Уровни модели OSI и протоколы в компьютерной сети

Что такое модель OSI?

Модель OSI — это логическая и концептуальная модель, которая определяет сетевую связь, используемую системами, открытыми для взаимодействия и связи с другими системами. Взаимосвязь открытых систем (модель OSI) также определяет логическую сеть и эффективно описывает передачу компьютерных пакетов с использованием различных уровней протоколов.

Характеристики модели OSI

Вот некоторые важные характеристики модели OSI:

Уровень следует создавать только там, где необходимы определенные уровни абстракции.
Функция каждого уровня должна выбираться в соответствии с протоколами, стандартизированными на международном уровне.
Количество слоев должно быть большим, чтобы отдельные функции не помещались в один слой. В то же время он должен быть достаточно маленьким, чтобы архитектура не усложнялась.
В модели OSI каждый уровень полагается на следующий более низкий уровень для выполнения примитивных функций. Каждый уровень должен иметь возможность предоставлять услуги следующему более высокому уровню.
Изменения, сделанные в одном слое, не должны требовать изменений в других слоях.

Почему модель OSI?

Помогает вам понять общение по сети
Устранение неполадок упрощается за счет разделения функций на разные сетевые уровни.
Помогает вам понять новые технологии по мере их разработки.
Позволяет сравнивать основные функциональные взаимосвязи на различных сетевых уровнях.

История модели OSI

Вот важные вехи из истории модели OSI:

В конце 1970-х годов ISO провела программу по разработке общих стандартов и методов организации сетей.
В 1973 году Экспериментальная система коммутации пакетов в Великобритании определила необходимость определения протоколов более высокого уровня.
В 1983 году модель OSI изначально задумывалась как подробная спецификация реальных интерфейсов.
В 1984 году архитектура OSI была официально принята ISO в качестве международного стандарта.

7 уровней модели OSI

Модель OSI — это система многоуровневой серверной архитектуры, в которой каждый уровень определяется в соответствии с конкретной выполняемой функцией. Все эти семь уровней работают совместно, передавая данные с одного уровня на другой.

Верхние слои: Он касается проблем приложений и в основном реализован только в программном обеспечении. Самый высокий уровень ближе всего к конечному пользователю системы. На этом уровне связь от одного конечного пользователя к другому начинается с использования взаимодействия между уровнем приложения. Он будет обрабатываться до конечного пользователя.
Нижние слои: эти уровни обрабатывают действия, связанные с транспортировкой данных. Физический уровень и уровни передачи данных также реализованы в программном и аппаратном обеспечении.

Верхний и нижний уровни дополнительно делят сетевую архитектуру на семь различных уровней, как показано ниже.

Процесс подачи заявки
Презентация
Сессия
Транспорт
Сеть, канал передачи данных
Физические уровни

7 уровней модели OSI — Диаграмма сетевых слоев

Давайте изучим каждый слой подробно:

Физический слой

Физический уровень помогает вам определить электрические и физические характеристики соединения для передачи данных. Этот уровень устанавливает связь между устройством и физической средой передачи. Физический уровень не связан с протоколами или другими элементами более высокого уровня. Одним из примеров технологии, которая работает на физическом уровне в телекоммуникациях, является PRI (интерфейс первичной скорости). Чтобы узнать больше о ПРИ и как это работает, вы можете посетить эту информативную статью.

Примерами аппаратного обеспечения физического уровня являются сетевые адаптеры, Ethernet, повторители, сетевые концентраторы и т. д.

Канальный уровень

Уровень канала передачи данных исправляет ошибки, которые могут возникнуть на физическом уровне. Уровень позволяет вам определить протокол для установления и разрыва соединения между двумя подключенными сетевыми устройствами.

Это понятный уровень IP-адреса, который помогает вам определить логическую адресацию, чтобы можно было идентифицировать любую конечную точку.

Этот уровень также помогает реализовать маршрутизацию пакетов через сеть. Это поможет вам определить лучший путь, который позволит вам доставлять данные из источника в пункт назначения.

Уровень канала передачи данных подразделяется на два типа подуровней:

Уровень управления доступом к среде передачи (MAC). Он отвечает за контроль того, как устройство в сети получает доступ к среде и разрешает передавать данные.
Уровень управления логическим каналом. Этот уровень отвечает за идентификацию и инкапсуляцию протоколов сетевого уровня и позволяет найти ошибку.

