OSI Referans Modeli

Her Şeyden Bir Parça

OSI Referans Modeli

 

Ağ iletişim Protokolleri, bilgisayarlar ve ağ cihazları arasında iletişimi sağlamak amacıyla standart olarak kabul edilmiş kurallar dizisidir. Bu kurallar dizisi temel olarak verinin ağ üzerinden ne şekilde paketleneceğini ve iletilen veride hata olup olmadığının nasıl denetleneceğini belirlemektedir.

Ağ kavramının ortaya çıkmasından günümüze kadar geçen sürede farklı amaçlar için birçok protokol geliştirilmiştir. Bu protokoller ilk zamanlar belli bir standarda uygun olarak geliştirilmemiş, genelde bilgisayar donanımlarına bağlı kullanılacak şekilde tasarlanmışlardır. Bu dönemde ağ yapıları donanım üreticileri tarafından kendilerine has bir biçimde geliştirilmekteydi. Bu yapılara örnek olarak IBM ‘in SNA ve DEC ‘in DECnet ağları verilebilir. Bu şekilde tanımlanan protokoller ve donanımlar iletişimde bir ortak noktanın bulunması ve ağlar için yazılımların geliştirilmesinde sorun oluşturmuştur. Ortaya çıkan bu sorunun çözümü olarak 1978 yılında ISO (Uluslararası Standartlar Örgütü) tarafından, donanımdan ve ağ alt yapısından bağımsız olarak geliştirilmiş “OSI (Open Systems Interconnection) Referans Modeli” ortaya konmuştur. Bu yapısı ile OSI başvuru modeli bir standart olarak kabul görülmüş ve hızlı bir şekilde gelişme göstermiştir.

İlk OSI standartları 1970’lerin sonlarında ve 1980’lerin başlarında ISO’nun TC 97 (Technical Committee 97), Enformasyon İşlemesi tarafından ortaya çıkartılmıştır. ISO, son OSI standardını 1984’te çıkartmıştır. Bu model kısa sürede kabul görerek yaygınlaşmış ve ağ işlemleri için bir kılavuz olmuştur.

OSI modeli öncesinde, işletmelerce kullanılan ticari ağların çoğunluğu belirli bir işletme tarafından belirli standartlara oturtulmamış teknolojiyle oluşturulmaktaydı. Örneğin IBM’in SNA ile DEC’in DECnet’i gibi. Bu ağların özellikleri, çoğunlukla yalnızca o üreticinin donanımının kullanılmasına izin verecek (ya da en azından başka ürünlerin bağlanmasını zorlaştıracak) biçimde tanımlanmıştı. Onlardan ayrı olarak OSI, çeşitli üreticilerin ürünlerinin bağlanabileceği bir ağ için, bir sektör etkinliği olarak ortaya çıkmıştır.

OSI Modeli herhangi bir donanım ya da bilgisayar ağı tipine göre değişiklik göstermemektedir. OSI’nin amacı ağ mimarilerinin ve protokollerinin bir ağ ürünü bileşeni gibi kullanılmasını sağlamaktır.

ISO standartlarının ağ üzerindeki iletişimi sağlarken karmaşık bir yol izlediği bir gerçektir. ISO standardı yedi katmana (alt göreve) ayrılmıştır. OSI modeli sayesinde bir cihazın ağ içinde veya ağ dışında nasıl görevlendirildiği kolaylıkla anlatılabilir. Gerek ağ içinde gerek ağ dışında veri iletimi için verinin mutlaka her katmandan geçmesi gerekir. Geçtiği her katmanda da veriye belli görevler yüklenir.

OSI Referans Modeli’nin 7 katmanı ve bu katmanlar ile ilgili bazı temel bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir.

OSI Modeli
Katmanlar Veri Birimi İşlevi Örnek Protokoller
Sunucu Katmanları 7. Uygulama Katmanı Application Layer Veri Kaynak paylaşımı, uzaktan dosya erişimi, dizin hizmetleri veya sanal uçbirimler gibi üst seviye API’ler. HTTP, FTP, SMTP, DNS, SSL, SSH, TelNet
6. Sunum Katmanı Presentation Layer Ağ hizmeti ve uygulama arasında veri çevirisi, örneğin karakter kodlaması, veri sıkıştırma ve şifreleme/şifre çözme. ASCII, EBCDIC, JPEG
5. Oturum Katmanı Session Layer İletişim oturumlarının, yani iki düğüm arasında ileri ve geri aktarımlar şeklinde sürekli olarak gerçekleşen veri takası. RPC, PAP, NFS, SMB
4. Taşıma Katmanı Transport Layer Bölüt Veri bölümlerinin, bölütleme, alındılama ve çoğullama gibi işlemlerle ağ üzerinde noktalara güvenli bir şekilde iletilmesi. TCP, UDP, SCP, DCCP
Ortam Katmanları 3. Ağ Katmanı Network Layer Paket / Datagram Çok düğümlü bir ağın, adreslendirme, yönlendirme (routing) ve trafik denetimi gibi süreçler kullanılarak yapılandırılması ve yönetilmesi. IPv4, IPv6, ARP, ICMP
2. Veri Bağlantısı Katmanı Data Link Layer Bit / Çerçeve (Frame) Fiziksel bir katman aracılığıyla birbirine bağlı iki düğüm arasında veri çerçevelerinin güvenli bir şekilde iletilmesi. PPP, IEEE 802.2, L2TP, Wi-Fi, Ethernet
1. Fiziksel Katman Physical Layer Bit İşlenmemiş bit akışlarının fiizksel bir ortam üzerinden gönderilmesi ve teslim alınması. DSL, USB, Hub, Repeater, ISDN, ATM

Tablo 1: OSI Referans Modeli Katmanları

 

OSI katmanlarında veri iletimi için uygulama katmanından donanım katmanına (fiziksel katman) doğru giderken veriye her bir katmanda ayrı bir başlık eklenir. Veri karşıdaki bilgisayara ulaştığında donanım katmanından (fiziksel katman) uygulama katmanına doğru bu başlıklara göre gider. En son uygulama katmanına ulaştığında veri karşı bilgisayara ulaşmış olur.

 

Şekil 1: OSI Referans Modeli’nde Bir Verinin İlerleme Sistematiği

 

İşe veri tarafından bakarsak da OSI Modeli ile taşınan veriler şu aşamalardan geçer: Veri (data) halinde alınan bilgi, taşıma katmanında kesim (segment) adı verilen birimlere ayrılır. Bu şekilde veri alıcı makinede tekrar biraraya getirilirken doğru sıralanması sağlanmış olur. Ağ katmanına segment şeklinde gelen verilere burada adres bilgileri eklenir; böylece kesimler paket haline dönüşür. Veri-bağlantı katmanında paketlere MAC adresleri eklenerek çerçeve (frame) adını verdiğimiz yapı oluşur. En son aşama olarak fiziksel katmana gelen çerçeveler burada bir bit dizisine dönüştürülerek iletime hazır hale getirilir. Bu iletişim doğrultusu dışında aynı düzeydeki katmanlar kendi aralarından doğrudan iletişim kuramazlar ancak aralarında TCP/IP gibi protokoller yardımı ile sanal bir iletişim oluşturabilirler.

OSI Referans Modeli’ni Fiziksel Katman’dan Uygulama Katmanı’na doğru katman katman inceleyecek olursak;

     1. Fiziksel Katman

Fiziksel katman verinin kablo üzerinde alacağı yapıyı tanımlar. Veriler bit olarak iletilir. Bu katman bir ve sıfırların nasıl elektrik, ışık veya radyo sinyallerine çevrileceğini ve aktarılacağını tanımlar. Gönderen tarafta fiziksel katman bir ve sıfırları elektrik sinyallerine çevirip kabloya yerleştirirken, alıcı tarafta fiziksel katman kablodan okuduğu bu sinyalleri tekrar bir ve sıfır haline getirir.

Fiziksel katman veri bitlerinin karşı tarafa, kullanılan medya (kablo, fiber optik, radyo sinyalleri) üzerinden nasıl gönderileceğini tanımlar. Veri iletiminin mümkün olabilmesi için iki tarafın aynı kurallar üzerinde tanımlanmış olması gerekir.

Hub 1. katmanda çalışan bir cihazdır. Bu cihazlar gelen veriyi bir takım elektrik sinyalleri olarak gören ve bu sinyalleri çoğaltıp, diğer portlarına gönderen bir cihazdır.

 

     2. Veri Bağlantı Katmanı

Veri bağlantı katmanı fiziksel katmana erişmek ve kullanmak ile ilgili kuralları belirler. Bu katmanda Ethernet ya da Token Ring olarak bilinen erişim yöntemleri çalışır. Bu erişim yöntemleri verileri kendi protokollerine uygun olarak işleyerek iletirler. Veri bağlantı katmanında veriler ağ katmanından fiziksel katmana gönderilirler. Bu aşamada veriler belli parçalara bölünür. Bu parçalara paket ya da çerçeve (frame) denir. Çerçeveler verileri belli bir kontrol içinde göndermeyi sağlayan paketlerdir.

Veri bağlantı katmanının büyük bir bölümü ağ kartı içinde gerçekleşir. Veri bağlantı katmanı ağ üzerindeki diğer bilgisayarları tanımlama, kablonun o anda kimin tarafından kullanıldığının tespiti ve fiziksel katmandan gelen verinin hatalara karşı kontrolü görevini yerine getirir.

 

Veri bağlantısı katmanı iki alt bölüme ayrılır:
Media Access Control (MAC): MAC alt katmanı veriyi hata kontrol kodu(CRC), alıcı ve gönderenin MAC adresleri ile beraber paketler ve fiziksel katmana aktarır. Alıcı tarafta da bu işlemleri tersine yapıp veriyi veri bağlantısı içindeki ikinci alt katman olan LLC’ye aktarmak görevi yine MAC alt katmanına aittir .

