Какой уровень модели osi обеспечивает контроль ошибок кадров

Уровни помогают сетевому специалисту визуализировать, что происходит в сетях, а также помогают определить источник проблемы в сети – на программном или аппаратном уровне.

Модель OSI также помогает разработчику приложения определить, с какими уровнями ему нужно работать. Поставщики технологий часто основываются на модели OSI, чтобы помочь клиентам понять, с каким уровнем работают их продукты.

Что такое модель OSI?

OSI (Open Systems Interconnection) — концептуальная модель взаимодействия открытых систем, которая объединяет все коммуникационные функции вычислительных или телекоммуникационных систем. OSI демонстрирует, как компьютеры или другие типы систем коммуницируют друг с другом.

Поскольку каждая система имеет свои технологические особенности и работает с разными телекоммуникационными протоколами, поставить ее в один ряд с системой с теми же характеристиками может оказаться очень сложно. Именно для этого нам и нужна модель OSI — для создания универсального стандарта связи между устройствами. Например, OSI позволяет нам отправить электронное письмо с мобильного устройства на настольный ПК и наоборот.

Модель OSI состоит из 7 взаимозависимых слоев (уровней), каждый из которых описывает путь данных от одной машины к другой. Каждый уровень выполняет определенные функции, которые решают проблемы передачи данных, такие как физическая адресация, контроль доступа, маршрутизация, повторная сборка данных и многое другое. Мы познакомимся с ними в статье. Модель OSI состоит из следующих уровней:

1. Уровень 1: Физический (Physical).
2. Уровень 2: Канальный (Data link).
3. Уровень 3: Сетевой (Network).
4. Уровень 4: Транспортный (Transport).
5. Уровень 5: Сеансовый (Session).
6. Уровень 6: Уровень представления (Presentation).
7. Уровень 7: Прикладной (Application).

Физический, канальный и сетевой уровни считаются уровнями среды, поскольку они ориентированы на аппаратное обеспечение (т. е. каждая функция обрабатывается аппаратными средствами). Транспортный, сеансовый, уровень представления и прикладной считаются уровнями хоста, поскольку они ориентированы на программное обеспечение.

Описание уровней OSI

1. Физический уровень (уровень 1)

Первый уровень OSI описывает физическую среду, необходимую для передачи необработанных двоичных данных между узлами (т. е. машинами). Физический уровень, помимо прочих, включает следующие компоненты:

• характеристика кабеля (например, тонкий коаксиальный кабель, витая пара категорий 3, 4, 5, оптоволокно);

• повторитель;

• сетевой адаптер;

• адаптер главной шины;

• контроллер сетевого интерфейса (сетевая плата);

• беспроводные технологии

Протоколы уровня 1 — RS-232, PON, DSL, Bluetooth, USB, Ethernet, ИК-порт и т. д.

Функции физического уровня

Битовая синхронизация.

При межузловой связи битовые потоки «текут» между отправителем и получателем, и наоборот. Чтобы обеспечить идеальную синхронизацию сигнала (т. е. знать, где сигнал начинается и заканчивается), мы используем часы. Это называется фазовая автоподстройка частоты (ФАПЧ, PLL).

Управление битрейтом.

Чтобы во время передачи от узла к узлу не возник маленький поток, нужен механизм управления скоростью. Функция управления битрейтом служит именно для этой цели: она определяет, сколько битов отправляется или принимается каждую секунду.

Физические топологии.

Физический уровень также дает представление о том, как различные узлы и устройства организованы в сети. Существует 4 типа сетевых топологий:

• физическая (описывает физическую схему сети);
• логическая (описывает то, как эта сеть спроектирована, т.е. сетевую архитектуру);
• информационная (описывает направление потоков информации, передаваемых по сети);
• управление обменом (принцип передачи права на пользование сетью).

Режим передачи.

Первый уровень также обрабатывает способ передачи данных между узлами. На физическом уровне определены 3 режима передачи данных:

• симплекс (связь является односторонней, т. е. получатель не может ответить на сообщение отправителя);
• полудуплекс (действие двустороннее, но по одному, например, отправитель и получатель последовательно меняются местами и отправляют сообщения по очереди);
• полный дуплекс (отправитель и получатель могут получать и отправлять ответы одновременно).

2. Канальный уровень (уровень 2)

Канальный уровень (Data Link Layer, DLL) помогает понять, как отправлять данные с одного узла на другой через физический уровень (уровень 1). Например, первый уровень работает с битами и символами, а второй уровень обрабатывает кадры (контейнеры для сетевых пакетов).

Поскольку канальный уровень построен поверх физического уровня, он должен гарантировать, что данные, отправленные с одного узла, действительно достигают другого узла без ошибок. Поскольку второй уровень обрабатывает все: от передачи до контроля ошибок, ему нужны дополнительные усилия в виде двух подуровней: LLC (управление логическим каналом) и MAC (управление доступом к среде). Давайте подробнее рассмотрим каждый из них.

Подуровни канального уровня

• Управление логическими связями (Logical Link Control, LLC)

Задача самого верхнего подуровня DLL – обеспечение соединения между DLL и вторым подуровнем (MAC). LLC также играет ключевую роль в мультиплексировании (объединении нескольких аналоговых или цифровых сигналов в один сигнал, который проходит через общую среду), обеспечивает управление потоком, идентифицирует протоколы сетевого уровня и инкапсулирует их.

• Управление доступом к среде (Medium Access Control, MAC)

Второй подуровень DLL отвечает за управление аппаратным аспектом взаимодействия между устройствами. MAC также предоставляет сетевым платам уникальные теги – MAC-адреса, которые важны для доставки данных на правильный компьютер, подключенный внутри сети. MAC позволяет взаимодействовать компьютерам, расположенным только в одной сети.

Протоколы уровня 2 — ATM, ARP, MAC, SLIP, L2TP, PLIP и т.д.

Функции канального уровня

Кадрирование.

Кадрирование означает создание контейнера для данных, передаваемых между двумя устройствами. Кадр состоит из четырех элементов:

• заголовок (содержит адреса отправителя и получателя);
• поле полезной нагрузки (тело сообщения);
• трейлер (содержит биты, используемые для обнаружения и корректировки ошибок);
• флаг (используется для обозначения начала и конца кадра).

Физическая адресация.

Кадры можно сравнить с конвертом. Чтобы письмо дошло до адресата, нам нужно указать правильный адрес на конверте. В сети канальный уровень заключает MAC-адрес отправителя/получателя в заголовок кадра, чтобы информация дошла до конкретного получателя.

Контроль ошибок.

Канальный уровень предоставляет средства для выявления и исправления ошибок, которые могут возникнуть во время передачи. Если он обнаружит потерянные или поврежденные кадры, он автоматически ретранслирует их.

Управление потоком.

Если будет отправлено слишком много данных, само сообщение может быть повреждено. Управление потоком необходимо для оптимизации передачи данных между узлами.

Контроль доступа.

Когда несколько устройств пытаются обменяться данными по одному и тому же каналу, второй подуровень (MAC) выберет, какое устройство может контролировать канал связи в данный момент.

3. Сетевой уровень (уровень 3)

Этот уровень позволяет устройствам, расположенным в разных сетях, взаимодействовать друг с другом. Сетевой уровень использует IP-адреса и маршрутизацию пакетов для обеспечения того, чтобы правильное сообщение достигло нужной стороны.

Протоколы уровня 3 — Ipv4, IPv6, ICMP, IPX, PLP, AppleTalk и т.д.

Функции сетевого уровня

Маршрутизация

Кратчайшее расстояние между двумя точками — это прямая линия, но в сетях это работает иначе, потому что иногда кратчайший маршрут может оказаться нежизнеспособным. Чтобы решить эту проблему, сетевой уровень использует протоколы для построения наилучшего возможного маршрута.

Логическая адресация

IP относится к сетевому уровню так же, как MAC относится к канальному уровню. IP позволяет системе идентифицировать каждый хост, подключенный к объединенной сети, и разработать схему адресации. Подобно физической адресации на втором уровне, при логической адресации IP-адреса отправителя и получателя будут помещены в заголовок.

4. Транспортный уровень (уровень 4)

Транспортный уровень обрабатывает все, что связано с транспортировкой пакетов. Это включает в себя сквозную доставку, подтверждение успешной передачи данных и контроль потока и ошибок. Задача четвертого уровня заключается в повторной передаче данных в случае обнаружения ошибки. Поскольку это программно-ориентированный слой, помимо обычных функций, в нем есть еще и службы.

Протоколы уровня 4 — TCP, UDP, SCTP, DCCP, SPX.

Функции транспортного уровня

Сегментация и повторная сборка

В большинстве случаев сообщение, передаваемое между отправителем и получателем, может быть слишком большим, чтобы быть переданным за один сеанс. Транспортный уровень использует функцию сегментации, чтобы разбить сообщение, переданное с сеансового уровня (уровень 5). Разбитое сообщение затем отправляется ниже на транспортный уровень (уровень 4), который повторно собирает сообщение.

Адресация точки обслуживания

Сетевые функции используют множество приложений и процессов. Чтобы узнать, какое именно приложение должно получить сообщение, используется адресация точки обслуживания Эта функция позволяет транспортному уровню добавлять к заголовку сообщения специальный тип адреса. Так уровень точно узнает, куда должно быть доставлено сообщение. Этот адрес называется адресом точки обслуживания (адресом порта).

Службы транспортного уровня

Служба с установкой соединения.

Это упрощенная версия трехстороннего рукопожатия TCP/IP на транспортном уровне. Служба состоит из трех этапов: подключение, передача данных и отключение. Отправитель соединяется с получателем, сообщение передается, и получатель подтверждает передачу. Если все в порядке, соединение разрывается.

Служба без установки соединения.

Службы без установки соединения обрабатывают только часть передачи данных, т.е. получателю не требуется подтверждать прием пакета. Служба без установки соединения менее безопасна и надежна, но значительно быстрее службы с установкой соединения.

5. Сеансовый уровень (уровень 5)

Сеансовый уровень является вторым хост-уровнем (программно-ориентированным) и отвечает за безопасность, аутентификацию, обслуживание сеанса и установление соединения.

