Open Systems Interconnection - OSI

Giriş
Open Systems Interconnection (OSI) ağla ilgili her konuda karşımıza çıkan bir model. Aşağıda konuyla ilgili notlarım var.

Network Model ve Network Architecture Arasındaki Fark Nedir?
Açıklaması şöyle

Network model explain communication between two end devices in terms of layers and explain the responsibility of each layer (OSI model, TCP/IP model).

Network Architecture explain the responsibility of each network device based on its location down into 3 locations (Backbone , distribution , edge/access) and describe the responsibility of each tier.

OSI ve TCP/IP
OSI 1970'lerin sonunda ISO tarafından standart haline getirilmiştir. TCP/IP ise 1980'lerin başında ABD'de ortaya çıkmıştır. TCP/IP'nin atası olan ARPANET  ise1969 yılından beri 4 bilgisayar ile kullanılıyordu.

Her ikisi de benzeşirler ancak tam olarak birbirleri ile uyumlu değillerdir. TPC/IP sadece 4 katman kullanırken, OSI 7 katmandan bahseder. Esasen OSI pratikte kullanılan bir model değildir sadece ağ katmanlarını tariflemek için eğitsel amaçla kullanılıyor. OSI ve TCP'yi karşılaştıran bir şekil şöyle

7 - Uygulama Katmanı - Application Layer
Örneğin HTTP isteği

6- Sunum Katmanı - Presentation Layer
Açıklaması şöyle

Presentation Layer handles data presentation tasks, which consist of Translation, Compression(optional), and Encryption(optional).

Translation deals with, for example, the difference of data representations between different systems. In many cases, this layer is not used, instead, Application layer directly talks to Session layer.

5 - Oturum Katmanı - Session Layer
SSL/TLS handshake mesajları kullandıkları için bir çeşit oturum açarlar. Bu yüzden kısmen de olsa bu katmanda çalışan protokollere örnek verilebilir. TLS handshake esnasında sunucu sertifikasını cleartext olarak gönderir.

4 - Ulaşım Katmanı - Transport Layer
Örneğin TCP ve UDP. Aslında Transport Katmanını aşıp, direkt Network Layer üzerinden paket göndermek mümkün. Ancak bunu niçin isteyelim :)

TCP için konuşuyorsak port numarası bu katmana ait bir kavram. Ancak bazı Transport Layer protokolleri TCP kullanmadığı için port numarasına sahip değil. Örneğin ICMP, EIGRP, OSPF transport protocolleri port numarası kullanmaz.

3 - Ağ Katmanı - Network Layer
İsmi neden Network Layer? Çünkü daha alt seviyedeki katmanlar aynı ağ içinde haberleşme için kulllanılıyor. Bu katman ise veri paketi farklı bir ağa gönderileceği zaman devreye giriyor. Örnek olarak IP verilebilir.

Routing
Klasik ağlarda routing protokolleri Layer 3'te çalışır. Amacı IP paketlerini iletmektir etmektir.

Mobil ağlarda ise durum biraz daha farklı. Ağ topolojisi çok hızlı değişebildiği için gönderim anında Next Hop bilgisi kullanılıyor. Bu durumda routing protokolleri Layer 2'de de çalışabiliyor.

Network Layer'dan Data Link Layer'a geçiş için ddress Resolution Protocol kullanılabilir.Şeklen şöyledir.

Notlar
Bazı NIC'ler CPU ve işletim sisteminin network stack'inin yükünü azaltmak için bu katmana ait checksum gibi hesaplamaları yaparlar.

2- Veri Bağlantısı Katmanı - Data Link Layer
Açıklaması şöyle.

The network interface layer, also called the link layer or the data-link layer, is the interface to the actual network hardware. This interface may or may not provide reliable delivery, and may be packet or stream oriented. In fact, TCP/IP does not specify any protocol here, but can use almost any network interface available, which illustrates the flexibility of the IP layer. Examples are IEEE 802.2, X.25 (which is reliable in itself), ATM, FDDI, and even SNA.

Örnek olarak Ethernet , HDLC, ATM ve Frame Relay verilebilir. Wifi protokolü olan IEEE 802.11 ailesi de bu katmanı tanımlar.

Genellikle Layer 2 veya kısaca sadece MAC (Media Access Control) olarak ta isimlendirilir. Bu katmanda gönderilen veriye frame ismi verilir.

Bu katman ulaşılamıyor (not accessable) hatalarını ele almaz. Kaybolan frame'ler daha üstteki katmanlarda takip edilir.

2.1 Çarpışma Tespiti
Bu katman aynı anda konuşmaya başlayan iki katılımcının frame'lerinin çarpışmasını önlemek için Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection (CSMA/CD) yöntemini kullanılabilir.
CSMA/CD yazısına bakınız.

Wireless (kablosuz) iletişimde Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance (CSMA/CA) kullanılır. CD yani Collision Detection Ethernet ile işe yarar çünkü Ethernet'te Tx ve Rx için iki ayrı kablo vardır. Her ikisi de aynı anda bağımsız çalışabilir. Wireless iletişimde Tx ve Rx aynı anda yapılamaz. Bu yüzden CD yerine CA yani Collision Avoidance kullanılır.

Wireless iletişim hakında bilgi için Bluetooth yazısına bakabilirsiniz.

OSI'den önce tasarlanmış protokollerde "Destination Address" gibi Layer 3'te olması gereken alanlar görülebilir.

2.2 Faturalandırma
Bir ara 1974 yılında faturalanadırmaknın bu katmanda paketleri sayarak yapılması düşünülmüş. Açıklaması şöyle.

We assume, for simplicity, that each network initially charges a fixed rate per packet transmitted, regardless of distance, and if one network can handle a larger packet size than another, it charges a proportionally larger price per packet. We also assume that a subsequent increase in any network’s packet size does not result in additional cost per packet to its users...

Ancak günümüzde bant genişiliği ve geçen bit sayısı ile faturalandırma yapılıyor. Açıklaması şöyle.

- Charges are measured in packets instead of bits: Nowadays, almost all ISP contracts are stipulated in terms of bits, not packages. Was there ever a time were charges were calculated by the amount of packets sent or received?

- Charges are measured in data usage not bandwidth : This is the most important difference since, nowadays, most consumer's traffic is billed by the bandwidth, although some large scale hosting providers might internally account per data usage, and mobile providers may charge by data usage. I mention this difference because the original article speaks of stopping the buck at the user representative, which implies that the user is charged per data usage, not bandwidth.

1- Fiziksel Katman - Physical Layer
Elektriksel veya optik sinyalleşmeden bahseder.

Content Addressable Memory Nedir
Content-addressable memory (CAM) Layer 2 ve Layer 3'te aramaları hızlandırmak için kullanılan özel bir donanımdır. Açıklaması şöyle

CAM - Content Addressable Memory, referring to the memory used for the MAC address table.

It works kind of reverse from RAM, you address it by giving it content and it returns you the address where the content is stored - which is then used to find the egress port for this address.

Hız faktörünün açıklaması şöyle

Since most standard PCs do not include anything like this, you can see how a purpose-built piece of hardware, e.g. router or switch, can have a performance advantage over a standard PC for the purpose of routing or switching.