7.Warstwa aplikacji

Czasem mylnie uważa się, że nazwa szczytowej warstwy modelu OSI odnosi się do aplikacji użytkownika, takich jak Word, Excel, PowerPoint, itp. Nazwa ta nie wiąże się jednak z samym oprogramowaniem aplikacyjnym, ale raczej z możliwością dostępu przez sieć do danych jednej aplikacji z innej oraz z dostępem do modelu referencyjnego OSI, mającym na celu przygotowanie danych do umieszczenia ich w pakiecie i wysłania przez okablowanie.

Warstwa aplikacji umożliwia aplikacjom użytkownika wysyłanie danych przez sieć, po prostu zapewniając im dostęp do warstw niższych (dostęp do modelu OSI). Jej zadaniem jest dostarczenie interfejsu do stosu protokołów. W przeciwieństwie do innych warstw OSI, nie oferuje ona usług żadnym innym warstwom, udostępniając jedynie własne usługi.

6.Warstwa prezentacji

Warstwa prezentacji zapewnia różnym platformom wspólny format danych. Odpowiada ona za następujące usługi:

• Konwersję i tłumaczenie (translację) danych
• Kompresję i dekompresję
• Szyfrowanie i odszyfrowywanie.

Przykładem rzeczywistego protokołu tej warstwy jest XDR (external Data Representation), stosowany w opartym na schemacie klient-serwer systemie plików NFS (Network File System), stworzonym przez firmę Sun MicroSystems. Protokół ten zapewnia niezależność od platformy. Jest on w istocie włączony do kodu oprogramowania.

5.Warstwa sesji

Warstwa sesji ustanawia sesje i zarządza nimi. Sesja składa się z dialogu między warstwami prezentacji w przynajmniej dwóch systemach. Warstwa ta obsługuje też żądania dostępu do różnych usług, występujące między systemami, i zarządza odpowiedziami na te żądania. Poza tym steruje dialogiem między dwoma aplikacjami na różnych hostach i zarządza strumieniami danych.

Wydajność sterowania dialogiem między hostami w warstwie sesji zależy od tego, czy komunikacja odbywa się w trybie połowicznie dwukierunkowym (half-duplex) czy całkowicie dwukierunkowym (full-duplex). W trybie połowicznie dwukierunkowym tylko jedno urządzenie może w danej chwili się komunikować (nadawać), natomiast wszystkie pozostałe oczekują na swoją kolej. Każda strona komunikacji musi czekać na koniec wysyłania przez inną, a następnie odpowiadać odrębnym potwierdzeniem. W trybie całkowicie dwukierunkowym wysyłanie i odbieranie może być jednoczesne, co zwiększa wydajność komunikacji. Wydajność w tym trybie osiąga się przez tz.w jazdę na barana (piggybacking) lub zawieranie danych w obrębie tej samej ramki.

Przykładem znanego protokołu warstwy sesji może być NetBIOS (Network Basic Input/Output System). Ustanawia on sesje między dwoma komputerami z systemem operacyjnym typu Windows (NT lub 9x) firmy Microsoft. Protokół ten zapewnia usługi nazewnicze i zarządzanie sesjami między dwoma urządzeniami korzystającymi z nazewnictwa prostego.

Warstwa sesji obsługuje też zdatne wywoływanie procedur (RPC, Remote Procedure Call), zaprojektowane przez firmę Sun, umożliwiające klientom tworzenie żądań przeznaczonych do zdalnego wykonywania. Żądania te są wysyłane do zdalnego hosta celem przetworzenia i udzielenia odpowiedzi, co pozwala na komunikację między dwoma hostami przez sieć. System plików NFS stosuje RPC do wysyłania wywołań i odbierania odpowiedzi w warstwie sesji, zaś w warstwie prezentacji wykorzystuje protokół XDR.

4.Warstwa transportowa

Warstwa transportowa w zasadzie ma zapewniać gwarantowane, niezawodne dostarczanie danych tylko między dwoma komunikującymi się procesami lub programami, uruchomionymi na zdalnych hostach. Jest to jednak prawdą tylko wtedy, gdy dostawca zdecyduje się zaimplementować protokół sterowania transmisją TCP (TCP, Transmission Control Protocol) zamiast jego mniej niezawodnego odpowiednika, protokołu datagramów użytkownika UDP (UDP, User Datagram Protocol).

Warstwa transportowa wykonuje następujące działania:

• Steruje komunikacją całościową („od końca do końca") między dwoma procesami uruchomionymi na różnych hostach.
• Zapewnia usługi połączeniowe i bezpołączeniowe warstwom wyższym.
• Wykorzystuje adresy portów klienta i serwera do identyfikacji procesów uruchomionych w obrębie hosta.
• Segmentuje dane dla aplikacji warstw wyższych.

Zadaniem tej warstwy jest identyfikowanie procesów komunikujących się na każdym hoście oraz zapewnianie usług połączeniowych i niezawodnego transportu, bądź szybkości dostarczania. Zarządza ona przepływem danych, a gdy sesja jest połączeniowa zajmuje się sterowaniem przepływem. W warstwie tej rezydują protokoły TCP i UDP.

Segmentuje ona dane (komunikaty) podawane w dół przez aplikacje warstw wyższych. Obsługuje adresowanie za pomocą portów, zwanych też gniazdami (sockets), identyfikujących programy lub procesy warstw wyższych, komunikujące się na konkretnym urządzeniu. Śledzenie różnych segmentów i zarządzanie nimi zapewniają jej numery portów każdej aplikacji.

Łączenie gniazd w pary

Gdy występuje komunikacja całościowa między dwoma hostami, w której uczestniczą źródłowe i docelowe adresy IP i porty (zwane też gniazdami), wówczas w branży nazywa się to parą gniazd {socket pair).

Warstwa transportowa może zapewniać protokołom warstw wyższych zarówno obsługę połączeniową, jak i bezpołączeniową. Zawsze jednak zajmuje się portami i adresami. Adresy klienta i serwera (np. porty TCP lub UDP) służą do identyfikacji procesów uruchomionych w obrębie hosta.

3.Warstwa sieciowa

Warstwa sieciowa przede wszystkim przypisuje logiczne adresy źródłowy i docelowy oraz określa najlepszą ścieżkę routingu danych między sieciami. Warstwa ta zapewnia:

• Komunikację całościową między dwoma hostami.
• Adresowanie logiczne.
• Dostarczanie pakietów.
• Routing.

Protokoły warstwy Sieciowej zajmują się adresowaniem logicznym, które należy odróżnić od adresowania MAC (Media Access Control) warstwy fizycznej, skojarzonego z kartami sieciowymi. W przeciwieństwie do adresów fizycznych (przypisanych na stałe), dostawcy nie umieszczają na stale adresów logicznych w kartach. Zamiast tego administratorzy sieci przypisują je ręcznie lub dynamicznie.

Aby zapewnić najlepszy routing danych, urządzenia warstwy sieciowej (takie, jak routery) stosują przełączanie pakietów (packet switching). W procesie tym router identyfikuje logiczny adres docelowy (warstwy sieciowej) ruchu sieciowego odbieranego na jednym interfejsie, po czym z innego interfejsu wysyła go do miejsca przeznaczenia.

W warstwie sieciowej działają następujące protokoły:

• RARP, ARP ,DHCP — zapewniające konfigurację lub rozwiązywanie adresów.
• ICMP — diagnostyczny i kontrolny.
• RIP, IGRP, EIGRP, OSPF i BGP — trasujące.

2.Warstwa łącza danych

Do głównych obowiązków warstwy łącza danych modelu OSI należy wysyłanie i odbiór ramek oraz adresowanie fizyczne. Warstwa ta przed wysłaniem otrzymanych z góry danych dodaje do nich zarówno nagłówek z przodu, jak i czterobajtową stopkę na końcu, tworząc w ten sposób ramkę (frame) wokół tych danych. Termin ramkowanie pakietów (packet framing) oznacza tworzenie ciągów takich ramek. Stopki dodaje do danych tylko warstwa łącza danych.

Warstwa łącza danych ma następujące cechy i obowiązki:

• Steruje dostępem do nośnika.
• Dodaje adresy sprzętowe — źródłowy i docelowy.
• Przygotowuje ramki do transmisji, konwertując pakiety danych na ramki.
• Bierze na siebie funkcję wysyłania i odbierania danych przez okablowanie.
• Oblicza wielkości CRC lub FCS.
• Obsługuje mosty (bridges) i przełączniki (switches).

Adresy warstwy drugiej

Producenci zapisują na stale w każdej karcie sieciowej adres warstwy łącza danych (adres MAC). Podczas produkcji kart określają ich numery seryjne. Każdy adres ma sześć bajtów długości, zgodnie z zaleceniem IEEE. Pierwsze trzy bajty określają konkretnego dostawcę, który z kolei w sposób niepowtarzalny przypisuje wartości ostatnim trzem bajtom. Urządzenia działające w warstwie łącza danych muszą mieć możliwość identyfikowania tych adresów.

Warstwa łącza danych dodaje do nagłówka adresy MAC — źródłowy i docelowy — celem identyfikacji karty sieciowej urządzenia wysyłającego ramkę, jak i urządzenia które powinno ją odebrać. Każdy adres MAC musi być niepowtarzalny (unikatowy) w całej sieci. Urządzenia warstwy 2 w oparciu o adres docelowy decydują, czy informacje należy przekazać dalej.

Przed transmisją nadające urządzenia stosują algorytm cyklicznej kontroli nadmiarowości (CRC) lub sekwencji kontroli ramki (FCS). W branży te dwa terminy stosowane są zamiennie. Urządzenia warstwy łącza danych dodają wynik CRC lub FCS jako stopkę na końcu danych podawanych w dól przez warstwę sieciową, obramowując w ten sposób przesyłane bity. Z tego powodu w warstwie łącza danych mówi się właśnie o „ramkach". Wartości sum kontrolnych CRC (lub FCS) nie gwarantują dostarczenia danych, a służą jedynie do sprawdzania, czy bity wysyłane zgadzają się z bitami odebranymi przez hosta docelowego. Za pomocą tego samego algorytmu hosty odbierające sprawdzają, czy w trakcie przesyłania ramka nie została uszkodzona. Gdy wielkości CRC (lub FCS) nie są zgodne, host odbierający po prostu odrzuca ramkę bez powiadamiania stacji wysyłającej. Jeżeli ramka nie jest prawidłowa, stacja docelowa nigdy nie przekaże danych do warstwy wyższej. Obowiązek ponownego wysyłania uszkodzonych ramek spoczywa na urządzeniach wysyłających.

1.Warstwa fizyczna

Warstwa fizyczna zajmuje się jedynkami (1) i zerami (0), czyli bitami tworzącymi ramkę. Bity kodowane są jako impulsy elektryczne lub świetlne. Warstwa ta zajmuje się też charakterystykami elektrycznymi i mechanicznymi, kodowaniem sygnałów i poziomami napięcia. Mówiąc ogólnie: dotyczy ona elementów namacalnych, czyli takich elementów fizycznych, których można dotknąć, np. okablowania czy wtórników (repeaters). Warstwa fizyczna obejmuje:

• Charakterystyki elektryczne i mechaniczne.
• Kodowanie sygnałów.
• Jedynki (1) i Zera (0).
• Specyfikacje złączy fizycznych.

Polish language edition published by HELION S.A. Copyright© 2006.
Copyright© 2006 Wydawnictwo HELION S.A
WWW: http:pl/helion.pl (księgarnia internetowa, katalog książek)