Wiem, że to nudne i wałkowane w wielu miejscach, ale trzeba przez to przejść, ponieważ w dalszym ciągu się przydaje 😎 ..
Model OSI: Podstawy 🏰
Model OSI (Open Systems Interconnection), wprowadzony przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) w 1984 roku, jest podstawą komunikacji sieciowej, zapewniając strukturalny szkielet z siedmioma warstwami. Model służy jako teoretyczny przewodnik do zrozumienia i wdrażania protokołów sieciowych, mając na celu zmniejszenie złożoności, standaryzację interfejsów, ułatwienie inżynierii modułowej, zapewnienie interoperacyjności technologii, przyspieszenie ewolucji oraz uproszczenie nauczania i uczenia się.
Zagłębiając się w warstwy
1. Warstwa fizyczna: Transmisja podstaw Na dole hierarchii OSI, warstwa fizyczna zajmuje się transmisją surowych bitów. Obejmuje specyfikacje elektryczne, mechaniczne, proceduralne i funkcjonalne fizycznego połączenia, konwertując bity cyfrowe na sygnały elektryczne, radiowe lub optyczne.
2. Warstwa łącza danych: Ramkowanie danych Warstwa łącza danych definiuje podstawowy format danych i określa sposób ich transmisji i oznaczania za pomocą przewodów. Ta warstwa zawiera dwie podwarstwy: Kontrola Łącza Logicznego (LLC) i Kontrola Dostępu do Medium (MAC). Jej obowiązki rozciągają się na funkcjonalną i proceduralną transmisję danych, a także wykrywanie i korygowanie błędów.
3. Warstwa sieciowa: Adresowanie i routing Odpowiedzialna za pakiety, warstwa sieciowa zajmuje się adresowaniem, routingiem i dostarczaniem danych. Umożliwia komunikację bezpołączeniową, przydziela adresy hostów (adresy IP) i zarządza przekazywaniem wiadomości.
4. Warstwa transportowa: Zapewnienie skutecznej komunikacji Ta warstwa, obejmująca zarówno TCP, jak i UDP, skupia się na komunikacji host-do-host. Zapewnia niezawodny i efektywny transport danych między dwoma hostami poprzez komunikację zorientowaną na połączenie, dostarczanie w tej samej kolejności, niezawodność, kontrolę przepływu, unikanie zatorów, multipleksowanie, obsługę problemów transportowych i wirtualne obwody.
5. Warstwa sesji: Zarządzanie sesjami aplikacji Warstwa sesji zarządza różnymi sesjami między procesami aplikacji wśród użytkowników końcowych. Ustanawia, zarządza i kończy sesje między aplikacjami.
6. Warstwa prezentacji: Tłumaczenie danych Znana również jako “warstwa składni”, zajmuje się zadaniami tłumaczenia danych, w tym konwersją danych, translacją kodów znaków, kompresją oraz szyfrowaniem/odszyfrowywaniem.
7. Warstwa aplikacji: Procesy sieciowe do aplikacji Ta najwyższa warstwa definiuje interfejsy użytkownika odpowiedzialne za wyświetlanie otrzymanych informacji użytkownikom. Nadzoruje funkcjonalności warstw 5, 6 i 7. Niektóre aplikacje mogą implementować tylko funkcjonalność 7. warstwy.
TCP/IP: Wdrażanie modelu OSI w praktyce 👣
Chociaż model OSI zapewnia kompleksowy szkielet, praktyczną implementacją, która stała się kamieniem węgielnym współczesnej sieci, jest stos protokołów Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). Składa się z czterech warstw, dostosowując i udoskonalając koncepcje z modelu OSI dla zastosowań w rzeczywistym świecie.
- Warstwa łącza: Most do świata fizycznego Odpowiedzialna za fizyczne medium transmisyjne, warstwa łącza odpowiada warstwom fizycznym i łącza danych modelu OSI. Zajmuje się połączeniami sprzętowymi i zarządza adresowaniem logicznym.
- Warstwa internetowa: Adresowanie i routing dla Internetu Porównywalna do warstwy sieciowej modelu OSI, warstwa internetowa zajmuje się adresowaniem i routingiem w Internecie. Umożliwia komunikację między różnymi sieciami, wykorzystując protokoły takie jak IP (Internet Protocol).
- Warstwa transportowa: Zapewnienie niezawodności i efektywności Ta warstwa odpowiada warstwie transportowej modelu OSI i obejmuje protokoły takie jak TCP (Transmission Control Protocol) i UDP (User Datagram Protocol), które zapewniają niezawodny i efektywny transport danych.
- Warstwa aplikacji: Interfejsy użytkownika i aplikacje Warstwa aplikacji stosu TCP/IP odpowiada warstwie aplikacji modelu OSI i obejmuje protokoły aplikacyjne, które umożliwiają użytkownikom korzystanie z usług sieciowych, takich jak HTTP, FTP, SMTP i inne.
Enkapsulacja i dekapsulacja ⬇️
Enkapsulacja w modelu OSI:
- Warstwa aplikacji (7): Dane są tworzone przez aplikację użytkownika. Na tym etapie mogą to być np. wiadomości e-mail, strony internetowe, pliki do przesłania.
- Warstwa prezentacji (6): Dane mogą być tłumaczone, kompresowane lub szyfrowane, aby zapewnić ich poprawne wyświetlanie i bezpieczeństwo.
- Warstwa sesji (5): Ustanawia, zarządza i kończy sesje komunikacyjne, które mogą zarządzać wymianą danych.
- Warstwa transportowa (4): Segmentuje dane i dodaje nagłówki zawierające informacje takie jak numery sekwencyjne i potwierdzenia, które są niezbędne do ponownego złożenia danych na stronie odbiorczej.
