Θα προσπαθήσω να περιγράψω με τον απλούστερο δυνατό τρόπο τι είδους θηρίο OSI και ποιος το χρειάζεται. Εάν θέλετε να συνδέσετε τη ζωή σας με την τεχνολογία πληροφοριών και είστε στην αρχή του ταξιδιού, τότε η κατανόηση της λειτουργίας OSI είναι απλώς ζωτικής σημασίας, οποιοσδήποτε επαγγελματίας θα σας πει αυτό.
Θα ξεκινήσω καθορίζοντας πώς είναι συνηθισμένο. Το μοντέλο OSI είναι ένα θεωρητικό ιδανικό μοντέλο για τη μετάδοση δεδομένων μέσω δικτύου. Αυτό σημαίνει ότι στην πράξη, δεν θα βρείτε ποτέ ακριβή αντιστοίχιση με αυτό το μοντέλο, είναι το σημείο αναφοράς που τηρούν οι προγραμματιστές δικτύου και οι κατασκευαστές εξοπλισμού δικτύου προκειμένου να διατηρήσουν τη συμβατότητα των προϊόντων τους. Μπορείτε να το συγκρίνετε με τις ιδέες των ανθρώπων για το ιδανικό άτομο - δεν θα το βρείτε πουθενά, αλλά όλοι γνωρίζουν τι πρέπει να αγωνιστούν.
Θέλω να περιγράψω αμέσως μια απόχρωση - ό, τι μεταδίδεται μέσω του δικτύου στο μοντέλο OSI, θα καλέσω δεδομένα, τα οποία δεν είναι απολύτως σωστά, αλλά για να μην μπερδέψω τους αρχάριους αναγνώστες με όρους, έκανα συμβιβασμό με τη συνείδησή μου.
Το παρακάτω είναι το πιο γνωστό και καλύτερα κατανοητό διάγραμμα μοντέλου OSI. Θα υπάρχουν περισσότερα σχέδια στο άρθρο, αλλά προτείνω να θεωρήσω το πρώτο ως το κύριο:
Ο πίνακας αποτελείται από δύο στήλες, στο αρχικό στάδιο μας ενδιαφέρει μόνο το σωστό. Θα διαβάσουμε τον πίνακα από κάτω προς τα πάνω (διαφορετικά:)). Στην πραγματικότητα, αυτό δεν είναι το μυαλό μου, αλλά το κάνω για την ευκολία της αφομοίωσης πληροφοριών - από απλό σε περίπλοκο. Πηγαίνω!
Στη δεξιά πλευρά του παραπάνω πίνακα, από κάτω προς τα πάνω, εμφανίζεται η διαδρομή των δεδομένων που μεταδίδονται μέσω του δικτύου (για παράδειγμα, από τον οικιακό δρομολογητή στον υπολογιστή σας). Διευκρίνιση - εάν διαβάσετε τα επίπεδα OSI από κάτω προς τα πάνω, τότε αυτή θα είναι η διαδρομή δεδομένων στην πλευρά λήψης, εάν από πάνω προς τα κάτω, αντίστροφα - η πλευρά αποστολής. Ελπίζω να είναι ξεκάθαρο μέχρι τώρα. Για να εξαλείψετε εντελώς τις αμφιβολίες, ακολουθεί ένα άλλο διάγραμμα για σαφήνεια:
Για να εντοπίσετε τη διαδρομή των δεδομένων και τις αλλαγές που συμβαίνουν μαζί τους μέσω των επιπέδων, αρκεί να φανταστείτε πώς κινούνται κατά μήκος της μπλε γραμμής στο διάγραμμα, μετακινώντας πρώτα από πάνω προς τα κάτω κατά μήκος των επιπέδων OSI από τον πρώτο υπολογιστή και μετά από από κάτω προς τα πάνω στο δεύτερο. Τώρα ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε καθένα από τα επίπεδα.
