В этой статье вы узнаете об основных понятиях модели Open Systems Interconnections (OSI) в простой и доступной форме. Многие, вероятно, знают основы того, что такое интернет и как он работает. Есть клиент и сервер, и они «общаются» друг с другом с помощью чего-то, называемого HTTP или HTTPS?
В этой статье вы узнаете как компьютеры общаются друг с другом по сети.
Что такое модель OSI?
Модель Open Systems Interconnection или OSI - это, по сути, справочная система, определяющая, как компьютеры взаимодействуют друг с другом по сети.
Она была создана в 1983 году представителями телекоммуникационных компаний и официально стандартизирована в 1984 году Международной организацией по стандартизации (ISO).
Она разделена на семь уровней. Каждый уровень имеет свой собственный домен и получает данные от предыдущего уровня, одновременно передавая их следующему уровню.
Семь уровней:
Прикладной уровень
Уровень представления
Сеансовый уровень
Транспортный уровень
Сетевой уровень
Канальный уровень
Физический уровень
Если представить это в терминах кодирования, то каждый слой - это класс с некоторой основной функциональностью, и каждый класс взаимодействует только с классом выше или ниже его.
Имейте в виду, что модель OSI мы не используем в реальной жизни. Существует и другая модель, которая очень похожа на модель OSI, но в ней инкапсулируются первые три уровня и последние два.
Эта модель в «реальной жизни» называется моделью TCP/IP, на основе которой работает Интернет.
Но прежде чем мы перейдем к рассмотрению каждого уровня по отдельности, давайте разберемся, зачем вам изучать модель OSI, если она даже не используется в реальной жизни.
Почему важно понимать модель OSI?
Хотя модель OSI не применяется напрямую в реальной жизни, она служит отличным примером для понимания, как работает сеть. Разделение на уровни упрощает диагностику и устранение проблем, позволяет проектировать надежные системы и помогает глубже понять взаимодействие технологий.
Знание модели OSI может быть полез��ым, если вы работаете в области сетевых технологий, разработки приложений или просто хотите лучше понять, как устроен интернет. Она формирует основу для изучения протоколов, сетевой безопасности и принципов работы современных сетей.
Семь уровней модели OSI
Прикладной уровень(Application Layer)
Прикладной уровень - это то место, где работает большинство программистов.
Но это не конкретные приложения, такие как Chrome, Tik-Tok или Telegram. Это более фундаментальные вещи, такие как протоколы.
Ваш браузер делает запрос к веб-серверу по протоколу HTTP.
Ваше приложение электронной почты использует протокол SMTP для отправки и получения электронных писем.
Без протокола DNS вам пришлось бы набирать 142.250.150.138 вместо google.com.
В двух словах, прикладной уровень - это основа, которую используют почти все приложения для конечных пользователей.
Уровень представления(Presentation Layer)
После того как клиент выполнил HTTP-запрос, сам запрос передается на уровень представления. Этот слой выполняет три основные функции:
Шифрование и дешифрование
Я думаю вы не хотите, чтобы ваши данные находились в открытом доступе, поэтому умные люди создали систему Transport Layer Security(TLS). По сути, он шифрует ваши данные.И также отвечает за расшифровку запросов, поступающих с других серверов, для использования на прикладном уровне.
Сериализация и десериализация
Это сложные слова, но по сути они означают «перевод». Мы хотим «перевести» наши данные в формы, понятные нашему приложению. Например, простые структуры данных можно перевести в «объекты», которые понимает наше приложение JavaScript. С другой стороны, если мы хотим, чтобы наши данные передавались вниз по уровню, мы переведем наш объект в простые структуры данных, которые могут быть понятны на нижних уровнях.
Сжатие
В этом нет ничего сложного: чем меньше битов нужно отправить, тем быстрее будет выполнен запрос. Это также одна из основных функций уровня представления. Это сжатие без потерь, то есть никакая информация не будет потеряна в процессе. Если честно, в реальном мире большинство этих вещей выполняется на прикладном уровне. Вот почему в модели TCP/IP уровень представления является частью прикладного уровня.
Сеансовый уровень(Session Layer)
Сеансовый уровень отвечает за открытие, закрытие и поддержание соединений между клиентом и сервером. Этот уровень немного запутанный. И на самом деле я не смог найти для него много вариантов использования. Основная функция сеансового уровня - управление соединениями между клиентом и сервером.
