OSI означає взаємозв'язок відкритих систем , де відкритий означає непатентований. Це 7-рівнева архітектура, кожен з яких має певну функціональність. Усі ці 7 рівнів працюють разом, щоб передавати дані від однієї людини до іншої по всьому світу. Еталонна модель OSI була розроблена ISO – «Міжнародна організація стандартизації». ', в 1984 році.

Модель OSI забезпечує a теоретична основа для розуміння мережевий зв'язок . Однак, як правило, це не реалізовано безпосередньо в повному обсязі в реальному світі мережеве обладнання або програмне забезпечення . Натомість конкретні протоколи і технології часто розробляються на основі принципів, викладених у Модель OSI сприяти ефективній передачі даних і роботі в мережі.

Необхідна умова: Основи комп’ютерних мереж

• Що таке модель OSI?
• Що таке 7 рівнів моделі OSI?
• Фізичний рівень – Рівень 1
• Мережевий рівень – рівень 3
• Транспортний рівень – рівень 4
• Рівень сеансу – Рівень 5
• Рівень презентації – Рівень 6
• Рівень програми – Рівень 7
• Переваги моделі OSI
• Модель OSI в двох словах
• Модель OSI проти TCP/IP

Що таке модель OSI?

Модель OSI, створена в 1984 році ISO , це довідкова структура, яка пояснює процес передачі даних між комп’ютерами. Він поділяється на сім шарів, які працюють разом проводити спеціаліз мережеві функції , що дозволяє використовувати більш систематичний підхід до роботи в мережі.

Що таке 7 рівнів моделі OSI?

Модель OSI складається з семи рівнів абстракції, розташованих у порядку зверху вниз:

1. Фізичний рівень
2. Мережевий рівень
4. Транспортний рівень
5. Рівень сесії
6. Рівень презентації
7. Рівень програми

Фізичний рівень – Рівень 1

Найнижчим рівнем еталонної моделі OSI є фізичний рівень. Він відповідає за фактичне фізичне з'єднання між пристроями. Фізичний рівень містить інформацію у формі біти. Він відповідає за передачу окремих бітів від одного вузла до іншого. При отриманні даних цей рівень отримує отриманий сигнал і перетворює його на 0 і 1 і надсилає їх на рівень каналу даних, який збирає кадр назад.

Функції фізичного рівня

• Бітова синхронізація: Фізичний рівень забезпечує синхронізацію бітів за допомогою синхронізації. Цей годинник контролює як відправника, так і отримувача, таким чином забезпечуючи синхронізацію на бітовому рівні.
• Контроль бітрейту: Фізичний рівень також визначає швидкість передачі, тобто кількість бітів, що надсилаються за секунду.
• Фізичні топології: Фізичний рівень визначає, як різні пристрої/вузли розташовані в мережі, тобто топологія шини, зірки або сітки.
• Режим передачі: Фізичний рівень також визначає, як дані передаються між двома підключеними пристроями. Можливі різні режими передачі: симплексний, напівдуплексний і повнодуплексний.

Примітка:

1. Концентратор, повторювач, модем і кабелі є пристроями фізичного рівня.
2. Мережний рівень, канальний рівень і фізичний рівень також відомі як Нижні шари або Апаратні рівні .

MAC-адреса .
Рівень каналу даних розділений на два підрівні:

1. Контроль доступу до медіа (MAC)

Пакет, отриманий від мережевого рівня, далі ділиться на кадри залежно від розміру кадру NIC (карта мережевого інтерфейсу). DLL також інкапсулює MAC-адресу відправника та одержувача в заголовку.

MAC-адресу приймача можна отримати шляхом розміщення ARP (протокол розпізнавання адрес) запит по дроту із запитанням Хто має цю IP-адресу? і хост призначення відповість своєю MAC-адресою.

