W późnych latach osiemdziesiątych i wczesnych latach dziewięćdziesiątych zaobserwowano znaczny wzrost liczby oraz rozmiarów sieci. Wiele sieci zbudowano w oparciu o różne implementacje sprzętowe i programowe. W wyniku tego sieci były ze sobą niezgodne, a komunikacja między sieciami wykorzystującymi różne specyfikacje bardzo utrudniona. W odpowiedzi na ten problem, ISO zbadała wiele schematów organizacji sieci. ISO zauważyła potrzebę utwożenia modelu sieci, który pomógłby twórcą implementować takie sieci, które mogłyby współpracować i komunikować się ze soba. W roku 1984 powstał model odniesienia OSI.
Model odniesienia OSI to podstawowy model komunikacji sieciowej. Najważniejszym zadaniem modelu odniesienia OSI jest przyśpieszenie rozwoju przyszłych produktów sieciowych. Chociaz istnieją także inne modele, większość producentów wiąże swoje produkty z modelem OSI, zwłaszcza wtedy, gdy chcą uczyć użytkowników korzystania z tego produktu. Model odniesienia jest uważany za najlepsze dostępne narzędzie służące do nauki wysyłania i odbierania danych w sieci. Model odniesienia OSI pozwala obserwować funkcje sieci pełnione przez każdą z warstw. Co ważniejsze, model odniesienia OSI to szkielet, którego można użyć, aby zrozumieć wędrówki informacji w sieci. Ponadto model OSI można wykorzystać do wizualizacji procesu wędrówki informacji lub pakietów danych z aplikacji przez medium sieci, do innych aplikacji umieszczonych na innym komputerze w sieci, nawet jeśli nadawca i odbiorca mają różne typy mediów sieciowych.
W modelu odniesienia OSI mamy do czynienia z siedmioma ponumerowanymi warstwami. Każda warstwa ilustruje konkretne funkcje sieciowe. Podział funkcji sieciowych nosi nazwę
podziału na warstwy. Dzielanie sieci na siedem warstw daje następujące zalety:
Proces przemieszczania się informacji między komputerami jest podzielony na siedem mniejszych, łatwiejszych w zarządzaniu etapów. Każda z siedmiu części reprezentowana jest za
pomocą własnej warstwy w modelu. Oto siedem warstw w odelu odniesienia OSI:
| Aplikacja |
| Prezentacja |
| Sesja |
| Transport |
| Sieć |
| Łącza danych |
| Fizyczna |
Trzy wyższe warstwy modelu odniesienia OSI nazywane są warstwami aplikacji.
Warstwa aplikacji to najbliższa użytkownikowi warstwa modelu OSI. Dostarcza usługi sieciowe, na przykład dostęp do plików lub drukowanie, aplikacją użytkownia. Różni się od innych warstw tym, że nie dostarcza usług pozostałym warstwom modelu OSI, ale tylko aplikacjom poza modelem. Przykładami takich aplikacji są arkusze kalkulacyjne, edytory tekstu. Warstwa aplikacji zapewnia dostępność do planowanych współużytkowników sieci. Synchronizuje i ustanawia porozumienie według procedur wykrywania błędów i integralności danych. Aby ułatwić sobie zapamiętanie warstwy 7, w największym skrócie można traktowac ją jako przeglądarkę.
Warstwa prezentacji sprawia, że informacje wysyłane przez warstwę aplikacji jednego systemu są czytelne dla warstwy aplikacji innego systemu. Jeśli to konieczne to warstwa prezentacji dokonuje tłumaczenia wielu formatów danych wykorzystując wspólny format. Warstwa ta jest również odpowiedzialna za kompresję i szyfrowanie. Słowa, które najkrócej opisują warstwę 6 to wspólny format danych.
Jak wskazuje nazwa, warstwa sesji ustanawia, zarządza i zamyka sesje między dwoma komunikującymi się hostami. Warstwa sesji dostarcza swoje usługi warstwie prezentacji. Synchronizuje dialog między warstwami prezentacji dwóch hostów i zarządza ich wymianą danych. Poza regulacją sesji, warstwa ta oferuje zasoby dla efektywnego transferu danych, klasę usług oraz zgłaszanie wyjątków problemów w warstwach sesji, prezentacji i aplikacji. Aby móc szybko zapamiętać warstwę sesji, mozna skojarzyć ją z dialogami i konwersacjami.
Cztery niższe warstwy modelu OSI definiują sposób przesyłania danych fizycznym kablem przez urządzenia sieci rozległych do końcowej stacji, i ostatecznie do aplikacji.
Warstwa transportu dzieli na segmenty dane pochodzące z wysyłającego systemu hosta, i skałada je w strumień danych w odbierającym systemie hosta. Granice między warstwą transportu, a warstwą sesji można porównać do granic między protokołami aplikacji a protokołami przepływu danych. Podczas gdy warstwy aplikacji, prezentacji i sesji skoncentrowane są na zagadnieniach związanych z aplikacjami, niższe warstwy zajmują się aspektami transportu danych
Warstwa transportu próbuje dostarczyć usługę transportu danych przez co chroni wyższe warstwy przed zajmowaniem się szczegółami związanymi z realizacją transportu. Warstwa transportu przede wszystkim ocenia, w jakim stopniu niezawodny jest transport między dwoma hostami. Dostarczając usługę komunikacyjną, warstwa transportu ustanawia, utrzymuje i prawidłowo zamyka obwody oparte na połączeniach. Dzięki mechanizmowi niezawodności możliwe są wykrywanie i naprawa błędów transportowych oraz kontrola przepływu danych. Aby łatwo zapamiętać warstwę 4, można skojarzyć ją z kontrolą przepływu i niezawodnością.
Warstwa sieci to złożona warstwa odpowiedzialna za łączność oraz wybór ścieżek między dwoma systemami hostów, które mogą rezydować w geograficznie oddzielnych sieciach. Aby zapamiętać warstwę 3, kojarzymy ja z wyborem ścieżek, routingiem oraz logicznym adresowaniem
Wartwa łącza danych odpowiedzialna jest za transport danych na fizycznym łączu. Zajmuje się fizycznym (przeciwieństwem logicznego) adresowaniem, topologią sieci, dostępem do miediów sieciowych oraz wykrywaniem błędów. Aby zapamiętać warstwę 2, można ą skojarzyć ją z ramkami i kontrolą dostępu.
Warstwa fizyczna denfiniuje mechaniczne, elektryczne, proceduralne i funkcjonalne specyfikacje aktywowania, utrzymywania i wyłączania fizycznego łącza między końcowymi systemami. Specyfikacje warstwy fizycznej definiują takie właściwości jak poziomy napięcia, okresy zmian napięcia, współczynnik fizyczny danych, maksymalne odległości transmisyjne, fizyczne łączniki oraz inne, podobne atrybuty. Aby zapamietać warstwę 1, można skojarzyć ją z sygnałami i mediami.
Cała komunikacja w sieci zaczyna się w źródle, a kończy w miejscu przeznaczenia. Informacje wysyłane w sieci nazywane są danymi lub pakietami danych. Jeśli jednak komputer (Host A) chce wysłać dane do innego komputera (Host B), dane najpierw muszą być spakowane w procesie nazywanym enkapsulacją. Enkapsulacja przed wysłaniem do sieci otacza dane koniecznymi informacjami na temat protokołu. Dlatego, w miarę przemieszczania się danych między kolejnymi warstwami modelu OSI, zbiera on nagłówki, stopki i inne informacje.
Po wysłaniu danych ze źródła, wędrują one przez warstwę aplikacji do niższych warstw. Jak widać, pakowanie i przepływ wymienianych danych zmienia się w następstwie usług wykonywanych przez warstwy.
Dane w postać elektronicznych sygnałów, muszą wędrować kablem do właściwego komputera docelowego, a następnie są konwertowane do swojej początkowej postaci, aby były czytelne dla odbiorcy. Łatwo sobie wyobrazić, że proces ten składa się z kilku etapów.Z tego powodu twórcy sprzętu, oprogramowania i protokołów, zauważyli, że najbardziej efektywnym sposobem implementacji komunikacji sieciowej jest proces warstwowy.
| Cel | Źródło | |
| Aplikacja | strumień danych | Aplikacja |
| Prezentacja | strumień danych | Prezentacja |
| Sesja | stumień danych | Sesja |
| Transport | Dane | Dane | Dane | Transport |
| Sieć | Nagłówek sieci | Dane | Sieć |
| Łącza danych | Nagłówek ramki | Nagłówek sieci | Dane| Stopka ramki | Łącza danych |
| Warstwa fizyczna | 10101001010101011010101010010101101111011 | Warstwa fizyczna |
Jak widać sieci muszą przeprowadzić pięć etapów konwersji aby dokonać enkapsulacji danych.
