OSI (Open System Interconnect) е абстрактен модел, създаден от организацията ISO (International Organization for Standardization), който описва, как компютърните системи комуникират помежду си.
Моделът дефинира набор от правила и изисквания за комуникацията и оперативната съвместимост между различните устройства, продукти и софтуер в мрежова инфраструктура.
OSI моделът е разделен на седем слоя: физически, канален, мрежов, транспортен, сесиен, представителен, приложен.
История на OSI модела - кога и как е създаден
В началото и средата на 70-те години на 20-ти век, мрежите бяха спонсорирани до голяма степен от правителството NPL network, ARPANET, CYCLADES или разработени от доставчици със собствени стандарти като: Systems Network Architecture на IBM и Digital Equipment Corporation на DECnet.
Това води до използването на несъвместими стандарти в тези мрежи, което не позволява обмен на данни между тях и ограничавайки тяхната скалируемост и разрастване. Разработването на OSI модела започва в края на 70-те години, а през 80-те години се превръща в работещ продукт.
Слоеве на OSI модела
В таблицата можете да видите къде работят компонентите на всеки един от слоевете на OSI модела:
| OSI слой | Цел | Протокол | Единица пакет за данни (PDU) | Адрес | Устройство | Отстраняване на неизправности |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Приложен слой | (API) , достъп до файлове | HTTP, SMTP и др. | Съобщение | - | - | Wireshark |
| Презентационен слой | Форматиране, Криптиране, Компресиране |
HTTP, SMTP, SSL/TLS | Съобщение | - | - | Wireshark |
| Сесиен слой | Удостоверяване, Оторизация |
HTTP, SMTP, DNS, сокети за TCP и PPTP | Съобщение | - | Gateway | NSLOOKUP, NBSTAT, Wireshark |
| Транспортен слой | Надеждност | TCP, UDP | Сегмент (TCP), Datagram (UDP) | Порт | Firewall | TELNET, NETSTAT, Wireshark |
| Мрежов слой | Адресиране, маршрутизиране | IP, ICMP, IGMP | Пакет | IP адрес | Router | IPCONFIG, PING, TRACERT, Wireshark |
| Канален слой | Контрол на логическата връзка | Ethernet, Wi-Fi, PPP, ARP | Фрейм | MAC адрес | Switch, Access Point, Bridge | Wireshark, ARP, Светлините на устройството |
| Физически слой | Предаване | CAT 5, RJ-45 и др. | Бит | - | Хъб кабели, безжична връзка, NIC | Светлините на устройството |
1. Физически слой на OSI модела
Физическият слой на OSI модела обхваща физическия хардуер и мрежовите компоненти като UTP кабели, оптически кабели, безжични връзки.
Слой 1 на OSI модела предава данни под формата на единици и нули. Технически, този слой улавя битове от края на изпращача, кодира ги в сигнал, изпраща сигнала по мрежата и декодира сигнала в края на получателя.
По този начин, без слой 1, предаването на битове данни през мрежови устройства чрез физически носители не е възможно.
Как се осъществява комуникацията в слоевете на OSI модела?
Нека дадем пример за имейл приложение, за да разберем по-добре как данните протичат през OSI модела.
Имайте предвид, че данните преминават от Приложния слой (слой 7) към Физическия слой (слой 1) от страната на изпращача, докато от Физическия слой (слой 1) към Приложния слой (слой 7) от страната на получателя.
- Когато дадено лице изпрати имейл, той се насочва към Приложния слой (слой 7) с помощта на стандартен изходящ протокол (SMTP протокол).
- На Представителния слой (слой 6), имейл съобщението се компресира и препраща към Сесийния слой (слой 5).
- След това сесийният слой установява комуникация между подателя и изходящия сървър, като по този начин стартира комуникационната сесия.
- След това сесийният слой изпраща съобщението до транспортния слой (слой 4), който извършва сегментиране на данни.
- Сегментираното съобщение се изпраща допълнително до мрежовия слой (слой 3), който разделя сегментите на пакети от данни.
- Тези пакети от данни се препращат към Каналния слой (слой 2), където пакетите се разделят допълнително на фреймове.
- След това тези фреймове се изпращат до физическия слой (слой 1), където получените данни се преобразуват в нули и единици.
- След това тези битови потоци се изпращат през мрежата чрез кабели или мрежови връзки.
Когато имейл съобщението достигне до устройството на получателя, горният процес се обръща, което означава, че потокът от данни започва от физическия слой и завършва на приложния слой.
По този начин горните битови потоци от нули и единици се преобразуват в оригиналното имейл съобщение, което най-накрая е достъпно в имейла на получателя.
Когато получателят отговори на този имейл, процесът се повтаря, като потокът от данни започва от слой 7 до слой 1. По този начин OSI моделът улеснява комуникацията между мрежовите компоненти.
