Русский

TCP/IP vs OSI модель: в чём разница?

Updated on май 12, 2022
86.8k

Когда мы говорим о коммутаторах уровня 2 и Ethernet коммутаторах уровня 3, на самом деле мы имеем в виду уровни модели общего протокола - модель Open Source Interconnect (OSI). Это обычно используется в описании сетевых коммуникаций. Передача данных между различными сетями невозможна, если отсутствуют общие правила для передачи и приема пакетов данных. Эти правила известны как протоколы, среди которых Протокол Управления Передачей (Transmission Control Protocol, TCP) / Интернет-протокол (IP) является одним из наиболее широко используемых. Модель TCP/IP широко используется в описании сети и старше, чем модель OSI. У них обоих много слоев, в чем разница между ними?


Каталог

Модель OSI

Модель TCP/IP

Как обрабатываются данные во время передачи?

Основные различия между TCP/IP и моделью OSI

Заключение

Модель OSI

Модель OSI - это концептуальная модель, разработанная еще в 1970-х годах, чтобы описать архитектуру и принципы работы сетей передачи данных. А также модель OSI характеризует и стандартизирует то, как различные компоненты программных обеспечений и аппаратных средств, участвующие в сетевой коммуникации, должны разделять труд и взаимодействовать друг с другом. Это имеет семь уровней.

семь-уровней-модели-OSI

Рисунок 1: семь уровней модели OSI

Уровень 1: физический уровень

Физический уровень определяет электрические и физические характеристики соединения данных. Например, расположение штырей разъема, рабочие напряжения электрического кабеля, спецификации оптоволоконного кабеля и частота для беспроводных устройств. Он отвечает за обмен физическими сигналами между физическими устройствами и аппаратурами. Управление скоростью передачи битов осуществляется на физическом уровне. Это уровень сетевого оборудования низкого уровня и никогда не касается протоколов или других элементов более высокого уровня.

Уровень 2: канальный уровень

Канальный уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля ошибок, которые могут возникнуть. И второй уровень также решает проблему адресации при передаче информации. Полученные с физического уровня данные, представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос повреждённого кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень обычно делится на два подуровня - уровень media access control (MAC) layer и logical link control (LLC) . Уровень MAC отвечает за управление тем, как устройства в сети получают доступ к мультимедиа и разрешение на передачу данных. Уровень LLC отвечает за идентификацию и инкапсуляцию протоколов сетевого уровня, а также контролирует проверку ошибок и синхронизацию кадров.

Уровень 3: сетевой уровень

Сетевой уровень обрабатывает маршрутизацию пакетов через логическую адресацию и функции коммутации. Сеть - это среда, к которой можно подключить множество узлов. У каждого узла есть адрес. Когда узел должен передать сообщение другим узлам, он может просто предоставить содержание СМС и адреса узла назначения, затем сеть найдет способ доставки сообщения узлу назначения, возможно через другие узлы. Если сообщение слишком длинное, сеть может разделить его на несколько сегментов на одном узле, отправив их отдельно и повторно собрав фрагменты на другом узле.

Уровень 4: транспортный уровень

Транспортный уровень обеспечивает функции и средства передачи последовательностей данных от источника к хосту назначения через одну или несколько сетей, сохраняя при этом функции quality of service (QoS) и обеспечивая полную доставку данных. Целостность данных может быть гарантирована через исправление ошибок и аналогичные функции. Он также может предоставить явную функцию управления потоком. Наиболее чувствительных к потерям на транспортном уровне используется протокол TCP, контролирующий целостность доставленной информации. Поэтому, протокол TCP используется для передачи четкой информации: картинки, тексты, файлы. Для передачи таких данных, наиболее чувствительных к задержкам, используется протокол UDP, позволяющий организовать связь без установки соединения. UDP же чаще всего используются в потоках: видео, аудио, онлайн-игры и т.д.

Уровень 5: сеансовый уровень

Сеансовый уровень управляет диалогами (соединениями) между компьютерами. Он устанавливает, управляет, сохраняет и в конечном итоге разрывает соединения между локальным и удаленным приложением. Программное обеспечение уровня 5 также выполняет функции аутентификации и авторизации. Он проверяет, что данные также доставляются. Сеансовый уровень обычно реализуется явно в прикладных средах, которые используют удаленные вызовы процедур. Например, во время видеосвязи необходимо, чтобы два потока данных (аудио и видео) шли синхронно. Когда к разговору двоих человек прибавится третий — получится уже конференция. Задача пятого уровня — сделать так, чтобы собеседники могли понять, кто сейчас говорит.

