Моделни слоеве и протоколи на OSI в компютърната мрежа

по: Брайс Лео Брайс Лео
Hours Обновено

⚡ Умно обобщение

Слоевете и протоколите на OSI модела определят как мрежовата комуникация е концептуално структурирана в седем слоя - физически, канал за данни, мрежа, транспорт, сесия, презентация и приложение. Всеки слой притежава специфични отговорности и протоколи и обслужва само слоя над него и под него.

  • ???? Запомнете седемте слоя: Физически, връзка за данни, мрежа, транспорт, сесия, презентация и приложение — от кабел до потребителско приложение.
  • 🔗 Групирайте долните и горните слоеве: Долните слоеве (1–4) преместват битове и пакети; горните слоеве (5–7) обработват сесията, формата и семантиката на приложението.
  • 🧾 Съпоставяне на протоколи със слоеве: IP и ICMP на L3, TCP и UDP на L4, HTTP и SMTP на L7 — познаването на слоя разкрива правилния инструмент.
  • 🆚 Сравнете с TCP/IP: OSI има седем слоя и строга референция, докато TCP/IP ги свива на четири практически слоя, използвани в съвременния интернет.
  • 🤖 Използвайте изкуствен интелект за отстраняване на грешки в стекове: Асистентите с изкуствен интелект обясняват Wireshark заснема по слоеве, маркира в кой OSI слой се намира повредата и предлага правилната диагностична команда.
Прочетете повече

7 слоя на OSI модела

Какво представлява OSI моделът?

- OSI (Взаимосвързване на отворени системи) модел е концептуален референтен модел, който описва как данните се движат между системите в мрежа. Той разделя комуникацията на седем абс.tract слоя, всеки с ясно дефинирана отговорност и специфичен набор от протоколи. Моделът не е реализиран точно както е изобразен в реални мрежи — TCP/IP е действително внедреният протоколен стек — но OSI слоевете остават стандартният речник, който инженерите използват, за да разсъждават за мрежови проблеми.

Характеристики на модела OSI

  • Слой се създава само там, където е отчетливо ниво на коремните мускули.tracе необходима.
  • Функцията на всеки слой е избрана така, че да съответства на международно стандартизиран протокол.
  • Слоевете трябва да са достатъчно многобройни, за да разделят проблемите, но достатъчно малко, за да се избегне прекомерна сложност.
  • Всеки слой разчита на слоя непосредствено под него за примитивни услуги и предоставя услуги на слоя непосредствено над него.
  • Промяна в рамките на един слой не би трябвало да изисква промени в слоевете над или под него.

Защо да използваме OSI модела?

  • Предоставя споделен речник за разбиране на комуникацията в мрежа.
  • Улеснява отстраняването на проблеми чрез разделяне на функциите на независими мрежови слоеве.
  • Помага на инженерите да усвояват нови технологии чрез картаping ги върху познати слоеве.
  • Позволява ви да сравнявате функционални връзки между различни протоколни стекове.

История на OSI модела

  • В края на 1970-те — ISO започна програма за определяне на общи мрежови стандарти.
  • 1973 — експериментална система с комутация на пакети в Обединеното кралство подчерта необходимостта от протоколи от по-високо ниво.
  • 1983 — OSI моделът е публикуван за първи път като подробна спецификация на интерфейса.
  • 1984 — ISO официално прие OSI архитектурата като международен стандарт (ISO 7498).

7-те слоя на OSI модела

OSI моделът е многопластова референтна архитектура, в която всеки слой изпълнява специфична функция. Седемте слоя работят заедно, за да доставят данни от подателя до получателя.

  • Горни слоеве (Приложение, Презентация, Сесия): занимават се със семантиката на приложенията и работят предимно в софтуер.
  • Долни слоеве (транспорт, мрежа, връзка за данни, физически): занимават се с транспортиране на данни, пакетиране, рамкиране и физически носител. Връзката към данни и физическият носител включват също хардуер.

Седемте слоя, отгоре надолу, са:

  1. Приложение
  2. Презентация
  3. Сесия
  4. Транспорт
  5. мрежа
  6. Връзка за данни
  7. Физически

7 слоя на OSI модела

Диаграма на мрежовите слоеве.

Физически слой

- Физически слой определя електрическите, механичните и физическите спецификации на връзката за данни. Тя пренася сурови битове през преносна среда и не се интересува от протоколи или семантика на по-високи нива. PRI (Primary Rate Interface) е един пример за телекомуникации, който работи на този слой — научете повече в PRI урок.

Примери за хардуер на физически слой включват мрежови адаптери, Ethernet кабели, ретранслатори и мрежови хъбове.

СВЪРЗАНИ СТАТИИ

Слой за връзка към данни

- Слой за връзка с данни Открива и коригира грешки, които могат да възникнат на физическия слой, и управлява протокола, който установява и прекратява връзка между две директно свързани устройства. Той структурира суровите битове в рамки и обработва физическото (MAC) адресиране.

Връзката към данни е разделена на два подслоя:

  1. Контрол на достъпа до медии (MAC): контролира как устройствата получават достъп до споделения носител и как те transmit данни.
  2. Контрол на логическите връзки (LLC): идентифицира и капсулира протоколи на мрежово ниво и открива грешки.

Важни функции на слоя за връзка към данни

  • Рамкиране: разделя данните от мрежовия слой на рамки.
  • Добавя заглавна част, съдържаща физическия (MAC) адрес на източника и местоназначението.
  • Осигурява доставка на кадри от типа hop-to-hop между съседни устройства.
  • Открива грешки и повторно заявява повредени или изгубени кадри.
  • Предлага механизъм за преминаване през независими мрежи, които са свързани помежду си.

Мрежов слой

- Мрежов слой предоставя функционални и процедурни средства за прехвърляне на поредици от данни с променлива дължина между хостове, разположени в различни мрежи. Той обработва логическо адресиране (IP), маршрутизиране и препращане на пакети.

Доставката на мрежово ниво не е по своята същност надеждна – тази гаранция е задача на транспортното ниво. Протоколите за управление на слоевете на това ниво включват:

  1. Протоколи за маршрутизация (OSPF, BGP, RIP).
  2. Управление на мултикаст групи (IGMP).
  3. Присвояване на адреси на мрежов слой (DHCP).

Транспортен слой

- Транспортен слой изгражда се върху мрежовия слой, за да осигури цялостен пренос на данни между процесите на изходните и целевите машини. Той поддържа свойства на качеството на обслужване, като например подреждане, надеждност и контрол на потока.

Транспортният слой разделя съобщенията от горния слой на сегменти, номерира ги и ги сглобява отново при получателя. Той гарантира безгрешна и последователна доставка, когато се използва с надеждни протоколи като TCP, или приема загуба в замяна на скорост, когато се използва с UDP.

Важни функции на транспортния слой

  • Сегментира съобщението, получено от сесийния слой, и номерира всеки сегмент.
  • Доставя всеки сегмент до правилния процес на целевата машина, използвайки портове.
  • Гарантира, че цялото съобщение пристига без грешки, реtransmitкогато е необходимо.
  • Управлява потока, така че бързият подател да не претоварва бавния получател.

Сесиен слой

- Сесиен слой контролира диалозите (сесиите) между два компютъра. Той установява, управлява и прекратява логически връзки, обработва удостоверяване, където е необходимо, и поддържа както пълнодуплексни, така и полудуплексни диалози. Най-често се прилага в среди, които използват отдалечени процедурни извиквания.

Важни функции на сесийния слой

  • Установява, поддържа и прекратява сесия между две системи.
  • Позволява на двете системи да влязат в контролиран диалог.
  • Добавя контролни точки към поток от данни, така че сесията да може да се възобнови след прекъсване.

Презентационен слой

- Представителен слой определя формата, в който данните се обменят между две комуникиращи единици, и обработва компресията и криптирането. Понякога се нарича синтактичен слой.

Функции на презентационния слой

  • Преобразуване на набор от символи (например, ASCII към EBCDIC).
  • Компресиране на данни за намаляване на битовете по проводника.
  • Криптиране на данни — например TLS за защита на целостта и поверителността на полезния товар.
  • Осигурява поддръжка на формати за услуги като имейл и прехвърляне на файлове.

Примерен слой

- Приложен слой е слоят, който е най-близо до крайния потребител и единственият, който взаимодейства директно с приложенията. Той не съдържа самите приложения — вместо това предоставя мрежовите услуги, които приложенията използват.

Функции на приложния слой

  • Идентифицира комуникационни партньори, определя наличността на ресурси и синхронизира комуникацията.
  • Позволява на потребителите да се включат в отдалечен хост.
  • Предоставя имейл услуги и достъп до директории.
  • Предлага достъп до разпределена база данни за глобална информация за обекти и услуги.

Взаимодействие между слоевете на OSI модела

Информацията, изпратена от едно компютърно приложение към друго, преминава надолу през OSI слоевете на изпращача, през кабела и обратно през слоевете на приемника.

  • Всеки слой комуникира със слоя над него, слоя под него и съответния слой от отдалечената система.
  • На диаграмата по-долу, слоят за връзка към данни на първата система комуникира с мрежовия и физическия слой на същия хост и със слоя за връзка към данни на отдалечената система.

