Модель OSI — семиуровневая модель связи¶
Модель OSI (от англ. Open Systems Interconnection — «взаимосвязь открытых систем») — семиуровневая эталонная модель, описывающая архитектуру сетевого взаимодействия и принципы передачи данных между разнородными компьютерными системами. Разработана Международной организацией по стандартизации (ISO) в 1984 году и описана в стандарте ISO 7498. Модель служит теоретической основой для описания сетевых протоколов и разделения функций связи на независимые уровни.
¶История создания
В конце 1970-х годов компьютерные сети развивались параллельно в нескольких направлениях: ARPANET в США, Европейская сеть пакетной передачи (Euronet), проприетарные сети IBM (SNA) и DEC (DECnet). Каждая из них имела собственную архитектуру, и оборудование разных производителей не могло обмениваться данными. В 1977 году ISO создала подкомитет по открытой системной взаимосвязи, который к 1984 году подготовил стандарт ISO 7498, описывающий семиуровневую референсную модель. Одновременно с ISO работала Международная телефонная и телеграфная консультативная комиссия (МККС, CCITT), поддержавшая модель в рекомендациях серии X.200.
¶Структура модели
Модель делит процесс передачи данных на семь абстрактных уровней. Каждый уровень выполняет определённый набор функций, опирается на услуги нижележащего и предоставляет услуги вышележащему. Данные, передаваемые через стек, инкапсулируются: на каждом уровне к ним добавляется собственный заголовок (а иногда и завершающая часть).
| № | Уровень | Основные функции | Примеры протоколов и устройств |
|---|---|---|---|
| 7 | Прикладной | Интерфейс с приложениями пользователя | HTTP, FTP, SMTP, DNS, SNMP |
| 6 | Представления | Кодирование, сжатие, шифрование данных | SSL/TLS, JPEG, MPEG, ASCII |
| 5 | Сеансовый | Управление сессиями, синхронизация обмена | NetBIOS, RPC, PPTP |
| 4 | Транспортный | Надёжная доставка, контроль потоков и ошибок | TCP, UDP, SCTP |
| 3 | Сетевой | Маршрутизация, логическая адресация | IP, ICMP, OSPF, BGP |
| 2 | Канальный | Физическая адресация, доступ к среде, обнаружение ошибок | Ethernet (MAC), Wi-Fi, PPP, ARP |
| 1 | Физический | Передача битов по среде, электрические и механические параметры | RJ-45, оптоволокно, RS-232, хабы |
¶Принципы работы
¶Инкапсуляция и деинкапсуляция
При передаче данных прикладной уровень формирует сообщение, которое последовательно передаётся вниз по стеку. Каждый уровень добавляет к полезной нагрузке собственную служебную информацию — заголовок (а на транспортном и канальном уровнях также и завершающую часть, trailer). На принимающей стороне процесс обратный: заголовки снимаются по мере продвижения данных вверх.
¶Межуровневое взаимодействие
Уровни общаются между собой через чётко определённые интерфейсы. Соседние уровни связаны вертикально, а обмен между одинаковыми уровнями разных систем — горизонтальный, логический: фактически данные проходят через нижележащие уровни.
¶Адресация
На каждом уровне используется собственная система адресации: MAC-адреса на канальном, IP-адреса на сетевом, номера портов на транспортном, доменные имена — на прикладном.
¶Отношение к модели TCP/IP
Практический интернет построен по модели TCP/IP, которая содержит четыре (в некоторых классификациях — пять) уровня: сетевой доступный, интернет-уровень, транспортный и прикладной. Модель OSI остаётся преимущественно теоретической: она не была реализована в виде единого стека протоколов, но стала универсальным языком описания сетей. Термины «уровень 2», «уровень 3» (например, в названиях коммутаторов) происходят именно из модели OSI. Протоколы, изначально разработанные для модели OSI — CLNP, FTAM, X.400, — получили ограниченное распространение.
¶Применение
Модель OSI используется при обучении сетевым технологиях, в сертификационных программах (Cisco CCNA, CompTIA Network+), при проектировании и диагностике сетей. Разделение на уровни позволяет локализовать неисправности: например, отсутствие связи на уровне 1 (обрыв кабеля) и на уровне 3 (ошибка маршрутизации) диагностируются разными средствами. Многие сетевые устройства классифицируются по уровню модели, на котором они работают: концентраторы и репитеры — первый уровень, коммутаторы — второй, маршрутизаторы — третий.
¶Критика
Исследователи отмечают искусственное разделение некоторых функций: например, TCP и IP фактически работают в тесной связке, а прикладной уровень OSI объединяет функции, которые в модели TCP/IP распределены между тремя уровнями. Стремление ISO к формальной строгости привело к сложности протоколов, что стало одной из причин, по которой модель OSI проиграла TCP/IP в практическом внедрении.
¶Источники
- ISO/IEC 7498-1. Information processing systems — Open Systems Interconnection — Basic Reference Model.
- Таненбаум Э., Уэзеролл Д. Компьютерные сети. — СПб.: Питер.
- Гриценко В. Н. Компьютерные сети: модели, технологии, протоколы.
- Куроуз Дж., Росс К. Компьютерные сети. — СПб.: Питер.