OSI hálózati modell

Az OSI hálózati modell  (The Open Systems Interconnection model )  az OSI/ISO hálózati protokollok veremének (tárolójának) hálózati modellje. Ezen a modellen keresztül a különféle hálózati eszközök kölcsönhatásba léphetnek egymással. A modell a rendszer interakciójának különböző szintjeit határozza meg. Ebben az interakcióban minden szint bizonyos funkciókat lát el.

Az OSI modellt az 1970-es évek végén fejlesztették ki [1] , hogy támogassa a különféle számítógépes hálózati technikákat, amelyek akkoriban versenyeztek a nagy nemzeti hálózati interakciókban Franciaországban, az Egyesült Királyságban és az Egyesült Államokban. Az 1980-as években a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO) Open Systems Interoperability Group munkaterméke lett . A modell nem adta meg a hálózat teljes leírását, és az építészek nem támogatták az Internet kezdeti időszakában, amely később utat talált a kevésbé előíró TCP/IP-hez, amelyet nagyrészt az Internet Engineering Task Force (IETF) vezetett .

Történelem

Az 1970-es évek elején és közepén a hálózatot nagyrészt kormány támogatta ( NPL hálózat az Egyesült Királyságban, ARPANET az Egyesült Államokban, CYCLADES Franciaországban), vagy olyan gyártók fejlesztették ki, amelyek szabadalmaztatott szabványokat alkalmaztak, mint például az IBM Systems Network Architecture és a Digital Equipment Corporation DECnet. . A nyilvános adathálózatok csak most kezdtek kialakulni, és az 1970-es évek végén az X.25 szabványt használták .

Az Egyesült Királyságban 1973 és 1975 között egy kísérleti csomagkapcsoló rendszer feltárta a magasabb szintű protokollok meghatározásának szükségességét [2] . Az Egyesült Királyság Nemzeti Számítástechnikai Központjának közzétételét követően, hogy az elosztott számítástechnika a jövőbeni számítógéprendszer-konfigurációkról szóló nagy tanulmány eredménye [3] , az Egyesült Királyság előterjesztette egy Nemzetközi Szabványügyi Bizottság létrehozását, amely ezt a területet lefedné egy nemzetközi szervezetnél. Szabványügyi találkozó (ISO) Sydneyben 1977 márciusában [4] .

Az ISO 1977 óta folytat egy programot a hálózatépítés közös szabványainak és módszereinek kidolgozására. Hasonló folyamat zajlott a Nemzetközi Távírási és Telefóniai Tanácsadó Bizottságban (CCITT). Mindkét testület kidolgozott hasonló hálózati modelleket meghatározó dokumentumokat. Az OSI modellt eredeti formájában először 1978 februárjában Washingtonban határozta meg a francia Hubert Zimmermann , egy kissé módosított szabványtervezetet az ISO 1980-ban publikált [4] .

A modellfejlesztőknek versengő prioritásokkal és érdekekkel kellett szembenézniük. A technológiai változás üteme szükségessé tette olyan szabványok meghatározását, amelyekhez az új rendszerek konvergálhatnak, nem pedig az eljárások utólagos szabványosítását, míg a szabványfejlesztés hagyományos megközelítése ennek az ellenkezője volt [5] . Bár maga nem volt szabvány, de keretet adott, amelyből a jövő szabványai meghatározhatók [6] .

1983-ban a CCITT és az ISO dokumentumokat egyesítették, és így létrejött az alap Open Systems Interconnection Reference Model, amelyet nyílt rendszerek összekapcsolási referenciamodelljének ( OSI  ) vagy egyszerűen csak OSI-modellnek neveznek. Az összevont dokumentumot 1984-ben az ISO ISO 7498 szabványként és az átkeresztelt CCITT (ma a Nemzetközi Távközlési Unió vagy ITU-T Telekommunikációs Szabványügyi Szektora) X.200 szabványként [7] tette közzé .

Az OSI két fő összetevőből állt: egy absztrakt hálózati modellből, amelyet alap referenciamodellnek vagy hétrétegű modellnek neveznek, és egy hálózati protokollkészletből . A hálózati eszközök és szoftverek közötti interakciót meghatározó konzisztens protokollréteg-modell ötlete alapján az OSI referenciamodell jelentős előrelépést jelentett a hálózati koncepciók szabványosításában.

A hétrétegű modell koncepcióját az amerikai Charles Bachman a Honeywell Information Systemstől [8] írta le . Az OSI keretrendszer számos aspektusa az NPL, ARPANET, CYCLADES, EIN és a Nemzetközi Hálózati Munkacsoport ( IFIP WG6.1) tapasztalatai alapján alakult ki. Ebben a modellben a hálózati interakciós rendszert rétegekre osztottuk. Minden rétegen belül egy vagy több objektum megvalósította a funkcióját. Mindegyik entitás csak közvetlenül a közvetlenül alatta lévő réteggel lépett kapcsolatba, és biztosította az eszközöket a felette lévő réteg számára.