Протоколы уровня 5 — NetBIOS, SAP, PPTP, RTP, SOCKS и т.д.

Функции сеансового уровня

Установка и завершение сеанса

Сеансовый уровень сообщает двум сторонам (отправителю и получателю), как взаимодействовать, а также как устанавливать и завершать связь.

Синхронизация

Механизм контроля ошибок сеансового уровня позволяет процессу добавлять контрольные точки (флаги) в передачу, чтобы идентифицировать и исправлять любые несоответствия по метке.

Диалоговое управление

Сеансовый уровень может «заставить» процесс передавать сообщения в полудуплексном или полнодуплексном режиме.

6. Уровень представления (уровень 6)

Этот уровень отвечает за перевод информации, полученной с прикладного уровня (уровня 7). По этой причине уровень представления также называют уровнем перевода. Другими словами, уровень 6 представляет данные в понятном человеку и машине виде, включая текст, изображения и аудио/видеоданные.

Протоколы уровня 6 — MIME, XDR, ASN.1, ASCII, PGP.

Функции уровня представления

Перевод

Уровень представления переводит текст из одной кодировки в другую. Например, из ASCII в обычный текст.

Шифрование/дешифрование

Шифрование означает использование ключа для преобразования обычного текста в зашифрованный текст и использование того же ключа для расшифровки сообщения.

Сжатие

Уровень представления использует функцию сжатия для удаления нескольких битов из сообщения, чтобы сделать передачу более плавной.

7. Прикладной уровень (уровень 7)

Уровень приложения (уровень рабочего стола) — это среда, где мы можем фактически работать с уровнями OSI. Сюда входят браузеры, почтовые клиенты, игры, видеоплееры и многое другое.

Протоколы уровня 7 — SIP, DNS, FTP, Gopher, HTTP, NFS, SMTP, Telnet, DHCP и т.д.

Функции прикладного уровня

Сетевой виртуальный терминал (Network Virtual Terminal, NVT)

NVT — это приложение, которое позволяет пользователю удаленно подключаться к другому хосту или серверу с помощью программной эмуляции.

Доступ к передаче файлов и управление ими (File Transfer Access and Management, FTAM)

FTAM — это протокол, который позволяет пользователям распространять файлы по сети и манипулировать ими. По сравнению с FTP, FTAM имеет более широкие возможности. Например, печать и буферизация, создание сетевых файловых систем и поиск записей в удаленных базах данных.

Службы прикладного уровня

Почтовые службы

Эта функция обеспечивает пересылку и хранение электронной почты. Outlook можно считать ярким примером почтовой службы прикладного уровня.

Службы каталогов

Это комплексная программная инфраструктура, помогающая находить, организовывать и управлять сетевыми ресурсами (например, LDAP, DNS, служба каталогов Netware и т.д.).

Вывод

В этой статье мы описали 7 основных уровней OSI. Важно отметить, что каждый уровень OSI имеет еще один или несколько уровней. Модель OSI является эталоном построения сетей. Она поможет понять, как работает компьютерная сеть и как правильно построить эту сеть. Зная архитектуру сети, вы сможете настроить ее и диагностировать в случае неполадок.

OSI расшифровывается как Open Systems Interconnection. Она была разработана ISO — «Международной организацией по стандартизации» в 1984 году. Это 7-уровневая архитектура, каждый уровень которой обладает определенной функциональностью. Все эти 7 уровней работают совместно для передачи данных от одного человека к другому по всему миру.

1. Физический уровень (уровень 1) :

Самым нижним уровнем эталонной модели OSI является физический уровень. Он отвечает за фактическое физическое соединение между устройствами. Физический уровень содержит информацию в виде битов. Он отвечает за передачу отдельных битов от одного узла к другому. При получении данных этот уровень получает полученный сигнал, преобразует его в 0 и 1 и отправляет их на уровень Data Link, который собирает кадр воедино.

Функции физического уровня следующие:

• Синхронизация битов: Физический уровень обеспечивает синхронизацию битов путем предоставления тактового генератора. Эти часы управляют отправителем и получателем, обеспечивая синхронизацию на уровне битов.
• Управление скоростью передачи: Физический уровень также определяет скорость передачи, т.е. количество битов, передаваемых в секунду.
• Физические топологии: Физический уровень определяет способ расположения различных устройств/узлов в сети: шина, звезда или ячеистая топология.
• Режим передачи: Физический уровень также определяет способ передачи данных между двумя подключенными устройствами. Возможны следующие режимы передачи: симплексный, полудуплексный и полнодуплексный.

2. Канальный уровень (DLL) (уровень 2) :

Канальный уровень отвечает за доставку сообщения от узла к узлу. Основная функция этого уровня заключается в обеспечении безошибочной передачи данных от одного узла к другому на физическом уровне. Когда пакет поступает в сеть, DLL отвечает за передачу его хосту, используя его MAC-адрес.
Data Link Layer делится на два подслоя:

• Управление логическим каналом (LLC)
• Управление доступом к среде передачи данных (MAC).

Пакет, полученный от сетевого уровня, далее делится на кадры в зависимости от размера кадра NIC (Network Interface Card). DLL также инкапсулирует MAC-адрес отправителя и получателя в заголовок.

MAC-адрес получателя получается путем размещения ARP (Address Resolution Protocol) запроса на провод с вопросом «У кого есть этот IP-адрес?», и в ответ хост-получатель сообщает свой MAC-адрес.

Функции уровня канала передачи данных следующие:

• Кадрирование: Кадрирование — это функция канального уровня. Она обеспечивает отправителю возможность передать набор битов, которые имеют значение для получателя. Это может быть достигнуто путем присоединения специальных битовых шаблонов к началу и концу кадра.
• Физическая адресация: После создания кадров канальный уровень добавляет физические адреса (MAC-адреса) отправителя и/или получателя в заголовок каждого кадра.
• Контроль ошибок: Канальный уровень обеспечивает механизм контроля ошибок, при котором он обнаруживает и повторно передает поврежденные или потерянные кадры.
• Управление потоком: Скорость передачи данных должна быть постоянной с обеих сторон, иначе данные могут быть повреждены, поэтому управление потоком координирует количество данных, которое может быть отправлено до получения подтверждения.
• Управление доступом: Когда один канал связи используется несколькими устройствами, подуровень MAC канального уровня помогает определить, какое устройство имеет контроль над каналом в данный момент времени.

3. Сетевой уровень (уровень 3) :

Сетевой уровень работает для передачи данных от одного узла к другому, расположенному в разных сетях. Он также заботится о маршрутизации пакетов, т.е. о выборе кратчайшего пути для передачи пакета из множества доступных маршрутов. IP-адреса отправителя и получателя помещаются в заголовок сетевым уровнем.

Функции сетевого уровня следующие:

• Маршрутизация: Протоколы сетевого уровня определяют, какой маршрут подходит от источника к месту назначения. Эта функция сетевого уровня известна как маршрутизация.
• Логическая адресация: Для того чтобы уникально идентифицировать каждое устройство в сети Интернет, сетевой уровень определяет схему адресации. IP-адреса отправителя и получателя помещаются сетевым уровнем в заголовок. Такой адрес отличает каждое устройство уникально и универсально.

4. Транспортный уровень (уровень 4) :

Транспортный уровень предоставляет услуги прикладному уровню и принимает услуги от сетевого уровня. Данные на транспортном уровне называются сегментами. Он отвечает за доставку полного сообщения из конца в конец. Транспортный уровень также обеспечивает подтверждение успешной передачи данных и повторную передачу данных в случае обнаружения ошибки.

На стороне отправителя: Транспортный уровень получает отформатированные данные с верхних уровней, выполняет сегментацию, а также реализует контроль потока и ошибок для обеспечения правильной передачи данных. Он также добавляет номера портов источника и назначения в свой заголовок и направляет сегментированные данные на сетевой уровень.

Отправитель должен знать номер порта, связанный с приложением получателя.

Как правило, этот номер порта назначения настроен либо по умолчанию, либо вручную. Например, когда веб-приложение делает запрос к веб-серверу, оно обычно использует порт номер 80, поскольку это порт по умолчанию, назначенный веб-приложениям. Многие приложения имеют порты, назначенные по умолчанию.

На стороне получателя: Транспортный уровень считывает номер порта из заголовка и пересылает полученные данные соответствующему приложению. Он также выполняет последовательность и сборку сегментированных данных.

Функции транспортного уровня следующие:

• Сегментация и повторная сборка: Этот уровень принимает сообщение от (сеансового) уровня и разбивает его на более мелкие единицы. Каждый из созданных сегментов имеет заголовок, связанный с ним. Транспортный уровень на станции назначения собирает сообщение.
• Адресация точки обслуживания: Для того чтобы доставить сообщение нужному процессу, заголовок транспортного уровня включает тип адреса, называемый адресом точки обслуживания или адресом порта. Таким образом, указывая этот адрес, транспортный уровень гарантирует, что сообщение будет доставлено нужному процессу.

Услуги, предоставляемые транспортным уровнем:

A. Служба, ориентированная на соединение: Это трехфазный процесс, который включает в себя

1. Установление соединения
2. Передача данных
3. Завершение / разъединение

При таком типе передачи данных принимающее устройство отправляет подтверждение обратно источнику после получения пакета или группы пакетов. Этот тип передачи надежен и безопасен.

B. Услуга без подключения: Это однофазный процесс, включающий передачу данных. При этом типе передачи приемник не подтверждает получение пакета. Такой подход позволяет значительно ускорить обмен данными между устройствами. Служба, ориентированная на соединение, более надежна, чем служба без соединения.

Данные на транспортном уровне называются сегментами.

Транспортный уровень управляется операционной системой. Он является частью ОС и взаимодействует с прикладным уровнем путем выполнения системных вызовов.
Транспортный уровень называется сердцем модели OSI.

5. Сеансовый уровень (Layer 5) :

Этот уровень отвечает за установление соединения, поддержание сеансов, аутентификацию, а также обеспечивает безопасность.
Функции сеансового уровня следующие:

• Установление, поддержание и завершение сеанса: Уровень позволяет двум процессам устанавливать, использовать и завершать соединение.
• Синхронизация: Этот уровень позволяет процессу добавлять в данные контрольные точки, которые считаются точками синхронизации. Эти точки синхронизации помогают определить ошибку, чтобы данные были пересинхронизированы должным образом, а концы сообщений не обрывались преждевременно, что позволяет избежать потери данных.
• Диалоговый контроллер: Сеансовый уровень позволяет двум системам начать общение друг с другом в полудуплексном или полнодуплексном режиме.

Все перечисленные ниже 3 уровня (включая сеансовый уровень) объединены в один уровень в модели TCP/IP как «прикладной уровень».
Реализация этих 3 уровней осуществляется самим сетевым приложением. Они также известны как верхние уровни или программные уровни.

Сценарий:

Рассмотрим сценарий, в котором пользователь хочет отправить сообщение через приложение Messenger, запущенное в его браузере. Мессенджер» здесь выступает в качестве прикладного уровня, который предоставляет пользователю интерфейс для создания данных. Это сообщение или так называемые данные сжимаются, шифруются (если речь идет о защищенных данных) и преобразуются в биты (0 и 1), чтобы их можно было передать.

6. Презентационный уровень (уровень 6):

Презентационный уровень также называется уровнем перевода. Данные с прикладного уровня извлекаются здесь и манипулируются в соответствии с требуемым форматом для передачи по сети.

Функции презентационного уровня следующие:

• Перевод: Например, ASCII в EBCDIC.
• Шифрование/дешифрование: Шифрование данных переводит данные в другую форму или код. Зашифрованные данные называются шифротекстом, а расшифрованные данные — открытым текстом. Для шифрования и расшифровки данных используется значение ключа.
• Сжатие: Уменьшает количество битов, которые необходимо передавать по сети.

7. Прикладной уровень (уровень 7)

На самом верху стека уровней эталонной модели OSI находится прикладной уровень, который реализуется сетевыми приложениями. Эти приложения производят данные, которые должны быть переданы по сети. Этот уровень также служит окном для доступа прикладных служб к сети и для отображения полученной информации пользователю.

Пример: Приложения — браузеры, Skype Messenger и т.д.

Функциями уровня приложений являются :

• Сетевой виртуальный терминал
• FTAM — доступ и управление передачей файлов
• Почтовые службы
• Службы каталогов

Модель OSI действует как эталонная модель и не реализована в Интернете из-за ее позднего изобретения. В настоящее время используется модель TCP/IP.

Семиуровневая модель OSI в настоящее время широко известна, как основа для построения сетевого взаимодействия во всех компьютерных системах. Несмотря на десятилетия развития ИТ и Интернета, эта технология все еще остается крайне актуальной.

В этой статье кратко объясняется, как работает и из чего состоит модель OSI, какие основные протоколы используются на каждом уровне, в чем ее преимущества и недостатки, а также, почему знать о ней полезно не только техническим специалистам.

Содержание:

• • Что такое модель OSI
  • Как работает модель OSI
  • Уровни модели OSI

Прикладной (L-7 OSI)
Представления (L-6 OSI)
Сеансовый (L-5 OSI)
Транспортный (L-4 OSI)
Сетевой (L-3 OSI)
Канальный (L-2 OSI)
Физический (L-1 OSI)

• Преимущества модели OSI
• Недостатки модели OSI
• Модель OSI и защита от DDoS

Модель взаимодействия открытых систем OSI (Open Systems Interconnection) — концептуальная модель, которая выстраивает логическую схему взаимодействия между компьютерными системами, которые могут беспрепятственно взаимодействовать с другими подобными системами.

Модель OSI также определяет логику работы сетей и эффективно описывает передачу компьютерных пакетов с использованием протоколов различных уровней. Говоря проще, суть модели OSI — создать понятную картину того, как взаимодействуют между собой различные компоненты и технологии при передаче данных по сети.

История появления

К началу 1980-х годов сетевое взаимодействие находилось в зачаточном состоянии. Инженерам нужен был способ визуализации различных элементов сетевой системы. Компьютерным системам срочно требовался стандартный язык для общения между компаниями, секторами бизнеса и культурами. Модель OSI заполнила этот пробел, предоставив функциональный способ описания и анализа сетевых структур.

Модель OSI разрабатывали исследователи из Франции, Великобритании и США, объединенные в 2 крупных проекта — Международную организацию по стандартизации или IOS (International Organization for Standardization) и Международный консультативный комитет по телеграфу и телефону или CCITT (International Telegraph and Telephone Consultative Committee).

Каждый из этих органов подготовил документ, в котором делась попытка стандартизировать то, как протоколы компьютерных сетей будут формироваться в будущем. В 1983 году эти документы объединили, а в 1984 году Международная организация по стандартизации (ISO) опубликовала их в виде единого фреймворка под названием Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем (Basic Reference Model for Open Systems Interconnection) или сокращенно OSI.

Модель OSI предоставила стандартизированный язык для сетевого анализа и коммуникации, позволяющий различным устройствам и сетям беспрепятственно передавать данные. Он стал признанным международным стандартом (ISO 7498) на многие последующие годы, соперничающим по популярности с главным отраслевым стандартом среди производителей сетевого оборудования — моделью TCP/IP.

Различия моделей OSI и TCP/IP

Основной альтернативой эталонной модели OSI является модель TCP/IP, разработанная специалистами Министерства обороны США в 1970-х годах. Свое название модель TCP/IP получила по двум основным используемым в ней протоколам — TCP или Transmission Control Protocol («Протокол управления передачей») и IP или Internet Protocol («Протокол Интернета»).

Главное различие между моделями TCP/IP и OSI заключается в количестве уровней. OSI включает семь уровней, тогда как TCP/IP объединяет уровни 5-7 OSI в один прикладной уровень, а уровни 1-2 OSI в уровень сетевого интерфейса.

Модель TCP/IP точно моделирует работу коммуникационных протоколов, поэтому хорошо подходит для общедоступных сетей. OSI — гораздо более общая модель. Она не относится к каким-либо конкретным протоколам, а описывает сетевое взаимодействие в целом.

TCP/IP больше ориентирована на практические операции — все ее уровни используются соответствующими приложениями. В модели OSI приложения могут использовать только несколько уровней, а для передачи данных критически важны лишь уровни 1-3.

Как работает модель OSI

OSI придает абстрактное значение тому, как сетевые объекты обмениваются информацией между уровнями. Это отличает взаимодействие уровней модели OSI от коммуникационных протоколов, которые предлагают конкретное техническое определение того, как сообщения должны распространяться в пределах одного уровня.

Представим, что у нас есть два сервера, которым необходимо обмениваться информацией. Блоки данных не могут просто «телепортироваться» из приложения на первом компьютере в приложение на другом. Вместо этого они проходят вниз по уровням сети, чтобы в конечном итоге достигнуть линии передачи. Когда запрос пройдет путь от одного устройства к другому, он должен повторить процесс в обратном порядке, поднимаясь по уровням, пока не достигнет принимающего приложения.

Для любого начального числа N, представляющего уровень, который передает сообщение, модель OSI может объяснять путь данных с помощью пары ключевых понятий:

• Блоки данных протокола (Протокольные блоки данных) или PDU (Protocol Data Units) — одиночные блоки информации, передаваемые межу равнозначными объектами сети. Они состоят из протоколо-зависимых  и пользовательских данных, включая полезную нагрузку (Protocol body / payload), заголовки (Protocol header) и метки конца или трейлеры (Protocol trailer).
• Блоки сервисных данных или SDU (Service Data Units) отражают содержание блоков PDU смежного верхнего уровня при их переносе на более низкий уровень сети. Их содержание эквивалентно полезной нагрузке.

При каждом последующем переходе с некоторого уровня N на некоторый уровень N-1 PDU уровня N становится новым SDU N-1. Эта полезная нагрузка помещается в PDU уровня N-1 с соответствующими заголовками и трейлерами. На противоположном конце данные проходят вверх по цепочке, разворачиваясь на каждом соответствующем этапе, пока не станут просто полезной нагрузкой, которую может использовать соответствующее устройство уровня N.

Уровни модели OSI и их функции

Модель OSI делит сеть на семь отдельных этапов или «уровней абстракции», объединенных общим стеком протоколов (о которых подробнее поговорим ниже). При этом, содержимое каждого уровня составляют не определенные программы, а общие руководства и правила, упрощающие разработку и эксплуатацию сетевых технологий.

По мере прохождения данных через сети, переданная информация опускается и поднимается по этим уровням. Теоретически каждый уровень модели OSI представляют собой связанные критические процессы передачи данных. Эти этапы могут включать шифрование, создание пакета, управление потоком и представление.

Уровни в модели OSI описывают этапы прохождения идеализированного пакета данных через систему связи. Обычно данные передаются от Прикладного уровня L-7 OSI вниз на Физический уровень L-1 OSI, а затем обратно вверх на уровень  L-7 OSI, где их могут использовать получатели. Каждый этап в семиуровневой модели имеет дело со «слоями» непосредственно выше и ниже, создавая аккуратную цепочку действий.

Кстати. Помимо разделения на семь основных сетевых уровней в модели OSI существует еще одна группировка — на уровни среды (Media Layers) и уровни хоста (Host Layers). В первую группу входят уровни с L-1 по L-3, которые предназначены для передачи данных с помощью разнообразных сетевых устройств, типа маршрутизаторов, сетевых мостов и кабелей. Во вторую включены уровни с L-4 по L-7, отвечающие за передачу информации непосредственно на устройствах — серверах, компьютерах или мобильных.

Прикладной уровень L-7 OSI

Назначение: обеспечить доступ пользователя к ресурсам сети.
Формат передачи данных (PDU): сообщение.
Основные протоколы Прикладного уровня: Hypertext Transfer Protocol (HTTP), Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), Telnet, Secure Shell (SSH), File Transfer Protocol (FTP), Simple Network Management Protocol (SNMP), Domain Name System (DNS).

На Прикладном уровне (Application Layer) пользователи взаимодействуют с данными. L-7 позволяет принимать данные для использования программным обеспечением или выполнять подготовку перед отправкой данных по цепочке уровней модели OSI.

Логический уровень не включает все приложения на границе сети – почтовые клиенты или приложения для видеоконференций, например, не входят в  L-7 OSI. Вместо этого Прикладной уровень модели OSI включает в себя программное обеспечение, которое позволяет работать сетевым приложениям.

