Модель osi кратко: протоколы и уровни взаимодействия / Skillbox Media

Содержание

Эталонная модель OSI :: ВОЛС СИТИ

Сетевая система конструируется по слоям или уровням. Каждый уровень выполняет определенный набор присущих ему функций. В результате объединения уровней образуется сетевая архитектура. Сетевая архитектура выделяет функции связи по определенным логическим группам — уровням, что в значительной степени упрощает стандартизацию. Главной чертой открытой сетевой архитектуры является то, что правила взаимодействия уровней не представляют закрытую информацию или собственность какой-либо организации, а открыты для всеобщего изучения и использования.

Каждый уровень имеет свои определенные правила и процедуры, которые называются протоколами. Протоколы регулируют активность в пределах уровня и характер взаимодействия между уровнями. Допускается взаимодействие как между соседними уровнями по вертикали в пределах одного сетевого устройства, так и между однотипными уровнями разных сетевых устройств. В результате этого происходит передача и преобразование данных между уровнями в пределах одного сетевого устройства и между различными сетевыми устройствами. Уровни независимы друг от друга в том смысле, что изменение одного уровня или его внутренних протоколов не влечет изменения протоколов в соседних уровнях.

Разделение на уровни очень удобно и позволяет следующее:
— упростить конструирование сети и структурировать ее функции;
— расширить набор приложений, ориентированных на пользователей сети;
— обеспечить наращивание сети в процессе ее развития.

Наибольшую популярность в мире получила открытая сетевая архитектура, использующая в своей основе эталонную модель взаимодействия открытых систем или ЭМВОС (Open Systems Interconnection/Reference Model), или кратко модель OSI (ВОС).

Эта семиуровневая модель была разработана в 1977 г. совместно ISO и CCITT (современное название ITU-T) и на сегодняшний день составляет основу для развития международных стандартов в области компьютерных коммуникаций, табл. 5.4 [12].

Таблица 5.4. Уровни модели OSI и их основные функции

Уровень (layer)	Назначение
1 Физический (Physical)	Ответственен за физические, электрические характеристики линии связи, между узлами (коаксиальные кабели; витые пары; волоконно-оптические кабели; разъемы, например RJ-45, AUI, DB-9, MIC, ST, SC; повторители; транн сиверы и т. дирование и декодирование отправляемых или принимаемых битовых последовательностей. Канальный уровень подразделяется на подуровень Medium Access Control (MAC) — Управление доступом к среде и на подуровень Logical Link Control (LLC) — Управление логическим каналом. Уровень MAC -определяет характер доступа к среде — детерминированный доступ с передачей маркера (Arcnet, Token Ring, FDDI, 100VG AnyLAN) или множественный доступ с распознаванием коллизий (Ethernet — IEEE 802.3). Уровень LLC -верхний подуровень -. посылает и получает сообщения с полезными данными.
3 Сетевой , (Network)	Обеспечивает для верхних уровней независимость от стандарта передачи данных (прозрачность), оперирует с такими протоколами, как IPX, TCP/IP и др., а также отвечает за адресацию и доставку сообщений.
4 Транспортный (Transport)	Управляет упорядочиванием компонентов сообщений и регулирует входящий поток, если на обработку приходит два или более пакетов одновременно. Дублированные пакеты распознаются этим уровнем и лишние дубликаты фильтруются.
5 Сессионный (Session)	Открывает соединение (сессию или сеанс), поддерживает диалог, т.е. управляет отправкой сообщений туда и обратно, и закрывает сессии. Этот уровень позволяет прикладным программам, работающим на разных сетевых устройствах, координировать свое взаимодействие в рамках отдельных сессий (сеансов).
6 Представительный (Presentation)	Осуществляет преобразования данных из внутреннего числового формата, присущего данному сетевому устройству, в стандартный коммуникационный формат. Примеры: кодирование, сжатие, переформатирование текста.
7 Прикладной (Application)	Предоставляет программисту интерфейс к модели OSi. Примеры: сервер транзакций, протокол FTP, сетевое администрирование.

