel
• TCP/IP pare mult mai simplu pentru ca are mai putine nivele

Protocoalele TCP/IP reprezinta standarde in jurul carora s-a dezvoltat Internetul ,asa ca modelul TCP/IP e mult mai raspandit din cauza protocoalelor sale . In opozitie , nici o retea nu e construita in jurul protocoalelor modelului OSI , desi toata lumea foloseste modelul OSI pentru a evalua o retea .

2.3.5.1.   Explicatii asupra cum acest material va folosi modelul OSI ca model de referinta si va utiliza in acelasi timp si modelul TCP/IP
Desi protocoalele TCP/IP protocols sunt standarde in jurul carora s-a dezvoltat Internetul ,acest curs va folosi modelul OSI din urmatoarele motive :

• Este un protocol standard independent extrem de raspandit.
• Are mai multe detalii care il fac utilil in contextul acestui curs.
• Are mai multe detalii , acest lucru fiind util in cazul rezolvarii problemelor sistemului

Profesionistii au diferite pareri in alegerea modelului .Ambele modele trebuie sa va devina familiare . Veti folosi modelul OSI (pentru a face analiza retelelor) , si protocoalele TCP/IP . Realizati ca exista diferente intre model (i.e. nivele, interfete, si specificatii de protocol ) si protocolul proptiu -zis folosit in cadrul reteleor . Veti folosi modelul OSI si protocoalele TCP/IP .

Veti trata protocolul TCP ca un protocol al nivelului 4 din modelul OSI , IP ca un protocol al nivelului 3 din modelul OSI l, si Ethernet ca o technologie a nivelelor 1 si 2 .