Рівні моделі OSI та протоколи в комп’ютерній мережі

Що таке модель OSI?

Модель OSI — це логічна та концептуальна модель, яка визначає мережевий зв’язок, що використовується системами, відкритими для взаємозв’язку та зв’язку з іншими системами. Взаємозв’язок відкритої системи (модель OSI) також визначає логічну мережу та ефективно описує передачу комп’ютерних пакетів за допомогою різних рівнів протоколів.

Характеристики моделі OSI

Ось деякі важливі характеристики моделі OSI:

Шар слід створювати лише там, де потрібні певні рівні абстракції.
Функцію кожного рівня слід вибирати відповідно до міжнародних стандартизованих протоколів.
Кількість шарів має бути великою, щоб окремі функції не розміщувалися в одному шарі. У той же час він повинен бути досить маленьким, щоб архітектура не стала дуже складною.
У моделі OSI кожен рівень покладається на наступний нижчий рівень для виконання примітивних функцій. Кожен рівень повинен надавати послуги наступному вищому рівню
Зміни, зроблені в одному шарі, не повинні вимагати змін в інших умивальниках.

Чому модель OSI?

Допомагає вам зрозуміти спілкування через мережу
Усунення несправностей легше, якщо розділити функції на різні рівні мережі.
Допомагає вам зрозуміти нові технології в міру їх розробки.
Дозволяє порівнювати основні функціональні зв’язки на різних рівнях мережі.

Історія моделі OSI

Ось основні віхи з історії моделі OSI:

Наприкінці 1970-х років ISO провела програму розробки загальних стандартів і методів мереж.
У 1973 році експериментальна система пакетної комутації у Великій Британії визначила вимогу для визначення протоколів вищого рівня.
У 1983 році модель OSI спочатку мала бути детальною специфікацією фактичних інтерфейсів.
У 1984 році архітектура OSI була офіційно прийнята ISO як міжнародний стандарт

7 рівнів моделі OSI

Модель OSI — це система багаторівневої серверної архітектури, у якій кожен рівень визначається відповідно до певної функції, яку потрібно виконати. Усі ці сім рівнів працюють разом, щоб передавати дані з одного рівня на інший.

Верхні шари: він стосується питань застосування та здебільшого реалізований лише у програмному забезпеченні. Найвищий є найближчим до кінцевого користувача системи. На цьому рівні спілкування від одного кінцевого користувача до іншого починається за допомогою взаємодії між прикладним рівнем. Він оброблятиме весь шлях до кінцевого користувача.
Нижні шари: Ці рівні обробляють дії, пов’язані з транспортуванням даних. Фізичний рівень і рівні каналу даних також реалізовані в програмному та апаратному забезпеченні.

Верхній і нижній рівні додатково поділяють мережеву архітектуру на сім різних рівнів, як показано нижче

додаток
Презентація
Session
транспорт
Мережа, Data-link
Фізичні шари

7 рівнів моделі OSI — Діаграма мережевих рівнів

Давайте детально вивчимо кожен шар:

Фізичний шар

Фізичний рівень допомагає визначити електричні та фізичні характеристики з’єднання даних. Цей рівень встановлює зв'язок між пристроєм і фізичним середовищем передачі. Фізичний рівень не стосується протоколів чи інших подібних елементів вищого рівня. Одним із прикладів технології, яка працює на фізичному рівні телекомунікацій, є PRI (інтерфейс первинної швидкості). Щоб дізнатися більше про PRI і як це працює, ви можете переглянути цю інформативну статтю.

Прикладами обладнання на фізичному рівні є мережеві адаптери, Ethernet, повторювачі, мережеві концентратори тощо.

Шар зв'язку даних

Канальний рівень виправляє помилки, які можуть виникнути на фізичному рівні. Рівень дозволяє визначити протокол для встановлення та розірвання з’єднання між двома підключеними мережевими пристроями.

Це зрозумілий рівень IP-адреси, який допомагає вам визначити логічну адресацію, щоб будь-яка кінцева точка була ідентифікована.

Рівень також допомагає реалізувати маршрутизацію пакетів через мережу. Це допомагає вам визначити найкращий шлях, який дозволяє перенести дані від джерела до місця призначення.

Рівень каналу даних підрозділяється на два типи підрівнів:

Рівень керування доступом до середовища (MAC) – відповідає за контроль того, як пристрій у мережі отримує доступ до середовища та дозволяє передавати дані.
Рівень керування логічним зв’язком – цей рівень відповідає за ідентифікацію та інкапсуляцію протоколів мережевого рівня та дозволяє вам знайти помилку.

Важливі функції канального рівня

Фреймування, яке розділяє дані з мережевого рівня на кадри.
Дозволяє додати заголовок до кадру, щоб визначити фізичну адресу комп’ютера джерела та призначення
Додає логічні адреси відправника та одержувачів
Він також відповідає за процес доставки всього повідомлення до місця призначення.
Він також пропонує систему контролю помилок, у якій виявляє пошкодження повторної передачі або втрату кадрів.
Канальний рівень також забезпечує механізм для передачі даних через незалежні мережі, які з’єднані разом.

Транспортний шар

Транспортний рівень будується на мережевому рівні, щоб забезпечити транспортування даних від процесу на вихідній машині до процесу на машині призначення. Він розміщується в одній або кількох мережах, а також підтримує якість сервісних функцій.

Він визначає, скільки даних потрібно надсилати куди та з якою швидкістю. Цей рівень базується на повідомленні, отриманому від прикладного рівня. Це допомагає гарантувати, що блоки даних доставляються без помилок і в послідовності.

Транспортний рівень допомагає вам контролювати надійність каналу за допомогою керування потоком, контролю помилок, а також сегментації або десегментації.

Транспортний рівень також пропонує підтвердження успішної передачі даних і надсилає наступні дані, якщо помилок не сталося. TCP є найвідомішим прикладом транспортного рівня.

Важливі функції транспортних рівнів

Він ділить повідомлення, отримане від рівня сеансу, на сегменти та нумерує їх, щоб створити послідовність.
Транспортний рівень забезпечує доставку повідомлення до правильного процесу на машині призначення.
Це також забезпечує надходження всього повідомлення без будь-яких помилок, інакше його слід передати повторно.

Мережевий шар

Мережевий рівень забезпечує функціональні та процедурні засоби передачі послідовностей даних змінної довжини від одного вузла до іншого, підключеного до «різних мереж».

Доставка повідомлень на мережевому рівні не дає гарантовано надійного протоколу мережевого рівня.

Протоколи керування рівнем, які належать до мережевого рівня:

протоколи маршрутизації
управління групою багатоадресної передачі
призначення адреси мережевого рівня.

Шар сесії

Рівень сеансу контролює діалоги між комп'ютерами. Це допомагає вам встановити запуск і завершення з’єднань між локальною та віддаленою програмою.

Цей рівень запитує логічне з’єднання, яке має бути встановлено на вимогу кінцевого користувача. Цей рівень виконує всі важливі дії щодо входу в систему або перевірки пароля.

Рівень сеансу пропонує такі послуги, як дисципліна діалогу, яка може бути дуплексною або напівдуплексною. Здебільшого він реалізований у прикладних середовищах, які використовують віддалені виклики процедур.

Важлива функція сеансового рівня

Він встановлює, підтримує та завершує сеанс.
Рівень сеансу дозволяє двом системам вступати в діалог
Це також дозволяє процесу додавати контрольну точку до пари даних.

Презентаційний шар

Рівень презентації дозволяє визначити форму, в якій дані мають обмінюватися між двома взаємодіючими об’єктами. Це також допомагає керувати стисненням і шифруванням даних.

Цей рівень перетворює дані у форму, яка приймається програмою. Він також форматує та шифрує дані, які слід надсилати через усі мережі. Цей шар також відомий як a синтаксичний рівень.

Функція шарів презентації

Переклад коду символів з ASCII на EBCDIC.
Стиснення даних: дозволяє зменшити кількість бітів, які необхідно передати в мережі.
Шифрування даних: допомагає шифрувати дані з метою безпеки, наприклад, шифрування паролем.
Він забезпечує інтерфейс користувача та підтримку таких послуг, як електронна пошта та передача файлів.

Шар застосування

Прикладний рівень взаємодіє з прикладною програмою, яка є найвищим рівнем моделі OSI. Прикладний рівень - це рівень OSI, який є найближчим до кінцевого користувача. Це означає, що прикладний рівень OSI дозволяє користувачам взаємодіяти з іншим програмним забезпеченням.

Прикладний рівень взаємодіє з програмними додатками для реалізації комунікаційного компонента. Інтерпретація даних прикладною програмою завжди виходить за рамки моделі OSI.

Прикладом прикладного рівня є такі програми, як передача файлів, електронна пошта, віддалений вхід тощо.

Функціями прикладних рівнів є

Прикладний рівень допомагає ідентифікувати партнерів по комунікації, визначати доступність ресурсів і синхронізувати комунікацію.
Це дозволяє користувачам входити на віддалений хост
Цей рівень надає різні служби електронної пошти
Ця програма пропонує джерела розподілених баз даних і доступ до глобальної інформації про різні об’єкти та служби.

