OSI referentni model

Kada jedan računar u mreži poželi da pošalje podatke, treba da obavi niz poslova koji slede jedan iza drugog:

da podeli podatke u segmente da doda određene informacije svakom od tih segmenata: adresu računara koji šalje podatke i

računara koji treba da ih primi, informaciju koja služi za proveru da li je došlo do greške prilikom prenosa podataka, informaciju o vremenskoj sinhronizaciji...

pošalje podatke... S druge strane, računar koji prima podatke takođe obavlja određeni niz poslova, i to na osnovu informacija koje je dodao računar koji šalje podatke.Svi ovi poslovi obavljaju se po određenim pravilima ponašanja (koja se zovu protokoli). Da bi dva računara mogli da razmene podatke, oni moraju to raditi poštujući ista pravila ponašanja (tj. protokole). Ako je mrežni hardver i softver na oba računara napravio isti proizvođač, onda verovatno oba računara poštuju iste protokole. Ali ako računari koriste mrežni hardver i softver od različitih proizvođača, moguće je i da koriste različite protokole. Sa porastom proizvodnje mrežnog hardvera i softvera i broja proizvođača na tržištu, pojavila se potreba za standardnim protokolima koje će prihvatiti svi proizvođači i koji će omogućiti da mrežni hardver i softver različitih proizvođača može da komunicira. Tako su razvijena dva standarda: OSI model (Open Systems Interconnections) i Projekat 802.Oba modela razvijana su otprilike u isto vreme, pri čemu su autori razmenjivali informacije, tako da su ova dva modela u saglasnosti. Projekat 802 je unapredio OSI model tako što je sloj veze podelio u dva podsloja, tako da je u daljem tekstu OSI model predstavljen sa tim unapređenjem.

OSI model sve u vezi mrežne komunikacije (kako mrežne aktivnosti, tako i mrežnu opremu) predstavlja u sedam slojeva:Svaki od sedam slojeva pokriva neku oblast u vezi sa slanjem podataka kroz mrežu1. Dalje, svaki sloj sarađuje sa slojem iznad i ispod njega. Slojevi su međusobno razdvojeni granicama koje se nazivaju interfejsi. Preko interfejsa se odvija komunikacija između slojeva.

Način rada slojeva u OSI modelu prikaza je na sledećoj slici:

1 Slojevi OSI modela često se dele na više (0d 7. do 5. sloja) i niže (od 4. do 1. sloja). N višim slojevima se opisuje proces interakcije korisnik-računar, rad korisnika sa aplikacijom i proces komunikacije između aplikacija kao krajnjim tačkama. Niži slojevi definišu kako se prenose informacije sa jednog na drugi kraj veze (od jednog do drugog računara)

1

Kod računara koji šalje podatke svaki sloj prima podatke od sloja iznad sebe (izuzev sloja aplikacija, koji nema sloj iznad sebe). U svakom sloju (izuzev fizičkog sloja) protokoli koji fukcionišu u tom sloju primljenim podacima dodaju zaglavlje (engl. header)sa nekim informacijama (na 2. sloju dodaje se i prateći zapis, engl. trailer). Informacije iz tog zaglavlja namenjene su za čitanje istom tom sloju kod računara koji prima podatke. Na taj način se ostvaruje komunikacija između istih slojeva kod računara koji učestvuju u razmeni podataka. Kada jedan sloj doda zaglavlje sa informacijama, onda šalje podatke sledećem sloju ispod sebe2 (odnosno, ako je reč o fizičkom sloju, podaci se preko mrežnog medijuma šalju računaru koji podatke treba da primi).Kod računara koji prima podatke, podaci se kreću prema gore, počev od fizičkog sloja. Svaki sloj, izuzev fizičkog sloja, iz paketa uklanja zaglavlje koje je dodao isti takav sloj kod računara pošiljaoca3 i čita informacije iz tog zaglavlja da bi znao šta treba da uradi sa podacima. To opet rade u stvari protokoli koji funkcionišu na tom sloju. Na ovaj način, kada sloj aplikacija računara primaoca, kao poslednji sloj, ukloni zaglavlje koje mu je poslao sloj aplikacija računara pošiljaoca, dobijaju se samo „goli“ podaci, koje je i poslao računar pošiljalac.

Sloj aplikacije (eng. Application Layer)  je sloj koji je najbliži korisniku i odnosi se na mrežne usluge koje direktno podržavaju aplikacije korisnika. Odnosno, kada mi kao korisnici pokrenemo neku aplikaciju koja zahteva određenu mrežnu uslugu, kroz ovaj sloj aplikacija pristupa uslugama mreže. Te usluge mreže mogu biti prenos datoteka, rad sa bazama podataka, elektronska pošta, štampanje u mreži... U protokole ovog sloja spadaju File Transfer Protocol (FTP) za prenos datoteka, Simple Mail Transfer Protocol (SMPT) za elektronsku poštu, Hypertext Transfer Protocol (HTTP) za web pretraživače i servere, Telnet za sesiju na udaljenom računaru, Domain Name System (DNS) za pretvaranje tekstualnih naziva domena u IP adrese...

Sloj prezentacije (engl. Presentation Layer) može se smatrati prevodiocem u OSI modelu. Ovaj sloj uzima podatke u nekom formatu od sloja aplikacije, i prevodi ih u neki opšte prihvaćeni, posredni format. U računaru primaocu, sloj prezentacije prevodi ovaj posredni format u neki format prihvatljiv sloju aplikacije4.. Sledeći formati smatraju se standardnim za tekst, zvuk, grafiku i video:

Aplikacije iz sloja aplikacija mogu šalju podatke u nekom formatu po želji. Najbolje je ako ih pošalju u binarnom obliku, jer podatke u binarnom formatu može da čita svaki računar i u tom slučaju onda nema šta da se radi u sloju prezentacije. Ukoliko su podaci poslati u nekom drugom formatu, sloj prezentacije će morati da ih pretvori u neki opšte prihvatljiv format. Ovaj sloj je takođe odgovoran i za šifrovanje i kompresiju podataka..

Sloj sesije (engl. Session Layer) je je zadužen da uspostavi komunikacionu vezu (ili sesiju) između računara koji šalje podatke i računara koji prima podatke, da upravlja tom sesijom, u slučaju prekida (ako je potrebno) da je ponovo uspostavi, i na kraju da je završi. Ovo može obuhvatiti proveru

2 Ovaj postupak zove se kapsuliranje3 Ovaj postupak zove se dekapsuliranje4 Primer za ovo su različiti standardi za kodove kao sto je ASCI ili EBCDIC koji se koriste na različitim sistemima, a njihova međusobna komunikacija se odvija bez problema

2

identiteta korisničkih naloga i utvrđivanje vrste prenosa podataka (simpleks, poludupleks, pun dupleks). Sloj sesije se bavi i umetanjem kontrolnih tačaka u tok podataka između predajnog i prijemnog računara. Ove kontrolne tačke se koriste kada se izgubi veza između dva računara. Tada će ponovo biti poslati samo oni podaci iz toka podataka koji su se nalazili iza poslednje primljene kontrolne tačke.Na ovom sloju radi protokol NetBIOS (engl. Network Basic Input Output System).

Transportni sloj (engl. Transport Layer) je zadužen da obezbedi da se podaci pošalju bez greške, bez gubitaka ili dupliranja. Na ovom sloju podaci se dele u pakete i tako se šalju. Kada paketi dođu do transportnog sloja računara primaoca, paketi se ponovo grupišu.Računari koji komuniciraju mogu da koriste potvrde o prijemu5 da bi se utvrdilo da li je zaista bilo prijema. Te potvrde šalje odredišni računar prijemnom računaru, kada se dogovore oko broja poslatih paketa pre potvrde o prijemu. Na primer, računar koji šalje podatke može da pošalje tri paketa prijemnom računaru, a da zatim primi potvrdu od njega o prijemu, da bi zatim poslao nova tri paketa.Ovaj sloj takođe prepoznaje i uklanja duplirane pakete, ako ih bude. Primeri protokola na ovom nivou su Transmission Control Protocol (TCP), User Datagram Protocol (UDP).

Sloj mreže (eng. Network Layer) je zadužen za adresiranje poruka i prevođenje logičkih adresa i imena u fizičke adrese6. Primer protokola koji ovo radi je Internet Protocol (IP). Isto tako, određuje putanju kojom se prenose podaci od predajnog do prijemnog računara. Ovaj posao obavljaju uređaji ruteri (koriste se i izrazi usmerivači, skretnice), koji koriste tabelu usmeravanja. Primer protokola zaduženog za usmeravanje je Routing Information Protocol (RIP).

Sloj veze (engl. Data Link Layer) je zadužen za prenos paketa putem stvarnog lokalnog medijuma (bakarni kabl, optički kabl, ili neki od bežičnih prenosa). Deli se na dva podsloja: MAC (Medium Access Control) podsloj i LLC (Logical Link Control) podsloj. U MAC podsloju se definišu specifična svojstva vezana za topologiju lokalne mreže i kontrolu pristupa medijumu (tj. kako će više računara zajednički koristiti taj medijum). U ovom sloju su smešteni i upravljački programi (drajveri) za mrežne kartice.