Важные функции L-7 OSI

• Работа с протоколами и инструментами форматирования данных.
• Сетевой виртуальный терминал.
• FTAM (File Transfer Access & Management) — доступ к передаче файлов и управление ими.
• Почтовые службы.
• Службы каталогов.

Уровень представления L-6 OSI

Назначение: перевод, шифрование и сжатие данных.
Формат передачи данных (PDU): сообщение.
Основные протоколы Уровня представления: MPEG Media Transport Protocol (MMTP), Asymmetric Synchronous Channel Hopping (ASCH), Multipurpose Internet Mail Extensions (MIME), Transport Layer Security (TLS).

Уровень представления (Presentation Layer) обрабатывает данные до того, как их сможет использовать Прикладной уровень OSI. Этот слой «представляет» необработанные данные — превращает его из битового потока во что-то, что приложения могут декодировать и использовать.

Уровень представления важен в контексте безопасности. На этом этапе данные шифруются и сжимаются (или расшифровываются и распаковываются), что обеспечивает их безопасную передачу. Сжатие позволяет сетям передавать больше данных на более высоких скоростях.

Важные функции L-6 OSI

• Преобразование данных. Например, из ASCII в EBCDIC.
• Шифрование/дешифрование данных с помощью значения ключа.
• Сжатие — уменьшение числа битов, передаваемых по сети.

Сеансовый уровень L-5 OSI

Назначение: открытие, управление и закрытие сессии.
Формат передачи данных (PDU): сообщение.
Основные протоколы Сеансового уровня: Network Basic Input/Output System (NetBIOS) и Session Announcement Protocol (SAP).
Устройство: сетевой шлюз.

Когда два устройства «договариваются» о создании сеанса при передаче данных в компьютерной сети, L-5 OSI определяет правила того, как эти данные будут передаваться и аутентифицироваться. Он истекает, когда передача завершена.

Сеансовый уровень (Session Layer) отвечает за начало связи между устройствами. Он определяет, как долго длятся сеансы, и проверяет точность передачи данных. Обычно это связано с использованием контрольных точек данных или точек синхронизации данных. Контрольные точки разбивают данные на более мелкие сегменты. Каждый сегмент проверяется на достоверность перед закрытием сеанса.

Важные функции L-5 OSI

• Обеспечение эффективной передачи данных с минимальным использованием ресурсов.
• Синхронизация данных с помощью контрольных точек.
• Контроллер диалога — две системы могут начать связь в полудуплексном или дуплексном режиме.
• Обеспечение безопасности — сеансы должны быстро закрываться и включать системы аутентификации для идентификации источников данных и получателей.

Инструменты Сеансового уровня OSI

Во многих приложениях Сеансовый уровень объединен с Уровнем представления и Уровнем приложений — все они управляются как единое целое. Поэтому не существует общих инструментов для Сеансового уровня или любого из более высоких уровней.

Вместо этого пользователи могут применять инструментарий приложений. Например, FTP-приложение FileZilla предоставляет журналы и меню отладки, помогающие решать проблемы с FTP-подключением на уровне сеанса.

Транспортный уровень L-4 OSI

Назначение: передача данных от процесса на исходном компьютере к процессу на целевом компьютере.
Формат передачи данных (PDU): фрагмент.
Основные протоколы Транспортного уровня: Transmission Control Protocol (TCP) и User Datagram Protocol (UDP).
Устройство: сетевой брандмауэр (файрвол).

Транспортный уровень модели OSI (Transport Layer) включает в себя настройку прямой связи между подключенными устройствами. Он должен обеспечивать процесс непрерывности состояния при передаче данных, чтобы они отправлялись и поступали в одном и том же состоянии.

Транспортный уровень OSI управляет потоком данных в сквозной связи. Его инструменты определяют правильную скорость передачи данных, которая может варьироваться, в зависимости от скоростей соединения используемых устройств. Машины с более быстрым подключением могут перегружать устройства с более низкими скоростями, создавая проблемы с производительностью.

Важные функции L-4 OSI

• Сегментация и повторная сборка — L-4 OSI принимает сообщение от вышестоящего (Сеансового) уровня, разбивая его на более мелкие блоки. Каждый из созданных сегментов имеет связанный с ним заголовок. В пункте назначения фрагменты повторно собираются в сообщение.
• Адресация точки обслуживания — для обеспечения доставки сообщения нужному процессу заголовок L-4 OSI включает тип адреса, называемый адресом точки обслуживания (service point address) или адресом порта (port address).
• Контроль ошибок с помощью оценки пакетов данных на принимающем устройстве. Если данные поступили в ненадлежащем качестве, сервисные службы L-4 OSI запросят повторную передачу.

Инструменты Транспортного уровня OSI

Для Linux не существует универсального инструмента мониторинга транспортного уровня. Вместо этого существуют отдельные решения для определенных протоколов. Для TCP существует утилита tcptrack,  отображающая список текущих сеансов. Инструмент не предустановлен, поэтому для использования tcptrack  следует установить с помощью команды apt:

sudo apt install tcptrack

Чтобы увидеть все активные соединения интерфейса, нужно использовать параметр «-i» и имя интерфейса.

sudo tcptrack -i eth0

Еще один полезный инструмент для L-4 OSI — анализатор пакетов tcpdump, позволяющий осуществлять мониторинг исходящих и входящих пакетов на определенном интерфейсе. Атрибут «-i» указывает интерфейс для прослушивания. Интерфейс eth0 используется по умолчанию. tcpdump может также отслеживать пакеты UDP на более низких уровнях, чем Транспортный, а другой вариант позволяет пользователям просматривать заголовки Ethernet.

sudo tcpdump

Сетевой уровень L-3 OSI

Назначение: передача данных с одного хоста на другой в разных сетях.
Формат передачи данных (PDU): пакет.
Основные протоколы Сетевого уровня: Internet Protocol (IP), Border Gateway Protocol (BGP), Open Shortest Path First (OSPF), Multiprotocol Label Switching (MPLS), Internet Control Message Protocol (ICMP), Internet Group Management Protocol (IGMP).
Устройство: маршрутизатор (роутер).

Сетевой уровень OSI (Network Layer) отвечает за передачу данных между подключенными устройствами. Это делает его объектом повышенного внимания сетевых инженеров и одним из наиболее важных узлов в модели OSI.

Роль L-3 OSI заключается в создании и поддержании стабильных сетевых соединений. Данные разбиваются на пакеты, готовые к передаче по сети. Затем эти пакеты объединяются на принимающей стороне передачи, восстанавливая исходные данные.

Важные функции L-3 OSI

• Маршрутизация — аппаратные и программные средства на Сетевом уровне OSI определяют оптимальный путь передачи данных между различными сетями.
• Логическая адресация — Сетевой уровень определяет схему адресации для каждого уникального устройства в сети, размещая IP-адреса отправителя и получателя в заголовке.

Инструменты Сетевого уровня OSI

Команда ip очень полезна при проблемах сетевого уровня. Например, варианнт команды ip addr show отображает IP-адрес, связанный с каждым интерфейсом:

ip addr show

Команды ping и traceroute могут определить, достижим ли пункт назначения, а также отследить путь, по которому пакет идет к нему. Их можно использовать либо с именем маршрутизатора, либо с IP-адресом.

ping wikipedia.org

Чтобы просмотреть содержимое системной таблицы маршрутизации, можно использовать команду ip route show.

ip route show

Также при построении маршрутизации могут быть полезны команды ip neighbour show (список записей о соседних хостах) и ip nexthop show (куда будут отправлены данные при следующем переходе).

Канальный уровень L-2 OSI

Назначение: организовывать биты в кадры для обеспечения локальной передачи данных.
Формат передачи данных (PDU): кадр.
Основные протоколы Канального уровня: Rapid Assessment of Physical Activity (RAPA), Point-to-Point Protocol (PPP), Frame Relay (FR), Asynchronous Transfer Mode (ATM), оптоволоконный кабель.
Устройство: сетевой мост (переключатель).

Уровень канала передачи данных (Data Link Layer) или Канальный уровень модели OSI тесно связан с Сетевым уровнем, но обычно относится к связи между локально подключенными устройствами. Например, L-2 OSI может моделировать соединения между локальными рабочими станциями и маршрутизаторами.

На Канальном уровне данные принимаются и разбиваются на кадры. Кадры подходят для локальной передачи и взаимодействуют с двумя подуровнями уровня L-2 OSI:

1. Уровень управления доступом к среде или MAC (Media Access Control) — подключает соответствующие локальные устройства и управляет скоростью потока в сети.
2. Уровень управления логическим каналом или LLC (Logical Link Control) — устанавливает логическую основу для локальной передачи данных.

Канальный уровень регулирует потоки между локальными устройствами, аналогично Сетевому. Поэтому два уровня  L-3 и L-2 OSI часто анализируются вместе при оценке сетевых проблем.

Важные функции L-2 OSI

• Кадрирование — функция, дающая возможность передать определенный набор данных с помощью прикрепления заданных комбинаций битов к началу и концу кадра.
• Физическая адресация — L-2 OSI добавляет к заголовкам созданных кадров MAC-адреса отправителя и/или получателя.
• Мехаизм контроля ошибок  — при обнаружении ошибки L-2 OSI повторяет передачу содержащих их кадров.
• Управление скоростью передачи данных — чтобы обеспечить доставку данных в неповрежденном виде, L-2 OSI равномерно распределяет потоки информации, в соответствии с возможностями принимающей и отправляющей стороны.
• Контроль доступа — эта функция L-2 OSI определяет, какое из устройств, одновременно использующих канал связи имеет приоритет управления в данное время.

Инструменты Канального уровня OSI

Для полного анализа кадров следует использовать инструменты захвата пакетов, такие как Wireshark. Однако многие команды Linux позволяют пользователям просматривать статистику интерфейса на предмет данных пакетов и ошибок. Например, команда ip link отображает информацию о сетевых интерфейсах на сервере. Выходные данные команды включают состояние, MTU и MAC-адрес канала.

ip link show

Еще один полезный инструмент для L-2 OSI — пакетная утилита nast, которую можно использовать для анализа трафика локальной сети. Она не предустановлена, поэтому пользователя сперва потребуется установить nast с помощью команды apt:

sudo apt install nast

Далее нужно запустить команду с правами суперпользователя и указать интерфейс для прослушивания с помощью параметра «-i»:

sudo nast -i eth0

Чтобы просмотреть конфигурацию и возможности каждого сетевого интерфейса, нужно использовать команду:

ip netconf

Физический уровень L-1 OSI

Назначение: предоставлять механические и электрические средства для передачи битов в сетях.
Формат передачи данных (PDU): бит.
Основные протоколы Физического уровня: Recommended Standard 232 (RS232/EIA232), 100BaseTX, Integrated Services Digital Network (ISDN), 11.
Устройства: концентратор, повторитель (репитер), модем, кабели, радиочастотные каналы, регуляторы напряжения и устройства маршрутизации.

Физический уровень сетевой модели OSI (Physical Llayer) охватывает всю физическую инфраструктуру и оборудование, необходимые для передачи данных. L-2 OSI преобразует данные в цифровой битовый поток, сформированный из 1 и 0 на физическом уровне. Форма этого битового потока согласовывается двумя устройствами перед передачей, что позволяет реконструировать данные на принимающей стороне.

Физический уровень OSI часто является первым местом, на которое следует обратить внимание при устранении неполадок в сетях. Плохое соединение кабелей и неисправные блоки питания — распространенные проблемы, которые можно решить относительно просто.

Важные функции L-1 OSI

• Синхронизация битов отправителя и получателя.
• Контроль скорости передачи данных — количества битов, отправляемых в секунду.
• Определение физических топологий сетевых устройств.
• Выбор режима передачи данных, включая: симплексный, полудуплексный и дуплексный.

Инструменты Физического уровня OSI

В лабораторных условиях мультиметр или осциллограф помогут проверить качество сетевого оборудования. Однако на практике способа отладки проблем на Физическом уровне фактически не существует. Часто для устранения неисправности требуется череда проб и ошибок в процессе замены кабелей, разъемов и физических портов.

Межуровневые функции

Многие приложения или службы соединяют различные уровни в иерархии OSI. Эти сервисы называются межуровневыми функциями. К межуровневым функциям относятся критически важные службы, влияющие на несколько частей процесса передачи данных, например:

• Инструменты управления безопасностью для настройки и мониторинга обмена данными между сетевыми устройствами.
• Многопротокольная коммутация по меткам или MPLS (Multi-protocol label switching) для передачи кадров данных между сетями.
• Протоколы для преобразования IP-адресов в MAC-адреса, работающие на канальном и сетевом уровнях.
• Службы поиска системы доменных имен (DNS).
• Общая архитектура безопасности, рекомендованная стандартом ITU x.800.

Межуровневые функции работают на разных сетевых уровнях, регулируя и отслеживая трафик, обеспечивая безопасность данных и решая проблемы по мере их возникновения. По этой причине межуровневые сервисы являются основной частью планирования сетевой безопасности.

Кстати. Для запоминания всех уровней модели OSI с седьмого по первый можно использовать англоязычный акроним APSTNDP (All People Seem To Need Data Processing, «Похоже, всем людям нужна обработка данных»).

Как происходит передача данных по уровням модели OSI

•  L-7 OSI. Клиент веб-браузера взаимодействует с протоколом приложения на Прикладном уровне. Запрос пользователя преобразуется в сообщение HTTP или HTTPS. Протокол DNS используется для преобразования доменного имени в IP-адрес.
•  L-6 OSI. Если используется HTTPS, Уровень представления шифрует исходящий запрос с помощью сокета TLS. При необходимости данные кодируются или переводятся в другой набор символов.
• L-5 OSI. На Сеансовом уровне устанавливается сеанс для отправки и получения сообщений HTTP/HTTPS. В большинстве случаев Сеансовый уровень открывает сеанс TCP, поскольку просмотр веб-страниц требует надежной передачи. Однако некоторые потоковые приложения могут выбрать сеанс UDP.
• L-4 OSI. Протокол TCP Транспортного уровня инициирует соединение с целевым сервером. Когда сеанс работает, он передает пакеты в их первоначальном порядке и обеспечивает их отправку и получение. UDP отправляет все пакеты самым простым способом — без необходимости прямого подключения и ожидания подтверждений. При необходимости пакеты данных сегментируются на более мелкие части. Транспортный протокол перенаправляет все исходящие пакеты на Сетевой уровень.
• L-3 OSI. На Сетевом уровне протоколы маршрутизации решают, какой выходной интерфейс использовать на основе адреса назначения. Данные, включая адресную информацию, инкапсулируются внутри IP-пакета. Затем пакет пересылается на Канальный уровень.
• L-2 OSI. Канальный уровень преобразует IP-пакеты в кадры, что может привести к их дальнейшей фрагментации. Кадры строятся на основе используемого протокола канала передачи данных.
• L-1 OSI. На физическом уровне кадры преобразуются в поток битов и передаются на носитель.

Преимущества модели OSI

Поиск неисправностей. Иерархия OSI является хорошим средством обнаружения сетевых недостатков. Технические специалисты могут использовать эту модель для обнаружения проблем в масштабах всей сети, проблем с приложениями или сбоев в физическом оборудовании. OSI предлагает четкий способ разбить проблемы на управляемые части.

Маркетинг. Модель уровня OSI позволяет поставщикам программного и аппаратного обеспечения описывать функции продуктов. Маркетологи могут четко объяснить покупателям, какое место их продукты занимают в иерархии OSI. Покупатели могут понять, как эти продукты впишутся в архитектуру сети.

Разработка программного обеспечения. Модель OSI помогает разработчикам на этапах планирования и написания кода. Разработчики могут моделировать, как приложения будут работать на определенных уровнях. Модель уровня определяет, как приложения будут взаимодействовать с другими сетевыми компонентами и с инструментами других поставщиков.

Кибербезопасность. Система OSI позволяет ИБ-специалистам эффективно выявлять уязвимости в системе безопасности. Классифицируя риски в соответствии с уровнями OSI, они могут определить, где находятся данные в сетевой иерархии, и выбрать подходящие средства защиты. Эта концепция также помогает организовать безопасную миграцию в облако.

Недостатки модели OSI

Модель OSI полезна как инструмент для понимания работы сетей, однако и она имеет ряд недостатков.

Многие эксперты утверждают, что система OSI устарела. По их мнению, в эпоху развитых интернета и облачных вычислений разделение сетевых структур на семь различных уровней больше не имеет смысла. Интернет в целом больше соответствует модели TCP/IP, чем модели OSI. Именно по этой причине OSI так и не стала главным отраслевым стандартом у производителей сетевого оборудования, уступив эту функцию TCP/IP.

В 7-уровневой модели также могут быть избыточные элементы. Например, Сеансовый уровень (L-5 OSI) и Уровень представления (L-6 OSI) могут не иметь практического значения в реальных сетях.

Модель не отражает реальную структуру сети. Некоторые сетевые функции охватывают разные уровни OSI, создавая ненужную путаницу.

Модель OSI и защита от DDoS

Сетевая модель OSI — это основа для формирования противодействия таким серьезным угрозам кибербезопасности, как распределенные атаки типа «отказ в обслуживании» или DDoS. В зависимости от уровня OSI, будут различаться разновидности DDoS-атак перечень мер по борьбе с ними. Например:

• L-7 OSI. Популярные виды DDoS: HTTP(S) GET/POST-флуд, взлом протокола BGP, атака «медленными сессиями». Методы защиты: мониторинг приложений и отслеживание атак «нулевого дня» и кибернападений на данном уровне OSI.
• L-6 OSI. Популярные виды DDoS: отправка ложных или искаженных SSL-запросов. Методы защиты: фильтрация, очистка и маршрутизация SSL-трафика.
• L-5 OSI. Популярные виды DDoS: атаки через уязвимости в сетевых протоколах для терминальных интерфейсов (например, Telnet). Методы защиты: ограничивать доступ к сетевому оборудованию, регулярно обновлять версии ПО.
• L-4 OSI. Популярные виды DDoS: SYN-флуд (TCP/SYN), UDP-флуд, SMURF-атаки. Методы защиты: фильтрация и ограничение числа подключений от конкретных источников.
• L-3 OSI. Популярные виды DDoS: ICMP-флуд (пинг-флуд), POD («пинг смерти»), SMURF-атаки. Методы защиты: фильтрация и перенаправление ложного трафика с помощью эвристических алгоритмов.
• L-2 OSI. Популярные виды DDoS: нарушение стандартного потока сетевых данных между устройствами с помощью манипуляции данными в полях SRC/MAC и DST/MAC. Методы защиты: использование современных управляемых коммутаторов.
• L-1 OSI. Популярные виды DDoS: физическое повреждение или нарушение функциональности оборудования. Методы защиты: использование системы ограничения и контроля доступа к оборудованию.

Учитывая тот факт, что сегодня организаторы распределенных кибернападений зачастую используют методики, охватывают сразу несколько сетевых уровней, сервисы защиты от DDoS-атак должны также покрывать все семь уровней OSI.

Заключение

Модель OSI представляет собой основу для понимания сетевых коммуникаций. Она разбивает сетевой стек на семь уровней. Уровни варьируются от низкоуровневого физического уровня до прикладного уровня, находящегося ближе всего к пользователю компьютера.

Хотя OSI является удобной моделью обучения, она относительно абстрактна и не всегда отражает поведение в реальном мире. Протоколы модели OSI так никогда и не были реализованы «в железе», а наиболее часто используемые сетевые протоколы более тесно связаны со стеком TCP/IP.

Однако модель OSI является неотъемлемой частью многих сетевых методов, и многие распространенные сетевые инструменты по-прежнему сопоставляются с различными уровнями OSI. К тому же концептуальные принципы, изложенные в этой модели являются основой для построения систем кибербезопасности и защиты от распределенных сетевых атак.

OSI представляла собой первую систематическую попытку стандартизировать сетевой язык, предоставив экспертам единый язык для обсуждения сетевой ИТ-архитектуры. Эта иерархия упростила сравнение приложений, протоколов, профилей оборудования и многого другого. Тот факт, что модель OS используется во всем мире, даже спустя десятилетия, после появления, показывает, что концепция OSI по-прежнему сохраняет актуальность во многих практических сферах.