- Warstwa sieciowa (3): Dodaje nagłówki IP zawierające adresy źródłowe i docelowe, które są używane do dostarczenia pakietów do właściwego hosta.
- Warstwa łącza danych (2): Ramkowanie danych; dodaje nagłówki MAC zawierające adresy fizyczne, które są używane do komunikacji w obrębie tej samej sieci lokalnej.
- Warstwa fizyczna (1): Przekształca cyfrowe dane w sygnały elektryczne, optyczne lub radiowe, które mogą być przesyłane przez medium fizyczne, takie jak kable, światłowody lub fale radiowe.
Dekapsulacja w modelu OSI:
- Warstwa fizyczna (1): Odbiera sygnały i przekształca je z powrotem na ramki danych.
- Warstwa łącza danych (2): Sprawdza adresy MAC i usuwa nagłówki MAC, przekształcając ramki z powrotem w pakiety.
- Warstwa sieciowa (3): Usuwa nagłówki IP i kieruje pakiety do odpowiedniego hosta w sieci.
- Warstwa transportowa (4): Przetwarza informacje z nagłówków segmentów, takie jak numery sekwencyjne i potwierdzenia, aby ponownie złożyć dane w całość.
- Warstwa sesji (5): Zarządza sesjami komunikacyjnymi.
- Warstwa prezentacji (6): Może dekompresować, deszyfrować lub ponownie tłumaczyć dane do formatu zrozumiałego dla aplikacji.
- Warstwa aplikacji (7): Dostarcza ostateczne dane do aplikacji użytkownika.
W modelu TCP/IP proces ten jest podobny, ale skondensowany do czterech warstw, co upraszcza strukturę i procesy. Każda warstwa dodaje swoje informacje w sposób hierarchiczny, co pozwala na skuteczną komunikację i przetwarzanie danych w sieci.
Enkapsulacja w modelu TCP/IP:
- Warstwa aplikacji: Dane są tworzone przez aplikację użytkownika, takie jak e-mail lub żądanie HTTP.
- Warstwa transportowa: Dane są dzielone na segmenty. Dodawane są nagłówki TCP lub UDP, które zawierają informacje takie jak numery portów, numery sekwencyjne i potwierdzenia, niezbędne do ponownego złożenia danych na stronie odbiorczej oraz do zapewnienia niezawodności transmisji.
- Warstwa internetowa: Segmenty są pakowane w pakiety, a do każdego pakietu dodawany jest nagłówek IP zawierający adresy źródłowe i docelowe, które są używane do dostarczenia pakietu do właściwego hosta w sieci.
- Warstwa dostępu do sieci (Link Layer): Pakiety są dalej formatowane w ramki, które zawierają adresy fizyczne (MAC) oraz informacje niezbędne do kontroli błędów i przepływu danych. Ramki są następnie przekształcane na sygnały odpowiednie do medium transmisyjnego, takiego jak kable miedziane, światłowody lub fale radiowe.
Dekapsulacja w modelu TCP/IP:
- Warstwa dostępu do sieci (Link Layer): Sygnały są odbierane i przekształcane z powrotem na ramki danych. Sprawdzane są adresy MAC i informacje kontrolne; ramki są przekształcane w pakiety.
- Warstwa internetowa: Usuwa nagłówki IP i kieruje pakiety do odpowiedniego hosta w sieci.
- Warstwa transportowa: Przetwarza informacje z nagłówków TCP lub UDP, takie jak numery sekwencyjne i potwierdzenia, aby ponownie złożyć dane w całość.
- Warstwa aplikacji: Ostateczne dane są dostarczane do aplikacji użytkownika, gdzie mogą być wyświetlane, przetwarzane lub zapisywane zgodnie z potrzebami użytkownika.
Ciekawostki:
- Początki historyczne: Model OSI, zaprojektowany pod koniec lat 70. i opublikowany w 1984 roku, miał na celu dostarczenie uniwersalnego szkieletu dla różnorodnych systemów komputerowych. Jednak jego powszechne wdrożenie nie dorównało sukcesowi jego praktycznego odpowiednika, modelu TCP/IP. Jednakże model OSI nigdy nie został w pełni zaimplementowany, ponieważ TCP/IP stał się standardem w Internecie przed ukończeniem prac nad OSI.
- Wojskowe korzenie TCP/IP: Model TCP/IP, opracowany przez Departament Obrony Stanów Zjednoczonych w latach 70., pierwotnie służył celom wojskowym. Jego przystosowanie i niezawodność później doprowadziły do jego przyjęcia jako fundamentu Internetu.
- Wizualizacja enkapsulacji danych: Proces enkapsulacji danych, gdzie każda warstwa dodaje swój nagłówek podczas transmisji, można zobrazować jako strukturę warstwową, podobną do obierania cebuli. Ta enkapsulacja zapewnia, że informacje każdej warstwy są zachowane i mogą być odkodowane po odbiorze.
TIPY:
Na jednym z kursów od Dion Training spotkałem się z ciekawym tipem na zapamiętanie modelu OSI na zawsze:
Please ——> Physical – warstwa fizyczna
Do ————–> Data Link – warstwa łącza danych
Not ————-> Network – warstwa sieciowa
Throw ———> Transport – warstwa transportowa
Sousage ——> Session – warstwa sesji
Pizza ————-> Presentation – warstwa prezentacji
Anyway ———> Aplication – warstwa aplikacji
„W każdym razie proszę nie rzucać pizzy z kiełbasą”. Oby teraz było łatwiej zapamiętać 😊