Модель OSI: семь уровней
Что делает каждый уровень модели OSI, какие протоколы и устройства к нему относятся, чем модель отличается от стека TCP/IP.
Модель OSI — эталонная семиуровневая схема сетевого взаимодействия. Реальные сети работают по стеку TCP/IP, но терминология и вопросы на экзамене строятся вокруг OSI.
| № | Уровень | Единица данных | Протоколы | Устройства |
|---|---|---|---|---|
| 7 | Прикладной | Данные | HTTP, FTP, SMTP, DNS, SSH | Шлюз, прокси |
| 6 | Представления | Данные | SSL/TLS, JPEG, ASCII | — |
| 5 | Сеансовый | Данные | RPC, NetBIOS, PPTP | — |
| 4 | Транспортный | Сегмент / дейтаграмма | TCP, UDP | Межсетевой экран |
| 3 | Сетевой | Пакет | IP, ICMP, OSPF, BGP | Маршрутизатор |
| 2 | Канальный | Кадр | Ethernet, PPP, ARP | Коммутатор, мост |
| 1 | Физический | Бит | витая пара, оптика, Wi-Fi (радио) | Концентратор, повторитель |
Что делает каждый уровень
- Физический — передаёт биты по среде: кодирование, уровни напряжения, разъёмы.
- Канальный — доставка внутри одного сегмента сети, MAC-адресация, обнаружение ошибок кадра, доступ к среде.
- Сетевой — логическая адресация (IP) и маршрутизация между сетями.
- Транспортный — сквозная доставка между процессами, порты, надёжность и управление потоком.
- Сеансовый — установление, поддержание и разрыв сеанса связи.
- Представления — кодировки, сжатие, шифрование.
- Прикладной — интерфейс для приложений пользователя.
Инкапсуляция
При передаче вниз по стеку каждый уровень добавляет свой заголовок: данные → сегмент (TCP-заголовок с портами) → пакет (IP-заголовок с адресами) → кадр (Ethernet-заголовок с MAC + контрольная сумма). На приёме заголовки снимаются в обратном порядке. Это и есть ответ на классический вопрос «что происходит с данными по пути».
TCP против UDP
| Признак | TCP | UDP |
|---|---|---|
| Соединение | Устанавливается (three-way handshake) | Нет, отправляем сразу |
| Надёжность | Подтверждения, повторы, гарантия порядка | Без гарантий |
| Скорость | Ниже, больше накладных расходов | Выше |
| Заголовок | 20 байт минимум | 8 байт |
| Применение | HTTP, FTP, почта, SSH | DNS, видеозвонки, стриминг, игры |
Соответствие OSI и TCP/IP
| OSI | TCP/IP |
|---|---|
| 7, 6, 5 — прикладной, представления, сеансовый | Прикладной |
| 4 — транспортный | Транспортный |
| 3 — сетевой | Межсетевой (Internet) |
| 2, 1 — канальный и физический | Сетевого доступа |
Практический вывод: OSI — учебная модель для описания и диагностики («проблема на канальном уровне»), TCP/IP — то, что реально работает. Диагностику сети принято вести снизу вверх: сначала кабель и линк, потом IP, потом порты и приложение.
Частые вопросы
На каком уровне работает коммутатор?
Классический коммутатор — на канальном (2), оперирует MAC-адресами. Коммутаторы третьего уровня умеют ещё и маршрутизацию по IP.
Куда отнести HTTPS?
Само HTTP — прикладной уровень (7), а шифрование TLS формально относят к уровню представления (6), хотя в стеке TCP/IP это всё считается прикладным уровнем.