Взаимодействие между слоевете на OSI модела

Протоколи, поддържани на всеки OSI слой

слой Име Общи протоколи
Слой 7 Приложение SMTP, HTTP, HTTPS, FTP, POP3, SNMP, DNS
Слой 6 Презентация MPEG, ASCII, SSL, TLS
Слой 5 Сесия NetBIOS, SAP, RPC
Слой 4 Транспорт TCP, UDP, SCTP
Слой 3 мрежа IPv4, IPv6, ICMP, IPsec, ARP, MPLS
Слой 2 Връзка за данни Ethernet, PPP, Frame Relay, ATM, HDLC
Слой 1 Физически RS-232, 100BaseTX, ISDN, IEEE 802.11 (физическа сигнализация)

Разлики между OSI и TCP/IP

Разлики между OSI и TCP/IP

OSI Модел TCP/IP модел
Осигурява ясно разграничение между интерфейси, услуги и протоколи. Не прави строга граница между услуги, интерфейси и протоколи.
Има седем слоя. Има четири слоя (приложение, транспорт, интернет, мрежов достъп).
Използва специален мрежов слой за маршрутизиране. Използва един интернет слой, който комбинира маршрутизация и адресиране.
Има отделни физически и информационни слоеве. Комбинира физическия слой и слоя за връзка към данни в един слой за мрежов достъп.
Транспортният слой е ориентиран към свързване. - TCP / IP Транспортният слой е едновременно ориентиран към връзка (TCP) и без връзка (UDP).
Минималният размер на OSI заглавката е около 5 байта. Минималният размер на TCP/IP заглавката е 20 байта.

Предимства на модела OSI

  • Стандартизира рутери, комутатори и друг хардуер около добре дефинирани граници на слоевете.
  • Намалява сложността и стандартизира интерфейсите.
  • Улеснява модулното инженерство — доставчиците могат да внедряват иновации в рамките на един слой, без да нарушават другите.
  • Гарантира оперативно съвместима технология между различните доставчици.
  • Ускорява еволюцията на мрежовите протоколи.
  • Осигурява поддръжка както за услуги, ориентирани към връзка, така и за услуги без връзка.
  • Остава стандартният референтен модел в обучението по компютърни мрежи.
  • Предлага гъвкавост за адаптиране към много видове протоколи.

Недостатъци на модела OSI

  • Вписването на протоколи от реалния свят в OSI слоеве може да бъде досадно.
  • Това е само референтен модел — той не дефинира специфични протоколи.
  • Някои услуги са дублирани между слоевете (например, проверка за грешки в Transport и Data Link).
  • Слоевете не могат да работят паралелно — всеки един чака изхода на предишния слой.

Въпроси и Отговори

ISO (Международна организация по стандартизация) разработи OSI модела в края на 1970-те години на миналия век и официално го прие през 1984 г. като ISO 7498. Той остава каноничната референтна архитектура за мрежово обучение.

OSI е седемслоен референтен модел. TCP/IP е четирислойният протоколен стек, който реално се използва в интернет, където физическият достъп и връзката за данни са обединени в мрежов достъп, а сесията/представянето са включени в приложение.

HTTP работи на приложния слой (слой 7). Той е над TCP на транспортния слой (слой 4), който от своя страна работи върху IP на мрежовия слой (слой 3).

И двете. Пакетните филтри без запазване на състоянието работят на ниво 3/4, като проверяват IP адреси и TCP/UDP портове. Защитните стени за приложения (WAF) и прокси сървърите проверяват на ниво 7, като разбират HTTP, DNS или други протоколи.

„Моля, не изхвърляйте пицата с наденица“ — Физически, Връзка за данни, Мрежа, Транспорт, Сесия, Презентация, Приложение — отдолу нагоре. Reverse за извикване отгоре надолу.

Стандартните комутатори работят на ниво 2 (Data Link) и препращат кадри по MAC адрес. Комутаторите на ниво 3 добавят възможности за маршрутизиране и препращат пакети по IP адрес, съчетавайки комутация и маршрутизиране в едно устройство.

Асистентите с изкуствен интелект правят анотации Wireshark улавя слой по слой, генерира практически тестове, съпоставени със специфични слоеве, и обяснява инциденти от реалния свят (DNS грешка, TLS грешка при ръкостискане) от гледна точка на отговорния OSI слой.

Да. При симптом като „сайтът се зарежда бавно само през Wi-Fi“, инструментите с изкуствен интелект го съпоставят с най-вероятния слой (физически или канал за данни), предлагат команди (ping, traceroute, iperf) и обяснете как да потвърдите първопричината.

Обобщете тази публикация с: