Funcţiile modelului arhitectural ISO OSI

Modelul are 7 nivele:Aplicaţie 7Prezentare 6Sesiune 5Transport 4Reţea 3Legătură de date 2Nivelul fizic 1

NIVELUL FIZIC- transmiterea biţilor printr-un canal de comunicaţie- se ocupă cu interfaţa fizică între dispozitive şie regulile prin care biţii sunt transferaţi de la unul la altulAre 4 caracteristici importante:

- mecanice- electrice- funcţionale- procedurale

Proiectarea nivelului fizic are o strânsă legătură cu interfeţele. El nu are nici un mecanism pentru determinarea semnificaţiei biţilor pe care îi transmite sau îi primeşte, ci este preocupat exclusiv de caracteristicile fizice ale tehnicilor de transmitere a semnalelor electrice şi/sau optice. Exemple de standarde pentru protocolul fizic sunt RS-232-C, RS-449/422, X21.

NIVELUL LEGĂTURII DE DATESe ocupă cu transferul fiabil de informaţie prin legătură fizică. Principalul serviciu oferit nivelelor superioare este acela de detecţie şi control al erorilor.Astfel, cu un protocol al nivelului de date complet funcţional, nivelul superior adiacent poate să presupună o transmisie virtuală fără erori. Totuşi, daca comunicaţia are loc între 2 sisteme ce nu sunt direct conectate, conexiunea va presupune un număr de legături de date între nodurile intermediare, fiecare funcţionând independent. Astfel, nivelele superioare nu sunt eliberate de responsabilitatea contrulului erorilor.Exemplu: Ethernet. Token-Ring.

NIVELUL REŢEA- se ocupă de controlul funcţionării subreţelei- stabileşte, menţine şi eliberează ruta directă a informaţiei către destinatar- asigură nivelelor superioare independenţa de tehnologia de transmisie de date de comutare utilizată pentru conectarea sistemelor

Serviciul de bază al nivelului reţea este acela de a oferi un transfer transparent de date între entităţile de transport.Serviciul de reţea este responsabil pentru stabilirea, menţinerea şi terminarea conexiunilor (prin intermediul facilităţii de comunicaţie implicate). Este de asemenea responsabil pentru rutarea

1

informaţiei de la o staţie la alta. Prin el se decide calea de urmat, chiar dacă destinatarul este într-o altă reţea. Nivelul reţea acceptă mesaje de la sursă, el converteşte în pachete şi asigură transmisia pachetelor către destinaţie, alegând cea mai bună rută. Acest nivel controlează congestia, producând “gâtuiri” atunci când sosesc prea multe pachete în acelaşi timp.

NIVELUL TRANSPORT- rolul principal este să accepte date de la nivelul sesiune, să le descompună dacă este cazul, să transfere aceste unităţi nivelului reţea şi să se asigure că toate fragmentele ajung corect la celălalt capăt. Scopul este de a asigura un mecanism sigur pentru schimbul de date între procesele din diferite sisteme. Nivelul de transport se asigură ca unităţile de date sunt livrate fără erori, în secvenţă, fără pierderi sau duplicări- serveşte ca legătură între utilizator şi facilităţile de comunicare. El se ocupă cu optimizarea utilizării serviciilor de reţea şi asigură calitatea cerută a serviciului pentru entităţile de la nivelul sesiune.

Dimensiunea şi complexitatea unui protocol de transport depinde de tipul serviciului ce poate fi obţinut de la nivelul reţea. Astfel în cazul unor subreţele fără erori, nivelul transport nu trebuie să realizeze corecţii ale transmisiei, în timp ce în cazul unor erori, semnalate sau nesemnalate de reţea, aceste corecţii sunt necesare. Astfel este normal să existe mai multe clase de protocoale. Cel mai complex protocol de transport este TCP (Transmission Control Protocol).

NIVELUL SESIUNE- asigură structura de control pentru comunicaţii între staţii- oferă mecanismul de control al dialogului între aplicaţii- asigură un mijloc ca 2 procese de aplicaţie să stabilească şi să utilizeze o conexiune, numită sesiune; dialogul poate fi duplex, semi-duplex sau simplex, iar în cazul unui defect între punctele de verificare, entitatea sesiune poate retransmite datele de la ultimul punct de verificare.Comunicarea simplex – datele circulă într-un sensComunicarea semi-duplex – datele circulă în orice sens, dar nu simultanComunicarea duplex – datele circulă simultan.- generează şi detectează semnalele fizice communicate între noduri- principala grijă a acestui nivel este să poată asigura recunoaşterea semnalelor electrice şi conectarea nodului la reţea.

Acest nivel monitorizează calitatea serviciilor în sensul că urmăreşte rata de transmisie, rata de erori sau întreruperea transmisiei. Modul de transmisie poate fi serial (unitatea de transmisie este bitul) sau paralel (unitatea de transmisie este un număr de biţi egal cu numărul de linii de transmisie).

NIVELUL DE PREZENTARESe ocupă de sintaxta şi semantica informaţiilor transmise. Asigură independenţa pentru procesele aplicative faţă de diferenţele an reprezentarea de date. Scopul este de a rezolva diferenţele din formatul şi reprezentarea datelor (sintaxa).Nivelul de prezentare defineşte sintaxa utilizată între entităţile aplicaţie şi oferă facilităţi pentru selecţia şi modificarea ulterioară a reprezentării de utilizator. Exemple de protocoale de prezentare sunt criptarea şi protocolul de terminal virtual (face conversia între caracteristicile

2

de terminal specific şi un model virtual sau generic utilizat de programele de aplicaţie). Deci stabileşte formatul pentru schimbul de date; transformă seturile de caractere în succesiuni numerice; realizează compresia datelor.

NIVELUL DE APLICAŢIEAsigură accesul la mediul OSI pentru utilizatori şi asigură servicii de informaţie distribuite, Exemple tipice la acest nivel sunt transferul de fişiere şi mailul (posta electronică).

Serviciile pot fi de următoarele tipuri:- de transfer de fişiere- de mânuirea mesajelor- de transfer de job-uri- servicii pentru terminale virtuale- servicii de control

Nivel FuncţiaAplicaţie Interfaţă între utilizator şi reţeaPrezentare Schimbarea formatului pentru dateSesiune Permite conectarea utilizatoruluiTransport Furnizează conectarea end-to-endReţea Rutează datele în reţeaLegătură de date Determină accesul la reţeaua fizicăFizic Transferă datele în biţi şi le transmite prin mediul fizic

MODELUL IERARHIC

Este o dezvoltare a lui ARPANET (reţea cu comutare pe pachete – Advanced Research Project Agency) şi a lui Defense Data Network (DDN). Arhitectura bazată pe modelul ierarhic nu are un nume universal acceptat (DPA - DOD Protocol Architecture – US Department Of Defense).Între modelul DPA şi OSI există 4 diferenţe fundamentale:

A. Conceptul de ierarhie faţă de cel de niveleB. Importanţa interconectării reţelelorC. Utilizarea serviciilor fără conexiuneD. Abordarea funcţiilor de administrare

A. Ierarhia faţă de nivele

DPA împarte task-ul în module sau entităţi ce pot comunica cu entităţi pereche din alt sistem. O entitate din cadrul unui sistem oferă servicii altor entităţi şi in schimb utilizează serviciile altor entităţi. Aceste entităţi sunt aranjate ierarhic: nici o entitate nu-şi foloseşte propriile servicii, direct sau indirect.

3

Modelul OSI este bazat pe acelaşi raţionament, dar în plus: protocoalele de la acelaşi nivel al ierarhiei au anumite caracteristici în comun. Acest lucru a condus la conceptul de nivele şi la descrierea într-un mod abstract a facilităţilor comune ale protocoalelor dintr-un singur nivel.

La modelul ierarhic sunt permise următoarele tehnici: o entitate poate utiliza în mod distinct serviciile unei unităţi inferioare, dacă nu este

într-un nivel adiacent; pot fi utilizate conexiuni separate de date şi de control, în care informaţia de control şi

datele de nivel înalt nu partajează o aceeaşi unitate de date. Acest lucru este folositor, deoarece se poate dori a se oferi servicii diferite (prioritate, fiabilitate) pentru diferitele tipuri de conexiune.

informaţia de control de nivel inferior poate fi utilizată pentru a realiza controlul de nivel înalt.

DPA prin simplul fapt al impunerii ca protocoalele să fie modulare şi ierarhice, oferă proiectantului mai multă libertate pentru dezvoltarea unor protocoale eficiente, ieftine şi cu mai multe facilităţi.

B. Interconectarea reţelelor (internetworking)

O diferenţă majoră între DPA şi modelul ISO este importanţa pe care primul o acordă interconectării reţelelor. Interconectarea apare atunci când 2 sisteme ce comunică nu sunt ataşate aceleiaşi reţele. Astfel datele trebuie să traverseze cel puţin 2 reţele, care pot fi diferite.Cerinţele pentru interconectare au condus la dezvoltarea unui protocol denumit Internet Protocol (IP).Modelul ISO are un protocol interreţea ca un subnivel al nivelului reţea, care nu este o soluţie elegantă, dar singura posibilă în cadrul arhitecturii pe nivele.

C. Servicii neorientate pe conexiune

Sunt acele servicii în care datele sunt transferate de la o entitate la alta fără realizarea în prealabil a unei conexiuni mutuale (de exemplu datagrame). DPA acordă egală importanţă serviciilor orientate pe conexiune şi celor neorientate pe conexiune, în timp ce modelul OSI este conceput din start cu termeni de servicii orientate pe conexiune.O utilizare a serviciilor neorientate pe conexiune în cadrul DPA este interconectarea reţelelor, unde este utilizat un protocol interreţea fără conexiune, cu o conectivitate cap-la-cap oferită la nivel înalt.

D. Funcţii de administrare

Exemple de funcţii de administrare sunt denumirea, identificarea de resurse, controlul accesului la resurse şi taxarea resurselor şi a utilizării reţelei. Acestea sunt în majoritate servicii neorientate pe conexiune. În cadrul DPA, aceste funcţii sunt asigurate de protocoale ce pot fi cel mai bine descrise ca protocoale de nivel sesiune.

ARHITECTURA DPA

4

Este bazată pe 3 elemente de comunicaţie principale: procese, gazde (host) şi reţele. Procesele sunt entităţile fundamentale ce comunică. Ele sunt executate de gazde (staţii) care suportă procese simultane multiple. Comunicaţia între procese are loc prin intermediul reţelelor la care sunt ataşate gazdele.

DPA organizează protocoale în 4 nivele:1. nivelul de acces reţea2. nivelul interreţea3. nivelul gazdă-gazdă4. nivelul proces/aplicaţie

Nivelul de acces reţea conţine acele protocoale ce asigură accesul la o reţea de comunicaţie. Protocoalele de la acest nivel sunt între un nod de comunicaţie şi o gazdă ataşată, sau echivalentul său logic. O funcţie a tuturor acestor protocoale este de a dirija datele între gazdele ataşate la aceeaşi reţea. Alte servicii sunt: controlul fluxului şi controlul erorilor. Un nivel de reţea este invocat de o entitate fie în nivelul interreţea, fie în cel gazdă-gazdă, dar poate fi invocat şi de o entitate a nivelului proces/aplicaţie.

Nivelul interreţea constă din procedurile cerute pentru a permite datelor să traverseze multiple reţele în drumul dintre 2 gazde. Deci trebuie asigurată o funcţie de dirijare. Acest protocol este de obicei implementat în cadrul gazdelor şi al gateway-urilor şi router-elor.

Nivelul gazdă-gazdă conţine entităţile de protocol care au capacitatea de a transfera datele între 2 procese aflate pe computere gazdă diferite. O entitate protocol la acest nivel poate, sau nu, să asigure o conexiune logică între entităţile de nivel înalt.La acest nivel sunt necesare 4 tipuri de protocoale:

un protocol de date orientat pe conexiune – necesar pentru livrarea sigură şi în secvenţă a datelor

un protocol datagram – adică un protocol de funcţionalitate minimă cu un overhead redus (= informaţie de control şi de verificare), care să poată fi adecvat unui anumit trafic.

un protocol de voce – caracterizat de nevoia de a administra un şir de date constant cu întârzieri minime

un protocol de date în timp real are caracteristicile cerute atât de protocolul orientat pe conexiune, cât şi de protocolul de voce.

Nivelul de proces/aplicaţie conţine protocoale pentru partajarea resurselor (de exemplu computer-computer) şi accesul la distanţă (de exemplu terminal-terminal). În cadrul acestei arhitecturi, DOD a emis următoarele standarde de protocoale:

1. pentru nivelul de acces reţea DOD se bazează pe standardele naţionale şi internaţionale:X.25 pentru reţele cu comutare de pachete la mare distanţă şi IEEE 802 pentru reţele locale.

2. nivelul interreţea: IP (Internet Protocol – oferă un serviciu neorientat pe conexiune pentru sisteme ce comunică prin intermediul uneia sau mai multe reţele eterogene)

3. nivelul gazdă-gazdă: TCP (un serviciu fiabil de transfer de date cap-la-cap – Transmission Control Protocol)

4. pentru nivelul proces-aplicaţie: FTP, SMTP, TELNET (FTP – File Transfer Protocol, este o aplicaţie simplă pentru transferul fişierelor ASCII, EBCDIC şi binare; SMTP –

5

Simple Mail Transfer Protocol, este o facilitate de poştă electronică simplă; TELNET protocol – asigură o capabilitate de terminal asincron simplă)

Tehnici de transmisie şi comutaţie

Reţelele de comunicaţii de date pot fi clasificate după arhitecturile şi tehnicile utilizate pentru transferul de date. Astfel avem: - reţele de comunicaţii comutate: - reţele cu comutare de circuite

- reţele cu comutare de mesaje - reţele cu comutare de pachete

- reţele de comunicaţii cu difuzare (broadcast):- reţele radio cu pachete- reţele de sateliţi- reţele locale (LAN)

I.O reţea de comunicaţie comutată constă dintr-o colecţie de noduri interconectate, în care datele sunt transmise de la o sursă la destinaţie prin dirijarea acestora în cadrul reţelei de noduri.Nodurile sunt conectate prin căi de transmisie. Datele ce intră in reţea provenite de la o staţie sunt dirijate spre destinaţie prin comutarea de la nod la nod.Clasificarea reţelelor comutate ca fiind de tipul circuit, mesaj sau pachet se referă la modul în care nodurile comută date de la o legătură la alta pe drumul între sursă şi destinaţie.

II.În cazul reţelelor de comunicaţie cu difuzoare nu există noduri de comunicaţie intermediare, Fiecare staţie este ataşată la un transmiţător (receptor) care comunică printr-un mediu, partajat, cu alte staţii.În cea mai simplă formă, o transmisie de la orice staţie este difuzată spre sau recepţionată de către toate celelalte staţii.Deoarece facilităţile de transmisie sunt partajate, numai o singură staţie poate transmite la un moment dat, ceea ce conduce la un mecanism de control al accesului la mediu. Capacitatea de interconectare este limitată de natura mediului de difuzare.

6