Waarom het OSI model? De lagen van het OSI model

Transcriptie

1 Waarom het OSI model? Toen aan het eind van de jaren 70 en het begin van de jaren 80 het gebruik van netwerken nog in de kinderschoenen stond verliep de ontwikkeling erg chaotisch. Bedrijven die de voordelen van het gebruik van netwerken inzagen zetten netwerken op, maar zij merkten al vrij snel dat de uitbreiding van deze netwerken problematisch was. Dat kwam omdat verschillende netwerken waren gebouwd met verschillende standaarden. Sommige bedrijven ontwikkelden zelf een standaard voor netwerkcommunicatie die later vaak moeilijk te verenigen bleek met de standaarden van andere netwerken. De behoefte aan een algemene standaard was daarmee geboren. In 1984 bracht the International Orginasation for Standardization (ISO) het OSI model uit als een handvest voor het ontwikkelen van netwerkapparatuur en software. Het OSI model is tegenwoordig het meest gebruikte model voor datatransport op een netwerk. De lagen van het OSI model Het OSI model bestaat uit 7 lagen die elk hun eigen functie vervullen in bij het transporteren van data-eenheden op een netwerk. Een laag gebruikt de diensten van een ondergelegen laag. 1. De fysieke laag beschrijft de elektrische en mechanisme karakteristieken van het netwerk. Kabeltypes, stekkers, de spanning op de kabels, de manier waarop kabels gevlochten moeten worden zijn onderdeel van de fysieke laag. Datatransport over een kabel gaat met elektrische signalen. Voltagereeksen corresponderen met nullen en enen uit het binaire stelsel. (Laag voltage = 0, hoog voltage = 1). Op de fysieke laag wordt data beschouw in bits, ofwel binair. 2. De datalinklaag verzorgt de functionaliteit die nodig is om data betrouwbaar te kunnen versturen tussen netwerkapparaten in een netwerk. De datalinklaag gebruikt MAC of 'hardware' adressen om data naar de juiste plek te sturen.op een netwerk heeft elk apparaat een uniek eigen MAC adres dat ingebakken zit in het apparaat (in geval van een PC zit het MAC adres ingebakken in de netwerkkaart). De bekendste techniek die werkt op de datalinklaag is Ethernet. Ethernet is een technologie die van MAC adressen gebruikt maakt om data te transporteren in een netwerk. Switches en netwerkkaarten zijn apparaten die in laag 2 van het OSI model werken. De data op laag 2 is verdeeld is 'frames'. Frames zijn data-eenheden die voorzien zijn van een header waarin de MAC adressen van de verzender en de ontvanger opgenomen zijn. 3. De netwerklaag verzorgt de functionaliteit die nodig is om data te verzenden tussen netwerken. De netwerklaag is verantwoordelijk voor routing, 'flow control' en voor foutafhandeling. Routers werken op laag 3 van het OSI model. Het belangrijkste protocol van de netwerklaag is het Internet Protocol (IP). Routers gebruiken IP adressen om het dataverkeer tussen verschillende netwerken te regelen. Onder andere computers, routers en printers in een IP netwerk hebben naast een MAC ook een IP adres. De data op laag 3 is verdeel in pakketjes. Pakketjes zijn data-eenheden waar onder andere het IP adres van de verzender en de (uiteindelijke) ontvanger zijn opgenomen. 4. De transportlaag verzorgt datatransmissie tussen twee eindgebruikers met behulp van foutcontrole, hertransmissie en 'stroomcontrole' (timing). De transportlaag zorgt ervoor dat hoger gelegen lagen (software uit de applicatielaag bijvoorbeeld) geen rekening hoeven houden met de correctheid en de juiste timing van de datatransmissie. Het belangrijkste protocol in de transportlaag is het Transfer Control Protocol. TCP zorgt voor een verbinding tussen twee stations op een netwerk en voor correcte datatransmissie tussen de stations. De data-eenheden op laag 4 heten segmenten. In een segment zijn onder andere het poortnummer via welke gecommuniceerd wordt van de verzender en de ontvanger opgenomen. 5. Waar laag 1 tot en met 4 zich vooral bezig houden met het verpakken (en uitpakken) van data en addressering is de sessielaag de eerste laag die zich direct met de software bezig houdt die van het

2 netwerk gebruik maakt. De sessielaag maakt, onderhoudt en verbreekt sessies tussen twee programma's. Veel gebruikte protocollen die op de sessielaag werken zijn NetBIOS. 6. De presentatielaag fungeert als een vertaallaag waarop één taal geproken wordt tussen twee programma's. en netwerk kan alle soorten besturingssystemen herbergen, zoals Windows, Linux en Apple. Deze besturingssytemen maken soms gebruik van een andere representatie van data. De presentatielaag op de verzendende computer vertaalt data uit de applicatielaag (7) naar de gemeenschappelijke taal voordat het naar lager gelegen lagen stroomt en verzonden wordt. De presentatielaag op de ontvangende computer vertaalt data uit de sessielaag (5) naar de taal die door het programma op de applicatielaag (7) begrepen wordt. Naast vertalen zorgt de presentatielaag voor compressie en encryptie van data. De presentatielaag wordt niet altijd gebruikt, omdat vertalen, encryptie of compressie niet altijd nodig zijn. 7. De applicatielaag is de laag die gebruikt wordt door netwerkprogramma's. Dit kunnen internet browsers zijn, FTP clients, of programma's. Zulke programma's maken gebruik van protocollen die op de applicatielaag draaien zoals HTTP (gebruikt door de webbrowser), SMTP (gebruikt door e- mailprogramma's) en FTP (gebruikt door FTP clients). (bron: )

3 Switching and Network Segmentation. Although both routers and switches are used to create an enterprise network, the network design of most enterprises relies heavily on switches. Switches are cheaper per port than routers and provide fast forwarding of frames at wire speed. A switch is a very adaptable Layer 2 device. In its simplest role, it replaces a hub as the central point of connection for multiple hosts. In a more complex role, a switch connects to one or more other switches to create, manage, and maintain redundant links and VLAN connectivity. A switch processes all types of traffic in the same way, regardless of how it is used. A switch moves traffic based on MAC addresses. Each switch maintains a MAC address table in high-speed memory, called content addressable memory (CAM). The switch recreates this table every time it is activated, using both the source MAC addresses of incoming frames and the port number through which the frame entered the switch. (bron: Cisco Discovery)

4 Router One important device in the Distribution Layer of an enterprise network is a router. Without the routing process, packets could not leave the local network. The router provides access to other private networks as well as to the Internet. All hosts on a local network specify the IP address of the local router interface in their IP configuration. This router interface is the default gateway. Routers play a critical role in networking by interconnecting multiple sites within an enterprise network, providing redundant paths, and connecting ISPs on the Internet. Routers can also act as a translator between different media types and protocols. For example, a router can re-encapsulate packets from an Ethernet to a Serial encapsulation. Routers use the network portion of the destination IP address to route packets to the proper destination. They select an alternate path if a link goes down or traffic is congested. As the internal network of an organization grows, it may be necessary to break up the network into multiple smaller networks for security or organizational purposes. This division is often accomplished by subnetting the network. Subnetting requires a router to pass traffic from one subnet to another. To direct messages across networks so that they arrive at the correct destination, a router uses a table containing all the locally connected networks and the interfaces that are connected to each network. Each interface belongs to a different IP network. A router determines which route, or path, to use by looking up the information stored in its routing table. The routing table also contains information about routes that the router can use to reach remote networks which are not locally attached. Routes can be statically assigned to a router by an administrator, or routes can be dynamically given to the router by another router via a routing protocol.

5 Introducing the Routing Table The primary function of a router is to forward a packet toward its destination network, which is the destination IP address of the packet. To do this, a router needs to search the routing information stored in its routing table. A routing table is a data file in RAM that is used to store route information about directly connected and remote networks. The routing table contains network/next hop associations. These associations tell a router that a particular destination can be optimally reached by sending the packet to a specific router that represents the "next hop" on the way to the final destination. The next hop association can also be the outgoing or exit interface to the final destination. The network/exit-interface association can also represent the destination network address of the IP packet. This association occurs on the router's directly connected networks. A directly connected network is a network that is directly attached to one of the router interfaces. When a router interface is configured with an IP address and subnet mask, the interface becomes a host on that attached network. The network address and subnet mask of the interface, along with the interface type and number, are entered into the routing table as a directly connected network. When a router forwards a packet to a host, such as a web server, that host is on the same network as a router's directly connected network. A remote network is a network that is not directly connected to the router. In other words, a remote network is a network that can only be reached by sending the packet to another router. Remote networks are added to the routing table using either a dynamic routing protocol or by configuring static routes. Dynamic routes are routes to remote networks that were learned automatically by the router, using a dynamic routing protocol. Static routes are routes to networks that a network administrator manually configured.

6 Static and Dynamic Routing The physical topology of an enterprise network provides the structure for forwarding data. Routing provides the mechanism that makes it work. Finding the best path to the destination becomes very difficult in an enterprise network, because a router can have many sources of information from which to build its routing table. A routing table is a data file that exists in RAM and stores information about directly connected and remote networks. The routing table associates each network with either an exit interface or a next hop. The exit interface is the physical path that the router uses to move the data closer to the destination. The next hop is an interface on a connected router that moves the data closer to the final destination. The table also attaches a number to each route that represents the trustworthiness or accuracy of the source of the routing information. This value is the administrative distance. Routers maintain information about directly connected, static, and dynamic routes.

7 Directly Connected Routes A directly connected network attaches to a router interface. Configuring the interface with an IP address and subnet mask allows the interface to become a host on the attached network. The network address and subnet mask of the interface, along with the interface type and number, appear in the routing table as a directly connected network. The routing table designates directly connected networks with a C. Static Routes Static routes are routes that a network administrator manually configures. A static route includes the network address and subnet mask of the destination network, along with the exit interface or the IP address of the next hop router. The routing table designates static routes with an S. Static routes are more stable and reliable than routes learned dynamically which results in a lower administrative distance compared to the dynamic routes. Dynamic Routes Dynamic routing protocols also add remote networks to the routing table. Dynamic routing protocols enable routers to share information about the reachability and status of remote networks through network discovery. Each protocol sends and receives data packets while locating other routers and updating and maintaining routing tables. Routes learned through a dynamic routing protocol are identified by the protocol used. For example, R for RIP and D for EIGRP. They are assigned the administrative distance of the protocol. (bron: Cisco Discovery)