Het OSI-model – Open Systems Interconnection model

Wanneer je als (beginnend) IT’er computernetwerken wil begrijpen, ontkom je niet aan het OSI-model. Misschien heb je al eens gehoord van termen als ‘applicatielaag’, ‘presentatielaag’ of ‘netwerklaag’? In dit artikel wordt uitgelegd wat er met deze lagen bedoeld wordt en wat het OSI-model is.

Tegelijkertijd zal je ontdekken dat computernetwerken in de praktijk net iets anders werken dan het OSI-model weergeeft. Netwerkcommunicatie verloopt voornamelijk via het Internet Protocol Suite (TCP/IP). Verderop in dit artikel gaan we in op de verschillen tussen TCP/IP en OSI. Hierdoor wordt ook duidelijk waarom het OSI-model nog gebruikt wordt; het is preciezer en vollediger dan TCP/IP.

Het Open Systems Interconnection model (OSI-model) is een open standaard om netwerkcommunicatie mogelijk te maken. De noodzaak voor zo’n standaard ontstond in de jaren ’70 van de vorige eeuw; in die tijd kwamen steeds meer fabrikanten met hun eigen protocollen, met als risico dat communicatie met protocollen van andere fabrikanten niet mogelijk was.

Echter, in de oorspronkelijke bedoeling is het OSI-model nooit op grote schaal gebruikt. Netwerkcommunicatie verloopt tegenwoordig voornamelijk via het Internet Protocol Suite (TCP/IP). Het OSI-model is hierdoor met name een conceptueel model geworden. Wel een concept wat een goed beeld geeft van de werking van communicatie.

Het OSI-model verdeelt netwerkcommunicatie in zeven lagen. Iedere laag voert zijn eigen taak uit bij de communicatie tussen systemen. Deze lagen voeren hun werk uit aan de hand van regels vastgelegd in protocollen. Op deze manier ontstaat er dus een verdeling waar wat uitgevoerd wordt (lagen) en hoe een laag dat uitvoert (protocollen).

De zeven lagen bestaan uit twee groepen: de host- en de medialagen. De bovenste vier lagen, applicatie, presentatie, sessie en transport, zijn de hostlagen. Deze lagen bevinden zich in het doel- en bronapparaat. De medialagen, netwerklaag, datalinklaag en fysieke laag, bevinden zich tussen het bron- en doelapparaat.

Het versturen van een email is een goed voorbeeld om het model uit te leggen.

Nadat op verzenden is geklikt, maakt het emailprogramma contact met de applicatielaag (dit programma is zelf geen onderdeel van deze laag). De applicatielaag weet dat het datapakket uit dat programma een email is en dat voor emails meestal het SMTP-protocol gebruikt wordt. Daarnaast voegt de applicatielaag een ‘application header’ toe aan het datapakket. Deze header bevat bijvoorbeeld informatie dat de gegevens uit een emailprogramma afkomstig zijn. Dit toevoegen heet ‘inkapselen’ (encapsulation).

De presentatielaag is een tolk en vertaler. Deze laag zorgt ervoor dat de data in een standaardformaat kan worden overgedragen. De tekst uit de email wordt bijvoorbeeld omgezet naar ASCII. Verder wordt een ‘presentation header’ toegevoegd, hierin staat hoe de e-mail gecodeerd is en in welke bestandsformaten eventuele bijlagen staan. Daarnaast zorgt deze laag ervoor dat data gecomprimeerd/gedecomprimeerd of versleuteld/ontsleuteld wordt.

Stel dat er tijdens het verzenden van de email ook een webbrowser open stond. Dan mogen de datapakketten van de website en de mail zich niet met elkaar vermengen. De sessielaag voorkomt dit door aan het datapakket een ‘session header’ toe te voegen.

Het datapakket bevindt zich in de transportlaag, waar het pakket wordt opgeknipt in kleinere pakketten, om het verzendklaar te maken. Aan deze kleinere pakketten wordt vervolgens een ‘transport header’ toegevoegd. De datapakketten verlaten nu de hostlagen.

Het datapakket, of eigenlijk, de datapakketten, bevinden zich nu in de medialagen. In de netwerklaag wordt de adressering van het doelapparaat duidelijk gemaakt door een ‘network header’ toe te voegen. Hierin staat het IP-adres van het bron- en doelapparaat. Hierdoor wordt bekend van welk IP-adres het pakket afkomstig is en bij welk IP-adres het bezorgd moet worden.

Het pakket is nu klaar om daadwerkelijk verzonden te worden. Het datapakket wordt in dataframes verpakt, hierbij wordt de data ook gecontroleerd om overdrachtsfouten te voorkomen. Vervolgens wordt een ‘data link header’ toegevoegd aan het pakket. Ook wordt het pakket voorzien van een fysiek adres; een MAC-adres. Het IP-adres uit de netwerklaag zorgt er namelijk alleen voor dat pakketten naar de juiste IP-adressen verstuurd worden. Eenmaal aangekomen op het juiste adres moet het pakket ook nog naar de juiste host.

De dataframes worden in de fysieke laag omgezet in een fysiek signaal en verzonden via de koperkabel, glasvezelkabel of door de lucht.
Als het pakket is aangekomen worden de headers van het pakket uitgepakt (decapsulation). Met de informatie uit de headers weten de lagen hoe het pakket uitgepakt en weergegeven moet worden.

Een zichtbaar verschil is dat TCP/IP-model minder lagen heeft; vaak vier, maar er zijn ook vijflaagse modellen. Alleen de OSI transport- en netwerklaag zijn in TCP/IP behouden, de overige lagen zijn samengevoegd in twee groepen.

Een belangrijker verschil is dat TCP/IP veel functioneler is dan het OSI-model. Zwart-wit gezegd: het OSI-model is eerst bedacht, daarna zijn de protocollen geïmplementeerd. Terwijl de protocollen van TCP/IP eerst zijn geïmplementeerd en daarna is er een model bedacht.
Het OSI-model is dan ook veel strikter in het scheiden van lagen. Daarnaast is het OSI-model protocolonafhankelijk, terwijl het TCP/IP-model genoemd is naar zijn twee belangrijkste protocollen: TCP en IP.

Het is ook juist dat functionele dat er vanaf de jaren ’90 voor heeft gezorgd dat TCP/IP de standaard is geworden voor netwerkcommunicatie. Het OSI-model is uitgedacht door de industrie, met een bijbehorende belangenstrijd tussen bedrijven en landen. Hierdoor werd het model ingewikkeld en moeilijk te implementeren, terwijl TCP/IP zich via ARPANET al jaren had bewezen. Bovendien, en dat is vrij ironisch, was het implementeren van de OSI-standaarden duur. Fabrikanten moesten documentatie kopen, terwijl TCP/IP vanaf 1992 werd vrijgegeven voor commercieel gebruik.

Hiermee is OSI "the internet that could have been". Maar voorlopig zal het model wel nuttig blijven om netwerkcommunicatie inzichtelijk te maken.