2. Канален слой на OSI модела
Вторият слой на OSI модела - каналният слой, предава данни между две връзки, които са директно свързани или работят върху една и съща мрежова архитектура.
Обикновено този слой взема пакети с данни от слой 3 и ги разделя на фреймове, преди да ги изпрати до дестинацията.
Слой 2 на OSI модела е разделен на два подслоя:
- media access control (MAC)
- logical link control (LLC).
MAC слоя управлява достъпа до мрежата както и предаването на данните през нея, а LLC слоят капсулира фреймовете с данни, предавани през мрежовата свързваща среда, като проводници или кабели.
Добре известният протокол на каналния слой включва Address Resolution Protocol (ARP), който преобразува IP адресите в MAC адреси.
3. Мрежов слой на OSI модела
Мрежовият слой на OSI модела дава възможност да се осъществява комуникацията между множество мрежи. Той получава сегменти от данни от горния слой, допълнително разбити на по-малки пакети от страната на изпращача. От страната на приемника този слой сглобява данните заедно.
Мрежовият слой осъществява функцията за маршрутизиране, при което предаването на данни се осъществява чрез избор на най-добрия възможен маршрут или път, който свързва различни мрежи и осигурява ефективен трансфер на данни. Този мрежов слой използва интернет протокол (IP) за доставка на данни.
4. Транспортен слой на OSI модела
Транспортният слой на OSI модела позволява безопасен трансфер на съобщения между подателя и получателя. Той разделя данните, получени от горния пети сесиен слой на сегменти. Също така събира отново данните от страната на получателя, за да може слоя на сесията да ги прочете.
Слой 4 на OSI модела изпълнява две критични функции:
- контрол на потока
- контрол на грешките.
Контролът на потока предполага регулиране на скоростта на трансфер на данни. Той гарантира, че комуникиращото устройство с добра мрежова връзка не изпраща данни с по-високи скорости, което е трудно за устройства с по-бавни връзки.
Контролът на грешки се отнася до функцията за проверка на грешки, за да се гарантира пълнотата на данните. В случаи на непълни данни този слой изисква от системата да изпрати отново непълните данни.
Примери за протоколи на транспортния слой включват:
- протокол за управление на предаването (TCP)
- протокол за потребителска дейтаграма (UDP).
Функции на TCP и UDP:
TCP цели да предаде данните коректно и точно, както и при дестинацията да се сглобят последователно както са били при подателя. При загуба на пакет се изисква да се изпрати отново. Това е важно при приложенията, които изискват точно съдържание повече от колкото бързо предаване, като например: web страница или е-mail.
UDP няма функционалност за препращане на загубени пакети или реасемблиране. Тук идеята е данните да стигнат максимално бързо от точка А до Б като загубата на някой пакет не е фатално. Пример е IP телефонията (Voice Over IP) или Streaming услугите.
5. Сесиен слой на OSI модела
Сесийният слой на OSI модела установява комуникационна сесия между комуникиращи обекти. Сесията се поддържа на достатъчен интервал от време, за да се осигури ефективно предаване на данни и да се избегне загубата на изчислителни ресурси.
Петият OSI слой - сесийният, е отговорен и за синхронизирането на данни, за да се поддържа плавен поток от данни. Това означава, че в ситуации, когато голям обем от данни се изпращат наведнъж, слой 5 може да раздели данните на по-малки части чрез добавяне на контролни точки (checkpoints).
Да приемем например, че искате да изпратите документ от 500 страници на друго лице. В този случай този слой може да добави контролни точки на 50 или 100 страници. Това е приложимо в случай, че прехвърлянето на документ е прекъснато поради повреда в мрежата или системата.
След като проблемът със системната повреда бъде разрешен, прехвърлянето на документи се възобновява от последната контролна точка. Такава система спестява време, като не рестартира прехвърлянето на файлове отначало.
6. Представителен слой на OSI модела
Представителният слой на OSI модела често се нарича синтаксис или слой за превод, тъй като превежда данните на приложението в мрежов формат. Този слой също криптира и декриптира данните, преди да ги предаде по мрежата.
Например, слой 6 криптира данните от приложението и ги декриптира в края на получателя, като гарантира сигурно предаване на данни. Освен това е известно, че този слой компресира данни, получени от слой 7, за да намали общия размер на прехвърлените данни. На този слой оперират SSL сертификатите.
7. Приложен слой на OSI модела
Приложният на OSI модела е най-горният слой в OSI модела. Слоят установява комуникация между приложението в мрежата и крайния потребител, който го използва, като дефинира протоколите за успешно взаимодействие с потребителя. Отличен пример за този слой са уеб браузърите, FTP приложенията, комуникация с мрежови принтери и чат приложенията.
Надяваме се с тази публикация да успяхме ясно и разбираемо да представим абстрактния OSI модел.
