Мережева модель OSI

Модель OSI – це базова еталонна модель взаємодії відкритих систем. Вона являє собою систему, що складається із семи рівнів, на кожному з яких задіяні певні мережеві протоколи, що забезпечують передачу даних на всіх щаблях взаємодії.

Загальні відомості

Для того щоб полегшити розуміння і простіше орієнтуватися в різних напрямках роботи з мережевими протоколами, було створено прийняту за зразок модульну систему, завдяки чому стало набагато простіше локалізувати проблему, знаючи, на якій із ділянок мережі вона знаходиться.

На кожному з рівнів моделі OSI ведеться робота з певними наборами протоколів (стеками). Вони чітко локалізуються в рамках кожного рівня, не виходячи за його межі, при цьому будучи пов'язаними у чітку та зручну для сприйняття систему.

Отже, скільки рівнів у мережній моделі OSI та які вони?

Фізичний.
Канальний.
Мережевий.
Транспортний.
сеансовий.
Представницький.
Прикладний.

Чим складніша структура мережного пристрою, тим більше можливостей воно відкриває, при цьому працює одночасно на більшій кількості рівнів моделі. Це впливає навіть на швидкодію пристроїв: чим більше рівнів задіяно, тим повільніше відбувається робота.

Взаємодія рівнів відбувається за допомогою інтерфейсів між двома сусідніми рівнями та через протоколи в рамках одного рівня.

Фізичний рівень

Перший рівень мережевої моделі OSI – середовище передачі даних. На ньому відбувається передача даних як така. За одиницю навантаження приймається біт. Відбувається передача сигналу кабелем або бездротовими мережами івідповідне кодування інформацію, виражену у вигляді бітів.

Також на цьому рівні працюють медіаконвертери, репітери сигналу, концентратори, а також усі механічні та фізичні інтерфейси, за допомогою яких здійснюють взаємодію системи.

Канальний рівень

Тут передача інформації відбувається у вигляді блоків даних, які називаються кадрами чи кадрами, канальний рівень мережевої моделі OSI здійснює їх створення та передачу. Взаємодіє, відповідно, з фізичним та мережевим рівнями OSI.

Поділяється на два підрівні:

LLC - керує логічним каналом.
MAC – робота з доступом безпосередньо до фізичного середовища.

Для полегшення розуміння розберемо такий приклад.

У комп'ютері чи ноутбуці існує мережний адаптер. Щоб він міг коректно працювати, використовується програмне забезпечення, драйвера, що відносяться до верхнього підрівня — через них взаємодіє з процесором, що знаходиться на нижньому підрівні.

Протоколи використовуються такі: PPP (зв'язок двох ПК прямим чином), FDDI (передача даних на відстань менше двохсот кілометрів), CDP (власний протокол компанії Cisco, який використовується для виявлення та отримання інформації про сусідні мережеві пристрої).

Мережевий рівень

Розглянемо функції мережевого рівня моделі OSI.

Основне завдання даного ступеня - забезпечення передачі даних між кінцевими пристроями.

Далі пакет необхідно маршрутизувати, а саме доставити до точки призначення. Маршрут може задаватися з великої кількості проміжних точок, які називаються хопами.

Як тільки пакет досягає точки призначення, відбувається процес декапсуляції - кінцевий вузол досліджуєотримані дані, щоб переконатися, що пакет доставлений туди, куди потрібно і передається на наступний рівень.

Розглянемо перелік протоколів мережевого рівня моделі OSI. Це згаданий раніше IP, який входить у стек TCP/IP, ICMP (відповідає передачу управляючих і сервісних даних), IGMP (групова передача даних, мультикаст), BGP (здійснення динамічної маршрутизації) та ще.

Транспортний рівень

Протоколи цього рівня служать для того, щоб забезпечити надійність передачі відомостей від пристрою, що відправляє до приймаючого, відповідають безпосередньо за доставку інформації.

Основне завдання транспортного рівня — щоб пакети даних були надіслані та отримані без помилок, були відсутні втрати, дотримувалася послідовність передачі.

Цей рівень працює з цілими блоками даних.

Наприклад, потрібно передати файл по електронній пошті. Для того, щоб до одержувача дійшла коректна інформація, потрібно дотримання точної структури та послідовності передачі даних, адже якщо буде втрачено хоча б один біт при завантаженні файлу, його неможливо буде відкрити.

Можна виділити два основні протоколи, які працюють на цьому рівні: TCP та UDP.

UDP надсилає дані, не запитуючи від кінцевого пристрою відповідь про доставку, і не повторює надсилання у разі невдачі. TCP, навпаки, встановлює з'єднання і вимагає відповіді про доставку даних, якщо інформація не доходить, повторює відправлення.

Сеансовий рівень

Він же сесійний. На цьому рівні мережної моделі OSI відбувається встановлення та підтримка сеансів зв'язку між двома кінцевими пристроями. Цей рівень, як і наступні, працює безпосередньо з даними.

Представницький рівень

Відповідає за відображення даних у потрібному форматі. Реалізується видозміна інформації (наприклад, кодування), щоб потік даних був успішно переведений на транспортний рівень.

Як приклад можна перевести пересилання зображення електронною поштою. В результаті роботи протоколу SMTP зображення перетворюється на зручний для сприйняття на нижніх рівнях формат, а для користувача виводиться у звичному форматі JPEG.

Прикладний рівень

Прикладний рівень, або рівень додатків - найвищий рівень моделі OSI. Він відрізняється найбільшим розмаїттям протоколів та виконуваних ними функцій.

Тут немає потреби відповідати за побудову маршрутів або гарантію доставки даних. Кожен протокол виконує своє завдання. Як приклади протоколів, що діють на даному рівні, можна навести HTTP (відповідає за передачу гіпертексту, тобто зрештою дозволяє користувачам відкривати у браузері веб-сторінки), FTP (мережева передача даних), SMTP (надсилання електронної пошти) та інші.

Стеки протоколів

Як вже розглядалося вище, існує велика кількість мережевих протоколів, що виконують найрізноманітніші завдання. Як правило, більшість з них працюють у зв'язках, виконуючи свої функції злагоджено, одночасно реалізуючи один з одним власний функціонал.

Такі зв'язки називаються стеками протоколів.

Спираючись на мережеву модель OSI, стеки протоколів умовно поділяють на три групи:

Прикладні (відповідають даному рівню OSI та відповідають безпосередньо за обмін даними між різними рівнями моделі).
Мережеві (відповідають за забезпечення та підтримку зв'язку між кінцевими мережевими пристроями, гарантують надійність з'єднання).
Транспортні (їх основне завдання — побудова маршруту передачі інформації, перевірка помилок, що виникають під час маршрутизації, і направлення запитів на повторну передачу даних).

Стеки можна налаштовувати, спираючись на поставлені завдання та необхідний функціонал мережі, регулювати кількість протоколів та прикріплювати протоколи до серверних мережних інтерфейсів. Це дозволяє гнучке налаштування мережі.

Висновок

У цій статті ми виклали базову інформацію для ознайомлення із мережевою моделлю OSI. Це ті основи, які потрібно знати кожному, хто працює у сфері IT, для розуміння того, як влаштована система передачі даних.

У цій статті на рівні мережевої моделі OSI для "чайників" ми постаралися простою мовою пояснити, як передача даних реалізується, а головне як влаштована система взаємодії мережевого обладнання на різних рівнях.