Мережеві моделі OSI

OSI розшифровується як Open System Interconnection. Українською мовою це звучить так: Мережева модель взаємодії відкритих систем (еталонна модель). Цю модель можна назвати стандартом. Саме цією моделлю дотримуються виробники мережевих пристроїв, коли розробляють нові продукти. Мережева модель OSI складається з 7 рівнів, причому прийнято починати відлік із нижнього.

Перерахуємо їх:

 

• Прикладний рівень (application layer)

• Представницький рівень чи рівень подання (presentation layer)

• Сеансовий рівень (session layer)

• Транспортний рівень (transport layer)

• Мережевий рівень (network layer)

• Канальний рівень (data link layer)

• Фізичний рівень (physical layer)

Як говорилося вище, мережева модель – це модель взаємодії мережевих протоколів (стандартів), на кожному рівні присутні свої протоколи. Перераховувати їх нудний процес (та й нема до чого), тому краще розберемо все на прикладі, адже засвоюваність матеріалу на прикладах набагато вища;)

Прикладний рівень або рівень додатків (application layer) – це найвищий рівень моделі. Він здійснює зв’язок додатків користувача з мережею. Ці програми нам усім знайомі: перегляд веб-сторінок (HTTP), передача та прийом пошти (SMTP, POP3), прийом та отримання файлів (FTP, TFTP), віддалений доступ (Telnet) тощо.

Представницький рівень або рівень подання даних (presentation layer) – він перетворює дані у відповідний формат. Наприклад, зображення, яке ви бачите на екрані (всі зображення), під час надсилання файлу надсилається у вигляді маленьких частин (бітів) з 1 і 0. Отже, якщо ви надсилаєте фотографію другу електронною поштою, протокол прикладного рівня SMTP надсилає фотографію на нижчий рівень – рівень представлення.

Там фотографія перетворюється у формат даних, зручний для нижнього рівня, наприклад, у біти (1s і 0s). Таким чином, коли ваш друг починає отримувати вашу фотографію, вона надсилається йому в тому ж форматі 1s і 0s. Саме рівень представлення перетворює біти на повноцінне фото, наприклад, JPEG. Цей рівень працює таким чином з такими протоколами (стандартами), як зображення (JPEG, GIF, PNG, TIFF), кодування (ASCII, EBDIC), музика і відео (MPEG).

Сеансовий рівень чи рівень сесій(session layer) – як видно з назви, він організує сеанс зв’язку між комп’ютерами. Хорошим прикладом будуть аудіо та відеоконференції, на цьому рівні встановлюється, яким кодеком кодуватиметься сигнал, причому цей кодек повинен бути присутнім на обох машинах. Ще прикладом може бути протокол SMPP (Short message peer-to-peer protocol), з допомогою нього надсилаються добре відомі нам СМСки і USSD запити. І останній приклад: PAP (Password Authentication Protocol) – це старий протокол для відправлення імені користувача та пароля на сервер без шифрування.

Транспортний рівень (transport layer) – цей рівень забезпечує надійність передачі від відправника до одержувачу. Насправді все дуже просто, наприклад, ви спілкуєтеся за допомогою веб-камери зі своїм другом або викладачем. Чи потрібна тут надійна доставка кожного біта переданого зображення? Звичайно ні, якщо загубиться кілька бітів з потокового відео Ви навіть цього не помітите, навіть картинка не зміниться (м.б. зміниться колір одного пікселя з 900 000 пікселів, який промайне зі швидкістю 24 кадри в секунду).

А тепер наведемо такий приклад: Вам друг пересилає (наприклад, поштою) в архіві важливу інформацію або програму. Ви завантажуєте собі на комп’ютер цей архів. Ось тут надійність необхідна 100%, т.к. якщо пару біт при закачуванні архіву загубляться – Ви зможете його розархівувати, тобто. витягти необхідні дані. Або уявіть собі відправку пароля на сервер, і в дорозі один біт загубився – пароль вже втратить свій вигляд і значення зміниться.

Таким чином, коли ми дивимося відео в інтернеті, іноді ми бачимо деякі артефакти, затримки, шуми і т.п. А коли ми читаємо текст із веб-сторінки – втрата (або спотворення) букв не допустима, і коли завантажуємо програми – теж все проходить без помилок.

На цьому рівні виокремлюемо два протоколи: UDP та TCP. UDP протокол (User Datagram Protocol) передає дані без встановлення з’єднання, не підтверджує доставку даних і робить повтори. TCP протокол (Transmission Control Protocol), який перед передачею встановлює з’єднання, підтверджує доставку даних, за необхідності робить повтор, гарантує цілісність та правильну послідовність даних, що завантажуються.

Отже, для музики, відео, відеоконференцій та дзвінків використовуємо UDP (передаємо дані без перевірки та без затримок), а для тексту, програм, паролів, архівів тощо. – TCP (передача даних із підтвердженням про отримання, витрачається більше часу).

Мережевий рівень (network layer) – цей рівень визначає шлях, яким дані будуть передані. І, між іншим, це третій рівень Мережевої моделі OSI, а існують такі пристрої, які і називають пристроями третього рівня – маршрутизатори. Всі ми чули про IP-адресу, ось це і здійснює протокол IP (Internet Protocol).

IP-адреса – це логічна адреса в мережі. На цьому рівні досить багато протоколів і всі ці протоколи ми розберемо докладніше пізніше, в окремих статтях та на прикладах. Зараз же лише перерахую кілька популярних. Як про IP-адресу всі чули і про команду ping – це працює протокол ICMP. Ті самі маршрутизатори (з якими ми і працюватимемо надалі) використовують протоколи цього рівня для маршрутизації пакетів (RIP, EIGRP, OSPF).

Канальний рівень (data link layer) – він потрібний для взаємодії мереж фізично. Напевно, всі чули про MAC-адресу, ось вона є фізичною адресою.

Типових представників цьому рівні багато. PPP (Point-to-Point) – це протокол для зв’язку двох комп’ютерів безпосередньо. FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – стандарт передає дані на відстань до 200 км. CDP (Cisco Discovery Protocol) – це проприєтарний (власний) протокол, що належить компанії Cisco Systems, за допомогою якого можна виявити сусідні пристрої та отримати інформацію про ці пристрої.

Фізичний рівень (physical layer) – найнижчий рівень, що безпосередньо здійснює передачу потоку даних. Протоколи нам усім добре відомі: Bluetooth, IRDA (Інфрачервоний зв’язок), мідні дроти (кручена пара, телефонна лінія), Wi-Fi, і т.д.