Взаємодія між рівнями моделі OSI

Інформація, що надсилається з однієї комп’ютерної програми до іншої, має проходити через кожен із рівнів OSI.

Це пояснюється в наведеному нижче прикладі:

Кожен рівень у моделі OSI взаємодіє з двома іншими рівнями, які знаходяться під ним, і рівноправним рівнем у іншій мережевій обчислювальній системі.
На наведеній нижче діаграмі ви можете побачити, що канальний рівень першої системи взаємодіє з двома рівнями, мережевим і фізичним рівнями системи. Це також допомагає вам спілкуватися з канальним рівнем другої системи.

Протоколи підтримуються на різних рівнях

шар	ІМ'Я	Протоколи
Layer 7	додаток	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Layer 6	Презентація	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Layer 5	Session	NetBIOS, SAP
Layer 4	транспорт	TCP, UDP
Layer 3	мережу	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Layer 2	Посилання даних	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, оптоволоконний кабель тощо.
Layer 1	Фізичний	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Відмінності між OSI та TCP/IP

Ось деякі важливі відмінності між моделлю OSI та TCP/IP:

Модель OSI	Модель TCP/IP
Модель OSI забезпечує чітке розмежування між інтерфейсами, послугами та протоколами.	TCP/IP не пропонує чітких відмінностей між службами, інтерфейсами та протоколами.
OSI використовує мережевий рівень для визначення стандартів і протоколів маршрутизації.	TCP/IP використовує лише рівень Інтернету.
Модель OSI використовує два окремих рівні: фізичний і канал передачі даних, щоб визначити функціональність нижніх рівнів	TCP/IP використовує лише один рівень (ланка).
Модель OSI, транспортний рівень орієнтований лише на підключення.	Шар з Модель TCP/IP є як орієнтованим на підключення, так і без підключення.
У моделі OSI канальний рівень і фізичний є окремими рівнями.	У TCP рівень каналу передачі даних і фізичний рівень об’єднані як єдиний рівень хост-мережа.
Мінімальний розмір заголовка OSI становить 5 байт.	Мінімальний розмір заголовка становить 20 байт.

Переваги моделі OSI

Ось основні переваги/плюси використання моделі OSI:

Це допоможе вам стандартизувати маршрутизатор, комутатор, материнську плату та інше обладнання
Зменшує складність і стандартизує інтерфейси
Сприяє модульній інженерії
Допомагає вам забезпечити сумісність технологій
Допомагає прискорити еволюцію
Протоколи можуть бути замінені новими протоколами при зміні технології.
Забезпечення підтримки служб, орієнтованих на підключення, а також служб без підключення.
Це стандартна модель у комп’ютерних мережах.
Підтримує безз’єднувальні та орієнтовані на з’єднання служби.
Пропонує гнучкість для адаптації до різних типів протоколів

Недоліки моделі OSI

Ось деякі мінуси/недоліки використання моделі OSI:

Підгонка протоколів – справа нудна.
Ви можете використовувати його лише як еталонну модель.
Не визначає жодного конкретного протоколу.
У моделі мережевого рівня OSI деякі служби дублюються на багатьох рівнях, таких як транспортний і канальний рівні
Шари не можуть працювати паралельно, оскільки кожному шару потрібно чекати, щоб отримати дані з попереднього шару.

Підсумки

Модель OSI — це логічна та концептуальна модель, яка визначає мережевий зв’язок, який використовується системами, відкритими для взаємозв’язку та зв’язку з іншими системами.
У моделі OSI рівень слід створювати лише там, де потрібні певні рівні абстракції.
Рівень OSI допомагає вам зрозуміти спілкування через мережу
У 1984 році архітектура OSI була офіційно прийнята ISO як міжнародний стандарт

шар	ІМ'Я	функція	Протоколи
Layer 7	додаток	Щоб дозволити доступ до мережевих ресурсів.	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Layer 6	Презентація	Для перекладу, шифрування та стиснення даних.	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Layer 5	Session	Для встановлення, керування та завершення сеансу	NetBIOS, SAP
Layer 4	транспорт	Транспортний рівень будується на мережевому рівні, щоб забезпечити транспортування даних від процесу на вихідній машині до процесу на машині призначення.	TCP, UDP
Layer 3	мережу	Забезпечити роботу в мережі. Для переміщення пакетів від джерела до місця призначення	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Layer 2	Посилання даних	Для організації бітів у кадри. Щоб забезпечити доставку "хоп-то-хоп".	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, оптоволоконний кабель тощо.
Layer 1	Фізичний	Для передачі бітів через середовище. Надати механічні та електричні характеристики	RS232, 100BaseTX, ISDN, 11.

Вам може сподобатися: