OSI MODELİ: 7 KATMANLI BİLGİSAYAR AĞLARI
Açık sistemler ara bağlantı (OSI) modeli, Uluslararası Standardizasyon Örgütü tarafından oluşturulan ve farklı iletişim sistemlerinin standart protokoller kullanarak iletişim kurmasını sağlayan kavramsal bir modeldir. Basit bir İngilizce ile OSI, farklı bilgisayar sistemlerinin birbirleriyle iletişim kurabilmeleri için bir standart sağlar.
OSI Modeli bilgisayar ağları için evrensel bir dil olarak görülebilir. Bir iletişim sistemini, her biri bir öncekinin üzerine yığılmış yedi soyut katmana bölme kavramına dayanır.
OSI modeli neden önemli?
Network kavramının ortaya çıkması ile beraber teknoloji üreten birçok protokol geliştirmiştir. Bu protokoller belirli bir standarda göre değil, her üretici kendi ürününe uygun olarak protokol geliştirmiştir. Bu durum farklı donanımlar arasında uyumlu çalışmama sorununu ortaya çıkarmış. Çözüm olarak ISO (International Organization for Standardization) modeli ortaya çıkmıştır.
OSI modelinin başlıca faydaları şunlardır:
– Kullanıcıların ağın büyük resmini anlamalarına yardımcı olur
– Kullanıcıların donanım ve yazılım öğelerinin birlikte nasıl çalıştığını anlamalarına yardımcı olur
– Ağları yönetilebilir parçalara ayırarak sorun gidermeyi kolaylaştırır
– Ağ uzmanlarının farklı ağlardaki temel işlevsel ilişkileri karşılaştırmak için kullanabilecekleri terimleri tanımlar
– Kullanıcıların yeni teknolojileri geliştirildikçe anlamalarına yardımcı olur
– Ürün işlevselliğine ilişkin satıcı açıklamalarının yorumlanmasına yardımcı olur
OSI’nin ana konsepti, bir ağdaki iki uç nokta arasındaki iletişim sürecinin yedi farklı ilgili işlev grubuna veya katmana bölünebilmesidir. İletişim kuran her kullanıcı veya program, bu yedi işlev katmanını sağlayabilen bir cihaz üzerindedir.
Bu mimaride, her katman bir üstündeki katmana hizmet eder ve sırayla bir altındaki katman tarafından hizmet edilir. O sebeple, kullanıcılar arasındaki belirli bir mesajda, kaynak bilgisayardaki katmanlardan aşağıya, ağ boyunca ve daha sonra alıcı bilgisayardaki katmanlardan yukarıya doğru bir veri akışı olacaktır. Yalnızca yığının en üstündeki uygulama katmanı daha üst düzey bir katmana hizmet sağlamaz.
Yedi işlev katmanı, uygulamalar, işletim sistemleri (OS), ağ kartı aygıt sürücüleri, ağ donanımı ve bir sistemin bir ağ üzerinden bükümlü çift bakır, fiber optik, Wi-Fi veya 5G ile Uzun Vadeli Evrim (LTE) dahil olmak üzere çeşitli fiziksel ortamlar aracılığıyla bir sinyal iletmesini sağlayan protokollerin bir kombinasyonu tarafından sağlanır.
OSI modelinin 7 Katmanı
1.Physical Layer(Fiziksel Katman)
Bu katman, verinin kablo, fiber, hava, radyo dalgaları gibi nasıl iletileceğini tanımlıyor. Bilgisayar bitlerinin ağ boyunca bir cihazdan diğerine gönderilmesinden sorumludur.
- HUB
- GBIC/SFP
- RS232
- RJ45
Gibi cihazlar bu katman üzerinde çalışırlar.
HUB, gelen veriyi tüm portlarına gönderen çok portlu bir tekrarlayıcı olduğu için Layer 1 de çalışan bir cihaz.
GBIC, “Gigabit Arayüz Dönüştürücü” anlamına geliyor. Geçmiş zamanlarda oldukça yaygın biçimde kullanılmıştır. Eski teknolojide GBIC, SOC, XENPAK gibi büyük modüller kullanılmaktadır.
SFP “Small Form-Factor Pluggable” yani “Küçük Form Faktörlü Takılabilir” dir. Yeni teknolojidir ve SFP modüller ile fiber kablo giriş boyutları ve modül konnektör boyutları küçültülmüştür.
RS232 protokolü, verileri tek bir iletişim hattı üzerinden her seferinde bir bit iletir. Hem asenkron hem de senkron veri aktarım modlarını destekler. Ve uzun mesafeli iletişim için ideal bir çözümdür.
RJ45, ağ ve donanım alt yapısından bağımsız olarak her cihazda kullanılır.
- DataLink Layer(Veri Bağı Katmanı)
Bu katmanda Frame (Çerçeve) yapısı konuşulur. Çerçeveleme, verilerin bir bit akışı olarak iletildiği bir kablodan oluşan iki bilgisayar veya cihaz arasındaki noktadan noktaya bağlantıdır. Bununla birlikte, bu bitler fark edilebilir bilgi blokları halinde çerçevelenmelidir. Çerçeveleme, veri bağlantı katmanının bir işlevidir. Bir gönderenin, alıcı için anlamlı olan bir dizi biti iletmesi için bir yol sağlar. Ethernet, token ring, frame relay ve diğer veri bağlantı katmanı teknolojilerinin kendi çerçeve yapıları vardır. Çerçeveler, hata kontrol kodları gibi bilgileri içeren başlıklara sahiptir.
Frame Tipleri;
- 802.2 Ethernet II
- 802.3 Ethernet
- 802.4 Token Bus
- 802.5 Token Ring
- Network Layer(Ağ Katmanı)
Ağ katmanının birincil işlevi, verileri diğer ağların içine ve içinden taşımaktır. Ağ katmanı protokolleri bunu, verileri doğru ağ adresi bilgileriyle paketleyerek, uygun ağ rotalarını seçerek ve paketlenmiş verileri yığın üzerinde taşıma katmanına ileterek gerçekleştirir. TCP/IP perspektifinden bakıldığında, IP adreslerinin yönlendirme amacıyla uygulandığı yer burasıdır.
Ağ katmanı gerçekleştirilecek dört görevi açıklar:
- IP adresli paketleri adresleme
- Kapsülleme
- Yönlendirme
- Dekapsulasyon
İletişim için iki adres arasındaki en kısa kestirmeyi bulmaları gerekmektedir. Bu işleme yönlendirme yani routing denir. Kullanılan protokollerden bazıları şunlardır;
- IP
- IPX
- AppleTalk DDP
- ARP
- RARP
- ICMP
4.Transport Layer(İletim Katmanı)
Aktarım katmanı, verilerin bir ağ üzerinden aktarılmasından sorumludur ve hata kontrol mekanizmaları ve veri akışı kontrolleri sağlar.
Ne kadar veri gönderileceğini, nereye gönderileceğini ve hangi hızda gönderileceğini belirler. TCP/IP paketi içindeki TCP, taşıma katmanının en iyi bilinen örneğidir. Bu, iletişimin bir ağ üzerinden veri iletimlerini kategorize etmek ve düzenlemek için TCP bağlantı noktası numaralarını seçtiği yerdir.
5.Sesion Layer(Oturum Katmanı)
Oturum katmanı, uygulamalar arasındaki görüşmeleri kurar, koordine eder ve sonlandırır. Hizmetleri arasında kimlik doğrulama ve bir kesintiden sonra yeniden bağlanma yer alır. Bu katman, bir sistemin başka bir uygulamanın yanıt vermesi için ne kadar bekleyeceğini belirler.
İlk ağ çalışmalarında iki pc arasında sadece bir uygulama çalıştırıp onun bitmesi beklenirdi, işlem bitmeden başka uygulama çalıştırılamazdı. Bilgisayarlarımızda çalışan aşağıda verdiğimiz protokoller farklı bilgisayarlarla aynı anda olan bağlantıları yönetme imkânı sağlarlar.
- Sockets
- RPC
- Netbios adları
- SQL
- NFS
- AppleTalk ASP
- DECnet SCP
6.Presentation Layer(Sunum Katmanı)
Sunum katmanı temel olarak verileri uygulama katmanı ve ağ biçimi arasında çevirir. Veriler, farklı kaynaklar aracılığıyla farklı formatlarda iletilebilir. Bu nedenle, sunum katmanı, etkin ve etkili iletişim için tüm formatların standart bir formata entegre edilmesinden sorumludur.
Sunum katmanı, farklı diller için geliştirilen veri programlama yapısı şemalarını izler ve katmanlar, sistemler veya ağlar gibi iki nesne arasındaki iletişim için gereken gerçek zamanlı söz dizimini sağlar. Veri formatı sonraki katmanlar tarafından kabul edilebilir olmalıdır; aksi takdirde, sunum katmanı düzgün çalışmayabilir.
Bir bilgisayarın diğeri üzerindeki bir divx dosyasını açması sırasında sunum katmanına bir iş düşmez, burada kastedilen şey, aynı formatı çözebilen yazılımları ve programları kullanmaktır. Kullandığımız formatların bazıları şunlardır;
- GIF
- DIVX
- FM7
- DOC
- ASCII
- EBCDIC
- TIFF
- JPEG
- PICT
- MPEG
- MIDI
- Şifrelenme (Encryption)
7.Applicatıon Layer(Uygulama Katmanı)
Uygulama katmanı, Açık Sistemler Bağlantısı (OSI) yedi katmanlı modelinde ve TCP / IP protokol paketindeki bir katmandır. Bir IP ağı üzerinden süreçler arası iletişime odaklanan protokollerden oluşur ve sağlam bir iletişim arayüzü ve son kullanıcı hizmetleri sağlar
- End user ile uygulamalar arasındaki süreçleri destekler diyebiliriz.
- Dosya aktarımları, mail ve diğer network yazılımı hizmetleri için uygulama hizmetinden sorumludur.
- FTP, HTTP, Telnet gibi protokoller burada çalışır.
Ayrıca bu katman iletişim kuracağı bilgisayarın iletişime hazır olup olmadığını tespit eder, iletişimi senkronize eder. Kullanılan uygulamalardan bazıları şunlardır;
- Telnet
- http
- ftp
- www (Browser)
- NFS
- SMTP gateway (Eudora, cc:mail)
- SNMP
- X.400 mail
- FTAM
TCP/IP Modeline Genel Bakış
OSI modeli bilgisayar ağlarını yedi katmanda tanımlar. Bu yedi katmanı kullanan ağ protokolü uygulamaları olsa da, günümüzde çoğu ağ TCP/IP kullanmaktadır. Ancak, ağ uzmanları Ağ işlevlerini, bu görevleri yerine getiren OSI katmanı ile ilişkili olarak tanımlayabiliriz.
TCP/IP modeli, yedi katmanlı OSI modelinin işlevlerini yerine getirmek için dört katman kullanır.
Ağ erişim katmanı işlevsel olarak OSI fiziksel ve veri bağlantı katmanlarının (1 ve 2) bir kombinasyonuna eşittir.
İnternet katmanı OSI ağ katmanı ile aynı işlevleri yerine getirir (3).
TCP/IP modelinin ana bilgisayardan ana bilgisayara katmanında işler biraz daha karmaşık hale gelir. Ana bilgisayardan ana bilgisayara protokol TCP ise, eşleşen işlevsellik OSI taşıma ve oturum katmanlarında (4 ve 5) bulunur. UDP kullanımı, OSI modelinin yalnızca aktarım katmanının işlevlerine eşittir.
TCP/IP işlem katmanı, TCP ile birlikte kullanıldığında, OSI modelinin sunum ve uygulama katmanlarının işlevlerini sağlar (6 ve 7). TCP/IP aktarım katmanı protokolü UDP olduğunda, işlem katmanının işlevleri OSI oturum, sunum ve uygulama katmanlarına (5, 6 ve 7) eşdeğerdir.
OSI Modelinde veri nasıl akar?
İnsan tarafından okunabilir bilgilerin bir ağ üzerinden bir cihazdan diğerine aktarılabilmesi için, verilerin gönderen cihazda OSI Modelinin yedi katmanından aşağı inmesi ve ardından alıcı uçta yedi katmandan yukarı çıkması gerekir.
Örneğin: Ali Bey, Zeynep Hanıma bir e-posta göndermek istiyor. Ali Bey mesajını dizüstü bilgisayarındaki bir e-posta uygulamasında oluşturur ve ardından ‘gönder’ tuşuna basar. E-posta uygulaması, e-posta mesajını uygulama katmanına aktaracak, o da bir protokol (SMTP) seçecek ve verileri sunum katmanına aktaracaktır. Sunum katmanı daha sonra verileri sıkıştıracak ve ardından iletişim oturumunu başlatacak olan oturum katmanına ulaşacaktır.
Veri daha sonra göndericinin ulaşım katmanına ulaşacak ve burada bölümlere ayrılacak, daha sonra bu bölümler ağ katmanında paketlere ayrılacak ve bu paketler de veri bağlantı katmanında çerçevelere ayrılacaktır. Veri bağlantı katmanı daha sonra bu çerçeveleri fiziksel katmana iletecek, bu katman da verileri 1’ler ve 0’lardan oluşan bir bit akışına dönüştürecek ve kablo gibi fiziksel bir ortam üzerinden gönderecektir.
Zeynep Hanım’ın bilgisayarı bit akışını fiziksel bir ortamdan (örneğin wifi) aldığında, veri onun cihazındaki aynı katmanlar serisinden geçecektir, ancak ters sırada. İlk olarak fiziksel katman bit akışını 1’lerden ve 0’lardan veri bağlantı katmanına aktarılacak çerçevelere dönüştürecektir.
Veri bağlantı katmanı daha sonra çerçeveleri ağ katmanı için paketler halinde yeniden birleştirecektir. Ağ katmanı daha sonra taşıma katmanı için paketlerden segmentler oluşturacak ve bu segmentleri tek bir veri parçası halinde yeniden birleştirecektir.
Veriler daha sonra alıcının oturum katmanına akacak, bu katman da verileri sunum katmanına iletecek ve ardından iletişim oturumunu sonlandıracaktır. Sunum katmanı daha sonra sıkıştırmayı kaldıracak ve ham veriyi uygulama katmanına aktaracaktır. Uygulama katmanı daha sonra insan tarafından okunabilir verileri Zeynep Hanım’ın e-posta yazılımına aktararak Ali Bey’in e-postasını dizüstü bilgisayar ekranında okumasını sağlayacaktır.