5 Transportni sloj omogućava dve metode prenosa podataka: sa direktnom vezom i bez direktne vezeU prenosu sa direktnom vezom, koristi se sistem potvrda da bi se osigurala isporuka podataka i određuje statička maršruta na mreži tako da se podaci prenose istim putem tokom sesije. Ova metoda smatra se pouzdanom vezom, jer ako se neki paket izgubi na putu, protokol koji se korisit će tražiti da se taj paket ponovo pošalje. Primer ovakvog protokola je Transmission Control Protocol (TCP). Ovakvi protokoli se koriste kada je integritet podataka važniji od brzine prenosa.Prilikom prenosa bez direktne veze ne koriste se potvrde o prijemu i statička putanja prenosa podataka. Zbog toga se ova metoda smatra nepouzdanom za prenos podataka. Za transport bez direktne veze nisu potrebni mrežni resursi koji se koriste u transportu sa direktnom vezom. Primer ovakvog protokola je User Datagram Protocol (UDP). Ovakvi protokoli koriste se kada je brzina prenosa važnija, na primer kod multimedijalnih aplikacija6 Na internetu je ogroman broj računara, a mi ih raspoznajemo po njihovim imenima u obliku ime.domen.vršni_domen, na primer sr.wikipedia.org. Naravno, taj sistem je napravljen zbog ljudi, i takozvani DNS serveri pretvaraju takve upite web pregledača u IP adrese tipa a.b.c.d, gdje su a, b, c i d brojevi od 0 do 255. Ali mrežne kartice u računarima nemaju IP adrese, nego MAC adrese. To znači da je potreban još jedan sloj, koji će pretvoriti IP adrese u MAC adrese. Kad bi svaki računar na internetu imao tablicu pretvaranja IP adresa u MAC adrese, to bi bilo vrlo nepraktično iz više razloga: veličina tablice, dodavanje novih adresa... pa je smišljeno drugo rešenje. Na svakom segmentu mreže (subnetu) postoji uređaj ruter, koji poseduje tabelu usmeravanja. Pakete koji dođu do njega, a cilj im nije na lokalnom mrežnom segmentu on prosleđuje dalje, a pakete koji su namenjeni lokalnoj mreži, prosleđuju na lokalnu mrežu. To se izvodi tako što dok ostali uređaji na mreži imaju jedan mrežni adapter, ruter ima dva. Jedan je povezan na lokalnu mrežu, a drugi na spoljašnju, pa ruter pakete koje dobije na lokalnoj mreži, a koji su namenjeni spoljašnjem svetu, upućuje napolje, a pakete iz spoljašnjeg sveta upućene lokalnoj mreži šalje unutra

3

U LLA podsloju se definiše način korišćenja veze, sinhronizacija okvira (ovde se paketi podataka pakuju u okvire podataka7), kontrola toka (kontroliše se da predajni računar ne pošalje više okvira nego što prijemni računar može da ih primi) i otkrivanje grešaka (postavljanje CRC broja8).Na ovom sloju koriste se samo fizičke (MAC) adrese, što znači da su računari koji treba da razmene informacije određeni preko svojih fizičkih adresa. Primeri protokola na ovom sloju su IEEE 802.3 Ethernet, IEEE 802.5 Token ring, IEEE 802.11 wireless LAN.

Fizički sloj (engl. Physical Layer) se u potpunosti odnosi na mrežni hardver. Podaci se preko fizičkog medijuma prenose kao bitovi (tj. u obliku 0 i 1), u obliku nekih signala (optičkih, električnih, radio signala). Upravo je zadatak fizičkog sloja da podatke iz okvira kodira u neki od ovih signala, i prenese ih kroz fizički mediju do prijemnog računara. Kod prijemnog računara, fizički sloj radi obrnuti proces i ove signale dekodira u bitove. Da bi sve ovo prošlo bez problema, na ovom sloju se propisuju i različita svojstva mrežnih komponenti (adaptera, kablova, konektora...), kao npr. broj pinova na konektorima, broj parica u kablovima, debljina i dužine kablova... Ili: koliko je volti potrebno za logičko 1, a koliko za logičko 0; koliko treba da traje jedan signal; kako dolazi do početka prenosa i kako se on briše kada su obe strane završile prenos...

OSI model je teorijski model, što znači da se mnogi od mrežnih protokola koji se susreću u praksi ne poklapaju sa OS modelom. Ovo proizilazi i iz činjenice da su mnogi protokoli bili razvijeni pre OSI modela. Ipak, OSI model se pokazuje kao koristan u teorijskom razmatranju funkcionisanja mreža.

Pitanja:1. Nabroj slojeve OSI modela. 2. Objasni kakoi funkcioniše osi model.3. Sloj aplikacije.4. Sloj prezentacije.5. Sloj sesije.6. Transportni sloj.7. Sloj mreže.8. Sloj veze.9. Fizički sloj.

7 Okvir (engl. frame) je jedinica informacija čije izvorište i odredište je predstavljeno MAC adresama u sloju veze podataka. Okvir sadrži sledeća polja: zaglavlje, polje sa korisnim podacima, i eventualno (zavisi od primenjene metode komunikacije) prateći zapis s kontrolnim informacijama svojstvenim sloju podataka. U zaglavlje se stavlja fizička (MAC) adresa računara pošiljaoca i primaoca, kao i kontrolne informacije o tipu okvira, rutiranju i sementaciji. U polju sa korisnim podacima nalazi se paket podataka dobijen od višeg slojaPaket podataka se sastoji od izvornih informacija (koje u stvari treba poslati drugom računaru) i kontrolnih informacija, dodavanih prilikom prolazaka redom kroz slojeve OSI modela8 Iako sloj veze sadrži funkciju otkrivanja greške, ne mora da sadrži i funkciju za otklanjanje greške, tj. ponovno slanje paketa. To je prepušteno višim slojevima, prvenstveno transportnom sloju

4