ISO OSI rétegek

A hálózatok szabványosítása

Valamennyi állomás és hálózat csak akkor tud egymás között kommunikálni, ha közös szabványt használnak. Néhány évvel ezelőtt még minden számítógépgyártó saját architektúrával rendelkezett, amelyek nem voltak egymással kompatibilisek. Ez jelentősen megnehezítette a kapcsolatok felépítését. Napjainkban használatos szabványokat egységes egésszé fogja össze az OSI hivatkozási modell, amelyet gyakorlatilag a teljes számítógépgyártó ipar elfogadott.

Megjegyzés: Az OSI modell az 1980-as években élte fénykorát, 1990-es évek közepén áttértek a hibrid hivatkozási modellre. A leg szembetűnőbb változás, hogy a hibrid hivatkozási modell az OSI modellből feleslegessé vált 2 réteget elhagyta. Lásd lejjebb.

Az OSI hivatkozási modell

A Nemzetközi Szabványügyi Hivatal (International Standards Organisation ISO) 1978-ban kidolgozta a Nyitott Rendszerek Összekapcsolásának (Open Systems Interconnection OSI) referencia modelljét, amely lehetővé teszi a kapcsolatot a kommunikációs eszközök széles választéka között. Ennek érdekében az összeköttetés hét rétegét definiálták. Alapelve az, hogy a hálózatokat egymásra épülő rétegek sorozataiként kell megtervezni, így a teljes folyamat sokkal áttekinthetőbbé, kezelhetőbbé válik.

Maga az OSI modell nem egy hálózati hierarchia, hanem csak azt mondja meg, hogy az egyes rétegeknek mi a szerepük. Minden réteg csak a közvetlen felette állónak nyújt szolgálatot és a közvetlen alatta lévőnek ad utasításokat. Az egyik gép n-edik rétege a másik gép n-edik rétegével kommunikál, tehát a látszólagos adatáramlás vízszintes. A gyakorlatban az adatáramlás úgy hajtódik végre, hogy a legfelső szint elindítja a bitfolyamot. Ezt az alatta levő réteg módosítja, feltördeli, fejlécet, ellenőrző összegeket rakhat rá, és tovább küldi az alatta levőnek. Az alatta levő réteg nem tudja, hogy a kapott bitfolyam melyik része a tényleges adat és melyik az előző réteg fejléce. Egyként kezeli és ugyanúgy megcsinálja a maga manipulációit. Legvégül a fizikai rétegen keresztül átküldi a célállomásnak, ahol annak rétegei fordított sorrendben elvégzik a megfelelő műveleteket. Lebontják az fejléceket, összeállítják az eredeti üzenetet. Igy jön ki a látszólagos vízszintes információáramlás.

Az egyes rétegek önálló protokollt használnak. Felépítésük modul rendszerű és független a többi rétegtől, így önállóan fejleszthetők illetve szükség esetén kicserélhetők a többi réteg módosítása nélkül. A rádióamatőr hálózat is ezt a felépítést követi, ezért meg kell vele ismerkednünk.

OSI referencia modell és összehasonlítása az újabban OSI helyett használt Hibrid modellel
és a napjainkban leg elterjedtebb TCP/IP modellel

Az OSI referenciamodell (1980) rétegei	Hibrid hivatkozási modell (1996) rétegei	TCP/IP hivatkozási modell
7. Alkalmazási réteg (Application Layer)	5. Alkalmazási réteg	4. Alkalmazási réteg
6. Megjelenítési réteg (Presentation Layer)	-	-
5. Viszonyréteg (Session Layer)	-	-
4. Szállítási réteg (Transport Layer)	4. Szállítási réteg	3. Szállítási réteg (TCP, UDP, RTP, SCTP)
3. Hálózati réteg (Network Layer)	3. Hálózati réteg	2. Internet réteg (IP, ICMP, IPsec, ARP, RIP, BGP)
2. Adatkapcsolati réteg (Data Link Layer)	2. Adatkapcsolati réteg	1. Hoszt és hálózat közötti réteg (gyakorlatban pl.: ethernet kártya, MAC szintig)
1. Fizikai réteg (Physical Layer)	1. Fizikai réteg

Fizikai réteg

A fizikai réteg a bitek kommunikációs csatornára való kibocsátásáért felelős. Biztosítania kell, hogy az adó oldalon kibocsátott 1-et a vevő is 1-nek és ne 0-nak vegye. A tipikus kérdések itt a következők: hány voltnyi feszültségkülönbség ábrázolja a logikai 1-et és hány volt a 0-át; hány mikroszekundum legyen egy bit; folyhasson-e egyidőben mindkét irányú adatátvitel; hogyan épüljön fel a kezdeti kapcsolat illetve hogyan bomoljon fel; stb. A rádió, a modemek, az átviteli közeg és a különböző elektromos szabványok vagy a csatornához való hozzáférés, mind a fizikai réteggel függnek össze.

Adatkapcsolati réteg

Az adatkapcsolati réteg alapvető feladata az, hogy hibamentes átvitelt biztosítson a hálózati réteg számára. A küldő fél a bemenő adatokat adatkeretekké tördeli, a kereteket sorrendhelyesen továbbítja, végül a vevő által visszaküldött nyugtakereteket feldolgozza. Mivel a fizikai réteg csak a bitfolyam adásával és vételével foglalkozik, ezért az adatkapcsolati rétegre hárul az adatkeretek határainak létrehozása és felismerése. Ezt speciális bitmintáknak a keret elé, illetve mögé illesztésével lehet elérni. A csatorna zajossága miatt a keretek sérülhetnek. Ebben az esetben a forrásgép adatkapcsolati szoftverének újra kell adnia a keretet. Ugyanannak a keretnek a többszöri újraadása viszont kettőzött keretek megjelenésével járhat. Esetleges csomagvesztés ellen a csomagok sorszámozásával lehet védekezni. E réteg feladata a megsérült, elveszett vagy megkettőzött keretek miatt felmerülő problémák megoldása. Egy másik, az adatkapcsolati rétegben előforduló probléma az, hogy a gyors adók adatelárasztással fenyegetik a lassú vevőket. Valamilyen forgalomirányítási mechanizmust kell bevezetni annak érdekében, hogy az adók tudhassák, hogy a vevők egy adott pillanatban mekkora szabad pufferterülettel rendelkeznek. Ezt a szintet definiálja az AX.25 protokoll.

Hálózati réteg

A hálózati réteg a kommunikációs alhálózatok működését vezérli. Megtervezi a forrás- és célállomás közti útvonalat. Az útvonal meghatározása történhet statikus, ritkán változtatható táblák segítségével, illetve a kommunikáció kezdetén is. Felügyeli a csomagok forgalmát, hogy ne legyen torlódás, és tartalmazza az erre vonatkozó számlázást is. Több alhálózat összekapcsolását is a hálózati réteg végzi, ezért gondoskodnia kell az eltérő címzés, csomaghossz, átviteli sebesség különbségéből adódó problémák megoldásáról is. A hálózati rétegnek el kell rejtenie a szállítási réteg elől az alhálózat típusát és topológiáját. Két alapvető alhálózat-szervezési filozófia van: az egyik az összeköttetésalapú és az összeköttetésmentes.

Szállítási réteg

A szállítási réteg alapvető feladata, hogy a viszonyrétegtől kapott adatfolyamot kisebb darabokra vágja szét, ha szükséges, akkor a túloldalon ezeket sorrendhelyesen visszaállítsa. Biztosítania kell a hibamentes adatátvitelt. Közönséges körülmények között a szállítási réteg minden szállítási összeköttetés számára, amelyek a viszonyréteg kérésére jönnek létre, egy-egy hálózati összeköttetést hoz létre. Előfordulhat azonban, hogy több párhuzamos összeköttetést hoz létre, vagy éppen ellenkezőleg, összenyalábol több szállítási összeköttetést egy hálózati összeköttetésbe. A szállítási protokoll jellemzi a hálózat felhasználóinak nyújtott szolgáltatás minőségét. Legnépszerűbb a hibamentes átvitel, ahol sorrendhelyesen érkeznek meg az adatok. Egy másik fajta szolgáltatásnál egymástól függetlenül, nem sorrendhelyesen érkeznek meg az üzenetek. A harmadik típusnál egy célállomáscsoportnak küldenek üzenetet. A szállítási réteg egy valódi forrás-cél, vagy másképpen két végpont közötti réteg.

Viszonyréteg

A viszonyréteg lehetővé teszi, hogy különböző gépek felhasználói viszonyt létesítsenek egymással. A viszonyréteg, akárcsak a szállítási réteg különleges adatátvitelt tesz lehetővé, de néhány olyan szolgáltatással is ki van egészítve, amelyek egyes alkalmazásokhoz hasznosak lehetnek. Egy viszony például alkalmas arra, hogy egy felhasználó bejelentkezzen egy távoli időosztásos rendszerbe, vagy hogy állományokat továbbítson két gép között. A viszonyréteg egyik szolgáltatása a párbeszéd szervezése. A viszonyok egyidőben egy- és kétirányú adatáramlást is lehetővé tehetnek. A viszonyréteg egy másik szolgáltatása a szinkronizáció. Gondoljunk bele, hogy egy hosszú adatátvitel a vége előtt nemsokkal megszakad. Ahhoz, hogy ne kelljen az egészet előlről kezdeni, beépítünk szinkronizációs pontokat, ahonnan kezdve folytatni tudjuk a műveletet.

Megjelenítési réteg

A megjelenítési réteg az átviendő információ szintaktikájával és szemantikájával foglalkozik. Szinte minden gép más kódolást használ adatfüzérek, lebegőpontos számok, struktúrák ábrázolására. Azért, hogy a különböző ábrázolásmódú számítógépek is kommunikálni tudjanak egymással, a kicserélendő adatstruktúrákat szabványos kódolással kell definiálni. Magába foglalja még a hatékonyabb adatátvitelhez szükséges adattömörítési eljárásokat, és gondoskodik az adatok titkosításáról.

Alkalmazási réteg

Az alkalmazási réteg széles körben igényelt protokollokat tartalmaz. Például több száz inkompatibilis termináltípus létezik ma a világon. Meglehetősen bonyolult lenne egy olyan alkalmazás írása, amely csak egy részén működne helyesen. Ennek megoldására definiálni kell egy hálózati virtuális terminált, és a többi programot ezt felhasználva kell megírni. Más típusú alkalmazási rétegfeladat az állománytovábbítás, elektronikus levelezés, távoli bejelentkezés, katalógusok, nyilvántartások kezelése.

A gyakorlatban ezek a rétegek nem feltétlenül különülnek el egymástól és az sem biztos, hogy valamennyi megvalósításra kerül. Nyilvánvaló, hogy a két alsó fizikai és adatkapcsolati rétegnek mindig meg kell lenni, hogy egyáltalán át lehessen vinni az adatokat két állomás között. A hálózati és szállítási réteg már csak a rendszer speciális elemeinél jelenik meg, de valamennyi a közös AX.25 protokollt használja az adatkapcsolat létrehozására. Nem használjuk a viszonyréteget és el szokott maradni a megjelenítési réteg is, az ASCII kód általános elterjedése miatt. A legfelső, alkalmazási réteg az, amely fogadja illetve előállítja az átvitendő adatokat.