Az OSI így az iparági szereplők kísérletévé vált, hogy közös hálózati szabványokban állapodjanak meg a különböző gyártók berendezéseivel való kompatibilitás biztosítása érdekében [9] . A nagy hálózatok esetében gyakran több hálózati protokollt támogattak, és sok eszköz nem tudott kommunikálni más eszközökkel éppen a közös protokollok hiánya miatt.

Az 1980-as évek végén és az 1990-es évek elején az OSI-modell segítségével a legmegbízhatóbb számítógépes hálózatok kiépítése szempontjából az Internet Protocol Suite (TCP / IP) kezdett aktívan versenyezni . munka az interneten [10 ] [11] . Az OSI modellt azonban továbbra is referenciaként használják az oktatáshoz és a dokumentációhoz [12] .

Koncepció

Szabványok

Az ISO/IEC 7498 szabványsorozatban meghatározott OSI modell a következő részekből áll:

• ISO/IEC 7498-1 - alapmodell;
• ISO/IEC 7498-2 – biztonsági architektúra;
• ISO/IEC 7498-3 – elnevezés és címzés;
• Az ISO/IEC 7498-4 egy irányítási rendszer.

Az ISO/IEC 7498-1 ITU-T Rec. X.200 néven is megjelent [13] . Néhány protokoll specifikáció az ITU-T X sorozat alatt is elérhető volt, az OSI modellhez megfelelő ISO és ISO/IEC szabványok az ISO-tól voltak elérhetők. Nem mindegyik ingyenes [14] .

Alapelvek

A kommunikációs protokollok lehetővé teszik, hogy az egyik gazdagépen lévő struktúra kommunikáljon egy másik gazdagépen lévő megfelelő testvérstruktúrával.

Minden N rétegben két entitás adategységeket ( PDU -kat) cserél a réteg protokollját használva a megfelelő eszközein. Minden PDU tartalmaz egy szolgáltatásadat-egységet ( SDU ), amely egy felső vagy alsó protokollhoz van társítva.

Az adatfeldolgozás két együttműködő OSI-kompatibilis eszközzel a következőképpen történik:

1. A továbbított adatok az adó legmagasabb szintjén (N réteg) egy protokoll adategységbe (PDU) kerülnek összeállításra.
2. A PDU az N-1 rétegbe kerül, ahol szolgáltatási adategységgé (SDU) válik.
3. Az N-1 rétegben az SDU kombinálódik a felső réteggel, az alsó réteggel vagy mindkettővel, létrehozva az N-1 PDU réteget. Ezután átkerül az N-2 rétegre.
4. A folyamat addig folytatódik, amíg el nem éri a legalacsonyabb szintet, ahonnan az adatok a fogadó készülékhez kerülnek.
5. A fogadó eszközön az adatokat a legalacsonyabb rétegből a legmagasabb rétegbe továbbítják SDU-k sorozataként, amelyeket egymás után eltávolítanak az egyes rétegek fejlécéből vagy láblécéből, amíg el nem érik a legmagasabb réteget, ahol a legfrissebb adatokat fogadják.

Az OSI modell rétegei

A szakirodalomban az OSI modell azon rétegeinek leírását leggyakrabban a 7. rétegtől kezdik, az úgynevezett alkalmazási réteget, ahol a felhasználói alkalmazások hozzáférnek a hálózathoz. Az OSI modell az 1. réteggel zárul - a fizikai réteggel, amely meghatározza a független gyártók által megkövetelt szabványokat az adatátviteli médiákhoz:

• az átviteli közeg típusa (rézkábel, optikai szál, rádió stb.),
• jelmodulációs típus,
• logikai diszkrét állapotok jelszintjei (nullák és egyesek).

Az OSI modell bármely protokolljának kölcsönhatásba kell lépnie vagy a rétege protokolljaival, vagy a rétege feletti és/vagy alatti protokollokkal. A protokollokkal való interakciókat a szintjükön horizontálisnak, az eggyel magasabb vagy alacsonyabb szintű interakciókat pedig függőlegesnek nevezzük. Az OSI modell bármely protokollja csak a saját rétegének funkcióit tudja ellátni, egy másik réteg funkcióit nem tudja ellátni, amit az alternatív modellek protokolljai nem látnak el.

Minden szintnek bizonyos fokú feltételesség mellett megvan a maga operandusa - egy logikailag oszthatatlan adatelem, amely a modell és a használt protokollok keretein belül külön szinten üzemeltethető: fizikai szinten a legkisebb egység egy bit. , adatkapcsolati szinten az információ keretekbe, hálózati szinten csomagokba (datagramokba), szállításon szegmensekbe egyesül. Bármely adat, amely logikailag össze van kapcsolva az átvitelhez – keret, csomag, datagram – üzenetnek minősül. Az általános formájú üzenetek a munkamenet, a prezentáció és az alkalmazásszintek operandusai.

Az alapul szolgáló hálózati technológiák közé tartozik a fizikai és a kapcsolati réteg.