04 Май 2023
7 мин
4782

Что такое модель OSI и как она устроена

Набор правил, с помощью которых устройства обмениваются данными на расстоянии.

Содержание

Когда вы выкладываете селфи в соцсеть, его могут увидеть люди со всего мира. При этом неважно, из какой страны вы отправили фото. Разбираемся, как именно файл с вашего смартфона попадает во всемирную сеть и оказывается на экранах других пользователей интернета.

Что такое OSI model

Сетевая модель OSI (Open Systems Interconnection model) — это свод правил, который позволяет разным устройствам взаимодействовать друг с другом, пока они подключены к одной сети. С помощью этих правил, или протоколов, соединяют несколько компьютеров и пересылают данные между ними.

На практике для интернет-соединения практически всегда используют более современную модель TCP/IP. В то время как OSI помогает понять, из каких ключевых элементов состоит сеть и как она устроена.

Кому нужно разбираться в модели OSI

Модель OSI — это не конкретный профессиональный навык, который можно сразу применять в работе. При этом она дает базовое понимание, как работают компьютерные сети. Такой вопрос могут задать на собеседовании тестировщику или системному администратору.

На курсе «Инженер по тестированию» от Skypro вы научитесь писать тест-кейсы, чек-листы и тест-планы, работать в системах управления тестированием. А еще составлять и заводить отчеты в системах отслеживания ошибок, использовать SQL. Понадобится до двенадцати часов в неделю — и через пять месяцев освоите профессию с нуля, а мы поможем найти работу.

Представьте, что в сети произошла неполадка и в офисе пропал интернет. Проблема может быть в кабелях, провайдере, коммутаторе или со стороны сервера. Cистема OSI поможет понять, как и что проверить, чтобы быстро найти причину.

Модель OSI выделяет семь уровней в архитектуре сетевой системы: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления данных и прикладной.

Каждый из них выполняет свою функцию: например, на одном уровне изображение делится на биты, а на другом — сжимается, чтобы поместиться на экране получателя.

Физический уровень

📌 Какие задачи решает

Самый первый слой отвечает за обмен физическими сигналами в виде электрических импульсов или радиоволн. На этом этапе данные кодируются в биты и передаются по проводам или через радиосигналы. Физический уровень работает с железом: электрическими кабелями, оптоволокном, соединителями и разъемами.

Чтобы соединение на физическом уровне было исправным, нужно следить за физическими показателями: как расположены разъемы, под каким напряжением находятся кабели, какая частота у радиоволн. Если возникают неполадки, их обычно решает системный администратор.

📝 Какие протоколы использует

Проводные соединения и электрические сигналы работают по особым правилам. Когда разные компьютеры подключают к одной сети, чаще всего руководствуются протоколом Ethernet. Это свод правил, который позволяет обмениваться данными между разными устройствами.

Канальный уровень

📌 Какие задачи решает

На втором этапе отслеживаются ошибки в данных. Когда канальный уровень получает биты, то делит их на кадры. По-другому — фреймы, фрагменты данных, в которых записана информация о размере файла, MAC-адрес отправителя и адресата.

Затем канальный уровень проверяет кадры на целостность, исправляет в них ошибки или отправляет повторный запрос. Этот уровень разделяется на два подуровня:

  • управление физической связью;
  • управление логической связью.

Первый подуровень отслеживает помехи и сообщает о них физической стороне. Второй подуровень отправляет данные дальше по цепочке — на сетевой уровень.

📝 Какие протоколы использует

На канальном уровне работают коммутаторы и мосты. Они соединяют несколько узлов компьютерной сети и передают данные на следующий уровень. Их работа подчиняется протоколам Ethernet, PPP, HDLC.

Сетевой уровень

📌 Какие задачи решает

Ключевая задача сетевого уровня — построить маршрут, по которому данные будут передаваться адресату. Для этого используют маршрутизаторы. С помощью протоколов они узнают IP-адреса отправителя и получателя, а потом кодируют данные в пакеты.

Пакеты устроены как кадры в канальном уровне: в них есть сами данные и информация об исходной и конечной точках. Только вместо MAC-адресов в пакетах используются IP-адреса.

Разница в том, что MAC-адрес передает информацию только ближайшему устройству в сети, как локальная служба доставки. А IP-адрес больше похож на международную доставку: он может пересылать пакеты между разными сетями.

📝 Какие протоколы использует

На этом уровне используются протоколы IP, IPX, RIP. Всё зависит от размера сети.

Транспортный уровень

📌 Какие задачи решает

Когда маршрутизаторы установили кратчайший путь, данные передаются отправителю. Этим занимаются протоколы транспортного уровня, самые распространенные из них — TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol).

TCP можно сравнить с блюдом от шеф-повара: получается качественно, но долго. Этот протокол строго отслеживает передачу данных и смотрит, чтобы не затерялся ни один байт. Он помогает, когда важна точность. Например, в переписке или при вводе логина и пароля на сайт.

UDP больше похож на фастфуд: для него важнее скорость. Этот протокол не проверяет целостность пакетов, поэтому передает данные намного быстрее. Обычно его используют, чтобы отправить аудио и видео.

📝 Какие протоколы использует 

TCP UDP
Передает данные последовательно Передает данные в произвольном порядке
Отслеживает ошибки Отправляет информацию без проверки
Работает медленно Работает быстро
Используется для текста и фотографий Используется для видео и аудио

Сеансовый уровень

📌 Какие задачи решает

Создает качественную связь между приложениями. Например, когда созваниваетесь в зуме, у одного из участников может пропасть соединение. Тогда сеансовый уровень попытается переподключиться, а если сигнал не появится, то созвон закончится.

📝 Какие протоколы использует

На этом уровне данные собираются в привычные форматы: фото, видео, аудио. За их передачу отвечают протоколы управления сеансом, например L2TP и PPTP. Они проверяют, чтобы соединение было стабильным и не прерывалось.

Уровень представления данных

📌 Какие задачи решает

Уровень представления отвечает за декодирование и сжатие данных. Чтобы компьютер понимал обычный текст, сообщение переводится в двоичный код. А после того как сообщение достигло получателя, оно расшифровывается обратно. Весь процесс похож на упаковку и распаковку посылки.

Этот уровень особенно важен, если обмен информацией происходит между разными компьютерными системами. Если у систем разные «языки», они могут друг друга не понять.

В результате обработки картинки принимают привычный формат JPEG или PNG, видео — MP4, MOV или AVI. А если данные нужно дополнительно защитить, их шифруют на этом этапе.

📝 Какие протоколы использует

XDR, AFP, LPP и другие.

Прикладной уровень

📌 Какие задачи решает

Самое верхнее звено — уровень приложений. Его задача в том, чтобы пользовательские сервисы вроде скайпа и ВК подключались к одной сети.

Протоколы прикладного уровня позволяют приложениям получать доступ к удаленным базам данных и файлам. Например, когда вы заходите в любую соцсеть, то можете полистать список пользователей. Вся информация о чужих профилях — от фотографий до семейного положения — хранится на удаленных серверах, с которыми и связано ваше приложение.

📝 Какие протоколы использует

Данные между приложением и веб-сервером пересылаются через протоколы HTTP, SMTP и RDP.

О том, как общаются между собой сервер и приложение или сайт, важно знать тестировщику: чтобы вручную проверить, нет ли ошибок при передаче информации. А еще это можно сделать с помощью автоматических тестов. Всему можно научиться на курсе Skypro «Инженер по тестированию». В программе — необходимый минимум теории и много практики, чтобы ее закрепить.

Плюсы и минусы модели OSI

Рассказывает основатель сети туристических агентств «Солнцетур» Владимир Ровняго. Компания три года входит в рейтинг РБК «Топ-50 самых востребованных франшиз в России».

Преимущества модели OSI:

Стандартизация. Модель OSI облегчает создание и разработку сетевых стандартов, позволяя разработчикам и инженерам работать с одними и теми же концепциями и терминами.

Разделение функций. Разделение на слои помогает идентифицировать и решать проблемы на конкретном уровне и не затрагивать другие.

Модульность. Благодаря модульному подходу разработчики могут заменять или обновлять компоненты на одном уровне, не влияя на другие. Так проще обновлять систему.

Упрощение обучения. Модель OSI предоставляет простой и структурированный подход к изучению сетевых протоколов и стандартов.

Недостатки модели OSI:

Неидеальное соответствие реальности. Не все сетевые протоколы и стандарты соответствуют строгому разделению на слои, предложенному моделью OSI. Например, стандарты TCP/IP имеют меньше слоев и иногда смешивают функции разных уровней.

Избыточность. Некоторые функции модели OSI могут повторяться на разных уровнях — это неэффективно.

Производительность. Дополнительная обработка и передача данных между слоями могут снизить производительность сети.

Главное о работе интернета в модели OSI

  • Модель OSI (OSI model) объясняет, как устроен интернет и по каким алгоритмам электрические сигналы превращаются в селфи и голосовые сообщения. Эти знания пригодятся тестировщикам, программистам и системным администраторам.
  • Модель выделяет семь уровней в обмене данными: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления и прикладной.
  • Каждый уровень работает по своим правилам, или протоколам. Они отвечают за то, чтобы данные кодировались и доставлялись без ошибок.

Добавить комментарий