Aby móc niezawodnie komunikować się ze sobą wielu urządzeń, konieczne jest posiadanie standardów. Chociaż stworzenie jednego standardu nie powinno być zbyt trudne, realistycznie potrzebujesz czegoś więcej. Aby mieć wiele standardów, które mogą ze sobą współpracować, ważne jest, aby mieć dobrze rozumiane ramy, tak aby kluczowe role mogły być wypełniane przez docelowe standardy.
Model OSI to struktura opisująca zestaw siedmiu warstw komunikacyjnych potrzebnych aplikacjom do komunikowania się z innymi urządzeniami za pośrednictwem połączenia sieciowego. Co najważniejsze, ten model nie jest oparty na żadnym standardzie, co oznacza, że niekoniecznie starzeje się lub wymaga wymiany, ponieważ protokoły stają się przestarzałe.
Mimo to opublikowano inne modele, które mają wariacje na ten sam temat, z których niektóre są zasadniczo, nieoficjalnie, zintegrowane z modelem OSI. Wiele innych modeli upraszcza niektóre warstwy w sposób, który lepiej odzwierciedla obecnie używane protokoły, takie jak TCP/IP.
Warstwy są podzielone na dwie grupy: warstwy mediów i hosta. Warstwy medialne odnoszą się do rzeczywistej transmisji danych przez połączenie do miejsca docelowego. Warstwy hosta odnoszą się do danych, które należy przesłać i jak je sformatować. Warstwy mediów to fizyczna, łącze danych i sieć. Warstwy hosta to Transport, Sesja, Prezentacja i Aplikacja. Warstwy są ponumerowane odpowiednio od jednego do siedmiu. Każda warstwa bezpośrednio wchodzi w interakcję tylko z warstwą pod nią, zapewniając jednocześnie możliwość interakcji z warstwą powyżej.
Warstwa 1: Warstwa fizyczna
Warstwa fizyczna odpowiada za transmisję i odbiór danych pomiędzy dwoma urządzeniami. Konwertuje cyfrowe bity, które tworzą dane, na sygnały używane przez odpowiednie medium transportowe. Nie ma określonego medium, więc można używać sygnałów elektrycznych, optycznych lub radiowych. Teoretycznie nie ogranicza się to nawet do tych: można zastosować dźwięk, flagi lub inną metodę przesyłania danych.
To zależy od konkretnych protokołów, aby zdefiniować dokładną charakterystykę tego, co stanowi binarną 1 lub 0 w warstwie fizycznej. Również od konkretnych protokołów zależy określenie medium transmisji. W przypadku złączy fizycznych może to obejmować liczbę, położenie i kształt styków elektrycznych oraz sposób ich łączenia z jednego urządzenia do drugiego. Przykładami protokołów obejmujących warstwę fizyczną są Bluetooth, Ethernet i USB.
Warstwa 2: Warstwa łącza danych
Warstwa łącza danych zapewnia strukturę dla dwóch bezpośrednio połączonych urządzeń. Te urządzenia będą znajdować się w tej samej sieci i domenie kolizyjnej. Współczynnik domeny kolizyjnej oznacza, że ta warstwa jest dekodowana i używana przez przełączniki sieciowe, ale nie koncentratory sieciowe. Jest przeznaczony do nawiązywania i zakańczania połączeń między dwoma połączonymi urządzeniami oraz do wykrywania i, w miarę możliwości, korygowania błędów w warstwie fizycznej.
Warstwa ta została opisana jako dwie podwarstwy w modelu IEEE 802. Warstwy kontroli dostępu do nośnika (MAC) i kontroli łącza logicznego (LLC). Warstwa MAC odpowiada za kontrolowanie, w jaki sposób urządzenia uzyskują dostęp do medium transmisyjnego i uprawnienia do przesyłania danych. Warstwa LLC hermetyzuje protokoły warstwy sieciowej i zapewnia kontrolę błędów oraz kolejność ramek.
Ethernet, Wi-Fi i Bluetooth to przykłady protokołów obejmujących warstwę łącza danych. Adres MAC interfejsów sieciowych komputera jest powiązany z warstwą łącza danych.
Warstwa 3: Warstwa sieci
Warstwa sieciowa zapewnia funkcjonalność przesyłania pakietów między sieciami. Warstwa sieciowa zapewnia adres docelowy dla pakietu sieciowego. Mimo to nie określa, jak się tam dostać, pozostawiając to sieci. Adres IP jest przykładem adresu warstwy sieciowej. Nie ma gwarancji, że dostarczanie wiadomości będzie niezawodne w warstwie sieci. Jednak protokoły warstwy sieci mogą implementować metody niezawodnego dostarczania wiadomości.
Warstwa 4: Warstwa transportowa
Warstwa transportowa buduje rzeczywistą sekwencję danych do przesłania. Konstruuje dane w formatach, które pozwalają na dopasowanie ich do maksymalnej jednostki transmisji łącza (MTU). MTU to maksymalna liczba bajtów pakietu, w tym wszystkie nagłówki. Jeśli pakiet jest zbyt duży, dzieli go na wiele pakietów, które mają być przesyłane po kolei.
Warstwa transportowa może opcjonalnie kontrolować niezawodność łącza między źródłem a miejscem docelowym w całym łączu, tak jakby było to pojedyncze połączenie bezpośrednie. Niektóre protokoły transportowe, takie jak UDP, nie stosują metod niezawodności. Z kolei inne, takie jak TCP, mają funkcję wykrywania błędów i retransmisji porzuconych pakietów.
Warstwy 5, 6 i 7: warstwy sesji, prezentacji i aplikacji
Warstwy 5, 6 i 7 są generalnie pogrupowane w bardziej nowoczesne modele komunikacji, połączone razem w pakiecie Internet Protocol Suite jako warstwa „Aplikacji”. W modelu OSI warstwa sesji konfiguruje, kontroluje i zrywa połączenia między dwoma lub więcej komputerami, które z grubsza odwzorowują procesy uwierzytelniania.
Warstwa prezentacji hermetyzuje i dekapsuluje dane. Może to być tak proste, jak formatowanie danych, jak XML, ale także szyfrowanie/odszyfrowywanie za pomocą TLS. Warstwa aplikacji odnosi się do rzeczywistych aplikacji i generowanego przez nie ruchu sieciowego, takiego jak HTTP i FTP.
Wniosek
Model OSI to model koncepcyjny opisujący standardowe ramy systemów telekomunikacyjnych. Nie opiera się konkretnie na żadnym protokole, który pomaga jej uniknąć przestarzałości. W miarę opracowywania nowszych protokołów niektóre zdefiniowane przez nie warstwy zostały pogrupowane w bardziej nowoczesne modele.
Jest to szczególnie widoczne w przypadku warstw 5, 6 i 7, które na ogół są trudne do rozróżnienia i zdefiniowania za pomocą nowoczesnego oprogramowania. Inne warstwy są łatwiejsze do wyjaśnienia, ale niektóre protokoły niekoniecznie pasują do jednej kategorii. Chociaż nie jest doskonały, model OSI pomaga zrozumieć złożoność i warstwy protokołów i systemów w komunikacji internetowej.