Главная / Интернет-технологии /
Основные протоколы интернет / Тест 1

Какая сетевая  модель предложена  ISO для организации  взаимодействия протоколов открытых систем?

Какие из нижеперечисленных уровней модели OSI обеспечивают взаимодействие  программных систем обмена данными?

Какому уровню модели OSI принадлежит "передача битов через физическую среду" ?

Какой уровень модели OSI обеспечивает контроль ошибок кадров ?

Какой уровень модели OSI обеспечивает адресацию точки сервиса (процесс- процесс)?

Какому уровню модели OSI принадлежит "повторная сборка пакетов данных"?

Какой уровень модели OSI обеспечивает сжатие информации?

На каком уровне используется технология  PDH (Плезиохронная цифровая иерарахия)?

На каком уровне используется технология  PDH (Плезиохронная цифровая иерарахия)?

На каком уровне используется  протокол SMTP (простой почтовый протокол)?

Из скольки бит в настоящее время состоит IP v.4- адрес?

Как преобразуются заголовки если пакет данных перемещается от нижних к верхним уровням?

Что такое в стандартах ISO открытая система?

Какова главная функция физического уровня?

Какому уровню модели OSI принадлежит " электрический и функциональный интерфейс" ?

Какому уровню модели OSI принадлежит "определение кадра" ?

Какой уровень модели OSI обеспечивает сегментацию и повторную сборку?

Какова главная функция  уровня сеанса?

Какому уровню модели OSI принадлежит "замена кода ASC II двоично-десятичным кодом" ?

На каком уровне используется технология  SDH (Синхронная цифровая иерархия)?

На каком уровне используется  протокол ICMP (протокол управляющих сообщений)?

На каком уровне используется  протокол FTP (протокол передачи файлов)?

Какой адрес использует хост на сети A , когда передает сообщение от одной процесса (функционирующей программы )  к заданному процессу хоста B?

Какое назначение контрольных точек (точки синхронизации) при синхронизации сеансового уровня?

Из скольких уровней состоит модель OSI?

Какой уровень модели OSI обеспечивает физические характеристики интерфейсов и сред передачи ?

Какой уровень модели OSI обеспечивает режим передачи (симплексный, дуплексный, полудуплексный, многоточечное соединение)?

Какой уровень модели OSI обеспечивает управление доступом к линии связи?

Какой уровень модели OSI обеспечивает управление подключением (установлением соединения или дейтограммный режим)?

Какой уровень модели OSI обеспечивает управление диалог между двумя системами?

Какова главная функция прикладного уровня?

На каком уровне используется технология  ATM (Режим ассинхронной передачи)?

На каком уровне используется  протокол ICMP (протокол управляющих сообщений)?

На каком уровне используется  протокол DNS (служба доменных имен)?

Какие из нижеперечисленных свойств являются  преимуществами  IPv.6 перед IPv.4

Функции какого уровня служат связью между уровнями поддержки пользователя и уровнями поддержки сети

Как происходит обмен между уровнями модель OSI?

Какой уровень модели OSI обеспечивает физические представление бит и тип двоичного кодирования?

Какова главная функция канального уровня?

Какова главная функция сетевого  уровня? 

Какой уровень модели OSI обеспечивает управление потоком "из конца в конец"?

Какой уровень модели OSI обеспечивает сихронизацию передачи файлов?

Какой уровень модели OSI обеспечивает услуги электронной почты?

На каком уровне используется технология  Token Ring (маркерное кольцо)?

На каком уровне используется  протокол IGMP (протокол управления группами)?

На каком уровне используется  протокол HTTP (протокол передачи гипертекста)

Какой протокол версии IPv4 удален при использовании версии IPv.6?

Какой адрес рассматривает маршрутизатор, когда хост на сети A передает сообщение хосту на сети B?

Что определяет интерфейс  между уровнями модели OSI?

Какой уровень модели OSI определяет скорость побитовой передачи?

Какова главная функция канального уровня?

Какой уровень модели OSI обеспечивает логическую адресацию ?

Какому уровню модели OSI принадлежит "обеспечение доступа к сети конечного пользователя" ?

Какому уровню модели OSI принадлежит "услуги преобразования кодов"?

Какому уровню модели OSI принадлежит "управление связи с внешним миром"?

На каком уровне используется технология л PPP ("точка-точка")?

На каком уровне используется  протокол RIP (протокол обмена маршрутной информацией)?

На каком уровне используется  протокол HTML (язык разметки гипертекста)?

Сколько бит в адресах IP v.6?

Из скольки бит в настоящее время состоит IP v.4-адрес?

Что что описывают протоколы  модели OSI?

Какой уровень модели OSI обеспечивает синхронизацию битов?

Какой уровень модели OSI обеспечивает синхронизацию кадров ?

Какой уровень модели OSI обеспечивает маршрутизацию ?

Какому уровню модели OSI принадлежит "пакетная коммутация" ?

Какому уровню модели OSI принадлежит "управление и завершение сеанса"?

Какому уровню модели OSI принадлежит "посылка сообщения по электронной почте" ?

На каком уровне используется  протокол PPP ("точка-точка")?

На каком уровне используется  протокол OSPF (протокол "открыть кратчайший путь первым")?

На каком уровне используется  протокол WWW (мировая паутина)

Для передачи каких единиц информации по физической среде предназначен физический уровень?

Какой адрес использует хост на сети A , когда передает сообщение от одной процесса (функционирующей программы )  к заданному процессу хоста B?

Как изменяется информация при передаче сообщений между уровнями модели OSI?

Какой уровень модели OSI обеспечивает конфигурацию линий (точка-точка, многоточечное соединение)?

Какой уровень модели OSI обеспечивает физическую адресацию кадров ?

Какому уровню модели OSI принадлежит "выбор другой  сети" ?

Какому уровню модели OSI принадлежит "достоверная доставка сообщения "процесс - процесс"" ?

Какова главная функция  уровня представления?

Какому уровню модели OSI принадлежит "передача файлов" ?

На каком уровне используется  протокол UDP (дейтаграммный протокол пользователя)?

На каком уровне используется  протокол BPG (протокол пограничной маршрутизации)?

Какому уровню модели OSI принадлежит "обмен сообщениями с прикладной программой" ?

Почему была разработана модель OSI?

Какие из нижеперечисленных свойств являются  преимуществами  IPv.6 перед IPv.4

Какие из нижеперечисленных уровней модели OSI имеют дело с физическими аспектами обмена данными?

Какой уровень модели OSI обеспечивает конфигурацию линий (точка-точка, многоточечное соединение)?

Какой уровень модели OSI обеспечивает управление потоком кадров?

Какова главная функция транспортного уровня?

Какому уровню модели OSI принадлежит "исправление ошибок и повторная передача" ?

Какой уровень модели OSI обеспечивает шифрование информации и дешифрование?

Какому уровню модели OSI принадлежит "обмен сообщениями с прикладной программой" ?

На каком уровне используется  протокол TCP/IP (протокол управления передачей)?

На каком уровне используется  протокол BPG (протокол пограничной маршрутизации)?

На каком уровне используется  физический адрес?

Какой протокол версии IPv4 удален при использовании версии IPv.6?

The Open Systems Interconnection model (OSI model) is a conceptual model from the International Organization for Standardization (ISO) that «provides a common basis for the coordination of standards development for the purpose of systems interconnection.»^[2] In the OSI reference model, the communications between a computing system are split into seven different abstraction layers: Physical, Data Link, Network, Transport, Session, Presentation, and Application.^[3]

The model partitions the flow of data in a communication system into seven abstraction layers to describe networked communication from the physical implementation of transmitting bits across a communications medium to the highest-level representation of data of a distributed application. Each intermediate layer serves a class of functionality to the layer above it and is served by the layer below it. Classes of functionality are realized in all software development through all standardized communication protocols.

Each layer in the OSI model has well-defined functions, and the methods of each layer communicate and interact with those of the layers immediately above and below as appropriate.

The Internet protocol suite as defined in RFC 1122 and RFC 1123 is a model of networking developed contemporarily to the OSI model, and was funded primarily by the U.S. Department of Defense. It was the foundation for the development of the Internet. It assumed the presence of generic physical links and focused primarily on the software layers of communication, with a similar but much less rigorous structure than the OSI model.

In comparison, several networking models have sought to create an intellectual framework for clarifying networking concepts and activities,^{[citation needed]} but none have been as successful as the OSI reference model in becoming the standard model for discussing and teaching networking in the field of information technology. The model allows transparent communication through equivalent exchange of protocol data units (PDUs) between two parties, through what is known as peer-to-peer networking (also known as peer-to-peer communication). As a result, the OSI reference model has not only become an important piece among professionals and non-professionals alike, but also in all networking between one or many parties, due in large part to its commonly accepted user-friendly framework.^[4]

History[edit]

The development of the OSI model started in the late 1970s to support the emergence of the diverse computer networking methods that were competing for application in the large national networking efforts in the world (see OSI protocols and Protocol Wars). In the 1980s, the model became a working product of the Open Systems Interconnection group at the International Organization for Standardization (ISO). While attempting to provide a comprehensive description of networking, the model failed to garner reliance during the design of the Internet, which is reflected in the less prescriptive Internet Protocol Suite, principally sponsored under the auspices of the Internet Engineering Task Force (IETF).

In the early- and mid-1970s, networking was largely either government-sponsored (NPL network in the UK, ARPANET in the US, CYCLADES in France) or vendor-developed with proprietary standards, such as IBM’s Systems Network Architecture and Digital Equipment Corporation’s DECnet. Public data networks were only just beginning to emerge, and these began to use the X.25 standard in the late 1970s.^[5][6]

The Experimental Packet Switched System in the UK circa 1973–1975 identified the need for defining higher level protocols.^[5] The UK National Computing Centre publication, Why Distributed Computing, which came from considerable research into future configurations for computer systems,^[7] resulted in the UK presenting the case for an international standards committee to cover this area at the ISO meeting in Sydney in March 1977.^[8][9]

Beginning in 1977, the ISO initiated a program to develop general standards and methods of networking. A similar process evolved at the International Telegraph and Telephone Consultative Committee (CCITT, from French: Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique). Both bodies developed documents that defined similar networking models. The British Department of Trade and Industry acted as the secretariat, and universities in the United Kingdom developed prototypes of the standards.^[10]

The OSI model was first defined in raw form in Washington, D.C., in February 1978 by French software engineer Hubert Zimmermann, and the refined but still draft standard was published by the ISO in 1980.^[11]

The drafters of the reference model had to contend with many competing priorities and interests. The rate of technological change made it necessary to define standards that new systems could converge to rather than standardizing procedures after the fact; the reverse of the traditional approach to developing standards.^[12] Although not a standard itself, it was a framework in which future standards could be defined.^[13]

In May 1983,^[14] the CCITT and ISO documents were merged to form The Basic Reference Model for Open Systems Interconnection, usually referred to as the Open Systems Interconnection Reference Model, OSI Reference Model, or simply OSI model. It was published in 1984 by both the ISO, as standard ISO 7498, and the renamed CCITT (now called the Telecommunications Standardization Sector of the International Telecommunication Union or ITU-T) as standard X.200.

OSI had two major components: an abstract model of networking, called the Basic Reference Model or seven-layer model, and a set of specific protocols. The OSI reference model was a major advance in the standardisation of network concepts. It promoted the idea of a consistent model of protocol layers, defining interoperability between network devices and software.

The concept of a seven-layer model was provided by the work of Charles Bachman at Honeywell Information Systems.^[15] Various aspects of OSI design evolved from experiences with the NPL network, ARPANET, CYCLADES, EIN, and the International Networking Working Group (IFIP WG6.1). In this model, a networking system was divided into layers. Within each layer, one or more entities implement its functionality. Each entity interacted directly only with the layer immediately beneath it and provided facilities for use by the layer above it.

The OSI standards documents are available from the ITU-T as the X.200 series of recommendations.^[16] Some of the protocol specifications were also available as part of the ITU-T X series. The equivalent ISO/IEC standards for the OSI model were available from ISO. Not all are free of charge.^[17]

OSI was an industry effort, attempting to get industry participants to agree on common network standards to provide multi-vendor interoperability.^[18] It was common for large networks to support multiple network protocol suites, with many devices unable to interoperate with other devices because of a lack of common protocols. For a period in the late 1980s and early 1990s, engineers, organizations and nations became polarized over the issue of which standard, the OSI model or the Internet protocol suite, would result in the best and most robust computer networks.^[9][19][20] However, while OSI developed its networking standards in the late 1980s,^[21][22] TCP/IP came into widespread use on multi-vendor networks for internetworking.

The OSI model is still used as a reference for teaching and documentation;^[23] however, the OSI protocols originally conceived for the model did not gain popularity. Some engineers argue the OSI reference model is still relevant to cloud computing.^[24] Others say the original OSI model doesn’t fit today’s networking protocols and have suggested instead a simplified approach.^[25][26]

Definitions[edit]

Communication protocols enable an entity in one host to interact with a corresponding entity at the same layer in another host. Service definitions, like the OSI model, abstractly describe the functionality provided to a layer N by a layer N−1, where N is one of the seven layers of protocols operating in the local host.

At each level N, two entities at the communicating devices (layer N peers) exchange protocol data units (PDUs) by means of a layer N protocol. Each PDU contains a payload, called the service data unit (SDU), along with protocol-related headers or footers.

Data processing by two communicating OSI-compatible devices proceeds as follows:

1. The data to be transmitted is composed at the topmost layer of the transmitting device (layer N) into a protocol data unit (PDU).
2. The PDU is passed to layer N−1, where it is known as the service data unit (SDU).
3. At layer N−1 the SDU is concatenated with a header, a footer, or both, producing a layer N−1 PDU. It is then passed to layer N−2.
4. The process continues until reaching the lowermost level, from which the data is transmitted to the receiving device.
5. At the receiving device the data is passed from the lowest to the highest layer as a series of SDUs while being successively stripped from each layer’s header or footer until reaching the topmost layer, where the last of the data is consumed.

Standards documents[edit]

The OSI model was defined in ISO/IEC 7498 which consists of the following parts:

• ISO/IEC 7498-1 The Basic Model
• ISO/IEC 7498-2 Security Architecture
• ISO/IEC 7498-3 Naming and addressing
• ISO/IEC 7498-4 Management framework

ISO/IEC 7498-1 is also published as ITU-T Recommendation X.200.

Layer architecture[edit]

The recommendation X.200 describes seven layers, labelled 1 to 7. Layer 1 is the lowest layer in this model.

Layer 1: Physical layer[edit]

The physical layer is responsible for the transmission and reception of unstructured raw data between a device, such as a network interface controller, Ethernet hub, or network switch, and a physical transmission medium. It converts the digital bits into electrical, radio, or optical signals. Layer specifications define characteristics such as voltage levels, the timing of voltage changes, physical data rates, maximum transmission distances, modulation scheme, channel access method and physical connectors. This includes the layout of pins, voltages, line impedance, cable specifications, signal timing and frequency for wireless devices. Bit rate control is done at the physical layer and may define transmission mode as simplex, half duplex, and full duplex. The components of a physical layer can be described in terms of a network topology. Physical layer specifications are included in the specifications for the ubiquitous Bluetooth, Ethernet, and USB standards. An example of a less well-known physical layer specification would be for the CAN standard.

The physical layer also specifies how encoding occurs over a physical signal, such as electrical voltage or a light pulse. For example, a 1 bit might be represented on a copper wire by the transition from a 0-volt to a 5-volt signal, whereas a 0 bit might be represented by the transition from a 5-volt to a 0-volt signal. As a result, common problems occurring at the physical layer are often related to the incorrect media termination, EMI or noise scrambling, and NICs and hubs that are misconfigured or do not work correctly.

Layer 2: Data link layer[edit]

The data link layer provides node-to-node data transfer—a link between two directly connected nodes. It detects and possibly corrects errors that may occur in the physical layer. It defines the protocol to establish and terminate a connection between two physically connected devices. It also defines the protocol for flow control between them.

IEEE 802 divides the data link layer into two sublayers:^[28]

• Medium access control (MAC) layer – responsible for controlling how devices in a network gain access to a medium and permission to transmit data.
• Logical link control (LLC) layer – responsible for identifying and encapsulating network layer protocols, and controls error checking and frame synchronization.

The MAC and LLC layers of IEEE 802 networks such as 802.3 Ethernet, 802.11 Wi-Fi, and 802.15.4 Zigbee operate at the data link layer.

The Point-to-Point Protocol (PPP) is a data link layer protocol that can operate over several different physical layers, such as synchronous and asynchronous serial lines.

The ITU-T G.hn standard, which provides high-speed local area networking over existing wires (power lines, phone lines and coaxial cables), includes a complete data link layer that provides both error correction and flow control by means of a selective-repeat sliding-window protocol.

Security, specifically (authenticated) encryption, at this layer can be applied with MACsec.

Layer 3: Network layer[edit]

The network layer provides the functional and procedural means of transferring packets from one node to another connected in «different networks». A network is a medium to which many nodes can be connected, on which every node has an address and which permits nodes connected to it to transfer messages to other nodes connected to it by merely providing the content of a message and the address of the destination node and letting the network find the way to deliver the message to the destination node, possibly routing it through intermediate nodes. If the message is too large to be transmitted from one node to another on the data link layer between those nodes, the network may implement message delivery by splitting the message into several fragments at one node, sending the fragments independently, and reassembling the fragments at another node. It may, but does not need to, report delivery errors.

Message delivery at the network layer is not necessarily guaranteed to be reliable; a network layer protocol may provide reliable message delivery, but it need not do so.

A number of layer-management protocols, a function defined in the management annex, ISO 7498/4, belong to the network layer. These include routing protocols, multicast group management, network-layer information and error, and network-layer address assignment. It is the function of the payload that makes these belong to the network layer, not the protocol that carries them.^[29]

Layer 4: Transport layer[edit]

The transport layer provides the functional and procedural means of transferring variable-length data sequences from a source host to a destination host from one application to another across a network, while maintaining the quality-of-service functions. Transport protocols may be connection-oriented or connectionless.

This may require breaking large protocol data units or long data streams into smaller chunks called «segments», since the network layer imposes a maximum packet size called the maximum transmission unit (MTU), which depends on the maximum packet size imposed by all data link layers on the network path between the two hosts. The amount of data in a data segment must be small enough to allow for a network-layer header and a transport-layer header. For example, for data being transferred across Ethernet, the MTU is 1500 bytes, the minimum size of a TCP header is 20 bytes, and the minimum size of an IPv4 header is 20 bytes, so the maximum segment size is 1500−(20+20) bytes, or 1460 bytes. The process of dividing data into segments is called segmentation; it is an optional function of the transport layer. Some connection-oriented transport protocols, such as TCP and the OSI connection-oriented transport protocol (COTP), perform segmentation and reassembly of segments on the receiving side; connectionless transport protocols, such as UDP and the OSI connectionless transport protocol (CLTP), usually do not.

The transport layer also controls the reliability of a given link between a source and destination host through flow control, error control, and acknowledgments of sequence and existence. Some protocols are state- and connection-oriented. This means that the transport layer can keep track of the segments and retransmit those that fail delivery through the acknowledgment hand-shake system. The transport layer will also provide the acknowledgement of the successful data transmission and sends the next data if no errors occurred.

Reliability, however, is not a strict requirement within the transport layer. Protocols like UDP, for example, are used in applications that are willing to accept some packet loss, reordering, errors or duplication. Streaming media, real-time multiplayer games and voice over IP (VoIP) are examples of applications in which loss of packets is not usually a fatal problem.

