Моделі OSI - посібник для початківців

Окремо взятий пласт ІТ – мережа – теж побудована модульно. Модель функціонування мережі називається мережева модель базової еталонної моделі взаємодії відкритих систем ISO/OSI. Коротко – модель OSI.

Модель OSI складається із 7 рівнів. Кожен рівень абстрагований від інших і нічого не знає про їхнє існування. Модель OSI можна порівняти з пристроєм автомобіля: двигун виконує свою роботу, створюючи момент, що крутить, і віддаючи його коробці передач. Двигуну абсолютно не має значення що далі відбуватиметься з цим крутним моментом. Він крутитиме колесо, гусеницю чи пропелер. Так само як і колесу немає ніякої справи звідки до нього прийшов цей момент, що крутить - від двигуна або рукоятки, яку крутить механік.

Тут потрібно додати поняття корисного навантаження. Кожен рівень несе у собі якусь кількість інформації. Частина цієї інформації є службовою для цього рівня, наприклад адресу. IP-адреса сайту не несе для нас жодної корисної інформації. Нам важливі лише котики, яких нам показує сайт. Так ось це корисне навантаження переноситься в тій частині рівня, який називається protocol data unit (PDU).

Моделі OSI

Розглянемо кожен рівень моделі OSI докладніше.

1 рівень. Фізичний ( physical ). Одиницею навантаження ( PDU ) тут є біт. Крім одиниць та нулів фізичний рівень не знає нічого. На цьому рівні працюють дроти, патч панелі, мережеві концентратори (хаби, які зараз вже складно знайти у звичних нам мережах), мережеві адаптери. Саме мережеві адаптери і нічого більше з комп'ютера. Сам адаптер приймає послідовність біт і передає її далі.

2 рівень. Канальний ( data link ). PDU - кадр ( frame ). На цьому рівні з'являється адресація. Адреса MAC адреса. Канальний рівень відповідальний за доставку кадрів адресату та їхню цілісність. У звичних мережах на канальному рівні працює протокол ARP. Адресація другого рівня працює тільки в межах одного мережевого сегмента і нічого не знає про маршрутизацію - цим займається вищий рівень. Відповідно, пристрої, що працюють на L2 – комутатори, мости та драйвер мережевого адаптера.

3 рівень. Мережевий ( network ). PDU пакет ( packet ). Найбільш поширеним протоколом (далі не говоритиму про "найпоширеніший" - стаття для новачків і з екзотикою вони, як правило, не стикаються) тут є IP. Адресація відбувається за IP-адресами, які складаються з 32 бітів. Протокол маршрутизований, тобто пакет здатний потрапити до будь-якої частини мережі через якусь кількість маршрутизаторів. На L3 працюють маршрутизатори.

4 рівень. Транспортний ( transport ). PDU сегмент ( segment ) / датаграма ( datagram ). На цьому рівні виникають поняття портів. Тут працюють TCP і UDP. Протоколи цього рівня відповідають за прямий зв'язок між додатками та за надійність доставки інформації. Наприклад, TCP вміє запитувати повтор передачі у разі, якщо дані прийняті неправильно чи всі. Так само TCP може змінювати швидкість передачі, якщо сторона прийому не встигає прийняти все (TCP Window Size).

Наступні рівні “правильно” реалізовані лише RFC. Насправді ж, протоколи описані наступних рівнях працюють одночасно кількох рівнях моделі OSI, тому немає чіткого поділу на сеансовий і представницький рівні. У зв'язку з цим в даний час основним стеком, що використовується, є TCP / IP, про який поговоримо трохи нижче.

5 рівень. Сеансовий ( session ). PDU дані ( data ). Керує сеансом зв'язку, обміном інформацією, правами. Протоколи – L2TP, PPTP.

6 рівень. Представницький ( presentation ). PDU дані ( data ). Подання та шифрування даних. JPEG, ASCII, MPEG.

7 рівень. Прикладний ( application ). PDU дані ( data ). Найчисленніший і найрізноманітніший рівень. На ньому виконуються всі високорівневі протоколи. Такі, як POP, SMTP, RDP, HTTP і т.д. Протоколи тут не повинні замислюватися про маршрутизацію або гарантію доставки інформації - цим займаються рівні нижче. На 7 рівні необхідно лише реалізації конкретних дій, наприклад отримання html-коду або email-повідомлення конкретному адресату.

Висновок

Модульність моделі OSI дозволяє проводити швидке перебування проблемних місць. Адже якщо немає пінгу (3-4 рівні) до сайту, немає сенсу копатися у шарах (TCP-HTTP), що лежать вище, коли не відображається сайт. Абстрагувавшись від інших рівнів, простіше знайти помилку в проблемній частині. За аналогією з автомобілем - адже ми не перевіряємо свічки, коли проткнули колесо.

Модель OSI є еталонною моделлю - таким собі сферичним конем у вакуумі. Розробка її велася дуже довго. Паралельно з нею розроблявся стек протоколів TCP/IP, що активно застосовується в мережах в даний час. Відповідно, можна провести аналогію між TCP/IP та OSI.