OSI Mimarisi nedir?

OSI Modeli Nedir?

OSI, bilgisayar ağları oluşturulurken kullanılan donanımsal ve yazılımsal çözümleri düzenleyen bir standarttır. Osi modeli, üretici bağımlılığını ortadan kaldırmıştır.

Open Systems Interconnection (OSI) modeli ISO (International Organization for Standardization) tarafından geliştirimiştir. Bu modelle, ağ farkındalığına sahip cihazlarda çalışan uygulamaların birbirleriyle nasıl iletişim kuracakları tanımlanır.

Osi modeli, ağ türleri ya da donanıma göre değişiklik göstermemektedir. Osi protokol, mimari ve tür bağımsız bir kavramdır. Osi modelinin amacı ağ topolojileri, ağ mimarileri ve protokollerinin birer ağ ürünü gibi kullanılabilmesini sağlamaktır.

OSI Katmanları

Osi modeli 7 katmana ayrılmış bir standarttır. Her bir katmanın görevi bir üst katmana hizmet vermektir. Veri iletimi sırasında katmanlar sırayla görev alırlar. Osi katmanları birbirini sıra ile takip eden düzenli bir yapıya sahiptir.

Uygulama, sunum ve oturum katmanlarından geçen veri (data) taşıma katmanında bölümlere (segment) ayrılır. Ağ katmanında bölümlere adres bilgileri eklenerek paket (package) halini alır. Veri iletim katmanında paketlere alıcının MAC adresi bilgisi eklenerek çerçeve (frame) adı verilen yapı oluşturulmuş olur. Fiziksel katmanda veri bit boyutunda alıcı ağın fiziksel katmanına iletilir. Osi katmanları aşağıda başlıklar halinde açıklanmıştır.

Uygulama Katmanı (Application Layer)

Uygulama Katmanı (Application Layer), ağdaki kullanıcı uygulamalarının iletişim kurmasını sağlayan en üst seviyedeki ağ protokolü katmanıdır. Bu katman, kullanıcıların ağ kaynaklarına erişebilmelerini ve ağda işlem yapabilmelerini sağlar.

Uygulama katmanı, kullanıcıların e-posta, dosya paylaşımı, web tarama, dosya aktarımı, anlık mesajlaşma ve video konferans gibi çeşitli uygulamalarla iletişim kurmasına izin veren bir dizi protokol içerir. Bu protokoller arasında HTTP, FTP, SMTP, DNS, Telnet, SSH, POP3, IMAP, SNMP ve SIP yer alır.

Bu katman, verilerin uygulama arasında iletilmesini sağlar ve uygulamaların kullanıcıya veri sunmasına olanak tanır. Bu katman, veri alışverişi sırasında kullanıcı tarafından görülebilen en üst düzey katmandır ve kullanıcıların ağda neler olup bittiğine dair en net görüntüyü sağlar.

Uygulama katmanı, son kullanıcıya en yakın katmandır. Kullanıcı ile kişisel olarak etkileşime girdiği uygulamalar arasındaki iletişimi başlatır. Bu katmanda veriler, dönüştürüldüğü sözdiziminden kullanıcının okuyabileceği bir şeye çevrilir.

Katman 7 uygulamalarına örnek olarak Chrome, Safari veya Firefox gibi bir web tarayıcısı veya bir e-posta uygulaması verilebilir. Katman 7 ayrıca iletişim ortaklarını belirleyebilir, hangi kaynakların kullanılabilir olduğunu kontrol edebilir ve iletişimin düzgün bir şekilde senkronize edildiğinden emin olabilir.

Uygulama Katmanı Fonksiyonları

• Ağ Sanal Terminali: Bu, kullanıcıların farklı bilgisayar sistemleri arasında veri alışverişi yapabilmelerini sağlar. Bu, uygulamaların kullandığı özel bir sanal terminaldir.
• FTAM – Dosya aktarım erişimi ve yönetimi: Bu, kullanıcıların ağ üzerinden dosya aktarmalarını ve dosya yönetimi işlemlerini gerçekleştirmelerini sağlar. Bu protokol, dosyaların işlenmesi ve yönetimi için bir dizi işlevi içerir.
• Posta Hizmetleri: Bu, kullanıcıların ağ üzerinden e-posta göndermelerini ve alışveriş yapmalarını sağlar. Bu protokoller, e-posta işleme, iletimi ve alımı için bir dizi işlevi içerir.
• Dizin Hizmetleri: Bu, ağda kayıtlı kaynakları bulmak için kullanılır. Bu protokoller, kullanıcıların ağda arama yapmalarını ve kaynakları keşfetmelerini sağlar.