The OSI connection-oriented transport protocol defines five classes of connection-mode transport protocols, ranging from class 0 (which is also known as TP0 and provides the fewest features) to class 4 (TP4, designed for less reliable networks, similar to the Internet). Class 0 contains no error recovery and was designed for use on network layers that provide error-free connections. Class 4 is closest to TCP, although TCP contains functions, such as the graceful close, which OSI assigns to the session layer. Also, all OSI TP connection-mode protocol classes provide expedited data and preservation of record boundaries. Detailed characteristics of TP0–4 classes are shown in the following table:^[30]

An easy way to visualize the transport layer is to compare it with a post office, which deals with the dispatch and classification of mail and parcels sent. A post office inspects only the outer envelope of mail to determine its delivery. Higher layers may have the equivalent of double envelopes, such as cryptographic presentation services that can be read by the addressee only. Roughly speaking, tunnelling protocols operate at the transport layer, such as carrying non-IP protocols such as IBM’s SNA or Novell’s IPX over an IP network, or end-to-end encryption with IPsec. While Generic Routing Encapsulation (GRE) might seem to be a network-layer protocol, if the encapsulation of the payload takes place only at the endpoint, GRE becomes closer to a transport protocol that uses IP headers but contains complete Layer 2 frames or Layer 3 packets to deliver to the endpoint. L2TP carries PPP frames inside transport segments.

Although not developed under the OSI Reference Model and not strictly conforming to the OSI definition of the transport layer, the Transmission Control Protocol (TCP) and the User Datagram Protocol (UDP) of the Internet Protocol Suite are commonly categorized as layer 4 protocols within OSI.

Transport Layer Security (TLS) does not strictly fit inside the model either. It contains characteristics of the transport and presentation layers.^[31][32]

Layer 5: Session layer[edit]

The session layer creates the setup, controls the connections, and ends the teardown, between two or more computers, which is called a «session». Since DNS and other Name Resolution Protocols operate in this part of the layer, common functions of the session layer include user logon (establishment), name lookup (management), and user logoff (termination) functions. Including this matter, authentication protocols are also built into most client software, such as FTP Client and NFS Client for Microsoft Networks. Therefore, the session layer establishes, manages and terminates the connections between the local and remote application. The session layer also provides for full-duplex, half-duplex, or simplex operation, and establishes procedures for checkpointing, suspending, restarting, and terminating a session between two related streams of data, such as an audio and a video stream in a web-conferencing application. Therefore, the session layer is commonly implemented explicitly in application environments that use remote procedure calls.

Layer 6: Presentation layer[edit]

The presentation layer establishes data formatting and data translation into a format specified by the application layer during the encapsulation of outgoing messages while being passed down the protocol stack, and possibly reversed during the deencapsulation of incoming messages when being passed up the protocol stack. For this very reason, outgoing messages during encapsulation are converted into a format specified by the application layer, while the conversion for incoming messages during deencapsulation are reversed.

The presentation layer handles protocol conversion, data encryption, data decryption, data compression, data decompression, incompatibility of data representation between operating systems, and graphic commands. The presentation layer transforms data into the form that the application layer accepts, to be sent across a network. Since the presentation layer converts data and graphics into a display format for the application layer, the presentation layer is sometimes called the syntax layer.^[33] For this reason, the presentation layer negotiates the transfer of syntax structure through the Basic Encoding Rules of Abstract Syntax Notation One (ASN.1), with capabilities such as converting an EBCDIC-coded text file to an ASCII-coded file, or serialization of objects and other data structures from and to XML.^[4]

Layer 7: Application layer[edit]

The application layer is the layer of the OSI model that is closest to the end user, which means both the OSI application layer and the user interact directly with a software application that implements a component of communication between the client and server, such as File Explorer and Microsoft Word. Such application programs fall outside the scope of the OSI model unless they are directly integrated into the application layer through the functions of communication, as is the case with applications such as web browsers and email programs. Other examples of software are Microsoft Network Software for File and Printer Sharing and Unix/Linux Network File System Client for access to shared file resources.

Application-layer functions typically include file sharing, message handling, and database access, through the most common protocols at the application layer, known as HTTP, FTP, SMB/CIFS, TFTP, and SMTP. When identifying communication partners, the application layer determines the identity and availability of communication partners for an application with data to transmit. The most important distinction in the application layer is the distinction between the application-entity and the application. For example, a reservation website might have two application-entities: one using HTTP to communicate with its users, and one for a remote database protocol to record reservations. Neither of these protocols have anything to do with reservations. That logic is in the application itself. The application layer has no means to determine the availability of resources in the network.^[4]

Cross-layer functions[edit]

Cross-layer functions are services that are not tied to a given layer, but may affect more than one layer.^[34] Some orthogonal aspects, such as management and security, involve all of the layers (See ITU-T X.800 Recommendation^[35]). These services are aimed at improving the CIA triad—confidentiality, integrity, and availability—of the transmitted data.
Cross-layer functions are the norm, in practice, because the availability of a communication service is determined by the interaction between network design and network management protocols.

Specific examples of cross-layer functions include the following:

• Security service (telecommunication)^[35] as defined by ITU-T X.800 recommendation.
• Management functions, i.e. functions that permit to configure, instantiate, monitor, terminate the communications of two or more entities: there is a specific application-layer protocol, Common Management Information Protocol (CMIP) and its corresponding service, Common Management Information Service (CMIS), they need to interact with every layer in order to deal with their instances.
• Multiprotocol Label Switching (MPLS), ATM, and X.25 are 3a protocols. OSI subdivides the Network Layer into three sublayers: 3a) Subnetwork Access, 3b) Subnetwork Dependent Convergence and 3c) Subnetwork Independent Convergence.^[36] It was designed to provide a unified data-carrying service for both circuit-based clients and packet-switching clients which provide a datagram-based service model. It can be used to carry many different kinds of traffic, including IP packets, as well as native ATM, SONET, and Ethernet frames. Sometimes one sees reference to a Layer 2.5.
• Cross MAC and PHY Scheduling is essential in wireless networks because of the time-varying nature of wireless channels. By scheduling packet transmission only in favourable channel conditions, which requires the MAC layer to obtain channel state information from the PHY layer, network throughput can be significantly improved and energy waste can be avoided.^[37]

Programming interfaces[edit]

Neither the OSI Reference Model, nor any OSI protocol specifications, outline any programming interfaces, other than deliberately abstract service descriptions. Protocol specifications define a methodology for communication between peers, but the software interfaces are implementation-specific.

For example, the Network Driver Interface Specification (NDIS) and Open Data-Link Interface (ODI) are interfaces between the media (layer 2) and the network protocol (layer 3).

Comparison to other networking suites[edit]

The table below presents a list of OSI layers, the original OSI protocols, and some approximate modern matches. It is very important to note that this correspondence is rough: the OSI model contains idiosyncrasies not found in later systems such as the IP stack in modern Internet.^[26]

Comparison with TCP/IP model[edit]

The design of protocols in the TCP/IP model of the Internet does not concern itself with strict hierarchical encapsulation and layering. RFC 3439 contains a section entitled «Layering considered harmful».^[43] TCP/IP does recognize four broad layers of functionality which are derived from the operating scope of their contained protocols: the scope of the software application; the host-to-host transport path; the internetworking range; and the scope of the direct links to other nodes on the local network.^[44]

Despite using a different concept for layering than the OSI model, these layers are often compared with the OSI layering scheme in the following manner:

• The Internet application layer maps to the OSI application layer, presentation layer, and most of the session layer.
• The TCP/IP transport layer maps to the graceful close function of the OSI session layer as well as the OSI transport layer.
• The internet layer performs functions as those in a subset of the OSI network layer.
• The link layer corresponds to the OSI data link layer and may include similar functions as the physical layer, as well as some protocols of the OSI’s network layer.

These comparisons are based on the original seven-layer protocol model as defined in ISO 7498, rather than refinements in the internal organization of the network layer.

The OSI protocol suite that was specified as part of the OSI project was considered by many as too complicated and inefficient, and to a large extent unimplementable.^[45] Taking the «forklift upgrade» approach to networking, it specified eliminating all existing networking protocols and replacing them at all layers of the stack. This made implementation difficult and was resisted by many vendors and users with significant investments in other network technologies. In addition, the protocols included so many optional features that many vendors’ implementations were not interoperable.^[45]

Although the OSI model is often still referenced, the Internet protocol suite has become the standard for networking. TCP/IP’s pragmatic approach to computer networking and to independent implementations of simplified protocols made it a practical methodology.^[45] Some protocols and specifications in the OSI stack remain in use, one example being IS-IS, which was specified for OSI as ISO/IEC 10589:2002 and adapted for Internet use with TCP/IP as RFC 1142.

See also[edit]

Further reading[edit]

• John Day, «Patterns in Network Architecture: A Return to Fundamentals» (Prentice Hall 2007, ISBN 978-0-13-225242-3)
• Marshall Rose, «The Open Book» (Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1990)
• David M. Piscitello, A. Lyman Chapin, Open Systems Networking (Addison-Wesley, Reading, 1993)
• Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 4th Edition, (Prentice-Hall, 2002) ISBN 0-13-066102-3
• Gary Dickson; Alan Lloyd (July 1992). Open Systems Interconnection/Computer Communications Standards and Gossip Explained. Prentice-Hall. ISBN 978-0136401117.
• Russell, Andrew L. (2014). Open Standards and the Digital Age: History, Ideology, and Networks. Cambridge University Press. ISBN 978-1-139-91661-5.

References[edit]

External links[edit]

• Microsoft Knowledge Base: The OSI Model’s Seven Layers Defined and Functions Explained
• ISO/IEC standard 7498-1:1994 (PDF document inside ZIP archive) (requires HTTP cookies in order to accept licence agreement)
• ITU-T X.200 (the same contents as from ISO)
• «INFormation CHanGe Architectures and Flow Charts powered by Google App Engine». infchg.appspot.com. The ISO OSI Reference Model, Beluga graph of data units and groups of layers. Archived from the original on 26 May 2012.{{cite web}}: CS1 maint: others (link)
• Zimmermann, Hubert (April 1980). «OSI Reference Model — The ISO Model of Architecture for Open Systems Interconnection». IEEE Transactions on Communications. 28 (4): 425–432. CiteSeerX 10.1.1.136.9497. doi:10.1109/TCOM.1980.1094702. S2CID 16013989.
• Cisco Systems Internetworking Technology Handbook
• What is the OSI Model – 7 Layers of OSI Model Explained
• Guide to Networking Essentials, 7th Edition — Cengage