Важные функции канального уровня

Кадрирование, которое делит данные сетевого уровня на кадры.
Позволяет добавить заголовок в кадр, чтобы определить физический адрес источника и компьютера-получателя.
Добавляет логические адреса отправителя и получателей.
Он также отвечает за процесс доставки всего сообщения от источника до места назначения.
Он также предлагает систему контроля ошибок, которая обнаруживает повреждения при повторной передаче или потерянные кадры.
Уровень канала передачи данных также обеспечивает механизм передачи данных по независимым сетям, связанным между собой.

Транспортный уровень

Транспортный уровень основан на сетевом уровне и обеспечивает транспортировку данных от процесса на исходном компьютере к процессу на целевом компьютере. Он размещается в одной или нескольких сетях, а также поддерживает функции качества обслуживания.

Он определяет, какой объем данных должен быть отправлен, куда и с какой скоростью. Этот уровень основан на сообщениях, полученных от прикладного уровня. Это помогает гарантировать, что блоки данных доставляются без ошибок и в последовательности.

Транспортный уровень помогает вам контролировать надежность канала посредством управления потоком, контроля ошибок, а также сегментации или десегментации.

Транспортный уровень также предлагает подтверждение успешной передачи данных и отправляет следующие данные в случае отсутствия ошибок. TCP — наиболее известный пример транспортного уровня.

Важные функции транспортных уровней

Он делит сообщение, полученное от сеансового уровня, на сегменты и нумерует их, образуя последовательность.
Транспортный уровень гарантирует, что сообщение будет доставлено правильному процессу на целевой машине.
Он также гарантирует, что все сообщение будет доставлено без каких-либо ошибок, иначе его необходимо будет передать повторно.

Сетевой уровень

Сетевой уровень предоставляет функциональные и процедурные средства передачи последовательностей данных переменной длины от одного узла к другому, подключенным к «разным сетям».

Доставка сообщений на сетевом уровне не дает гарантированно надежного протокола сетевого уровня.

Протоколы управления уровнями, принадлежащие сетевому уровню:

протоколы маршрутизации
управление многоадресной группой
назначение адреса сетевого уровня.

Сессионный уровень

Сеансовый уровень контролирует диалоги между компьютерами. Это поможет вам установить запуск и завершение соединений между локальным и удаленным приложением.

Этот уровень запрашивает логическое соединение, которое должно быть установлено по требованию конечного пользователя. Этот уровень обрабатывает все важные операции входа в систему или проверки пароля.

Уровень сеанса предлагает такие услуги, как дисциплина диалога, которая может быть дуплексной или полудуплексной. Он в основном реализуется в прикладных средах, которые используют удаленные вызовы процедур.

Важная функция сеансового уровня

Он устанавливает, поддерживает и завершает сеанс.
Сеансовый уровень позволяет двум системам вступить в диалог.
Это также позволяет процессу добавлять контрольную точку в поток данных.

Уровень представления

Уровень представления позволяет вам определить форму, в которой данные будут обмениваться между двумя взаимодействующими объектами. Это также поможет вам справиться со сжатием и шифрованием данных.

Этот уровень преобразует данные в форму, принятую приложением. Он также форматирует и шифрует данные, которые должны передаваться по всем сетям. Этот слой также известен как синтаксический уровень.

Функция слоев представления

Перевод кода символов из ASCII в EBCDIC.
Сжатие данных: позволяет уменьшить количество бит, которые необходимо передать по сети.
Шифрование данных: помогает шифровать данные в целях безопасности, например шифрование паролей.
Он предоставляет пользовательский интерфейс и поддержку таких сервисов, как электронная почта и передача файлов.

Уровень приложений

Прикладной уровень взаимодействует с прикладной программой, которая является высшим уровнем модели OSI. Уровень приложений — это уровень OSI, который наиболее близок к конечному пользователю. Это означает, что уровень приложений OSI позволяет пользователям взаимодействовать с другими программными приложениями.

Уровень приложений взаимодействует с программными приложениями для реализации компонента связи. Интерпретация данных прикладной программой всегда выходит за рамки модели OSI.

Примером прикладного уровня является приложение, такое как передача файлов, электронная почта, удаленный вход в систему и т. д.

Функции прикладных уровней:

Уровень приложений помогает вам идентифицировать партнеров по связи, определять доступность ресурсов и синхронизировать связь.
Это позволяет пользователям входить на удаленный хост.
Этот уровень предоставляет различные услуги электронной почты.
Это приложение предлагает распределенные источники баз данных и доступ к глобальной информации о различных объектах и сервисах.

Взаимодействие между уровнями модели OSI

Информация, отправляемая из одного компьютерного приложения в другое, должна пройти через каждый из уровней OSI.

Это объясняется в приведенном ниже примере:

Каждый уровень модели OSI взаимодействует с двумя другими уровнями, расположенными ниже него, и с равноправным уровнем в какой-либо другой сетевой вычислительной системе.
На приведенной ниже диаграмме вы можете видеть, что уровень канала передачи данных первой системы взаимодействует с двумя уровнями: сетевым уровнем и физическим уровнем системы. Это также помогает вам общаться с уровнем канала передачи данных второй системы.

Протоколы, поддерживаемые на различных уровнях

Слой	ФИО	протоколы
Уровень 7	Процесс подачи заявки	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Уровень 6	Презентация	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Уровень 5	Сессия	НетБИОС, SAP
Уровень 4	Транспорт	TCP, УДП
Уровень 3	Cеть	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Уровень 2	Ссылка на данные	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, оптоволоконный кабель и т. д.
Уровень 1	Физический	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Различия между OSI и TCP/IP

Вот некоторые важные различия между моделями OSI и TCP/IP:

Модель OSI	Модель TCP/IP
Модель OSI обеспечивает четкое различие между интерфейсами, службами и протоколами.	TCP/IP не предлагает четких различий между службами, интерфейсами и протоколами.
OSI использует сетевой уровень для определения стандартов и протоколов маршрутизации.	TCP/IP использует только уровень Интернета.
Модель OSI использует два отдельных уровня: физический и канал передачи данных, чтобы определить функциональность нижних уровней.	TCP/IP использует только один уровень (канал).
В модели OSI транспортный уровень ориентирован только на соединение.	Слой Модель TCP/IP является одновременно ориентированным на соединение и без установления соединения.
В модели OSI уровень канала передачи данных и физический уровень являются отдельными уровнями.	В TCP уровень канала передачи данных и физический уровень объединены в один уровень хост-сеть.
Минимальный размер заголовка OSI составляет 5 байт.	Минимальный размер заголовка — 20 байт.

Преимущества модели OSI

Вот основные преимущества/плюсы использования модели OSI:

Это поможет вам стандартизировать маршрутизатор, коммутатор, материнскую плату и другое оборудование.
Уменьшает сложность и стандартизирует интерфейсы.
Облегчает модульное проектирование
Помогает вам обеспечить совместимость технологий
Помогает ускорить эволюцию
Протоколы могут быть заменены новыми при изменении технологии.
Обеспечьте поддержку услуг, ориентированных на соединение, а также услуг без установления соединения.
Это стандартная модель компьютерных сетей.
Поддерживает услуги без установления соединения и услуги, ориентированные на соединение.
Обеспечивает гибкость для адаптации к различным типам протоколов.

Недостатки модели OSI

Вот некоторые минусы/недостатки использования модели OSI:

Подгонка протоколов – утомительная задача.
Вы можете использовать его только как эталонную модель.
Не определяет какой-либо конкретный протокол.
В модели сетевого уровня OSI некоторые услуги дублируются на многих уровнях, таких как транспортный уровень и уровень канала передачи данных.
Уровни не могут работать параллельно, поскольку каждому уровню приходится ждать получения данных от предыдущего уровня.

Итого

Модель OSI — это логическая и концептуальная модель, определяющая сетевую связь, которая используется системами, открытыми для взаимодействия и связи с другими системами.
В модели OSI уровень следует создавать только там, где необходимы определенные уровни абстракции.
Уровень OSI помогает вам понять связь по сети.
В 1984 году архитектура OSI была официально принята ISO в качестве международного стандарта.

Слой	ФИО	Функция	протоколы
Уровень 7	Процесс подачи заявки	Разрешить доступ к сетевым ресурсам.	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Уровень 6	Презентация	Для перевода, шифрования и сжатия данных.	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Уровень 5	Сессия	Для установления, управления и завершения сеанса	НетБИОС, SAP
Уровень 4	Транспорт	Транспортный уровень основан на сетевом уровне и обеспечивает транспортировку данных от процесса на исходном компьютере к процессу на целевом компьютере.	TCP, УДП
Уровень 3	Cеть	Обеспечить межсетевое взаимодействие. Для перемещения пакетов от источника к получателю	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Уровень 2	Ссылка на данные	Организовывать биты в кадры. Для обеспечения доставки hop-to-hop	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, оптоволоконный кабель и т. д.
Уровень 1	Физический	Для передачи битов по среде. Предоставить механические и электрические спецификации	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Вы могли бы: