Adatbeágyazás, erőforrások elérése

Az ISO 1984-ben tette közzé saját hálózatleíró modelljét, az Open System Interconnection (OSI, Nyílt rendszerek összekapcsolása) hivatkozási modellt. Ez olyan szabványgyűjteményt biztosít a hálózatépítőknek, amely nagyobb fokú kompatibilitást és átjárhatóságot teremt a világ különböző vállalatai által előállított hálózati technológiák között.

A hálózatok korai fejlődése sok tekintetben szervezetlenül zajlott. Az 1980-as évek elejétől kezdve óriási mértékben nőtt a hálózatok száma és mérete. A vállalatok felismerték, hogy milyen előnyei vannak a hálózati technológiák használatának, így szinte az új technológiák megjelenésének sebességével építettek ki új hálózatokat és bővítették a meglévőeket.

Az 1980-as évek közepére a gyors bővülésből fakadó problémák jelentkeztek a vállalatoknál. Hasonlóan ahhoz, ahogyan két más nyelvet beszélő ember nem tud jól kommunikálni egymással, a különböző specifikációkon alapuló, eltérően megvalósított hálózatok is csak nehézségek árán tudtak információt cserélni. Ugyanez a probléma állt elő azoknál a vállalatoknál, amelyek magántulajdonú, gyártóspecifikus hálózati technológiákat fejlesztettek ki. A „gyártóspecifikus" jelző azt jelenti, hogy egy vállalat vagy egy néhány tagú vállalatcsoport teljes felügyelete alatt tartja a technológiát. A gyártóspecifikus szabályokat szigorúan betartó hálózati technológiák nem tudtak kommunikálni a más gyártóspecifikus technológiákon alapuló technológiákkal.

A hálózatok inkompatibilitásának megoldása végett a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO) megvizsgálta a különböző hálózati modelleket (például a Digital Equipment Corporation net (DECnet), a Systems Network Architecture (SNA) és a TCP/IP modellt), azzal a céllal, hogy egy minden hálózatra általánosan alkalmazható szabálygyűjteményt állítson össze. A vizsgálat alapján az ISO létrehozott egy olyan hálózatmodellt, amely segítséget nyújt a vállalatoknak ahhoz, hogy olyan hálózatokat alakítsanak ki, amelyek kompatibilisek más hálózatokkal.

Mára az OSI hivatkozási modell a hálózati kommunikáció első számú modellje lett. Bár más modellek is léteznek, a legtöbb, hálózati terméket előállító vállalat az OSI hivatkozási modell szerint írja le termékeit. Még inkább igaz ez arra az esetre, amikor a felhasználókat tájékoztatják a termékeik használatáról. Úgy tekintenek a modellre, mint a lehető legjobb eszközre ahhoz, hogy megtanítsák a hálózaton való adatküldés és -fogadás módját.

Az OSI hivatkozási modell egy keretrendszer, melynek segítségével megérthető, hogyan halad az információ a hálózatban. Az OSI hivatkozási modell bemutatja, hogy hogyan haladnak át a csomagok a különböző rétegeken a hálózat egy másik készülékéhez, még akkor is, ha a feladó és a címzett különböző típusú hálózati átviteli közeget használ.

Az OSI hivatkozási modell hét, sorszámmal azonosítható rétegből áll, amelyek mindegyike egy adott hálózati funkciót valósít meg. – A hálózat hét rétegre történő felosztása az alábbi előnyökkel jár:

A hálózati kommunikációt kisebb, kezelhetőbb részekre osztja.

Szabványosítja a hálózati összetevőket, így több gyártó is együttműködhet a fejlesztésben és a támogatásban.

Különféle típusú hálózati hardverek és szoftverek is kommunikálhatnak egymással.

Megakadályozható, hogy az adott réteget érintő változtatások megzavarják a többi réteg működését.

A hálózati kommunikáció kisebb részekre osztásával a technológia könnyebben megérthető.

Ez az oldal az egyenrangú kommunikáció fogalmát mutatja be.

Annak érdekében, hogy az adatok a forrástól eljussanak a célállomáshoz, a forrás OSI modell szerinti rétegeinek a célállomás megfelelő rétegével kell kommunikálniuk. A kommunikációnak ezt a módját egyenrangú kommunikációnak nevezzük. A folyamat során mindegyik réteg protokolljai információkat cserélnek egymással. Az információegységeket protokoll-adategységnek (PDU) nevezzük. A forrásszámítógép minden kommunikációs rétege egy, az adott réteghez tartozó PDU segítségével kommunikál a célszámítógép azonos szintű rétegével (lásd az ábrát).

A hálózati adatcsomagok egy forrástól származnak, és egy cél felé haladnak. Minden réteg az alatta levő OSI réteg szolgáltatásait veszi igénybe. Az alsóbb szintű réteg úgy biztosítja ezeket a szolgáltatásokat, hogy a beágyazásnak nevezett eljárás segítségével saját adatmezőjébe helyezi a felsőbb rétegtől kapott PDU-t. Ezután kiegészíti mindazokkal a fejrészekkel és lábrészekkel, amelyekre a rétegnek szüksége van funkciója végrehajtásához. Ezután ahogy az adatok lefelé haladnak az OSI modellben, újabb fejrészekkel és lábrészekkel egészülnek ki. Miután a 7., a 6. és az 5. réteg hozzáfűzte az információit, a 4. réteg továbbiakat ad hozzá. Ezt az adatcsoportot, vagyis a 4. réteg PDU-ját szegmensnek nevezzük.

A hálózati réteg szolgáltatásokat biztosít a szállítási réteg számára, a szállítási réteg pedig adatokat ad át a hálózati (hálózatokat összekapcsoló) alrendszernek. A hálózati réteg feladata az adatok átvitele az egyes hálózatok között. Ez úgy történik, hogy az adatokhoz hozzáadja a fejrészt, és beágyazza egy csomagba (létrehozza a 3. rétegbeli PDU-t). A fejrész az átvitelhez szükséges információkat tartalmazza, például a forrás- és a célállomás logikai címét.

Az adatkapcsolati réteg a hálózati rétegnek biztosít szolgáltatásokat. A hálózati réteg információit keretekbe ágyazza be (a 2. réteg PDU-jába). A keret fejrésze az adatkapcsolati funkció megvalósításához szükséges információkat tartalmazza (például a fizikai címeket). Az adatkapcsolati réteg a hálózati rétegnek úgy biztosít szolgáltatásokat, hogy a hálózati réteg információit egy keretbe foglalja.

A fizikai réteg az adatkapcsolati rétegnek biztosít szolgáltatásokat. A fizikai réteg az adatkapcsolati réteg kereteit egyesek és nullák (bitek) sorozatára kódolja, és továbbítja az 1. rétegbeli átviteli közegen (amely rendszerint egy vezeték).

A TCP/IP tervezői úgy gondolták, hogy az alkalmazási rétegnek magába kell foglalnia az OSI viszonyrétegének és megjelenítési rétegének részleteit is. Így az általuk létrehozott alkalmazási réteg a megjelenítés, a kódolás és a párbeszédvezérlés kérdéseit kezeli.

A szállítási réteg a szolgáltatás minőségi kérdéseivel foglalkozik, vagyis a megbízhatósággal, az adatfolyam-vezérléssel és a hibajavítással. Az egyik ide tartozó protokoll, a Transmission Control Protocol (TCP) igen hatékony és rugalmas módon teszi lehetővé a megbízható, gyors, alacsony hibaarányú hálózati kommunikációt.

A TCP egy összeköttetés alapú (más néven kapcsolatorientált) protokoll. Ez a protokoll párbeszédszerű kommunikációt tart fenn a forrás- és a célállomás között, és szegmensekbe csomagolja az alkalmazási rétegből származó információkat. A kapcsolatorientáltság nem jelenti azt, hogy áramkör létezik a kommunikáló számítógépek között. Azt jelenti, hogy a két állomás között 4. rétegbeli szegmensek haladnak oda-vissza, nyugtázva, hogy bizonyos időtartamra fennáll a logikai összeköttetés.

Az internet réteg rendeltetése, hogy csomagokra bontsa a TCP-szegmenseket, és elküldje őket bármely hálózatról. A csomagok megérkeznek a célhálózatra, attól függetlenül, hogy milyen útvonalon jutottak el oda. Ennek a rétegnek a feladatát az Internetprotokoll (IP) látja el. A legjobb útvonal kiválasztása és a csomagkapcsolás ebben a rétegben történik.

Nagyon fontos az IP és a TCP közötti kapcsolat. Az IP-re úgy tekinthetünk, mint ami megmutatja az utat a csomagoknak, a TCP pedig a megbízható szállítást biztosítja.

A hálózatelérési réteg nevének nagyon tág a jelentése, ezért némileg megtévesztő lehet. Másképpen állomás-hálózat közötti rétegnek is nevezzük. Ebbe a rétegbe tartozik minden olyan fizikai és logikai összetevő, amely a fizikai összeköttetés létrehozásához szükséges. Ide tartoznak a hálózati technológiák részletei, beleértve az OSI modell fizikai és adatkapcsolati rétegének minden részletét.

A ábrán a TCP/IP hivatkozási modell rétegeiben szereplő leggyakoribb protokollok láthatók. A leggyakrabban használt alkalmazási rétegbeli protokollok közé tartoznak például a következők:

FTP (File Transfer Protocol)

HTTP (HyperText Transfer Protocol)

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

DNS (Domain Name System)

TFTP (Trivial File Transfer Protocol)

A szállítási réteg gyakoribb protokolljai:

TCP (Transport Control Protocol)

UDP (User Datagram Protocol)

Az internet réteg elsőszámú protokollja:

IP (Internet Protocol)

A hálózatelérési rétegbe az adott hálózatban használt konkrét technológiák tartoznak.

Függetlenül attól, hogy milyen hálózati alkalmazási szolgáltatásokat biztosítanak, és hogy milyen szállítási protokollt használnak, internetprotokoll csak egy van, az IP. Ez szándékos tervezési döntés eredménye. Az IP olyan univerzális protokollként szolgál, amely lehetővé teszi, hogy bármely két számítógép mindig és mindenhol kommunikálni tudjon egymással.

Az OSI modellt és a TCP/IP modellt összehasonlítva különbségeket és hasonlóságokat is felfedezhetünk.

Hasonlóságok:

Mindkettő rétegekből tevődik össze.

Mindkettőben található egy alkalmazási réteg, bár ezek funkciója igencsak különböző.

Mindkettőben van szállítási és hálózati réteg, amelyeknek hasonló a funkciójuk.

A hálózati szakembereknek mindkét modellt ismerniük kell.

Mindkettő a csomagkapcsolás elvén működik. Ez azt jelenti, hogy az egyes csomagok más-más útvonalon is elérhetik ugyanazt a célt. Ezzel szemben léteznek vonalkapcsolt hálózatok, amelyekben minden csomag ugyanazon az útvonalon halad.

Különbségek:

A TCP/IP-ben az alkalmazási rétegben egyesülnek a megjelenítési és a viszonyréteg funkciói.

A TCP/IP a hálózatelérési rétegben vonja össze az OSI modell adatkapcsolati rétegét és fizikai rétegét.

A TCP/IP kevesebb rétege miatt egyszerűbbnek látszik.

A TCP/IP protokolljaira épült az internet, tehát a TCP/IP modell csak a protokolljai miatt nyert létjogosultságot. Ezzel szemben az OSI modellre épülő protokollokat általában nem használják a hálózatok, bár mindenki az OSI modell alapján gondolkodik.

Bár a TCP/IP modell protokolljai az internet szabványos protokolljai, ebben a kurzusban az OSI modellt fogjuk használni a következők miatt:

Általános, protokollfüggetlen szabvány.

Részletesebb, ezért alkalmasabb oktatási célokra.

Részletesebb, ezért jobban használható hibakeresésre.

A hálózati szakemberek véleménye eltér az alkalmazandó modellt illetően. Az iparág természetéből fakadóan mindkét modellel meg kell ismerkedni. A tananyag egészében hivatkozni fogunk mind az OSI, mind a TCP/IP modellre. A hangsúly a következőkre fog esni:

A TCP-re mint az OSI 4. rétegbeli protokollra

Az IP-re mint az OSI 3. rétegbeli protokollra

Az Ethernetre mint 1. és 2. rétegbeli technológiára

Ne feledjük, hogy a modell nem azonos egy, a hálózatban használt konkrét protokollal. A TCP/IP protokolljait az OSI modellel fogjuk leírni.

Az adat felépítése – Amikor egy felhasználó e-mailt küld, akkor az alfanumerikus karaktereket olyan adattá kell konvertálni, amelyet a hálózat képes továbbítani.

Az adatok becsomagolása a két végpont közötti szállításhoz – Végbemegy az adatoknak az összekapcsolt hálózaton át történő továbbításhoz szükséges becsomagolása. A szállítási funkció szegmensek segítségével biztosítja, hogy az e-mailt továbbító rendszer két végén levő állomás megbízhatóan kommunikálhasson.

A hálózati IP-cím elhelyezése a fejrészben – Az adat olyan csomagba vagy datagramba kerül, amelynek a hálózati fejrésze tartalmazza a forrás és a cél logikai címét. A hálózati készülékek ezen címek alapján továbbítják a csomagokat a hálózat kiválasztott útvonalán.

Az adatkapcsolati rétegbeli fejrész és lábrész hozzáadása – Minden hálózati készüléknek keretbe kell helyeznie a csomagot. A keretek csak az egymással közvetlenül összeköttetésben lévő hálózati készülékek között biztosítanak kapcsolatot. A kiválasztott hálózati útvonalon lévő minden készüléknek el kell végeznie a keretezési feladatot, hogy kapcsolatot tudjon kiépíteni a következő készülékkel.

Bitekké konvertálás az átvitelhez – A keretet egyesek és nullák (bitek) sorozatává kell alakítani, hogy áthaladhasson az átviteli közegen. A továbbító közegen áthaladó bitek egymástól való megkülönböztetését egy ún. órajel funkcióval (bitszinkron) lehet biztosítani. A fizikai átviteli közeg változhat az útvonal során. Például egy e-mail üzenet származhat egy LAN-ról, áthaladhat egy egyetemi gerinchálózaton, és egy WAN-on keresztül érhet célba, egy távoli LAN-on.