додати обробку винятків Java

Функції канального рівня

• Обрамлення: Фреймування є функцією канального рівня. Він надає можливість відправнику передавати набір бітів, які мають значення для одержувача. Це можна зробити, прикріпивши спеціальні бітові шаблони до початку та кінця кадру.
• Фізична адресація: Після створення фреймів рівень зв’язку даних додає фізичні адреси ( MAC-адреси ) відправника та/або одержувача в заголовку кожного кадру.
• Контроль помилок: Канальний рівень забезпечує механізм контролю помилок, за допомогою якого він виявляє та повторно передає пошкоджені або втрачені кадри.
• Управління потоком: Швидкість передачі даних має бути постійною з обох сторін, інакше дані можуть бути пошкоджені, тому керування потоком координує кількість даних, які можна надіслати до отримання підтвердження.
• Управління доступом: Коли один канал зв’язку використовується кількома пристроями, підрівень MAC канального рівня допомагає визначити, який пристрій контролює канал у певний момент часу.

Примітка:

1. Пакет на рівні каналу даних називається рамка.
2. Канальний рівень обробляється NIC (картою мережевого інтерфейсу) і драйверами пристроїв хост-машин.
3. Комутатор і міст — це пристрої канального рівня.

Мережевий рівень – рівень 3

Мережевий рівень працює для передачі даних від одного хоста до іншого, розташованого в різних мережах. Він також піклується про маршрутизацію пакетів, тобто вибір найкоротшого шляху для передачі пакету з числа доступних маршрутів. Відправник і одержувач IP-адреса es розміщуються в заголовку мережевим рівнем.

Функції мережевого рівня

• Маршрутизація: Протоколи мережевого рівня визначають, який маршрут підходить від джерела до пункту призначення. Ця функція мережевого рівня відома як маршрутизація.
• Логічна адресація: Для однозначної ідентифікації кожного пристрою в мережі мережевий рівень визначає схему адресації. IP-адреси відправника та одержувача розміщуються в заголовку на рівні мережі. Така адреса відрізняє кожен пристрій унікально та універсально.

Примітка:

1. Сегмент на мережевому рівні називається пакет .
2. Мережевий рівень реалізується мережевими пристроями, такими як маршрутизатори та комутатори.

Транспортний рівень – рівень 4

Транспортний рівень надає послуги прикладному рівню та отримує послуги від мережевого рівня. Дані на транспортному рівні називаються Сегменти . Він відповідає за наскрізну доставку повного повідомлення. Транспортний рівень також забезпечує підтвердження успішної передачі даних і повторно передає дані, якщо виявлено помилку.

На стороні відправника: Транспортний рівень отримує відформатовані дані з верхніх рівнів, виконує Сегментація , а також реаліз Контроль потоків і помилок щоб забезпечити належну передачу даних. Він також додає джерело та місце призначення номер порту s у своєму заголовку та пересилає сегментовані дані на мережевий рівень.

Примітка: Відправник повинен знати номер порту, пов’язаний із програмою одержувача.

Зазвичай цей номер порту призначення налаштовується за замовчуванням або вручну. Наприклад, коли веб-програма запитує веб-сервер, вона зазвичай використовує номер порту 80, оскільки це стандартний порт, призначений веб-програмам. Багато програм мають стандартні порти.

На стороні одержувача: Транспортний рівень зчитує номер порту зі свого заголовка та пересилає дані, які він отримав, до відповідної програми. Він також виконує секвенування та повторне збирання сегментованих даних.

Функції транспортного рівня

• Сегментація та повторне складання: Цей рівень приймає повідомлення від рівня (сеансу) і розбиває повідомлення на менші блоки. Кожен із створених сегментів має пов’язаний із ним заголовок. Транспортний рівень на станції призначення повторно збирає повідомлення.
• Адреса точки обслуговування: Щоб доставити повідомлення правильному процесу, заголовок транспортного рівня включає тип адреси, який називається адресою точки обслуговування або адресою порту. Таким чином, вказуючи цю адресу, транспортний рівень забезпечує доставку повідомлення правильному процесу.

Послуги, що надаються транспортним рівнем

1. Сервіс, орієнтований на підключення
2. Сервіс без підключення

1. Сервіс, орієнтований на підключення: Це трифазний процес, який включає

• Встановлення підключення
• Передача даних
• Припинення/відключення

У цьому типі передачі приймаючий пристрій надсилає підтвердження назад до джерела після отримання пакета або групи пакетів. Цей тип трансмісії надійний і безпечний.