1) Φυσική (φυσική) - αναφέρεται στο λεγόμενο "μέσο μετάδοσης δεδομένων", δηλαδή καλώδια, οπτικό καλώδιο, ραδιοκύματα (στην περίπτωση ασύρματων συνδέσεων) και παρόμοια. Για παράδειγμα, εάν ο υπολογιστής σας είναι συνδεδεμένος στο Διαδίκτυο μέσω καλωδίου, τότε τα καλώδια, οι επαφές στο τέλος του καλωδίου, οι επαφές της υποδοχής κάρτας δικτύου του υπολογιστή σας, καθώς και τα εσωτερικά ηλεκτρικά κυκλώματα στις πλακέτες του υπολογιστή, είναι υπεύθυνα για την ποιότητα της μεταφοράς δεδομένων σε πρώτο, φυσικό επίπεδο. Οι μηχανικοί δικτύου έχουν την έννοια του "προβλήματος με τη φυσική" - αυτό σημαίνει ότι ο ειδικός είδε μια συσκευή φυσικού στρώματος ως ένοχο για τη "μη μετάδοση" δεδομένων, για παράδειγμα, ένα καλώδιο δικτύου έχει σπάσει κάπου ή ένα χαμηλό σήμα επίπεδο.
2) Κανάλι (datalink) - αυτό είναι πολύ πιο ενδιαφέρον. Για να κατανοήσουμε το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε την έννοια της διεύθυνσης MAC, καθώς αυτός θα είναι ο κύριος χαρακτήρας σε αυτό το κεφάλαιο:). Η διεύθυνση MAC ονομάζεται επίσης "φυσική διεύθυνση", "διεύθυνση υλικού". Είναι ένα σύνολο 12 χαρακτήρων στο σύστημα αριθμών, χωρισμένο με 6 παύλες ή άνω και κάτω τελεία, για παράδειγμα 08: 00: 27: b4: 88: c1. Απαιτείται για τον μοναδικό προσδιορισμό μιας συσκευής δικτύου στο δίκτυο. Θεωρητικά, η διεύθυνση MAC είναι παγκόσμια μοναδική, δηλαδή πουθενά στον κόσμο δεν μπορεί να υπάρχει τέτοια διεύθυνση, και «ραμμένη» σε μια συσκευή δικτύου στο στάδιο της παραγωγής. Ωστόσο, υπάρχουν απλοί τρόποι για να το αλλάξετε σε αυθαίρετο τρόπο, και εκτός αυτού, ορισμένοι αδίστακτοι και λίγοι γνωστοί κατασκευαστές δεν διστάζουν να καρφώσουν, για παράδειγμα, μια παρτίδα 5000 καρτών δικτύου με ακριβώς το ίδιο MAC. Κατά συνέπεια, εάν τουλάχιστον δύο τέτοιοι «αδελφοί-ακροβάτες» εμφανίζονται στο ίδιο τοπικό δίκτυο, θα ξεκινήσουν συγκρούσεις και προβλήματα.
Έτσι, στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, τα δεδομένα υποβάλλονται σε επεξεργασία από τη συσκευή δικτύου, η οποία ενδιαφέρεται μόνο για ένα πράγμα - τη διαβόητη διεύθυνση MAC μας, δηλαδή ενδιαφέρεται για τον παραλήπτη της παράδοσης. Για παράδειγμα, οι συσκευές επιπέδου συνδέσμου περιλαμβάνουν διακόπτες (είναι επίσης διακόπτες) - διατηρούν στη μνήμη τους τις διευθύνσεις MAC των συσκευών δικτύου με τις οποίες έχουν άμεση, άμεση σύνδεση και όταν λαμβάνουν δεδομένα στη θύρα λήψης τους, ελέγχουν το MAC διευθύνσεις στα δεδομένα με τις MAC διευθύνσεις διαθέσιμες στη μνήμη. Εάν υπάρχει αντιστοιχία, τότε τα δεδομένα αποστέλλονται στον παραλήπτη, τα υπόλοιπα απλά αγνοούνται.
3) Δίκτυο (δίκτυο) - «ιερό» επίπεδο, η κατανόηση της αρχής λειτουργίας του οποίου ως επί το πλείστον κάνει τον μηχανικό του δικτύου τέτοιο. Εδώ "IP-address" κανόνες με σιδερένια γροθιά, εδώ είναι η βάση των βασικών. Λόγω της παρουσίας μιας διεύθυνσης IP, καθίσταται δυνατή η μεταφορά δεδομένων μεταξύ υπολογιστών που δεν ανήκουν στο ίδιο τοπικό δίκτυο. Η μεταφορά δεδομένων μεταξύ διαφορετικών τοπικών δικτύων ονομάζεται δρομολόγιο και οι συσκευές που επιτρέπουν αυτό να είναι δρομολογητές (είναι επίσης δρομολογητές, αν και τα τελευταία χρόνια η έννοια ενός δρομολογητή έχει διαστρέψει πολύ).
Έτσι, η διεύθυνση IP - εάν δεν αναφερθείτε σε λεπτομέρειες, τότε αυτό είναι ένα σύνολο 12 ψηφίων στο δεκαδικό ("κανονικό") σύστημα του λογισμού, χωρισμένο σε 4 οκτάδες, χωρισμένα με μια τελεία, η οποία εκχωρείται σε ένα δίκτυο συσκευή όταν είναι συνδεδεμένη σε δίκτυο. Εδώ πρέπει να πάτε λίγο πιο βαθιά: για παράδειγμα, πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν μια διεύθυνση από τη σειρά 192.168.1.23. Είναι προφανές ότι δεν υπάρχουν 12 ψηφία εδώ. Ωστόσο, εάν γράψετε τη διεύθυνση σε πλήρη μορφή, όλα θα τεθούν στη θέση τους - 192.168.001.023. Δεν θα σκάψουμε ακόμη πιο βαθιά σε αυτό το στάδιο, καθώς η διεύθυνση IP είναι ένα ξεχωριστό θέμα για ιστορία και προβολή.
4) Επίπεδο μεταφοράς (μεταφορά) - όπως υποδηλώνει το όνομα, απαιτείται ακριβώς για την παράδοση και την αποστολή δεδομένων στον παραλήπτη. Σχεδιάζοντας μια αναλογία με το μακροχρόνιο ταχυδρομείο μας, η διεύθυνση IP είναι στην πραγματικότητα η διεύθυνση παράδοσης ή παραλαβής και το πρωτόκολλο μεταφοράς είναι ο ταχυδρόμος που μπορεί να διαβάσει και να γνωρίζει πώς να παραδώσει την επιστολή. Υπάρχουν διαφορετικά πρωτόκολλα για διαφορετικούς σκοπούς, αλλά έχουν το ίδιο νόημα - παράδοση.
Το επίπεδο μεταφοράς είναι το τελευταίο, το οποίο ενδιαφέρει σε μεγάλο βαθμό τους μηχανικούς δικτύου, τους διαχειριστές συστημάτων. Εάν και τα 4 χαμηλότερα επίπεδα λειτουργούσαν όπως έπρεπε, αλλά τα δεδομένα δεν έφτασαν στον προορισμό, τότε το πρόβλημα πρέπει να αναζητηθεί στο λογισμικό ενός συγκεκριμένου υπολογιστή. Τα πρωτόκολλα των λεγόμενων ανώτερων επιπέδων προκαλούν μεγάλη ανησυχία στους προγραμματιστές και μερικές φορές ακόμα στους διαχειριστές συστήματος (για παράδειγμα, εάν ασχολείται με τη συντήρηση διακομιστή). Επομένως, θα περιγράψω περαιτέρω τον σκοπό αυτών των επιπέδων. Επιπλέον, αν κοιτάξετε την κατάσταση αντικειμενικά, πιο συχνά, στην πράξη, οι λειτουργίες πολλών ανώτερων επιπέδων του μοντέλου OSI αναλαμβάνονται από μία εφαρμογή ή υπηρεσία και είναι αδύνατο να πούμε ξεκάθαρα πού να την εκχωρήσετε.
5) Συνεδρία - ελέγχει το άνοιγμα και το κλείσιμο μιας συνεδρίας μεταφοράς δεδομένων, ελέγχει τα δικαιώματα πρόσβασης, ελέγχει το συγχρονισμό της έναρξης και του τέλους της μεταφοράς. Για παράδειγμα, εάν κάνετε λήψη ενός αρχείου από το Διαδίκτυο, τότε το πρόγραμμα περιήγησής σας (ή μέσω αυτού που κατεβάζετε εκεί) στέλνει ένα αίτημα στον διακομιστή όπου βρίσκεται το αρχείο. Σε αυτό το σημείο, τα πρωτόκολλα συνεδρίας είναι ενεργοποιημένα, τα οποία διασφαλίζουν την επιτυχή λήψη του αρχείου, μετά το οποίο, θεωρητικά, απενεργοποιούνται αυτόματα, αν και υπάρχουν επιλογές.
6) Αντιπρόσωπος (παρουσίαση) - προετοιμάζει δεδομένα για επεξεργασία από την τελική αίτηση. Για παράδειγμα, εάν πρόκειται για αρχείο κειμένου, τότε πρέπει να ελέγξετε την κωδικοποίηση (έτσι ώστε το "kryakozyabrov" να μην λειτουργεί), είναι δυνατό να το αποσυσκευάσετε από το αρχείο…. αλλά εδώ, για άλλη μια φορά, αυτό που έγραψα για νωρίτερα εντοπίζεται σαφώς - είναι πολύ δύσκολο να διαχωριστεί από πού τελειώνει το αντιπροσωπευτικό επίπεδο και από πού ξεκινά το επόμενο:
7) Εφαρμογή (εφαρμογή) - όπως υποδηλώνει το όνομα, το επίπεδο εφαρμογών που χρησιμοποιούν τα ληφθέντα δεδομένα και βλέπουμε το αποτέλεσμα των εργασιών όλων των επιπέδων του μοντέλου OSI. Για παράδειγμα, διαβάζετε αυτό το κείμενο επειδή το ανοίξατε με τη σωστή κωδικοποίηση, τη σωστή γραμματοσειρά κ.λπ. το πρόγραμμα περιήγησής σας.
Και τώρα, όταν έχουμε τουλάχιστον μια γενική κατανόηση της τεχνολογίας διεργασιών, θεωρώ απαραίτητο να πούμε για ποια bit, πλαίσια, πακέτα, μπλοκ και δεδομένα είναι. Αν θυμάστε, στην αρχή αυτού του άρθρου σας ζήτησα να μην προσέξετε την αριστερή στήλη στον κύριο πίνακα. Έτσι, ήρθε η ώρα της! Τώρα θα εξετάσουμε ξανά όλα τα επίπεδα του μοντέλου OSI και θα δούμε πώς τα απλά bits (μηδενικά και αυτά) μετατρέπονται σε δεδομένα. Θα πάμε με τον ίδιο τρόπο από κάτω προς τα πάνω, ώστε να μην διαταραχθεί η ακολουθία του υλικού.
Στο φυσικό επίπεδο, έχουμε ένα σήμα. Μπορεί να είναι ηλεκτρικό, οπτικό, ραδιοκύμα κ.λπ. Μέχρι στιγμής, αυτά δεν είναι καν bit, αλλά η συσκευή δικτύου αναλύει το ληφθέν σήμα και το μετατρέπει σε μηδενικά και σε αυτά. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται "μετατροπή υλικού". Περαιτέρω, ήδη μέσα στη συσκευή δικτύου, τα bit συνδυάζονται σε byte (υπάρχουν οκτώ bits σε ένα byte), υποβάλλονται σε επεξεργασία και μεταδίδονται στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων.
Σε επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, έχουμε το λεγόμενο Εάν περίπου, τότε αυτό είναι ένα πακέτο bytes, από 64 έως 1518, σε ένα πακέτο, από το οποίο ο διακόπτης διαβάζει την κεφαλίδα, η οποία περιέχει τις διευθύνσεις MAC του παραλήπτη και του αποστολέα, καθώς και τεχνικές πληροφορίες. Βλέποντας τους αγώνες της διεύθυνσης MAC στην κεφαλίδα και στη (μνήμη), ο διακόπτης μεταδίδει πλαίσια με τέτοιες αντιστοιχίες στη συσκευή προορισμού
Σε επίπεδο δικτύου, σε όλο αυτό το καλό, προστίθενται επίσης οι διευθύνσεις IP του παραλήπτη και του αποστολέα, οι οποίες εξάγονται από την ίδια κεφαλίδα και αυτό ονομάζεται πακέτο.
Σε επίπεδο μεταφοράς, το πακέτο απευθύνεται στο αντίστοιχο πρωτόκολλο, ο κωδικός του οποίου αναφέρεται στις πληροφορίες υπηρεσίας της κεφαλίδας και δίνεται στις υπηρεσίες των πρωτοκόλλων ανώτερου επιπέδου, για τα οποία είναι ήδη πλήρη δεδομένα, δηλ. πληροφορίες σε εύπεπτη, εύχρηστη μορφή για εφαρμογές.
Στο παρακάτω διάγραμμα, αυτό θα φανεί πιο καθαρά:
Αυτή είναι μια πολύ τραχιά εξήγηση της αρχής του μοντέλου OSI, προσπάθησα να δείξω μόνο τι είναι σχετικό αυτή τη στιγμή και με το οποίο είναι απίθανο να συναντήσει ένας συνηθισμένος ειδικός πληροφορικής - για παράδειγμα, ξεπερασμένα ή εξωτικά πρωτόκολλα του δικτύου ή στρώματα μεταφοράς. Έτσι το Yandex θα σας βοηθήσει:).