Sunum Katmanı (Presentation Layer)

Sunum Katmanı, OSI (Açık Sistemler Arabirimi) referans modelindeki üçüncü katmandır ve uygulama katmanından sonra gelir. Bu katman, ağdaki cihazların birbirleriyle veri alışverişi yaparken kullanacakları protokollerin belirlendiği yerdir.

Sunum katmanı, verilerin farklı cihazlardaki farklı uygulamalar arasında aktarılabilmesini sağlar. Bu katman, verilerin kodlanmasından, şifrelenmesinden, sıkıştırılmasından, karakter kümesi dönüştürmelerinden ve verilerin farklı uygulamalar arasında uyumlu hale getirilmesinden sorumludur.

Örneğin, bir web sayfası tarayıcınıza indirildiğinde, sunum katmanı bu verilerin nasıl kodlandığını ve tarayıcınızın bu verileri nasıl yorumlayacağını belirler. Bu katman ayrıca, ağdaki cihazların birbirleriyle iletişim kurabilmesi için gereken tüm protokolleri de sağlar.

Sunum katmanı, verilerin uygulama katmanı için hazırlanmasını sağlar. İletişim kuran iki cihaz, verilerini kodlamak için farklı yöntemler kullanabilir. Bu nedenle Katman 6, gelen verileri uygulama katmanında okunabilen bir şeye dönüştürür. Bu, verilerin şifrelenmesini ve şifrelerinin çözülmesini içerir.

Sunum katmanı ayrıca uygulama katmanından gelen verileri oturum katmanı olan Katman 5’e göndermeden önce sıkıştırır.

Sunum Katmanı Fonksiyonları

• Çeviri: Örneğin, ASCII’den EBCDIC’e.
• Şifreleme/Çözmeleme: Veri şifrelemesi verileri başka bir şekil veya kod ile çevirir. Şifrelenmiş veri şifrelemelemele “şifreli metin” olarak bilinir ve çözülmüş veri “açık metin” olarak bilinir. Bir anahtar değeri verilerin şifrelenmesinde ve çözülmesinde kullanılır.
• Sıkıştırma: Ağda iletilmesi gereken bit sayısını azaltır.

Oturum Katmanı (Session Layer)

Oturum katmanı (Session Layer), iki uygulama arasında oturum açmak, yönetmek ve sonlandırmak için kullanılan bir iletişim katmanıdır. Bu katman, uygulamalar arasındaki oturumun başlatılması, oturum sırasında veri alışverişi yapılması ve oturumun sonlandırılması gibi işlemleri gerçekleştirir.

Oturum katmanı, kullanıcının oturum bilgilerini yönetmek için kullanılır ve kullanıcıların kimlik doğrulama, yetkilendirme ve oturum kontrolü gibi işlemlerini yönetir. Bu katman ayrıca veri akışını yönetir ve iletileri küçük parçalara ayırarak, ağdaki diğer katmanlarla iletişim kurar.

Oturum katmanı, uygulamalar arasında oturum bilgilerinin paylaşılması için de kullanılır. Bu sayede bir uygulama, başka bir uygulamada açılmış olan bir oturuma erişebilir veya başka bir uygulamayla paylaşılan bir oturuma katılabilir.

Oturum katmanı, aynı zamanda bir uygulamadan diğerine geçişler sırasında da kullanılır. Örneğin, bir web tarayıcısının birden fazla sekmesinde farklı web siteleri açmak için oturum katmanı kullanılır. Bu sayede her sekme, ayrı bir oturum olarak yönetilir ve farklı oturumlar arasında veri karışıklığı yaşanmaz.

Oturum katmanı, etkileşim halindeki iki cihaz arasındaki ağ iletişimini açma ve kapatma işlemlerini gerçekleştirir. “Oturum”, etkileşimin açılması ve kapanması arasındaki süreyi ifade eder. Oturum katmanı, gerekli tüm verilerin gönderilmesi için oturumun yeterince uzun bir süre açık kalmasını sağlar. Oturum katmanı daha sonra gereksiz kaynakların harcanmasını önlemek için oturumu kapatır.

Ayrıca, veri aktarımını senkronize eder. Büyük miktarda veri gönderiliyorsa, oturum katmanı kontrol noktaları ayarlayabilir. Tüm veriler indirilmeden önce iletim kesilirse, kontrol noktaları, iletimin en baştan başlamadan devam etmesine izin verir.

Oturum Katmanı Fonksiyonları

• Oturum kurulumu, sürdürülmesi ve sonlandırılması: Bu katman, iki işlemin bağlantı kurmasına, kullanmasına ve sonlandırmasına izin verir.
• Senkronizasyon: Bu katman, bir işlemin veriye senkronizasyon noktası olarak kabul edilen kontrol noktaları eklemesine izin verir. Bu senkronizasyon noktaları, verideki hatayı belirlemeye yardımcı olarak verinin doğru bir şekilde senkronize edilmesine ve mesajların erken kesilerek veri kaybının önlenmesine yardımcı olur.
• Diyalog Kontrolörü: Oturum katmanı, iki sistemin yarım çift yönlü veya tam çift yönlü iletişimini başlatmasına izin verir.

Taşıma Katmanı (Transport Layer)

Taşıma katmanı, birbiriyle etkileşime giren cihazlar arasındaki uçtan uca iletişimi yönetir. İletişimin yönetimi, oturum katmanındaki verilerin alınmasını ve segmentler olarak adlandırılan parçalara bölünmesini içerir. İletişimi alan cihazdaki taşıma katmanı, segmentlerin oturum katmanı tarafından tüketilebilen verilere yeniden birleştirilmesiyle ilgilenir.

Ayrıca taşıma katmanı, akışın yönetilmesiyle ve bir şeylerin ters gitmesi durumunda gönderilmesi gereken gerekli hata mesajlarıyla ilgilenir. Veri akışını yönetmek için aktarım katmanı, verinin alıcının cihazının işleyemeyeceği kadar hızlı gönderilmediğinden emin olur. Hataları kontrol etmek için taşıma katmanı, iletilen verilerin tamamen yapılıp yapılmadığını kontrol eder. Değilse, bu katman yeniden iletim talep edecektir.

Katman 4, İletim Kontrol Protokolü (TCP) ve Kullanıcı Datagram Protokolü (UDP) bağlantı noktası numaralarının çalıştığı yerdir. İnternet Protokolü (IP) adresleri, ağ katmanı olan Katman 3’te çalışır. TCP, UDP ve IP, verilerin nasıl gönderilip alındığını kolaylaştıran protokollerdir.

Taşıma Katmanı Fonksiyonları

• Segmentation ve Yeniden Birleştirme: Bu katman, (oturum) katmanından gelen mesajı kabul eder ve mesajı daha küçük birimlere ayırır. Her bir segmentin bir başlığı vardır. Hedef istasyondaki taşıma katmanı mesajı yeniden birleştirir.
• Hizmet Noktası Adresleme: Mesajın doğru işleve iletilmesi için, taşıma katmanı başlığı bir hizmet noktası adresi veya bağlantı noktası adresi adı verilen bir tür adres içerir. Böylece, taşıma katmanı bu adresi belirterek mesajın doğru işleve iletilmesini sağlar.

Ağ Katmanı (Network Layer)

Ağ Katmanı (Network Layer), OSI modelinin beşinci katmanıdır ve ağ üzerinden paketlerin yönlendirilmesi ve teslim edilmesinden sorumludur.

Bu katmanın görevleri arasında, farklı ağlar arasındaki iletişimin gerçekleştirilmesi, paketleri hedefe yönlendirmek için en uygun yolu belirlemek, iletişim kurmak için kullanılan protokolleri belirlemek ve yönlendirme tablolarını güncellemek yer alır.

Ağ Katmanı, iletişim kurmak için IP (Internet Protokolü) protokolünü kullanır. Bu protokol, bir veri paketinin bir ağdan diğerine iletilmesi için gerekli olan adresleme ve yönlendirme bilgisini sağlar.

Ayrıca, Ağ Katmanı, hizmet kalitesi (Quality of Service – QoS) gereksinimlerini karşılamak için trafik yönetimini sağlayabilir. Bu özellik, belirli veri akışlarına öncelik tanıyan veya bant genişliğini belirli akışlara tahsis eden bir yönetim biçimidir.

Genel olarak, Ağ Katmanı, veri paketlerinin kaynak adreslerinden hedef adreslerine güvenli ve etkili bir şekilde yönlendirilmesini sağlamak için önemli bir rol oynar.

Ağ katmanı, iki ağ birbiriyle iletişim kurarken veri aktarımını kolaylaştırır. İki iletişim cihazı aynı ağı kullanıyorsa, ağ katmanına gerek yoktur. Ağ katmanı, taşıma katmanından gelen segmentleri böler. Bunlara paket adı verilir. Segmentlerin paketlere bölünmesi, gönderenin cihazında gerçekleşir ve alıcı cihazda yeniden birleştirilir.

Ağ katmanı aynı zamanda bir verimlilik aracı olarak işlev görür. Verileri hedefine götürmek için gereken en uygun fiziksel yolu bulur. Bu işleve “yönlendirme” denir.

Ağ Katmanı Fonksiyonları

• Yönlendirme: Ağ katmanı protokolleri, kaynaktan hedefe hangi yolun uygun olduğunu belirler. Ağ katmanının bu işlevi yönlendirme olarak bilinir.
• Mantıksal Adresleme: Her bir cihazı Internet üzerinde benzersiz bir şekilde tanımlamak için, ağ katmanı bir adresleme şeması tanımlar. Gönderici ve alıcının IP adresleri, ağ katmanı tarafından başlıkta yerleştirilir. Böyle bir adres her cihazı benzersiz ve evrensel olarak ayırt eder.

Veri İletim Katmanı (Data Link Layer)

Veri Bağlantısı Katmanı (Data Link Layer), ağdaki cihazlar arasında veri aktarımını yöneten ve ağdaki hataları düzeltmek için çözümler sunan 2. katmandır. Bu katman, bir fiziksel bağlantı üzerinden bitleri bir cihazdan diğerine aktarır ve hataları önlemek için gerektiğinde bu bitleri paketlere ayırır.

Bu katman, bir veri bağlantısı üzerinden iletilen verilerin hatasız bir şekilde alınmasını sağlar. Bu katmanda, verileri çerçevelere bölmek, hata algılama ve düzeltme, akış kontrolü ve adresleme işlemleri gerçekleştirilir. Veri bağlantısı katmanı, ağdaki cihazların fiziksel adreslerini (MAC adresleri) kullanarak verileri doğru cihaza iletmeyi sağlar.

Veri bağlantısı katmanı, iki alt katmana ayrılır:

1. LLC (Logical Link Control): Bu alt katman, veri bağlantısı protokollerinin mantıksal kontrolünü sağlar ve çerçeveleri yönetir.
2. MAC (Media Access Control): Bu alt katman, fiziksel adresleme ve erişim yöntemlerinin yönetimini sağlar ve verileri doğru cihaza iletmeyi sağlar.

Veri bağlantısı katmanı, aynı ağı kullanan iki cihaz arasında veri aktarımını kolaylaştırması dışında, ağ katmanı gibidir. Veri bağlantı katmanında, paketler çerçeve adı verilen parçalara bölünür. Ağ katmanına benzer şekilde, veri bağlantısı katmanı akış ve hata kontrolünü yönetir. Taşıma katmanı, yalnızca iki ağ birbiriyle iletişim kurarken veri akışını ve hataları yönetmesi bakımından farklıdır.

Veri bağlantısı katmanında, medya erişim denetimi (MAC) ve mantıksal bağlantı denetimi (LLC) katmanları olmak üzere iki alt katmanınız vardır. Anahtarların çoğu, Katman 2’de görevlerini yerine getirir. Bazı durumlarda, anahtarlar, iki ağ veya sanal yerel alan ağları (VLAN’lar) arasındaki iletişimi kolaylaştırdıkları için Katman 3’te çalışır. Bu, Katman 3’te gerçekleşmelidir çünkü bu durumlarda, bir Katman 3 görevi olan verilerin yönlendirilmesi gerekir.

Yedi OSI modeli katmanının her biri, altındaki ve üstündeki katmanlarla iletişim kurar. Örneğin, uygulama katmanı yazılım uygulamalarıyla etkileşime girerken, sunum katmanı şifreleme ve veri sıkıştırma sağlar. Benzer şekilde, oturum katmanı cihazlar arasında iletişim oluşturur. Taşıma katmanı, verileri göndermek için parçalara (segment adı verilir) ayırır, ardından alıcı cihaz, ağ katmanı onları diğer ağlara göndermek üzere daha küçük paketlere ayırmadan önce segmentleri yeniden birleştirir. Veri bağlantısı katmanı, aynı ağ üzerindeki cihazlar arasında veri aktarımını kolaylaştırır ve son olarak fiziksel katman, verileri makine dilinde (birler ve sıfırlar) aktarır.

Veri Bağlantısı Katmanı Fonksiyonları

• Framing (Çerçeveleme): Framing, veri bağlantısı katmanının bir fonksiyonudur. Gönderenin alıcıya anlamlı olan bir bit kümesi iletmek için özel bit desenleri başına ve sonuna ekleyerek yapılır.
• Fiziksel adresleme: Frameler oluşturulduktan sonra, Veri bağlantısı katmanı her bir frame’in başlığına gönderen ve/veya alıcının fiziksel adreslerini (MAC adresleri) ekler.
• Hata kontrolü: Veri bağlantısı katmanı, hasar gören veya kaybolan frame’leri algılayan ve yeniden ileten hata kontrol mekanizması sağlar.
• Akış kontrolü: Veri hızı her iki tarafta da sabit olmalıdır aksi halde veri bozulabilir, bu nedenle akış kontrolü, bir onay almadan önce gönderilebilecek veri miktarını koordine eder.
• Erişim kontrolü: Tek bir iletişim kanalı birden fazla cihaz tarafından paylaşıldığında, veri bağlantısı katmanının MAC alt katmanı, bir anda hangi cihazın kanal üzerinde kontrolü olduğunu belirlemeye yardımcı olur.

Fiziksel Katman (Physical Layer)

OSI (Açık Sistemler Arası) modelinin en alt katmanıdır ve bir ağdaki cihazlar arasındaki veri iletiminin gerçekleştiği katmandır. Fiziksel katman, elektrik sinyallerinin veya ışık dalgalarının kullanılarak veri paketlerinin bir cihazdan diğerine aktarılmasını sağlar.

Bu katman, veri bitlerini bir cihazdan diğerine aktaran fiziksel bağlantıyı sağlar. Kablolar, konektörler, arayüzler, veri aktarım hızları, veri işaretleme yöntemleri ve diğer fiziksel özellikler bu katmanın ilgilendiği konulardır.

Fiziksel katman, verinin nasıl gönderileceğine karar verirken aynı zamanda sinyalin zayıflamasını önlemek, veri hatalarını düzeltmek ve veri bütünlüğünü sağlamak gibi görevleri de yerine getirir.

Örneğin, bir ağ kablosu üzerinden gönderilen bir veri paketi, fiziksel katman tarafından kablonun bağlantı noktalarına uygun şekilde iletilecek şekilde düzenlenir. Fiziksel katman ayrıca, veri paketlerinin doğru bir şekilde iletilmesini sağlamak için özel algoritmalar kullanarak verileri hata tespit ve düzeltme yöntemleriyle işler.

Fiziksel katman, OSI modelinin en altındaki katman olduğu için, diğer tüm katmanların fiziksel katman üzerinde çalışmasına bağımlıdır. Bu nedenle, bir ağdaki herhangi bir sorun genellikle fiziksel katmanın bir sorunundan kaynaklanabilir ve sorunun giderilmesi için fiziksel katmanın da incelenmesi gerekebilir.

Fiziksel Katmanın Fonksiyonları

• Bit senkronizasyonu: Fiziksel katman, bir saat sağlayarak bitlerin senkronizasyonunu sağlar. Bu saat hem göndericiyi hem de alıcıyı kontrol ederek bit seviyesinde senkronizasyon sağlar.
• Bit hızı kontrolü: Fiziksel katman ayrıca iletim hızını yani saniyede gönderilen bit sayısını belirler.
• Fiziksel topolojiler: Fiziksel katman, ağda farklı cihazların/düğümlerin nasıl düzenlendiğini belirler; örneğin, şebeke topolojisindeki gibi, yıldız veya örgü gibi farklı topolojiler.
• Veri iletim modu: Fiziksel katman, verinin iki bağlı cihaz arasında nasıl akacağını da belirler. Mümkün olan farklı iletim modları Simpleks, yarı çift yönlü ve tam çift yönlüdür.

OSI Modelinin Avantajları

• OSI modeli kullanılarak çeşitli diğer katmanlı modeller geliştirilir (örneğin – TCP/IP).
• OSI modelini kullanarak, ağ üzerinden veri iletişiminin büyük resmini görebiliriz.
• OSI modelinin her katmanı, belirli bir işi gerçekleştirir; dolayısıyla ayrı ayrı ele alınabilir ve test edilebilir.
• OSI modeli, donanım ve yazılımın birlikte nasıl çalıştığını gösterir.
• OSI modeli, farklı bir ağdaki temel işlevsel ilişkiyi karşılaştırmak için kullanılabilir.
• OSI modeli, diğer katmanları düşünmeden herhangi bir katmanı değiştirebilmemiz için soyutlama sağlar; bu nedenle, yeni teknolojileri dahil etmek için kolayca kullanılabilir.

OSI Modelinin Dezavantajları

• Çeşitli katmanlar tarafından sağlanan bazı yinelenen hizmetler vardır. Örneğin; akış kontrolü, hata kontrolü, vb.
• OSI modeli, uygulanması ve kullanılması oldukça karmaşık, yavaş ve maliyetlidir.
• OSI modeli teoriktir, bu nedenle pratik veri iletimi ve iletişimi için tamamen yeterli değildir.