Щоб кілька пристроїв могли надійно спілкуватися один з одним, необхідно мати стандарти. Хоча розробити один стандарт не повинно бути надто важко, реально, вам потрібно більше. Щоб мати кілька стандартів, які можуть працювати разом, важливо мати добре зрозумілу структуру, щоб життєво важливі ролі можна було заповнити цільовими стандартами.
Модель OSI — це структура, яка описує набір із семи рівнів зв’язку, необхідних для того, щоб програми могли спілкуватися з іншими пристроями через мережеве з’єднання. Важливо те, що ця модель не базується на жодному стандарті, тобто вона не обов’язково старіє або потребує заміни, оскільки протоколи стають застарілими.
Незважаючи на це, були опубліковані інші моделі, які мають варіації на ту саму тему, деякі з яких по суті, неофіційно, інтегровані в модель OSI. Деякі інші моделі спрощують деякі рівні таким чином, щоб краще відображати протоколи, які зараз використовуються, наприклад TCP/IP.
Шари поділяються на дві групи: медіа та хост-рівні. Медіа-рівні пов’язані з фактичною передачею даних через з’єднання до місця призначення. Рівні хоста стосуються даних, які потрібно передати, і способів їх форматування. Медіа-рівні — це фізичний, канальний і мережевий. Основними рівнями є транспортний, сеансовий, презентаційний і прикладний. Шари пронумеровані від одного до семи відповідно. Кожен шар безпосередньо взаємодіє лише з шаром під ним, надаючи можливості для взаємодії шару вище.
Рівень 1: Фізичний рівень
Фізичний рівень відповідає за передачу та прийом даних між двома пристроями. Він перетворює цифрові біти, які складають дані, у сигнали, які використовуються відповідним транспортним середовищем. Немає визначеного середовища, тому можна використовувати електричні, оптичні або радіосигнали. Теоретично це навіть не обмежується: можна використовувати аудіо, прапори або будь-який інший спосіб передачі даних.
Конкретні протоколи визначають точні характеристики того, що становить двійковий 1 або 0 на фізичному рівні. Визначення середовища передачі також залежить від окремих протоколів. Для фізичних роз’ємів це може включати кількість, положення та форму електричних контактів і спосіб їх з’єднання від одного пристрою до іншого. Прикладами протоколів, які охоплюють фізичний рівень, є Bluetooth, Ethernet і USB.
Рівень 2: Канальний рівень
Канальний рівень забезпечує структуру для двох безпосередньо підключених пристроїв. Ці пристрої будуть в одній мережі та домені конфлікту. Фактор домену колізій означає, що цей рівень декодується та використовується мережевими комутаторами, але не мережевими концентраторами. Він призначений для встановлення та припинення з’єднань між двома підключеними пристроями, а також для виявлення та, де можливо, виправлення помилок на фізичному рівні.
Цей рівень був описаний як два підрівні в моделі IEEE 802. Рівні керування доступом до середовища (MAC) і керування логічним з’єднанням (LLC). Рівень MAC відповідає за контроль того, як пристрої отримують доступ до середовища передачі та дозвіл на передачу даних. Рівень LLC інкапсулює протоколи мережевого рівня та забезпечує перевірку помилок і порядок кадрів.
Ethernet, Wi-Fi і Bluetooth — це приклади протоколів, які охоплюють рівень каналу передачі даних. MAC-адреса мережевих інтерфейсів вашого комп’ютера пов’язана з канальним рівнем даних.
Рівень 3: мережевий рівень
Мережевий рівень забезпечує функціональність для передачі пакетів між мережами. Мережевий рівень надає адресу призначення для мережевого пакета. Однак він не визначає, як туди потрапити, залишаючи це на розсуд мережі. IP-адреса є прикладом адреси мережевого рівня. Надійність доставки повідомлень на мережевому рівні не гарантується. Однак протоколи мережевого рівня можуть реалізувати методи надійної доставки повідомлень.
Рівень 4: транспортний рівень
Транспортний рівень створює фактичну послідовність даних для передачі. Він створює дані у форматах, які дозволяють їм поміститися в максимальну одиницю передачі (MTU) каналу з’єднання. MTU — це максимальна кількість байтів пакета, включаючи всі заголовки. Якщо пакет завеликий, він розбиває його на кілька пакетів для послідовної передачі.
Транспортний рівень може додатково контролювати надійність зв’язку між джерелом і одержувачем через повну лінію зв’язку, як якщо б це було одне пряме з’єднання. Деякі транспортні протоколи, наприклад UDP, не застосовують методи перевірки надійності. Навпаки, інші, такі як TCP, мають функцію виявлення помилок і повторної передачі відкинутих пакетів.
Рівні 5, 6 і 7: сеансовий, презентаційний і прикладний рівні
Рівні 5, 6 і 7, як правило, згруповані в більш сучасні моделі зв’язку, згортаючись разом у пакеті Інтернет-протоколів як рівень «Програми». У моделі OSI рівень сеансу встановлює, контролює та розриває з’єднання між двома чи більше комп’ютерами, що приблизно відповідає процесам автентифікації.
Рівень презентації інкапсулює та деінкапсулює дані. Це може бути так само просто, як форматування даних як XML, але також включає шифрування/дешифрування за допомогою TLS. Прикладний рівень стосується фактичних програм і мережевого трафіку, який вони генерують, наприклад HTTP і FTP.
Висновок
Модель OSI — це концептуальна модель, яка описує стандартну структуру телекомунікаційних систем. Він конкретно не покладається на будь-який протокол, який допомагає уникнути старіння. Оскільки нові протоколи були розроблені, деякі рівні, які вони визначають, були згруповані в більш сучасні моделі.
Це особливо помітно для шарів 5, 6 і 7, які, як правило, важко розрізнити та визначити за допомогою сучасного програмного забезпечення. Інші рівні легше пояснити, але деякі протоколи не обов’язково точно вписуються в одну категорію. Незважаючи на те, що модель OSI не ідеальна, вона допомагає зрозуміти складність і рівні протоколів і систем в Інтернет-зв’язку.