2. Послуга без підключення: Це однофазний процес і включає передачу даних. У цьому типі передачі одержувач не підтверджує отримання пакета. Такий підхід забезпечує набагато швидший зв’язок між пристроями. Сервіс, орієнтований на з’єднання, надійніший, ніж сервіс без з’єднання.

Примітка:

1. Викликаються дані на транспортному рівні Сегменти .
2. Транспортний рівень управляється операційною системою. Він є частиною ОС і зв’язується з прикладним рівнем за допомогою системних викликів.
3. Транспортний рівень називається так Серце OSI модель.
4. Використання пристрою або протоколу: TCP, UDP NetBIOS, PPTP

Рівень сеансу – Рівень 5

Цей рівень відповідає за встановлення з'єднання, підтримку сеансів і аутентифікацію, а також забезпечує безпеку.

Функції сеансового рівня

• Встановлення, підтримка та завершення сеансу: Рівень дозволяє двом процесам встановлювати, використовувати та завершувати з’єднання.
• Синхронізація: Цей рівень дозволяє процесу додавати контрольні точки, які вважаються точками синхронізації в даних. Ці точки синхронізації допомагають виявити помилку, щоб дані було повторно синхронізовано належним чином, а кінці повідомлень не обрізалися передчасно та уникнути втрати даних.
• Контролер діалогу: Рівень сеансу дозволяє двом системам почати зв'язок одна з одною в напівдуплексному або повному дуплексному режимі.

Примітка:

1. Усі наведені нижче 3 рівні (включаючи сеансовий рівень) інтегровані як єдиний рівень у TCP/IP модель як прикладний рівень.
2. Реалізація цих 3 рівнів виконується самим мережевим додатком. Вони також відомі як Верхні шари або Рівні програмного забезпечення.
3. Використання пристрою або протоколу: NetBIOS, PPTP.

Наприклад:-

Давайте розглянемо сценарій, коли користувач хоче надіслати повідомлення через якусь програму Messenger, запущену в його браузері. The Messenger тут діє як прикладний рівень, який надає користувачеві інтерфейс для створення даних. Це повідомлення або т. зв дані стискається, додатково шифрується (якщо дані конфіденційні) і перетворюється на біти (0 і 1), щоб їх можна було передати.

Зв'язок на сеансовому рівні

Рівень презентації – Рівень 6

Рівень презентації також називається Шар перекладу . Дані з прикладного рівня витягуються тут і обробляються відповідно до необхідного формату для передачі через мережу.

Функції рівня презентації

• Переклад: Наприклад, ASCII в EBCDIC .
• Шифрування/дешифрування: Шифрування даних перетворює дані в іншу форму або код. Зашифровані дані називаються зашифрованим текстом, а розшифровані — звичайним текстом. Значення ключа використовується як для шифрування, так і для дешифрування даних.
• Стиснення: Зменшує кількість бітів, які необхідно передати в мережі.

Примітка: Використання пристрою або протоколу: JPEG, MPEG, GIF

Рівень програми – Рівень 7

На самому верху стеку рівнів еталонної моделі OSI ми знаходимо прикладний рівень, який реалізується мережевими програмами. Ці програми створюють дані для передачі через мережу. Цей рівень також служить вікном для доступу служб програми до мережі та для відображення отриманої інформації користувачеві.

приклад : Додаток – Браузери, Skype Messenger тощо.

Примітка: 1. Рівень програми також називається рівнем робочого столу.

2. Використання пристрою або протоколу: SMTP

Функції прикладного рівня

Нижче наведені основні функції прикладного рівня.

• Мережевий віртуальний термінал (NVT) : дозволяє користувачеві увійти на віддалений хост.
• Доступ до передачі файлів і керування ними (FTAM): ця програма дозволяє користувачеві
  доступ до файлів на віддаленому хості, отримання файлів на віддаленому хості та керування або
  керувати файлами з віддаленого комп'ютера.
• Поштові послуги: Надати послугу електронної пошти.
• Каталогові служби: Ця програма надає джерела розподілених баз даних
  доступ до глобальної інформації про різні об'єкти та послуги.

