Прежде чем начать рассмотрение такого вопроса из мира информационных технологий, как сетевая модель OSI, необходимо заострить внимание читателя на таком моменте, как фундаментальная важность этого вопроса для понимания современных сетевых технологий и решений. Несмотря на то, что модель OSI создана довольно давно, ее концепция до сих пор является очень важной для всех людей изучающих и практикующих информационные технологии (IT). Целью создания этой статьи и явилось желание автора простыми словами донести суть этой концепции до всех заинтересованных лиц.
При написании этого материала, пришлось дать ряд пояснений, описать подробнее кое-какие особенности OSI и сделать сравнения с иными концепциями и технологиями.
Что такое модель OSI?
OSI - семиуровневая модель, описывающая взаимодействие сетевых устройств между собой. Уровни (слои) включают в себя физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представительный и прикладной. Каждый слой имеет свои протоколы и стандарты, определяющие принципы передачи данных и взаимодействия систем.
OSI на сегодняшний момент является одной из самых широкоизвестных моделей компьютерных сетей, используемых для описания и понимания работы сетевых протоколов и коммуникаций между компьютерными системами.
История создания
Модель была разработана Международной организацией по стандартизации (ISO).
История создания OSI началась в 1977 г., когда ISO создала Техническую комиссию по информационным технологиям (TC97), которая занималась разработкой стандартов для компьютерных сетей. В то время существовало множество различных протоколов, разработанных отдельными организациями и не были совместимы между собой. Это создавало проблемы при взаимодействии компьютерных систем, особенно в условиях развития глобальных сетей.
Целью создания модели OSI было разработать универсальную модель, которая была бы применима для всех типов компьютерных сетей и обеспечивала совместимость между различными системами.
Работа по созданию модели OSI велась коллективно участниками ISO. В процессе разработки модели OSI было задействовано большое количество экспертов из разных стран и организаций (IBM, DEC, Siemens и пр.).
По итогам работы комиссии TC97 была создана модель OSI, состоящая из семи уровней, выполняющих определенные функции при работе в сети.
К середине 80-х годов прошлого века рассматриваемая модель стала формальным стандартом сетевого взаимодействия сначала в западных странах, а потом и в мире.
Важность модели OSI
Рассматриваемая модель играет ключевую роль в разработке и реализации сетевых протоколов и технологий. Ее важность заключается в нижеследующем:
- OSI предоставляет стандартную структуру и набор правил для разработки сетевых решений и приложений. Это позволяет различным производителям создавать совместимое оборудование и ПО, что способствует интероперабельности и обмену данными между разными системами.
- OSI разделяет сетевую коммуникацию на отдельные слои, каждый из которых выполняет определенные задачи. Это позволяет разработчикам сосредоточиться на конкретных аспектах сетевой архитектуры и обеспечить более эффективное и надежное функционирование сети.
- Рассматриваемая модель является универсальным инструментом, который помогает студентам, и специалистам в области информационных технологий лучше понять и изучить принципы работы сетевых протоколов. Она предоставляет структурированную основу изучения и анализа сетевых проблем.
Как работает OSI?
Каждый слой рассматриваемой модели выполняет свои функции. Взаимодействие между слоями происходит по строго определенным правилам, что дает возможность совместить различные устройства и сети. Это позволяет им взаимодействовать и обмениваться информацией.
Когда данные передаются по сети, они проходят через каждый из семи уровней, добавляя необходимую информацию и функциональность для успешной передачи.
Уровни OSI и их задачи
Уровни OSI делятся на две группы:
- Уровни среды,
- Уровни хоста.
Первые 3 уровня работают на передачу информации при помощи сетевых устройств.
Остальные 4 работают непосредственно на устройствах.
Физический уровень.
Задачи: определяет характеристики физической передачи данных через среду, такие как напряжение электрического тока, частота колебаний и среды (медные кабели, волоконно-оптические линии, беспроводные каналы и т. д.).
Примеры использования: кабели, концентраторы.
Канальный уровень.
Задачи: обеспечивает передачу данных между устройствами в локальной сети и управляет доступом к среде передачи.
Примеры устройств: коммутаторы, сетевые адаптеры.
Сетевой уровень.
Задачи: осуществляет обеспечение и управление адресацией и маршрутизацией.
Примеры устройств: маршрутизаторы.
Транспортный уровень.
Задачи: осуществляет контроль передачи данных между устройствами, обеспечивает надежность и управляет потоком данных.
Примеры использования: TCP и UDP.
Сеансовый уровень .
Задачи: управляет установлением, управлением и завершением сеансов связи между устройствами.
Пример использования: некоторое ПО для управления сессиями.
Представительский уровень.
Задачи: отвечает за преобразование информации в форму, понимаемую получателем, и обеспечивает шифрование и сжатие.
Пример использования: ПО для (де)компрессии и (де)кодирования данных.
Прикладной уровень.
Задачи: предоставляет приложениям доступ к сети и ресурсам, обеспечивает коммуникацию между этими приложениями.
Примеры ПО: браузеры, почтовые клиенты, файловые серверы.
Эти слои OSI помогают разделить функциональность сетевых систем на более мелкие компоненты, что облегчает создание, поддержку и совместимость различных сетевых устройств и приложений.
Плюсы и минусы
Рассматриваемая модель имеет ряд преимуществ и недостатков, которые следует учесть.
Плюсы
- Стандартизация. OSI предоставляет четкую и унифицированную структуру для понимания работы сетей, что способствует легкости создания и совместимости различных сетевых устройств и протоколов.
- Уровни абстракции. Рассматриваемая модель разделяет функциональность сетевого стека на слои, выполняющие конкретные задачи. Это облегчает отладку и обслуживание сети, потому что проблемы выявляются на конкретном уровне.
- Интероперабельность. Благодаря модели OSI, устройства разных вендоров могут легко взаимодействовать между собой, потому что они следуют одним и тем же стандартам и протоколам.
Рассматриваемая модель широко используется в образовательных целях. Она предоставляет прекрасный каркас для обучения сетевым технологиям.
Минусы
- OSI иногда оказывается излишне сложной для начинающих. Семь уровней и многочисленные протоколы могут вызвать путаницу и затруднить овладевание сетевыми концепциями.
- Не всегда точное соответствие реальности. В реальных сетях не всегда соблюдаются строгие границы между слоями OSI. К примеру, многие протоколы, (TCP/IP) интегрируют функциональность нескольких уровней в один.
- Избыточность. В некоторых ситуациях OSI может оказаться избыточной. Не всегда необходимо подробно разделять все функции на семь уровней.
- Отсутствие учета и поддержки современных технологий. OSI создана в 80-х гг. прошлого века, и она не учитывает некоторые современные сетевые технологии и решения, к примеру, виртуализацию и облачные вычисления.
В итоге, OSI остается важным инструментом для понимания теории построения сетей и их взаимодействия, но ее применимость может зависеть от конкретной сетевой ситуации и уровня сложности. Понимание ее плюсов и минусов поможет более эффективно использовать этот инструмент в практике.
Какие есть альтернативы?
Существует несколько альтернативных моделей сетевой архитектуры, представляющих собой различные подходы к организации сетей. Наиболее известными альтернативами OSI являются:
- Модель TCP/IP. Также известна как Internet-модель, является основой функционирования Интернета. Она состоит из четырех уровней: сетевого, уровня интернета, транспортного и уровня прикладных протоколов. Модель TCP/IP довольно широко используется в современных сетях.
- Модель DARPA. Разработана Агентством перспективных оборонных исследований США (DARPA), является предшественником модели TCP/IP. Она содержит четыре уровня: прикладных протоколов, хостов, интернета и сетевых интерфейсов.
- Модель Novell NetWare. Разработана для сетей NetWare и включает в себя пять уровней: физический, канальный, маршрутизации, транспортный и прикладной.
- Модель IBM SNA (System Network Architecture). Модель SNA, разработанная IBM, состоит из пяти уровней: прикладных протоколов, управления данными, сетевого управления, передачи данных и физический уровень.
Каждая из этих альтернатив предоставляет свой специфический набор протоколов и принципов для организации сетей. Выбор модели зависит от конкретных потребностей и требований организации.
Разница между OSI и TCP/IP
Эти две системы, OSI и TCP/IP, представляют разные концепции описания и реализации сетевых коммуникаций, и хотя они имеют много общих черт, они не являются взаимозаменяемыми, и каждая из них служит своим целям в контексте сетевых технологий.
Заключение
Мы рассмотрели важный теоретический вопрос информационных технологий (IT). По результатам вышеизложенного можно сделать следующие выводы.
Модель OSI является важной сущностью в мире IT, необходимой для понимания и проектирования компьютерных систем..
Рассмотренная модель широко используется в индустрии компьютерных сетей. И по сей день она является основой для разработки и реализации решений в области информационных технологий. Она обеспечивает стандартизацию и совместимость между различными системами, что дает им возможность взаимодействовать и обмениваться информацией между собой.
В заключение необходимо еще раз подчеркнуть, модель OSI - один из ключевых инструментов для реализации сетевых протоколов и технологий. Она предоставляет стандартную структуру и набор правил, способствующих совместимости и обмену информацией между различными IT-системами. Но, несмотря на свою значимость, модель OSI также имеет некоторые ограничения и особенности, которые следует учитывать при ее использовании.