Logical Link Control (LLC): LLC alt katmanı bir üst katman olan ağ katmanı için geçiş görevi görür. Protokole özel mantıksal portlar oluşturur (Service Access Points, SAPs). Böylece kaynak makinada ve hedef makinada aynı protokoller iletişime geçebilir (örneğin TCP/IP<–>TCP/IP). LLC ayrıca veri paketlerinden bozuk gidenlerin (veya karşı taraf için alınanların) tekrar gönderilmesinden sorumludur. Flow Control yani alıcının işleyebileğinden fazla veri paketi gönderilerek boğulmasının engellenmesi de LLC’nin görevidir.

Ağlarda bulunan çerçeve tipleri şöyledir:

  • 802.2 – Ethernet II
  • 802.3 – Ethernet
  • 802.4 – Token Bus
  • 802.5 – Token Ring

Ayrıca switch 2. katmanda çalışan bir cihazdır. Çünkü 2. katmanda tanımlı MAC adreslerini algılayabilirler ve bir porttan gelen veri paketini (yine elektrik sinyalleri halinde) sadece gerekli olan porta (o porttaki makinanın MAC adresini bildiği için) yollayabilirler.

     3. Ağ Katmanı

Ağ katmanı veri paketine farklı bir ağa gönderilmesi gerektiğinde yönlendiricilerin kullanacağı bilginin eklendiği katmandır. Bu katmanda veriler paket olarak taşınır.

Ağ katmanında iki istasyon arasında en ekonomik yoldan verinin iletimi kontrol edilir. Bu katman sayesinde verinin yönlendiriciler (router) aracılığıyla yönlendirilmesi sağlanır.

Ağ aşamasında mesajlar adreslenir ayrıca mantıksal adresler fiziksel adreslere çevirilir. Bu aşamada ağ trafiği, yönlendirme gibi işlemler de yapılır.

IP protokolü bu katmanda çalışır.

 

4. Taşıma Katmanı

Taşıma katmanı üst katmanlardan gelen veriyi ağ paketi boyutunda parçalara böler. TCP, UDP, SPX protokolleri bu katmanda çalışır. Bu protokoller hata kontrolü gibi görevleri de yerine getirir.

Bu katmanda veriler kesim (segment) halinde taşınır.

Taşıma katmanı üst katmanlara taşıma servisi sağlar ayrıca ağın servis kalitesini artırır (QoS – Quality of Service).

Taşıma katmanı verinin uçtan uca iletimini sağlar. Verinin hata kontrolü ve zamanında ulaşıp ulaşmadığı kontrol edilir. Taşıma katmanı ayrıca veriyi üst katmanlara taşıma görevi yapar.

 

     5. Oturum Katmanı

Oturum katmanında iki bilgisayardaki uygulama arasındaki bağlantının yapılması, kullanılması ve bitilmesi işlemleri yapılır. Bir bilgisayar birden fazla bilgisayarlarla aynı anda iletişim içinde olduğunda, gerektiğinde doğru bilgisayarla konuşabilmesini sağlar. Bu, sunum katmanına yollanacak veriler farklı oturumlarla birbirinden ayrılarak yapılır.

Oturumlar o oturumun verit transferine izin verdiği yön açısından “Tek Yönlü (Simplex)”, “Yarı Çift Yönlü (Half Duplex)” ya da “Çift Yönlü (Full-Duplex)” olabilirler.

NetBIOS, RPC, Named Pipes ve Sockets gibi protokoller bu katmanda çalışır.

 

     6. Sunum Katmanı

Sunum katmanının en önemli görevi yollanan verinin karşı bilgisayar tarafından anlaşılacak şekilde çevrilmesidir. Bu sayede farklı programların birbirlerinin verisini kullanabilmesi mümkün olur.

Sunum katmanı uygulama katmanına verileri yollar daha sonra bu katmanda verinin yapısı, biçimi ile ilgili düzenlemeler yapılır, verinin formatı belirlenir. Ayrıca verinin şifrelenmesi, açılması, sıkıştırılması da bu katmanda yapılır.

GIF, JPEG, TIFF, EBCDIC, ASCII vb. bu katmanda çalışır.

 

     7. Uygulama Katmanı

Uygulama katmanı bilgisayar uygulaması ile ağ arasında bir arabirim sağlar. OSI katmanları arasında sadece bu katman diğer katmanlara servis sağlamaz. Uygulamaların ağ üzerinde çalışması sağlanır.

Uygulama katmanı ağ servisini kullanacak olan programdır. Bu katman kullanıcıların gereksinimini karşılar. SSH, telnet, FTP, TFTP, SMTP, SNMP, HTTP, DNS protokolleri ve tarayıcılar bu katmanda çalışır.

E-posta ve veritabanı gibi uygulamalar bu katmanda çalışır.

 

     Kaynaklar:

https://tr.wikipedia.org/wiki/OSI_modeli

http://bidb.itu.edu.tr/seyirdefteri/blog/2013/09/07/osi-katmanlar%C4%B1

 

Bir cevap yazın