Но что это значит? Допустим, вы хотите перейти на сайт google.com. Для этого вам сначала нужно установить соединение с google.com, поэтому вы говорите: «Эй, сервер, как дела, я хочу подключиться к google.com». Сервер отвечает: «Да, конечно». Поздравляем, вы только что установили соединение с сервером google.com и можете свободно отправить GET-запрос для получения страницы.
Короче говоря, этот уровень используется для:
открытия соединений
поддержания соединений
закрытия соединений.
Теперь перейдем к реальности: в реальной жизни этот уровень практически не существует и является частью транспортного уровня, о котором мы поговорим далее.
Транспортный уровень (Transport Layer)
Именно здесь происходит самое интересное. Транспортный уровень обычно определяется в зависимости от используемого протокола.
Два наиболее популярных из них:
Transmission Control Protocol (TCP)
Протокол пользовательских датаграмм (UDP)
TCP - один из основных протоколов в наборе интернет-протоколов. Он используется поверх IP (интернет-протокола) для обеспечения надежной передачи пакетов.TCP устраняет многие проблемы, возникающие при использовании IP, такие как потерянные пакеты, пакеты не по порядку, дубликаты пакетов и поврежденные пакеты. TCP используется в приложениях, которые требуют, чтобы все пакеты не содержали ошибок, например, при передаче текстовых сообщений.
С другой стороны, UDP не имеет статистики, то есть не сохраняет состояние между клиентом и сервером. Кроме того, он очень легкий и быстрый. Но его недостатком является ненадежность: пакеты могут пропадать, повреждаться и так далее. UDP используется в основном в тех случаях, когда вам неважно, потеряете ли вы несколько пакетов, на��ример, при передаче потокового видео. Также следует помнить, что данные на этом уровне называются сегментами.
Сетевой уровень (Network Layer)
Сетевой уровень отвечает за передачу пакетов из сети в сеть. Логичнее было если бы он назывался интернет-уровнем - потому что самый важный протокол здесь - это интернет-протокол (IP). В основном IP берет сегменты из транспортного протокола и добавляет метаданные, которые помогают определить, где находится ваш клиент в локальной сети. Еще одной функцией сетевого уровня является пересылка сообщений, то есть он пересылает ваши пакеты из сети в сеть. Данные на этом уровне называются пакетами.
Канальный уровень (Data-Link Layer)
Канальный уровень состоит из двух частей: MAC и LLC.
Этот уровень определяет, как передаются данные между двумя системами. Он заботится о том, как долго две системы общаются друг с другом, какой объем данных может быть отправлен и что произойдет, если возникнут ошибки. Все это обрабатывается на уровне Data Link.
Logical Link Layer (LLC) - этот уровень обеспечивает управление потоком, подтверждение и обработку ошибок в случае, если что-то пошло не так.
Media Access Control (MAC) - этот уровень отвечает за присвоение уникального идентификационного номера, основанного на вашей сетевой карте, называемого MAC-адресом. Это означает, что ни одно устройство не имеет одинакового MAC-адреса.
Пакеты берутся с сетевого уровня и инкапсулируются с добавлением новых заголовков для MAC-адресов клиента и сервера. В конце пакета добавляется еще одно подмножество данных, которое используется для обнаружения ошибок. Это называется хвостом. После добавления этих метаданных данные теперь называются кадром.
Физический уровень(Physical Layer)
Биты могут передаваться с помощью электричества, радиоволн или даже света.
Когда мы говорим «физический» - мы говорим не только о проводах. Данные могут передаваться самыми разными способами, например радиоволнами или даже светом. К сожалению, эти способы передачи не знают «кадров», они знают только биты. Функция этого уровня заключается в том, чтобы просто преобразовать кадры в байты (8 бит) и отправить их по какому-либо способу транспортировки (электричество, волны, свет и так далее).
В итоге наш запрос будет передан на сервер, а сервер пройдет через тот же процесс, но в обратном порядке.
Заключение
Что модель OSI - это модель того, как две системы общаются друг с другом в сети.
В реальной жизни мы не используем эту модель. Вместо нее мы используем другую похожую модель, которая называется моделью TCP/IP.
Модель OSI состоит из семи частей, каждая из которых выполняет определенную функцию.
