Модель OSI: описание уровней

Сетевая модель OSI (Open Systems Interconnection) — это концептуальная модель, которая делит процесс сетевого взаимодействия на 7 уровней. Каждый уровень выполняет свою задачу и взаимодействует с соседними уровнями. OSI описывает все типы сетевого взаимодействия, начиная с программного обеспечения и заканчивая аппаратными компонентами. На стандартах архитектуры OSI основаны другие сетевые модели, такие как стек TCP/IP, фактически ставший основой современного интернета. OSI описывает, как именно устройства в локальных и глобальных сетях обмениваются данными, как строятся сетевые маршруты и как взаимодействуют все устройства на пути передачи информации.

Принципы, заложенные в OSI, так или иначе используются в каждом устройстве, подключённом к сети — в компьютерах, телефонах, планшетах, сетевых принтерах, камерах видеонаблюдения, компонентах «умного дома», маршрутизаторах, модемах, точках доступа, роутерах и так далее. Понимание этих принципов необходимо для решения задач на всех уровнях передачи и получения данных и в интернете, и в локальных сетях.

Знание модели OSI значительно облегчает диагностику и отладку компьютерных сетей, поиск и устранение неисправностей.

В модель OSI входит семь уровней, или слоёв (layers):

1 Основы оси.png

1. Физический уровень (Physical Layer)

🔌 Основной параметр: электрические/физические сигналы
Этот уровень отвечает за передачу сырых битов по физической среде (провода, оптоволоконные кабеля, радиоволны). Данные на этом уровне представляют собой сигналы — электрические, световые или радиоволны. Он не понимает, что такое данные — его задача просто передавать 0 и 1. Физический уровень описывает кодирование сигналов в наборы единиц и нулей, модуляцию, частоту, амплитуду, напряжение и другие физические параметры.

Что важно на этом уровне:

Кабели (витая пара, оптоволокно)
Разъемы (RJ-45, USB и т.п.)
Скорость передачи (бит/с)
Электрические сигналы, частоты, напряжение

👉 Пример: Ethernet-кабель, по которому идут сигналы, но без структуры.

2. Канальный уровень (Data Link Layer)

🆔 Основной параметр: MAC-адрес
Отвечает за передачу кадров данных между двумя узлами в пределах одной физической сети. Здесь данные оборачиваются в кадры и добавляется MAC-адрес источника и получателя. MAC-адрес (Media Access Control, контроль доступа к среде) — это физический адрес устройства, присвоенный ему на заводе изготовителе.

Что важно на этом уровне:

MAC-адреса (уникальные аппаратные адреса сетевых карт)
Деление данных на кадры
Обнаружение и коррекция ошибок
Протоколы: Ethernet, Wi-Fi (802.11), PPP

👉 Пример: если у тебя Wi-Fi или Ethernet, MAC-адрес твоего устройства определяет его на уровне локальной сети.

3. Сетевой уровень (Network Layer)

🌍 Основной параметр: IP-адрес
Этот уровень занимается маршрутизацией — определением пути, по которому пакет должен пройти через несколько сетей от отправителя к получателю. IP-адрес (Internet Protocol address)- это уникальный числовой адрес, который используется для идентификации устройства в сети (например, в интернете или локальной сети).

Что важно на этом уровне:

IP-адресация (IPv4, IPv6)
Маршрутизация (через роутеры)
Деление на пакеты
Протоколы: IP, ICMP

👉 Пример: когда ты заходишь на сайт, твой компьютер и сервер обмениваются IP-адресами, чтобы установить связь через интернет.

4. Транспортный уровень (Transport Layer)

📦 Основной параметр: порт
Обеспечивает надежную передачу данных между программами на разных компьютерах. Использует порты для указания конкретного приложения (например, браузер, почтовый клиент и т.п.). На данной уровне задействованы два ключевых сетевых протокола — TCP и UDP. Они транспортируют пакеты, созданные на предыдущем слое.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol). В тех случаях, когда важно избежать даже малейших потерь, передавать данные лучше по протоколу TCP. Он гарантирует целостность доставляемой информации, следя за тем, чтобы каждый бит достигал своего адресата.

UDP (User Datagram Protocol). Этот протокол транспортирует информацию быстро, но не так аккуратно, как TCP. Его стоит предпочесть при работе с мультимедийными данными — некритичные потери при передаче видео или аудио не так важны, как ее скорость.

Что важно на этом уровне:

Порты (например, 80 — HTTP, 443 — HTTPS)
Надежность доставки (повторы, подтверждения)
Протоколы: TCP (надежный), UDP (быстрый, но без гарантий)

👉 Пример: твой браузер использует порт 443 для безопасного соединения с сайтом через HTTPS.

5. Сеансовый уровень (Session Layer)

🧩 Основной параметр: сеанс (сессия)
Этот уровень управляет установкой, поддержанием и завершением сеанса связи между приложениями. Он помогает различать независимые сессии (например, ты одновременно смотришь видео и загружаешь файл).

Что важно на этом уровне:

Управление сеансами (открытие, поддержание, завершение)
Синхронизация (точки восстановления при сбое)
Разделение диалогов

👉 Пример: видеозвонок по Zoom — это сеанс, в котором каналы связи должны быть согласованы и устойчивы.

6. Представительский уровень (Presentation Layer)

🔐 Основной параметр: формат данных (кодировка, шифрование)
Отвечает за правильную интерпретацию данных между системами. Преобразует данные в формат, понятный принимающему приложению. Также отвечает за шифрование и сжатие.

Что важно на этом уровне:

Форматирование (JSON, XML, JPEG, MPEG)
Шифрование (SSL/TLS)
Сжатие (gzip)

👉 Пример: твой браузер расшифровывает HTTPS-соединение — это работа представительского уровня, который преобразует зашифрованный поток в понятный HTML.

7. Прикладной уровень (Application Layer)

🌐 Основной параметр: протокол прикладного уровня (HTTP, SMTP и др.)
Это уровень, с которым взаимодействует пользователь или приложение. Здесь работают протоколы, обеспечивающие доступ к сетевым сервисам (веб, почта, чат и т.д.).

Что важно на этом уровне:

Протоколы: HTTP(S), FTP, SMTP, DNS, etc.
Пользовательские интерфейсы
Взаимодействие с приложениями

👉 Пример: ты вводишь адрес сайта в браузере — это запрос через HTTP на прикладном уровне.