Sieťové modely

Sieťové modely delia sieťovú komunikáciu na vrstvy, čo zjednodušuje vývoj jednotlivých vlastností a funkcií siete a zjednodušuje nachádzanie a odstraňovanie problémov.

V počítačových sieťach sa používajú dva sieťové modely:

  • model ISO OSI
  • model TCP/IP
sieťové modely

Každá vrstva rozumie iba svojim dátam a môže komunikovať (odovzdávať a prijímať dáta) len od susedných vrstiev. Napríklad pri sieťovom modeli TCP/IP:

zapúzdrenie dát v TCP/IP

Model ISO OSI

OSI je sieťový model, predstavený organizáciou ISO ako norma, ktorá zjednocuje komunikačné rozhrania, komunikačné jazyky počítačov a sietí a ich prekladače tak, aby sa každé zariadenie pripojené do siete dorozumelo s ľubovoľným ďalším zariadením.

OSI model sa delí na 7 vrstiev, z ktorých každá opisuje určitú sieťovú funkciu, nevyhnutnú na prenos informácii:

1. Fyzická vrstva
  • anglicky physical layer
  • zaisťuje prevod bitov na signál (elektrický, elektromagnetický, optický, …) a naopak
  • definuje:
    • fyzikálne vlastnosti – napätia, priebehy, frekvencie, modulácie, rýchlosti, vlastnosti káblov, atď
    • mechanické vlastnosti – tvary, veľkosti, zapojenie konektorov, atď
  • jej realizácia je vždy hardvérová
  • nepoužíva žiadne adresovanie

Na fyzickej vrstve pracujú modemy, rozbočovače, opakovače, sieťové karty.

2. Spojová vrstva
  • anglicky data link layer
  • zaisťuje komunikáciu medzi dvomi alebo viacerými prvkami jednej siete (dátového spoja)
  • stará sa o základnú opravu chýb prenosu fyzickej vrstvy – kontrola CRC (ak sa CRC nezhoduje, rámec je zahodený)
  • prenáša tzv, rámce (frames)
  • na adresovanie stroja používa fyzickú adresu (MAC) – pri prijatí kontroluje adresu MAC adresáta a ak sa nezhoduje, je rámec zahodený
  • môže sa starať o nastavenie parametrov prenosu linky

Na spojovej vrstve pracujú mosty (bridge) a prepínače (switch), ale aj niektoré modemy.

3. Sieťová vrstva
  • anglicky network layer
  • zaisťuje komunikáciu medzi prvkami v jednej alebo viacerých rôznych sieťach
  • stará sa o smerovanie v sieti, sieťové adresovanie a kontrolu toku dát
  • prenáša tzv. pakety (packets)
  • na adresovanie stroja používa adresy IP – pri prijatí kontroluje adresu IP adresáta a ak sa nezhoduje, je paket zahodený
4. Transportná vrstva
  • anglicky transport layer
  • zaisťuje spoľahlivú alebo nespoľahlivú komunikáciu medzi aplikáciami
  • poskytuje transparentný a spoľahlivý prenos dát s požadovanou kvalitou
  • dokáže sledovať doručenie a znova odoslať segmenty, ktoré neboli doručené
  • prenáša tzv. segmenty (segments)
  • na adresovanie aplikácie používa čísla portov
5. Relačná vrstva
  • anglicky session layer
  • zaisťuje vytvorenie, prevádzkovanie a ukončenie relácie medzi dvomi aplikáciami
  • organizuje a synchronizuje dialóg medzi aplikáciami a riadi výmenu dát medzi nimi
6. Prezentačná vrstva
  • anglicky presentation layer
  • zaisťuje transformáciu dáta do tvaru, ktorý používajú aplikácie – napr. prevod kódov a abecied textového súboru (EBCDIC -> ASCII), prispôsobenie poradia bajtov apod.
  • môže poskytovať komprimáciu a šifrovanie dát
  • zaoberá sa len štruktúrou dát, nie ich významom
7. Aplikačná vrstva
  • anglicky application layer
  • zaisťuje aplikáciám prístup ku komunikačnému systému a umožňuje tak ich spoluprácu
  • samotné aplikácie (programy) nie sú súčasťou 7. vrstvy

Samotný model OSI nikdy nebol reálne používaný, ale napriek tomu stále slúži ako všeobecný referenčný štandard vo všetkej sieťovej dokumentácii. Všetky frázy vzťahujúce sa na očíslované vrstvy, ako „prepínanie na tretej vrstve“ sa vzťahujú na model OSI.

Model TCP/IP

Model TCP/IP je novší ako model OSI a je zameraný na siete TCP/IP. Možno ho chápať ako implementáciu modelu OSI na siete TCP/IP.

Model TCP/IP delí komunikáciu na štyri vrstvy, ktoré možno mapovať na vrstvy 2. – 7. modelu OSI:

1. Vrstva sieťového prístupu
  • zaisťuje prístup k sieťovému médiu
  • definuje sieťové metódy lokálnej siete
  • špecifická pre každý typ alebo topológiu siete
2. Internetová vrstva
  • zaisťuje smerovanie v sieti, sieťové adresovanie, a teda komunikáciu v jednej alebo viacerých rôznych sieťach
  • poskytuje jednotné rozhranie, ktoré skrýva aktuálnu topológiu siete
3. Transportná vrstva
  • zaisťuje spoľahlivú alebo nespoľahlivú komunikáciu medzi aplikáciami
  • poskytuje spojenie aplikáciám rovnakého alebo rôznych strojov siete
  • poskytuje spoľahlivý alebo aj nespoľahlivý prenos dát
4. Aplikačná vrstva
  • zaisťuje prenos konkrétnych dát aplikácií medzi aplikáciami rovnakého alebo rôznych strojov
  • je charakteristická pre danú architektúru (klient/server, P2P)

Referenčný model TCP/IP je široko používaný a aplikovaný, ale napriek tomu sa pri odkazoch na čísla vrstiev stále používajú čísla z referenčného modelu OSI.