OSI Modeli Resimli ve Görsel Anlatım

OSI Katmanları Videolu Anlatım



 

OSI(Open Systems Interconnection) Referans Modeli

     OSI referans modeli 1978 yılında ISO tarafından geliştirilmiş olup, uzun çalışmalar sonucu elde edilen bilgiler ışığında oluşturulmuştur. OSI modeli değişik işletim sistemlerine sahip makinelerin birbirleriyle haberleşmesine imkan sağlar.Model içerisinde yer alan katmanlardan her biri duyulan ihtiyaç üzerine yaratılmış, kendi içerisinde belirli görevleri yerine getirmek için tasarlanmıştır. Tasarım içerisinde yer alan her yapı kendisinden bir üst seviyede bulunan diğer katmana hizmet verecek şekilde oluşturulmuştur. Fiziksel katmandan alınan veri, veri bağlantısı (Datalink) katmanına; veri bağlantısı katmanından alınan veri, ağ katmanına; ağ katmanından alınan bilgi, bir üst yapı içerisinde bulunan diğer katmanlar arasında sırası ile işlenerek son kullanıcıya kadar iletilir. Katmanlar arasında sağlanan bu ortak çalışma sistemi sayesinde bilgisayarlar arasındaki haberleşme mümkün kılınmaktadır.

OSI Katmanları:

  1. Fiziksel (Physical) Katmanı
  2. Veri Bağlantısı (Datalink) Katmanı
  3.  Ağ (Network) Katmanı
  4.  İletim (Transport) Katmanı
  5.  Oturum (Session) Katmanı
  6.  Sunum (Presentation) Katmanı
  7.  Uygulama (Application) Katmanı

     Yukarıda verilen her bir katmanın kendisine özgü görevleri vardır. Yerine getirdiği hizmetler sayesinde OSI modeli hiyerarşik düzen içerisinde çalışır. Tasarlanan bu yapı sayesinde her katman kendi içerisinde protokollerin tanımlanmasına imkan sağlar. Yaratılan bu hizmetlerden diğer katmanlar da veri akışı sayesinde faydalanır. En alt yapıdan en üst yapıya kadar her katman çalışmak için birbirine ihtiyaç duyar.

  1. Fiziksel Katman 

OSI modeli içerisinde tanımlanmış olan ilk katmandır. Fiziksel katman verilerin haberleşme kanalları boyunca bitler halinde iletilmesinden sorumludur. Fiziksel katman yalnızca dataların taşınmasından sorumlu olup, taşıdığı bilginin türü veya yapısı hakkında herhangi bir bilgiye sahip değildir. Bu veriler dijital sinyaller şeklinde (1′ler ve 0′lar) olabileceği gibi analog sinyallerden de oluşabilir. Fiziksel katman tarafından gönderilen verileri taşıyan değişik türlerde yapılar mevcuttur. Twisted pair, koaksiyel kablo, fiber optik kablolar, kablosuz iletişim (wireless) en çok kullanılan fiziksel iletişim kanallarıdır. Bunlara ek olarak fiziksel katman, taşıdığı verilerin veri bağı katmanına aktarılmasında da sorumludur. OSI referans modeli içerisinde yer alan fiziksel katmanın yerine getirdiği görevler sırası ile aşağıda listelenmiştir.  

  • Fiziksel katman, veri iletişiminin yapıldığı fiziksel kanallar üzerinden yapılan iletişim ile ilgili görevleri yerine getirir. 1 veya 0 olarak gönderilen verinin karşı taraftan gönderildiği şekli ile algılanması bu katmanın görevi ve sorumluluğu içerisinde yer alır.
  •  Bağlı olan uçlar arasında mekaniksel, elektriksel tanımlamalar yaparak veri hareketine başlaması, sürdürülmesi ve sonlandırılması görevlerini üstlenir.
  •  Voltaj seviyeleri, voltaj değişim aralıkları, veri iletim hızı, iletilecek verinin erişebileceği en uzak mesafe bu katman içerisinde tanımlanır.
2. Veri Bağlantısı Katmanı
Veri bağlantı katmanı, ağ üzerinde bilgisayarların fiziksel olarak adreslenmesinden (Ethernet ağlarında ARP protokolü ile) ve paketlerin aynı fiziksel bağlantı üzerinde olan bilgisayarlara taşınmasından sorumludur. Katmanın görevi şehirlerde bulunan su şebekelerine benzetilebilir. Şebeke suyun apartmanlara kadar taşınmasından sorumludur. Suyun kullanım şekli apartmanda, içerisinde yaşayan insanların ihtiyaçlarına göre değişiklik gösterir. Suyun kullanımı ile ilgili şebekenin üstlendiği herhangi bir rol yoktur. Bu katman üzerinde taşınan parçalardan her birine parça (frame) adı verilir. Tüm bu işlevlere ek olarak veri bağlantısı katmanı hata denetimi ve veri akış kontrolü görevlerini de yerine getirir. Veri bağlantısı katmanı, fiziksel katmandan aldığı verileri parçalar (frame) haline getirir ve ağ (network) katmanına iletir. Her bir parça başlangıcı ve bitişi belli olacak şekilde özel bitlerle işaretlenir. FDDI, SLIP, X.25, ATM, Token Ring ve Ethernet verilerin iletilmesinde kullanılan yapı türlerinden bir kaçıdır. Veri bağlantı katmanı üzerinden iletim yapılan her parça, kaynak (Source) ve hedef (Destination) adreslerini içerir. Veri bağlantı katmanı hata kontrolünün yapıldığı ilk katmandır CRC hata kontrolü bu katman üzerinde yapılır. Katmanın görevleri genel özellikleri itibari ile şöyle özetlenebilir:
  • Veri bağlantı katmanı, fiziksel katmana erişimi ve ağ birimlerini kullanarak gönderilecek verinin hedefinin belirlenmesini sağlar.
  •  MAC (Media Access Control – Ağ Donanımı Erişim Kontrolü) adresleri kullanılarak fiziksel bağlantılar arasında güvenli data iletimine imkan sağlar.
  •  MAC adresinin kullanımı sayesinde bilgisayarların aynı fiziksel bağlantıyı kullanmalarına ve birbirlerinde farklı şekilde tanımlanmalarına yardımcı olur. Her donanım adresi (MAC adresi) birbirlerinden farklı adreslere sahiptir. Ethernet kartlarına atanan donanım adresleri üretimleri sırasında atanır.
  •  Hata denetimin yapılmasını sağlar. Katman üzerinden gönderilen her bir parça için akış kontrolü sağlar. Eğer parçaların iletimi sırasında hata meydana gelmişse, oluşan hata üst katmana iletilir.

3. Ağ Katmanı

Mantıksal (logical) adreslemenin yapıldığı katmandır. Ağ katmanı mesajların mantıksal adreslere taşınmasından sorumludur. Bu sayede örnek olarak, İstanbul – Ankara arasında bulunan iki bilgisayarın haberleşmesi sağlanabilir. Mantıksal adresleme bilgisayarlar arasında doğrudan iletişimi sağlayan fiziksel adreslemeden farklıdır. Bir barajdan A apartmanının 10. katında bulunan bir dairenin mutfağına su taşınmasını sağlayan işleyiş mantıksal adreslemeye örnek olarak verilebilir. Amaç suyu belirtilen adrese teslim etmektir. Ağ katmanı, bağlantılı (TCP) ve bağlantısız (UDP) hizmetlerinin sunulmasını sağlar. Bu katman üzerinde yer alan mesaj birikimlerine “paket” veya “datagram” denir. Ağ katmanı, veri bağlantısı katmanı tarafından sağlanan ‘noktadan-noktaya’ (node-to-node) bağlantı ilkesi üzerine kurulmuştur. Karmaşık ve geniş ağlarda, datagram yönlendirme (routing) mekanizmasının gerçekleştirildiği katmandır. Daha öncede belirttiğim gibi, yaratılan her katmanın sadece kendisinin yerine getirdiği görevleri vardır. Yerine getirdiği bu görevler sayesinde kendisinin üstünde bulunan katmanlara hizmet sağlar. Fiziksel katman, ağ (network) ve medya türlerine göre değişik parça (frame) türleri tanımlar. Değişik mimariye sahip olan ağların birbirleri ile haberleşmesi gerekir. Bu gereksinimi karşılamak için ağ (network) katmanı, karmaşık (farklı türde mimariye sahip) ağların, IP adresleme mekanizmasını kullanarak birbirlerine bağlanmalarını sağlar. Bu katman üzerinde aşağıda veriler protokoller çalışır:

  • Internet Protocol (IP – İnternet İletişim Protokolü)
  • IPX (Internetwork Packet Exchange – Ağlararası Paket Değişimi)
  •  BGP (Border Gateway Protocol – Sınır Ağ Geçidi Protokolü)
  •  OSPF (Open Shortest Path First – Öncelikli Olarak Kısa Rotayı Kullanan) ve versiyonları
  •  RIP (Routing Information Protocol – Yönlendirme Bilgi Protokolü) ve versiyonları

 Katmanın yerine getirdiği görevleri sayacak olursam:

  • Mantıksal iki uç arasından veri iletimi sağlar.
  • Her noktanın ayrı ayrı olarak tanımlanmasını sağlayan mantıksal adreslemenin yapıldığı katmandır.
  • Farklı ağlar üzerinde bulunan bilgisayarlar arasındaki paket alışverişine imkan sağlayan yönlendirme (routing) mekanizmasını tanımlar.
  • Değişik mimariye sahip ağlarda iletilen parça (frame) büyüklükleri değişiklik gösterebilir. Bu nedenle ağ katmanı paketlerin ağlar arasında adaptasyonunu sağlayabilmek için parçalama (fragmentation) işleminin nasıl yapılması gerektiğini belirler.
  • Yönlendirici (Router) olarak bilinen aygıtlar bu katman üzerinde çalışırlar. IP datagramların ağlar arasında iletilmesi bu katman aracılığı ile gerçekleşir.

      4. İletim Katmanı

Bağlantılı (güvenli) ve bağlantısız (güvenli olmayan) iletimin sağlandığı katmandır. İletim katmanı göndereceği verileri “kısım (segment)” olarak adlandırılan küçük parçalara ayırır. Bu katman kendisinin üzerinde bulunan yapılara göre saydamdır; onlara veri akış kontrolü, hata denetimi, belirlenen hataların giderilmesi ve çoklama (multiplexing) gibi hizmetler sunar.   Ağ katmanının sağladığı imkanlarla beraber noktalar arasında (node-to-node) bağlantıların daha güvenli olarak yapılmasını sağlar. İletim katmanı güvenli veri alış iletimini sağlamak amacıyla hata denetim mekanizmaları üzerine kurulmuştur. Katman hata denetiminin yapıldığı son OSI protokol parçasıdır. Eğer fiziksel katman doğru olarak çalışamıyorsa bu katmanın yükleneceği görev yükü daha da artacaktır.   İletim katmanı ayrıca aynı ağ bağlantısı üzerinde bir çok mantıksal bağlantı yapmaya olanak sağlar. Aynı fiziksel bağlantıyı paylaşan birden fazla iletim (transport) bağlantısı oluşması ağ terminolojisinde multiplexing olarak adlandırılır.   İletim katmanı OSI modelinin orta bölümünde bulunur. Kendisinin altında bulunan üç katman alt ağ (subnet) olarak adlandırılan yapının tanımlanmasını sağlar. İletim katmanının bir diğer görevi ise alt ağlar oluşturarak ağları daha güvenilir hale getirmektir.   TCP (Transport Control Protocol) ve UDP (User Datagram Protocol) bu katman üzerinde işlevlerini yerine getirir.   İletim katmanı, çoklama (multiplexing) yöntemi ile değişik uygulamaların aynı “sanal adresleri” kullanmasını sağlar. Bu uygulamaların birbirlerinden bağımsız olarak çalışabilmesini sağlayabilmek için ayrıca farklı bir tanımlamaya gereksinim duyulur. Bu tanımlamaya “İletim Hizmetleri Erişim Noktası” (Transport Service Access Point – TSAP) denir. SAP ve TSAP, OSI modeli içerisinde ağlarda son noktaları tanımlamak için kullanılır.   İletim katmanının OSI mimarisi içerisinde tanımlanmış görevleri şöyle sıralanabilir

  • Akış kontrolü sayesinde bilgisayarlar arasında baş edebilecek hızda eşgüdümlü olarak veri iletimi sağlanır.
  •  İletim katmanı ağlarda verimliliği arttırır. Tek fiziksel bağlantı üzerinden birden fazla iletim (transport) bağlantısı yaratılabilir.
  •  Hata denetimi sayesinde iletilirken bozulmuş kısımlar (segment) belirlenebilir.
  •  Hata meydana geldikten sonra yapılacak düzeltme işlevleri yine bu katman üzerinde tanımlıdır. Örneğin iletim sırasında meydana gelmiş kısımların yeniden iletilmesi sağlanabilir.

Bu katman üzerinde çalışan protokollerden bazıları aşağıdadır:

  • TCP (Transmission Control Protocol – İletim Denetimi Protokolü)
  • UDP (User Datagram Protocol – Kullanıcı Veri Bloğu İletişim Protokolü)
  •  SPE (Sequence Packet Exchange – Sıralı Paket Değişimi)
  •  ATP (Apple Talk Transaction Protocol – Apple Akıcı Konuşma Protokolü)
  •  NETBEUI (NetBIOS Extended User Interface – NetBIOS Genişletilmiş Kullanıcı Arabirimi)
  •  SMB (Server Message Block – Sunucu Mesaj Bloğu)

 

        5. Oturum Katmanı

Oturum katmanı, sunum katmanı ve iletim katmanları arasında bulunan, OSI modeli içerisinde tanımlanmış olan dördüncü katmandır. İşlevi iletim katmanından hizmet almak; sunum katmanının çalışması için gerekli servisleri sunmaktır.   Oturum (Session) katmanı bilgisayarlar arasında bağlantının kurulumunu, yönetimini, sonlandırılmasını; uygulama (Application) veya sunum (Presentation) katmanı düzeyinde veri akışını kontrol eder.   Oturum katmanı, genellikle iletim katmanı sunduğu servis türlerini çoğaltmak için kullanılır. Ağ üzerindeki bir bilgisayara bağlanmak, dosya transferi için oturum açmak bu katman üzerinden verilen servislere örnek olarak gösterilebilir. “Diyalog kontrol”, jeton yönetimi (token yönetemi), aktivite yönetemi oturum katmanın OSI modeline sağladığı bazı faydalardır.   Oturum katmanı, karşılıklı çift yönde (full duplex) veri akışına olanak sağlar. Bazı özel durumlarda bağlantıda olan iki noktanın aynı anda kritik olabilecek bir görevi yapmasını engellemek için aynı anda “sadece noktalardan birinin” işleyişine izin verilir. Bu yöntemi sağlamak için “jeton yönetimi” (token management) kullanılır.   Sıklıkla karşılaşılan bir sorunun çözümünde de oturum katmanı önemli bir görev üstlenir. Genel olarak uzun süren bağlantılar için tanımlanan belirli “zaman aşımı” (timeout) süresi vardır. İki bilgisayar arasında dosya transferi yapılırken, örnek olarak otuz dakika sonunda bağlantı kesintiye uğrayabilir. Transferin veya veri alışverişinin devam etmesini sağlamak için aktivite yönetimi (activity management) yöntemi kullanılır. Bağlantı kesildiğinde yeni bağlantıda en son senkronizasyon noktasını kullanılarak bağlantı kaldığı yerden yeniden tesis edilir.   Oturum katmanı “port katmanı” olarak da isimlendirilir. Çünkü bilgisayar servisleri port’lar aracılığı ile birbirleri arasında iletişim kurabilirler. Buna örnek olarak HTTP verilebilir. HTTP 80. port üzerinden hizmet verir. Bu katman üzerinden servis veren protokol ve uygulamalar aşağıdadır.

  • RPC (Remote Procedure Call – Uzaktan Yordam Çağrısı)
  •  SQL (Structured Query Language – Yapısal Sorgu Dili)
  •  NetBIOS

      TCP/IP ağları genel olarak oturum katmanını işlevsel olarak kullanmazlar. Bu katmanın uygulamalara sağlamış olduğu faydalar programlar tarafından kendi bünyesinde sağlanır. NFS ve RPC kendi içlerinde oturum katmanının sağladığı hizmetlere sahiptirler. Uygulamaların büyük çoğunluğu oturum katmanını “işlevsiz” olarak kabul eder.   Oturum (Session), Sunum (Presentation), Uygulama (Application) katmanları beraber çalışarak kullanıcı tarafından görülebilen ağ fonksiyonlarını oluştururlar. Diğer katmanların yerine getirdikleri görevler kullanıcıya göre saydamdır. Yani diğer katmanların sağlamış olduğu hizmetler kullanıcı tarafından görülemez.

 

6. Sunum Katmanı

Sunum (Presentation) katmanı verilerin gösterimini sağlar. ASCII, Binary, EBCDIC gibi veri gösterim türleri mevcuttur. Bağlantı noktalarının birbirlerini anlamalarını sağlamak için aynı dilden konuşmaları gerekir. Bunun için veri gösterim sistemlerinin ve sematiğinin aynı olması sağlanmalıdır. SNMP protokolü ASN.1, ağ dosya sistemi (NFS – Network File System) XDR’i veri gösterimi için kullanır. Çoğu uygulamalarda ise sunum (presentation) katmanı işlevsiz olarak kabul edilir.   Sunum katmanı, iletimde olan bilgisayarlar arasında gönderilen verinin alıcı tarafından algılanabilir olmasını sağlar. Katman aynı zamanda dataların;

  • Verilerin şifrelenmesini,
  • Verilerin sıkıştırılmasını,
  • Grafik dosyalarının sıkıştırılması
  • ASCII ve EBCDIC karakterleri arasında dönüşüm yapılmasından sorumludur.

Bu katman üzerinde var olan protokol türleri şunlardır:

  • GIF (Graphics Interchange Format – Grafik Dönüşüm Biçimi)
  • JPEG (Joint Photographic Experts Group – Birleşik Fotoğraf Uzmanları Grubu)
  • TIFF (Tagged Image File Format – Etiket Görüntü Dosya Biçimi)
  • ASCII (American Standart Codes for Information Interchange – Bilgi Değişimi İçin Amerikan Standart Kodlama Sistemi)
  • MPEG (Moving Picture Experts Group – Hareketli Görüntü Uzmanlar Grubu)
  • MIDI (Musical Instruments Digital Interface – Müzikal Çalgı Sayısal Arabirimi)
  • HTML (Hyper Text Markup Language – Hiper Metin İşaret Dili)

 

7. Uygulama Katmanı

Uygulama katmanı programların ağ kaynaklarına erişimlerini sağlayan ara birimleri oluşturur. Bu uygulama kendisi üzerinde olmayan, sunucu üzerinde olan bir dosyayı açmaya çalışıyor olabilir. Bu durumda bilgisayar, yerel kaynakları kullanarak OSI birimleri vasıtası ile dosyaya erişim sağlar. Uygulamalar ağ kaynaklarını kullanarak uzaktaki servislere komut gönderebilirler. FTP ve TELNET komut yürütme işlevselliği olan uygulamalara örnek olarak gösterilebilir. Uygulama katmanı PSAP (Presentation Layer Service Access Point) aracılığı ile sunum (Presentation) katmanı ile irtibata geçebilir.   Uygulama katmanı kendisine sağlanan imkanları kullanarak protokoller ve uygulamalar oluşturulmasını sağlar. Kullanıcı düzeyinde OSI modelinde bulunan yapılara erişimi sağlar. Uygulama katmanını kullanan uygulamalardan bazıları şunlardır.

  • FTP (File Transfer Protocol – Dosya İletim Protokolü)
  • HTTP (Hyper Text Transfer Protocol – Hiper Merin Aktarım İletişim Kuralı)
  •  Telnet
  •  NSF (Network File System – Ağ Dosya Sistemi)
  •  SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – Yalın Elektronik Posta İletim Protokolü)
  •  SNMP (Simple Network Management Protocol – Yalın Ağ Yönetim Protokolü)

 

 



Cevapla

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir. *

*