Уровни с меньшим номером принято называть низкими уровнями, а уровни с большим Номером — высокими.

Стандарты IEEE 802

Сетевые протоколы и стандарты, охватывающие два нижних уровня модели OSI (физический и канальный) были разработаны комитетом IEEE 8802 (сокращенно IEEE 802). Получила распространение несколько различных вариантов построения этих уровней. Причем у канального уровня только его нижний подуровень — MAC (управление доступом к среде) — был выделен и объединен с физическим уровнем для организации сетевого стандарта. Таким образом, протоколы подуровня LLC (канального уровня) и более высоких уровней 3, 4 и т.д. остались независимыми от сетевых стандартов,
На рис. 5.16 приведены основные сетевые стандарты IEEE 802. Следует отметить, что стандарт FDDI, несмотря на то, что был разработан другой организацией, также включен в эту группу сетевых стандартов, так как он выполнен в полном соответствии с эталонной моделью OSI/IEEE 802.

Рис. 5.16. Сетевые стандарты IEEE 802

Причин разработки столь большого числа сетевых стандартов две: первая -обеспечить на сетевом рынке для обычных пользователей менее дорогие сетевые интерфейсы, стоимость которых была бы значительно меньше стоимости настольного ПК; вторая — удовлетворить потребности в скоростной передаче данных, свойственной современным приложениям (например, клиент-сервер) и необходимой при организации сетевых магистралей.

Курс JSP & Servlets — Лекция: Модель OSI

Знакомство с OSI

Когда ARPA-сеть только разрабатывалась, очень хотелось сделать ее как можно более умной. Но чем сложнее сеть, тем сложнее ее развивать и поддерживать. В качестве решения было предложено разделить все функции сети на логические слои.

Модель функционирования сети называется сетевая модель базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI. Кратко — модель OSI (Open Systems Interconnection).

Всего в такой модели 7 уровней. Взаимодействие уровней жестко стандартизировано и сведено к минимуму. Нижний уровень понятия не имеет о наличии более высоких уровней и об их устройстве.

Самый нижний уровень умеет просто посылать биты. Даже не передавать, а именно посылать. Он понятия не имеет дойдут они или нет. Послал и забыл.

Более высокий уровень оперирует уже группами бит — кадрами, и немного знает об физическом устройстве сети, понимает MAC-адреса и тому подобное.

Следующий уровень — пакетный. Он еще более умный и умеет оперировать IP-адресами сети. И так далее.

Зачем это все нужно? Для максимизации гибкости.

Представь, что каждый уровень — это Java-интерфейс и у него может быть несколько различных реализаций. Так и тут. На физическим уровне вы можете пересылать биты по проводу, слать по воздуху (Wi-Fi), отправлять через спутник, а все остальные уровни даже знать об этом ничего не будут. И все будет работать, как и было задумано.

Стек протоколов OSI

Более детально стек протоколов ты можешь изучить на картинке ниже:

Но если вы не системный администратор, то такая детализация протоколов вам ни к чему. Более интересным может быть изучение стека протоколов TCP (Transmission Control Protocol)/IP (Internet Protocol).

Три верхних уровня в модели OSI, то есть уровень приложения, уровень представления и уровень сеанса, отдельно не различаются в модели TCP/IP, которая имеет только прикладной уровень над транспортным уровнем:

Распределение протоколов по уровням модели OSI

TCP/IP	OSI
Прикладной	Прикладной	HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, SSH, SCP, SMB, NFS, RTSP, BGP
	Представления	XDR, AFP, TLS, SSL
	Сеансовый	ISO 8327 / CCITT X. 225, RPC, NetBIOS, PPTP, L2TP, ASP
Транспортный	Транспортный	TCP, UDP, SCTP, SPX, ATP, DCCP, GRE
Сетевой	Сетевой	IP, ICMP, IGMP, CLNP, OSPF, RIP, IPX, DDP
Канальный	Канальный	Ethernet, Token ring, HDLC, PPP, X.25, Frame relay, ISDN, ATM, SPB, MPLS, ARP/td>
Канальный	Физический	электрические провода, радиосвязь, волоконно-оптические провода, инфракрасное излучение

Cтек протоколов TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP включает в себя четыре уровня:

Прикладной уровень (Application Layer)
Транспортный уровень (Transport Layer)
Межсетевой уровень (Сетевой уровень) (Internet Layer)
Канальный уровень (Network Access Layer)

Протоколы этих уровней полностью реализуют все функциональные возможности модели OSI. На стеке протоколов TCP/IP построено все взаимодействие пользователей в IP-сетях.

Стек протоколов TCP/IP является независимым от физического оборудования благодаря чему, в частности, обеспечивается полностью прозрачное взаимодействие между проводными и беспроводными сетями.

На прикладном уровне (Application layer) работает большинство сетевых приложений.

Прикладной уровень

Для взаимодействия программ существуют высокоуровневые протоколы обмена информацией. Например, браузеры работают по протоколу HTTP, почта отправляется по протоколу SMTP, Телеграм работает по своему собственному зашифрованному протоколу.

Но приватные протоколы нам не очень интересны. Чаще всего ты будешь сталкиваться с массовыми протоколами, такими как ftp-клиент для протокола FTP (передача файлов), SSH (безопасное соединение с удаленной машиной), DNS (преобразование символьных имён в IP-адреса) и многие другие.

Почти все эти протоколы работают поверх протокола TCP, хотя некоторые для ускорения работы работают по UDP (User Datagram Protocol). Но, что важно, у этих протоколов есть порты по умолчанию. Пример:

20 FTP на TCP-порт 20 (для передачи данных) и 21 (для управляющих команд)
22 – SSH
23 – Telnet
53 – запросы DNS
80 – HTTP
443 – HTTPS

Эти порты определены Агентством по выделению имён и уникальных параметров протоколов (IANA).

Есть еще несколько популярных протоколов прикладного уровня: Echo, Finger, Gopher, HTTP, HTTPS, IMAP, IMAPS, IRC, NNTP, NTP, POP3, POPS, QOTD, RTSP, SNMP, SSH, Telnet, XDMCP.

Транспортный уровень

Протоколы транспортного уровня созданы для решения проблемы гарантированной доставки сообщений.

Сообщение (пакет данных) может быть послано и потеряно где-то в сети. В этом случае на плечи транспортного уровня ложится задача мониторинга таких ситуаций и повторной отсылки сообщения, если нужно.

Еще одна важная задача протокола транспортного уровня — это контроль за порядком прихода сообщений. Часто бывает так, что сообщения были посланы в одном порядке, а пришли в другом. И если собрать из таких кусочков изначально большое сообщение, то получится чепуха.

Чтобы такого не было, транспортный уровень или нумерует сообщения, или не отправляет новое, пока не получил подтверждение получения предыдущего.
Протоколы автоматической маршрутизации, логически представленные на этом уровне (поскольку работают поверх IP), на самом деле являются частью протоколов сетевого уровня.

Протокол TCP — “гарантированный” транспортный механизм с предварительным установлением соединения, который предоставляет приложению надежный поток данных, дает уверенность в безошибочности получаемых данных, перезапрашивает данные в случае потери и устраняет дублирование данных.

TCP позволяет регулировать нагрузку на сеть, а также уменьшать время ожидания данных при передаче на большие расстояния. Более того, TCP гарантирует, что полученные данные были отправлены точно в такой же последовательности. В этом его главное отличие от UDP.

Протокол UDP — это протокол передачи датаграмм без установления соединения. Также его называют протоколом “ненадежной” передачи, в смысле невозможности удостовериться в доставке сообщения адресату, а также возможного перемешивания пакетов. В приложениях, требующих гарантированной передачи данных, используется протокол TCP.

UDP обычно используется в таких приложениях, как потоковое видео и компьютерные игры, где допускается потеря пакетов, а повторный запрос затруднен или не оправдан, либо в приложениях вида запрос-ответ (например, запросы к DNS), где создание соединения занимает больше ресурсов, чем повторная отправка.

И TCP, и UDP используют для определения протокола верхнего уровня число, называемое портом.

Что такое модель OSI? Обзор семи уровней модели OSI

Модель OSI включает семь уровней, которые компьютерные системы используют для связи по сети. Узнайте об уровнях модели OSI и о том, как они взаимодействуют, в этом блоге.

Модель взаимодействия открытых систем (OSI) описывает, как информация перемещается с одного устройства на другое. Эта модель была разработана Международной организацией по стандартизации (ISO) в 1984 году. Это первая модель сетевой связи, принятая всеми крупными телекоммуникационными и сетевыми компаниями.

Эта модель состоит из семи уровней и представляет собой универсальный язык для ИТ-сетей. Каждый слой этой модели отвечает за выполнение определенной функции. Все слои этой модели автономны и могут выполнять свои функции независимо.

Хотя современный Интернет построен на модели TCP/IP, а не на OSI, последняя по-прежнему широко используется, поскольку помогает изолировать сетевые проблемы.

УРОВНИ МОДЕЛИ OSI

Начиная с верхнего уровня и двигаясь вниз, вот семь уровней модели OSI:

1. Прикладной уровень
2. Уровень представления
3. Сеансовый уровень
4. Транспортный уровень
5. Сетевой уровень
6. Канальный уровень
7. Физический уровень

Давайте подробнее рассмотрим каждый из этих уровней.

1. Уровень приложений
Это уровень, на котором люди взаимодействуют с компьютерами. Он состоит из программного обеспечения для конечных пользователей, такого как браузеры, мессенджеры и клиентские приложения электронной почты. Этот уровень взаимодействует с уровнем представления, чтобы получать от него информацию, чтобы ее можно было передать конечному пользователю. Это позволяет пользователям получать доступ и управлять информацией на удаленном компьютере.

2. Уровень представления
Также известный как уровень перевода, его задача заключается в извлечении данных из прикладного уровня и подготовке их к отправке по сети. Этот уровень определяет тип и формат данных, а также способ их передачи по сети. Он проверяет, как следует выполнять сжатие, кодирование и шифрование данных. Он также поддерживает правильный синтаксис данных по мере их подготовки к передаче.

3. Сеансовый уровень
Задачей этого уровня является создание канала связи между устройствами. Эти каналы связи называются сеансами, отсюда и название этого уровня. Он отвечает за открытие сессий и следит за тем, чтобы они оставались открытыми в течение требуемой продолжительности. Когда работа выполнена, сеанс завершается. Он также добавляет точки синхронизации или контрольные точки в коммуникации. Если соединение между ними потеряно, эти контрольные точки используются для повторной синхронизации связи во избежание потери данных.

4. Транспортный уровень
Задачей этого уровня является обеспечение надежной доставки информации. Данные в этом слое упорядочены по сегментам. Этот уровень отвечает за то, чтобы сообщение было доставлено от начала до конца. Если сообщение доставлено полностью, транспортный уровень предоставит подтверждение. И если некоторые сегменты повреждены или отсутствуют, он повторно передаст данные. Он управляет потоком, управляя скоростью передачи данных. Он также обрабатывает контроль ошибок, обеспечивая правильную доставку всех сегментов сообщения.

5. Сетевой уровень
Сетевой уровень отделяет сегменты от транспортного уровня и упорядочивает их в сетевые пакеты. На стороне получателя он повторно собирает сетевые пакеты и создает сегменты. Он также отвечает за поиск наилучшего пути на физическом уровне, по которому могут перемещаться эти пакеты. Этот уровень также выполняет функции логической адресации, что означает, что он идентифицирует IP-адреса отправителя и получателя, чтобы пакеты могли идти по правильному адресу.

6. Канальный уровень
Этот уровень отвечает за установление и завершение соединений между двумя физическими узлами сети. Он берет пакеты данных с сетевого уровня и разбивает их на кадры. Эти кадры передаются от одного узла к другому уровнем канала передачи данных. Он находит машинный адрес для логического адреса, назначенного сетевым уровнем, и отправляет кадры в нужное место назначения.

7. Физический уровень
Физический уровень работает с физическими соединениями между сетевыми узлами. Эти соединения могут осуществляться через физические кабели или беспроводные технологии. Этот уровень отвечает за фактическую передачу необработанных данных, которые представляют собой биты данных в форме 0 и 1. Он обрабатывает управление битовой скоростью и битовую синхронизацию. Это означает, что этот уровень работает с тем, сколько бит отправляется в секунду и как они синхронизируются.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ МОДЕЛИ OSI

Модель OSI представляет собой теоретическую модель для понимания различных компонентов передачи данных. Однако сегодня в большинстве случаев передачи данных используется модель TCP/IP, которая включает в себя те же функции, но не описывает различные уровни связи так четко, как OSI. Есть несколько причин, по которым модель OSI сегодня является в первую очередь теоретической (а не практической) моделью:

OSI — это общая модель, которая помогает в разработке других сетевых моделей.
Все слои независимы друг от друга, поэтому изменения в одном слое не повлияют на другие.
Поскольку протоколы и службы на одном уровне не зависят от других уровней, их можно легко изменить без внесения изменений во всю модель. Это дает большую гибкость.
OSI работает как для услуг без установления соединения, так и для услуг, ориентированных на соединение.

Несмотря на то, что модель OSI очень популярна, у нее есть несколько недостатков. Вот некоторые из них:

Это теоретическая модель с ограниченной практической реализацией.
Некоторые уровни, такие как уровень сеанса и уровень представления, не обладают большой функциональностью при практической реализации.
Это сложная модель, и ее реализация может быть медленной и дорогостоящей.

Каждый уровень модели OSI взаимодействует с уровнями выше и ниже него. Когда система отправителя принимает данные от пользователя и слой разбивает их на более мелкие фрагменты, тот же уровень в системе получателя повторно собирает фрагменты в более крупные фрагменты, чтобы конечный пользователь мог их понять.

Модель взаимодействия открытых систем (OSI) — это эталонная модель, состоящая из семи уровней, каждый из которых выполняет определенные функции, которые описывают, как информация передается от программного обеспечения на одном устройстве к программному обеспечению на другом. В то время как современный Интернет в основном использует модель TCP/IP, модель OSI по-прежнему широко используется в качестве концептуальной модели для понимания потока передачи данных.

TCP/IP и модель OSI — исследование CCNA

В настоящее время очень широко используются две модели сети. Одна — это модель OSI, а другая — модель TCP/IP. TCP/IP и OSI — постоянная тема в области сетевых технологий, поэтому давайте посмотрим, чем обе модели действительно отличаются.

Модель OSI

Модель OSI ( Взаимодействие открытых систем ) была создана Международной организацией по стандартизации (ISO) , международным органом, устанавливающим стандарты. Он был разработан как эталонная модель для описания функций системы связи.

Модель OSI обеспечивает основу для создания и реализации сетевых стандартов и устройств и описывает, как сетевые приложения на разных компьютерах могут обмениваться данными через сетевые среды.

