Сетевые модели DoD и OSI/ISO: назначение уровней, примеры протоколов и инкапсуляция данных

Сетевые модели DoD и OSI/ISO

Сетевые модели DoD и OSI/ISO описывают архитектуру взаимодействия между сетевыми устройствами и программами, определяя стандарты для передачи данных. Эти модели способствуют стандартизации сетевых протоколов и обеспечивают совместимость различных технологий.

Модель OSI/ISO

Модель OSI (Open Systems Interconnection) — это эталонная модель сетевого взаимодействия, разработанная ISO (International Organization for Standardization), которая делит сетевые функции на 7 уровней. Каждый уровень выполняет свои задачи и взаимодействует с соседними уровнями. Назначение уровней OSI:

• Физический уровень: Отвечает за физическую передачу данных по сети, используя кабели, радиоволны и разъёмы.
• Канальный уровень: Обеспечивает передачу данных между узлами, используя такие технологии, как Ethernet, а также выполняет контроль ошибок и доступ к каналу.
• Сетевой уровень: Определяет маршрутизацию данных между устройствами в разных сетях (IP-протокол).
• Транспортный уровень: Обеспечивает надёжную передачу данных между хостами с использованием TCP и UDP.
• Сеансовый уровень: Управляет установкой, поддержанием и завершением сеансов связи между приложениями.
• Уровень представления: Отвечает за преобразование, шифрование и сжатие данных для передачи между приложениями.
• Прикладной уровень: Обеспечивает интерфейс для приложений и пользователей, включая протоколы, такие как HTTP, FTP и SMTP.

Модель DoD (TCP/IP)

Модель DoD или модель TCP/IP была разработана Министерством обороны США (DoD) для создания сетевой архитектуры, применяемой в Интернете. Модель включает 4 уровня:

• Сетевой доступ: Отвечает за физическую передачу данных и управление соединениями (Ethernet, Wi-Fi).
• Интернет-уровень: Маршрутизирует пакеты данных между сетями (IP-протокол).
• Транспортный уровень: Обеспечивает передачу данных между узлами с использованием протоколов TCP и UDP.
• Прикладной уровень: Поддерживает взаимодействие между приложениями (HTTP, FTP, DNS).

Модель DoD объединяет функции сеансового и представления уровней OSI в одном прикладном уровне, что делает её проще и более практичной для интернет-протоколов.

Примеры протоколов на уровнях моделей OSI и DoD

Уровень модели OSI	Уровень модели DoD	Примеры протоколов
Физический	Сетевой доступ	Ethernet, DSL, 802.11 (Wi-Fi)
Канальный	Сетевой доступ	PPP, Ethernet, MAC, ARP
Сетевой	Интернет	IP, ICMP, IPsec
Транспортный	Транспортный	TCP, UDP
Сеансовый	Прикладной	NetBIOS, PPTP
Представления	Прикладной	SSL/TLS, JPEG, ASCII
Прикладной	Прикладной	HTTP, FTP, SMTP, DNS

Межуровневая инкапсуляция данных

Инкапсуляция данных — это процесс, при котором данные проходят через уровни сетевой модели, и на каждом уровне добавляется заголовок, содержащий служебную информацию для передачи данных. Инкапсуляция обеспечивает надёжную передачу и маршрутизацию данных по сети.

Этапы инкапсуляции данных

• Прикладной уровень: Генерирует данные, например HTTP-запрос, и передаёт их транспортному уровню.
• Транспортный уровень: Разделяет данные на сегменты, добавляет заголовок с номерами портов и контрольной суммой для проверки целостности.
• Сетевой уровень: Инкапсулирует сегмент в пакеты, добавляя IP-адреса отправителя и получателя для маршрутизации.
• Канальный уровень: Инкапсулирует пакет в кадры, добавляя MAC-адреса, информацию об ошибках и другие данные, необходимые для физической передачи.
• Физический уровень: Передаёт кадры в виде сигналов по физическому каналу связи.

Процесс декapsulation

На принимающей стороне происходит процесс, обратный инкапсуляции — декapsulation, когда данные на каждом уровне извлекаются и передаются на уровень выше для обработки. Это позволяет устройству-адресату правильно интерпретировать и восстановить исходные данные.

Заключение

Сетевые модели DoD и OSI/ISO и их уровни обеспечивают структурированный подход к передаче данных, стандартизируют процессы взаимодействия устройств и упрощают настройку сетей. Процесс инкапсуляции данных позволяет управлять передачей и маршрутизацией данных между различными уровнями сетевой модели.