Що таке мережева модель OSI

OSI – абревіатура, що розшифровується як Open Systems Interconnection model. Йдеться про 7-рівневу відкриту мережеву модель, де кожен рівень виконує певні завдання. Сама ця модель покликана узагальнити та стандартизувати надання засобів мережевої взаємодії у телекомунікації та комп'ютерних системах. По суті, концепція була розроблена для вирішення проблеми сумісності різних пристроїв, що відрізняються один від одного. Уніфікувати їхню роботу та підвести до деяких загальних стандартів, навіть якщо комунікаційні протоколи відрізняються.

Як влаштована OSI

Мережева модель OSI і двох ключових елементів:

1. Абстрактна модель, що складається з 7 рівнів.
2. Набір спеціалізованих універсальних протоколів комунікації.

Абсолютно будь-яку комунікаційну систему можна препарувати на безліч рівнів абстракції відповідно до моделі OSI, що спрощує її розуміння та аналіз. Кожен рівень визначає свій певний аспект взаємодії пристроїв, що робить цю модель вкрай зручною для роботи з телекомунікаційними та комп'ютерними системами.

Семірівневою моделлю OSI описується процес передачі між двома пристроями відправником і одержувачем. Для розуміння кожного з описаних рівнів необхідно ознайомитись із двома найважливішими термінами:

• Інкапсуляція – процес трансформації інформації з даних у біти. Цей процес відбувається перед передачею даних від одного пристрою до іншого.
• Декапсуляція - трансформація інформації з послідовності бітів в дані, відбувається після отримання пакетів даних на стороні пристрою.

Тобто дані в чистому вигляді передати від одного девайсу до іншого неможливо – перед цим їх потрібно розкласти на найпростіші сигнали, тобто біти. Біт у разі виступає елементарної одиницею виміру кількості інформації.

Наприклад: після важкого робочого дня ви заходите в Telegram, щоб почитати останні новини та переглянути нові меми. Якийсь із них вам сподобався особливо сильно, і ви вирішуєте поділитися зі своїм другом. Коли ви відправлятимете картинку другу, то ці дані повинні будуть пройти повний цикл трансформації даних згідно з мережевою моделлю OSI, починаючи з 7 рівня і закінчуючи 1. На сьомому рівні інформація представлена ​​у вигляді даних, на першому ж – у вигляді бітів. Це і є процес інкапсуляції - при передачі даних картинка буде представлена ​​у вигляді довгої послідовності бітів, і вже на комп'ютері одержувача ці дані декапсулюються знову в повноцінне зображення.

Весь цей процес займає лічені миті, тому звичайний користувач навіть нічого не помічає. Далі ми розповімо докладніше про кожен із семи рівнів мережевої моделі OSI і розповімо, що відбувається на кожному з них.

Рівень 1: фізичний

Нижній рівень, де відбувається обмін фізичними сигналами між пристроями. Комп'ютер невідомо, що являє собою картинка або відеозапис, він сприймає дані тільки у вигляді елементарних нулів і одиниць. Біт у разі виступає найпростішим блоком даних протоколу, чи PDU.

Фізично девайси можуть оперувати тільки бітами, які передаються між пристроями у вигляді електричних сигналів. Передача цих даних може здійснюватися як по дроту, так і по повітрю, через Bluetooth, Wi-Fi, GSM і т.д.

Рівень 2: канальний

На цьому рівні дані у вигляді бітів трансформуються у фрейми, або кадри. Ці кадри містять інформацію про адресу одержувача, що забезпечує коректне визначення одержувача у глобальній мережі серед мільйонів інших користувачів.

Передача даних між нодами здійснюється по фізичному каналу, а для коректного визначення одержувача та відправника використовуються MAC-адреси.

Рівень 3: мережевий

Тут кадри переходять у стан пакетів даних, а їх передачі використовується маршрутизація. Ваш роутер визначає шлях передачі пакетів даних, а сама передача здійснюється згідно з протоколом IP/IPv4/IPv6, в окремих випадках можуть використовуватися IPX і AppleTalk.

Мережевий рівень, серед іншого, виконує функції відстеження та корекції помилок, що виникають під час передачі даних. І тут здійснюються процеси маршрутизації і комутації, сегментування пакетів.

Рівень 4: транспортний

Служить керувати передачею даних у мережі, забезпечує цілісність блок даних. Якщо на цьому рівні виявляються якісь помилки, в рамках моделі OSI передбачається їх часткове рішення, але найчастіше тут все проходить стабільно.

На транспортному рівні дані розчленовуються на блоки певного розміру, а також встановлюється пріоритет кожного з них залежно від ступеня важливості. Як дані використовуються сегменти, або датаграми.

Рівень 5: сеансовий

На цьому рівні здійснюється оперування чистими даними, і відразу вирішується, яким буде процес передачі даних між прикладними процесами: напівдуплексним або дуплексним.

Сеансовий рівень застосовується в середовищі програм, які потребують віддаленого виклику процедур. Наприклад, коли відбувається відеодзвінок – адже в цьому випадку необхідно, щоб потоки даних обидві сторони йшли синхронно. Синхронізація сеансових з'єднань – найважливіша функція сеансового рівня, окрім встановлення та завершення з'єднання між пристроями-учасниками.

Рівень 6: представницький

Його функція полягає у наданні даних між мережевим сервісом та пристроями у простому та зрозумілому людині вигляді. Переведення даних з одного кодування в інше також здійснюється на шостому рівні.

А ще важливою функцією шостого рівня OSI є шифрування даних, без цього їх міг би перехопити будь-хто, отримавши можливість вільно зчитувати будь-яку інформацію, що передається між девайсами.

Рівень 7: прикладний

Верхній рівень мережевої моделі OSI, який часто називають «рівнем додатків». Це той рівень, з яким ми взаємодіємо, прості користувачі, коли працюємо за комп'ютером або ноутбуком.

На сьомому рівні здійснюються всі ключові форми взаємодії людини та машини, починаючи з використання мережевих служб та закінчуючи ідентифікацією їх за паролем, адресою, ЕЦП.