Модель OSI имеет семь уровней, каждый из которых описывает различные функции передачи данных по сети. Вот графическое представление этих слоев:

Уровни обычно нумеруются, начиная с последнего, что означает, что физический уровень считается первым. Полезно помнить об этих слоях, так как на экзамене CCNA обязательно будут вопросы по ним. Большинство людей узнают мнемоническую фразу « Пожалуйста, не выбрасывайте пиццу с колбасой 9».0026 “:

Итак, какова цель этих слоев? Их чаще всего используют продавцы. Они позволяют реализовать некоторые функции в сетевом устройстве, упрощая взаимодействие с устройствами других производителей.

Вот краткое описание каждого из уровней модели OSI.

Физический уровень — определяет, как перемещать биты с одного устройства на другое. В нем подробно описывается, как должны работать кабели, разъемы и сетевые карты, а также как отправлять и получать биты.
Канальный уровень — инкапсулирует пакет в кадр. Кадр содержит заголовок и трейлер, которые позволяют устройствам обмениваться данными. Заголовок (чаще всего) содержит MAC-адреса источника и получателя. Трейлер содержит поле Frame Check Sequence, которое выявляет ошибки передачи. Канальный уровень имеет два подуровня:
Управление логическим каналом — используется для управления потоком и обнаружения ошибок.
Управление доступом к среде — используется для аппаратной адресации и управления методом доступа.
Сетевой уровень — определяет адресацию устройств, маршрутизацию и определение пути. Адресация устройства (логическая) используется для идентификации хоста в сети (например, по его IP-адресу).
Транспортный уровень – сегментирует большие блоки данных, полученные от протоколов верхнего уровня. Устанавливает и разрывает соединения между двумя компьютерами. Используется для управления потоком и восстановления данных.
Сеансовый уровень — определяет установление и завершение сеанса между двумя системами.
Уровень представления — определяет форматы данных. На этом уровне определяются сжатие и шифрование.
Прикладной уровень — этот уровень ближе всего к пользователю. Он позволяет сетевым приложениям взаимодействовать с другими сетевыми приложениями.

Общепринятой практикой является обращение к протоколу по номеру или имени уровня. Например, HTTPS называют протоколом приложения (или уровня 7). Сетевые устройства также иногда описываются в соответствии с уровнем OSI, на котором они работают, например. коммутатор уровня 2 или брандмауэр уровня 7.

В следующей таблице показано, какие протоколы находятся на каком уровне модели OSI:

Модель TCP/IP

Модель TCP/IP была создана в 1970-х годах Агентством передовых оборонных исследований (DARPA) как открытая, независимая от поставщиков общедоступная сетевая модель. Как и модель OSI, она описывает общие рекомендации по разработке и внедрению компьютерных протоколов. Он состоит из четырех уровней: доступ к сети, Интернет, транспорт и приложение:

На следующем рисунке показано сравнение между моделями TCP/IP и OSI:

Как видно из рисунка выше, в модели TCP/IP меньше уровней, чем в модели OSI. Уровни приложения, представления и сеанса модели OSI объединены в один уровень в модели TCP/IP. Кроме того, физический уровень и уровень канала передачи данных называются уровнем доступа к сети в модели TCP/IP. Вот краткое описание каждого уровня:

Уровень доступа к сети — определяет протоколы и оборудование, необходимые для доставки данных по физической сети.
Интернет-уровень — определяет протоколы для логической передачи пакетов по сети.
Транспортный уровень — определяет протоколы для настройки уровня обслуживания передачи для приложений. Этот уровень отвечает за надежную передачу данных и безошибочную доставку пакетов.
Прикладной уровень — определяет протоколы для межузловой связи приложений и предоставляет услуги прикладному программному обеспечению, работающему на компьютере.

Различия между моделями TCP/IP и OSI

Помимо очевидной разницы в количестве уровней, между этими двумя моделями есть и другие различия. Модель OSI предписывает шаги, необходимые для передачи данных по сети, и в ней она очень конкретна, определяя, какой протокол используется на каждом уровне и как.