W chwili, gdy oddalone urządzenie odbiera sekwencję bitów, przekazuje je warstwie łącza danych, która manipuluje ramkami. Po odebraniu ramki przez warstwę łącza danych wykonuje one następujące czynności:
Chociaż model odniesienia OSI jest uniwersalny, historycznym i technicznym otwartym standardem internetowym jest protokół TCP/IP. Model odniesienia TCP/IP, jak rózwnież rodzina protokołów TCP/IP, umożliwiają komunikację między dowolnymi dwoma komputerami znajdującymi sie w dowolnym miejscu świata. Model TCP/IP jest ważny ze względów historycznych, tak jak standardy, które umożliwiły rozwój telefonu i energii elektrycznej.
Ministerstwo Obrony Stanów Zjednoczonych opracowało model TCP/IP ponieważ potrzebowało sieci, które przetrwają we wszystkich warunkach, nawet w przypadku wojny nukleranej. Ministerstwo Obrony chciało, aby ich pakiety mogły przemieszczać się zawsze, w każdych okolicznościach. Było to wielkie wyzwane projektowe, dzięki, któremu powstał model odniesienia TCP/IP, standard na którym wyrósł Internet.
UWAGA!!!
Niektóre warstwy modelu TCP/IP mają takie same nazwy jak warstwy modelu OSI. Nie należy mylić warstw należących do różnych modeli - warstwa aplikacji ma różne funkcje w każdym z nich.
Projektanci TCP/IP wiedzieli, że protokoły wyższego poziomu powinny obejmować funkcje warstwy sesji i prezentacji. Utworzyli warstwę aplikacji, która obsługuje protokoły wyższego poziomu, aspekty reprezentacji, kodowanie oraz kontrolę dialogu. TCP/IP łączy wszystkie aspekty związane z aplikacją w jednej warstwie oraz zapewnia, że dane te są prawidłowo pakowane dla następnej warstwy. Warstwa ta jest nazywana także warstwą przetwarzania.
Warstwa transportu zajumuje się zazwyczaj aspektami związanymi z niezawodnością, kontrolą przepływu i retransmisją. Jeden z jej protokołów, protokół TCP, dostarcza wspaniałe, elastyczne medoty tworzenia niezawodnej komunikacji sieciowej cechującej się niezawodnym przepływem informacji. TCP to protokół połączeniowy. Obsługuje dialog między źródłem a miejscem przeznaczenia, pakując jednocześnie informacje warstwy aplikacji w jednostki zwane segmentami. "Protkół połączeniowy" oznacza, że między komunikującymi się komputerami istnieje fizyczny obwód. Oznacza to, że segmenty warstwy 4 muszą wędrować w tę i spowtorem między dwoma hostami, aby zachować logiczne połączenie przed wysłaniem danych. Warstwa ta nazywana jest czasami warstwą host-do-hosta.
Zadaniem warstwy internetowej jest wysyłanie pakietów źródłowych z dowolnej sieci w sieci rozległej, i dostarczenie ich do miejsca przeznaczenia, niezależnie od ścieżek i sieci napotkanych po drodze. Protokołem zarządzającym tą warstwą jest protokół IP. Wyznaczenie najlepszej ścieżki i komutacja pakietów następuje w tej warstwie. Można to porównać do systemu pocztowego. Po wysłaniu listu nie wiem w jaki sposób dotrze do celu (istnieje wiele możliwych tras), ale zależy nam na tym aby dotarł.
Nazwa tej warstwy ma szerokie znaczenie i może być myląca. Nazywane jest także warstwą host-do-sieci. Czasami przedstawiana jest jako dwie warstwy, tak jak w modelu OSI. Warstwa dostępu do sieci zajmuje się aspektami wymaganymi przez pakiet protokołu IP do przejścia fizycznym łączem z jednego urządzenia do drugiego bezpośrednio połączonego. Obejmuje szczegóły związane z technologiami LAN i WAN, a także wszystkie zadania warstw fizycznej i łącza danych w modelu OSI.
Porównując modele OSI i TCP/IP moża zauważyć, że łączą je podobieństwa, lecz także dzielą różnice.
| Aplikacja | Protokoły |
| Transport | |
| Internet | Sieci |
| Dostęp do sieci |
| Aplikacja | Warstwy aplikacji |
| Prezentacja | |
| Sesja | |
| Transport | Warstwy przepływu danych |
| Sieć | |
| Łącza danych | |
| Warstwa fizyczna |