Примітка: Модель OSI діє як еталонна модель і не реалізована в Інтернеті через пізній винахід. Поточна використовується модель TCP/IP.

Давайте розглянемо це на прикладі:

Луффі надсилає електронного листа своєму другові Зоро.

Крок 1: Луффі взаємодіє з програмою електронної пошти, наприклад Gmail , світогляд , тощо. Пише свій електронний лист для надсилання. (Це відбувається в Рівень 7: прикладний рівень )

крок 2: Поштова програма готується до передачі даних, наприклад, шифрує дані та форматує їх для передачі. (Це відбувається в Рівень 6: Рівень презентації )

крок 3: Між відправником і одержувачем встановлено з’єднання в Інтернеті. (Це відбувається в Рівень 5: рівень сеансу )

крок 4: Дані електронної пошти розбиваються на менші сегменти. Він додає порядковий номер і інформацію для перевірки помилок, щоб підтримувати надійність інформації. (Це відбувається в Рівень 4: транспортний рівень )

крок 5: Адресація пакетів виконується з метою пошуку найкращого маршруту для передачі. (Це відбувається в Рівень 3: мережевий рівень )

Крок 6: Пакети даних інкапсулюються у кадри, потім додається MAC-адреса для локальних пристроїв, а потім перевіряється на наявність помилок за допомогою виявлення помилок. (Це відбувається в Рівень 2: Канальний рівень )

мережі та типи

Крок 7: Нарешті, фрейми передаються у формі електричних/оптичних сигналів через фізичне мережеве середовище, як-от кабель Ethernet або WiFi.

Після того, як електронний лист досягне одержувача, тобто Zoro, процес перевернеться та розшифрує вміст електронного листа. Нарешті електронний лист буде показано в поштовому клієнті Zoro.

Переваги моделі OSI

Модель OSI визначає комунікацію обчислювальної системи на 7 різних рівнів. До його переваг можна віднести:

• Він розділяє мережевий зв’язок на 7 рівнів, що полегшує розуміння та усунення несправностей.
• Він стандартизує мережеві комунікації, оскільки кожен рівень має фіксовані функції та протоколи.
• Діагностика мережевих проблем легша за допомогою Модель OSI .
• Легше покращувати за допомогою вдосконалення, оскільки кожен рівень може отримувати оновлення окремо.

Модель OSI – Рівнева архітектура

Модель OSI проти TCP/IP

Деякі ключові відмінності між моделлю OSI та моделлю Модель TCP/IP є:

1. Модель TCP/IP складається з 4 рівнів, але модель OSI має 7 рівнів. Рівні 5, 6, 7 моделі OSI об’єднані в прикладний рівень моделі TCP/IP і Рівні 1 і 2 OSI об’єднані в рівні доступу до мережі протоколу TCP/IP.
2. Модель TCP/IP старша за модель OSI, отже, це базовий протокол, який визначає, як дані повинні передаватись онлайн.
3. У порівнянні з моделлю OSI модель TCP/IP має менш суворі межі рівнів.
4. Усі рівні моделі TCP/IP потрібні для передачі даних, але в моделі OSI деякі програми можуть пропускати певні рівні. Для передачі даних необхідні лише рівні 1, 2 і 3 моделі OSI.

Ти знав?

Протокол TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) був створений Агентством передових дослідницьких проектів Міністерства оборони США (ARPA) у 1970-х роках.

Ми обговорювали, що таке модель OSI?, що таке рівні моделі OSI, як потік даних у 7 рівнях моделі OSI та відмінності між протоколом TCP/IP і протоколом OSI.

Що таке модель OSI? – Поширені запитання

Рівень OSI досі використовується?

Так, Модель OSI досі використовується мережевих професіоналів щоб краще зрозуміти шляхи абстракції даних і процеси.

Що таке найвищий рівень моделі OSI?

Шар 7 або Прикладний рівень є найвищий рівень моделі OSI.

Що таке шар 8?

Рівень 8 насправді не існує в моделі OSI, але часто жартома використовується для позначення кінцевого користувача. Наприклад: a помилка рівня 8 буде помилкою користувача.