Уровень 6: уровень представления

Уровень представления проверяет данные, чтобы обеспечить его совместимость с коммуникационными ресурсами. Он переводит данные в форму, что прикладной уровень и более низкие уровни принимают. Уровень представления обеспечивает преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Например, когда одно устройство умеет отображать текст только в кодировке ASCII, а другое только в UTF-8, перевод текста из одной кодировки в другую происходит на шестом уровне. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, на уровне представления преобразуются в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразуются в формат приложений. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или шифрование/дешифрование, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

Уровень 7: прикладной уровень

Прикладной уровень модели OSI напрямую взаимодействует с применениями программных обеспечений для предоставления необходимых функций связи, и он наиболее близок к конечным пользователям. Функции прикладного уровня обычно включают в себя проверку доступности коммуникационных партнеров и ресурсов для поддержки любой передачи данных. Другими словами, все услуги, получаемые седьмым уровнем от других, используются для доставки данных до пользователя. Этот уровень также определяет протоколы для конечных применений, такие как domain name system (DNS), file transfer protocol (FTP), hypertext transfer protocol (HTTP), Internet message access protocol (IMAP), post office protocol (POP), simple mail transfer protocol (SMTP), Simple Network Management Protocol (SNMP), и Telnet (a terminal emulation).

Модель TCP/IP

Модель TCP/IP также является многоуровневой сетевой моделью, но это четырехуровневая модель. Модель TCP/IP описывает процесс передачи цифровых данных. Он широко известен как TCP/IP, поскольку основными протоколами являются TCP и IP, но в этой модели используются не только эти два протокола. Если вы знакомы с моделью OSI, то вам будет проще понять построение модели TCP/IP, потому что обе модели имеют деление на уровни, внутри которых действуют определенные протоколы и выполняются собственные функции. Мы разделили статью на смысловые части, чтобы было проще понять, как устроена модель TCP/IP.

Канальный уровень

Канальный уровень (Link layer) описывает, каким образом передаются пакеты данных через физический уровень, и определит, как информация будет передаваться от одного устройства к другому. Информация здесь кодируется, делится на пакеты и отправляется по нужному каналу, т.е. среде передачи.

Канальный уровень иногда разделяют на 2 подуровня — LLC и MAC. Кроме того, канальный уровень описывает среду передачи данных (будь то коаксиальный кабель, витая пара, оптическое волокно или радиоканал), физические характеристики такой среды и принцип передачи данных (разделение каналов, модуляцию, амплитуду сигналов, частоту сигналов, способ синхронизации передачи, время ожидания ответа и максимальное расстояние).

Сетевой уровень

Сетевой уровень отвечает за объединение локальных сетей в глобальную. И сетевой уровень также отвечает за адресацию хостов, упаковку и функции маршрутизации. Основными протоколами сетевого уровня являются IP, протокол разрешения адресов (ARP), протокол управляющих сообщений Интернета (ICMP) и протокол управления группами Интернета (IGMP). IP - это маршрутизируемый протокол, отвечающий за IP-адресацию, маршрутизацию и фрагментацию и повторную сборку пакетов. ARP отвечает за обнаружение адреса уровня сетевого доступа, такого как адрес аппаратных средств, связанный с данным доступом к Интернет-уровню. ICMP отвечает за предоставление диагностических функций и отчетов об ошибках из-за неудачной доставки IP-пакетов. IGMP отвечает за управление многоадресными группами IP. На этом уровне IP добавляет заголовок к пакетам, который известен как IP-адрес. Сейчас есть IPv4 (32-битный) адрес и IPv6 (128-битный) адрес.

примеры-адресов-IPv4-и-адресов-IPv6

Рисунок 2: примеры адресов IPv4 и адресов IPv6

Транспортный уровень

Транспортный уровень, также известный как транспортный уровень хост-хост, отвечает за предоставление прикладного уровня сервисами связи сеанса и датаграмм. Основными протоколами этого уровня являются TCP и UDP.

  • Протокол TCP обеспечивает один-на-один, ориентированную на соединение, надежную службу связи. Он отвечает за последовательность и подтверждение отправленных пакетов, а также восстановление пакетов, потерянных при передаче.

  • Протокол UDP предоставляет один-к-одному или один-ко-многим, без подключения, ненадежную службу связи. UDP не гарантирует, что всех датаграммы дойдут до получателя. UDP обычно не используется, если требуется надежная передача информации, а используется, когда объем передаваемых данных невелик (например, данные помещаются в один пакет).

Прикладной уровень

На прикладном уровне (Application layer) работает большинство сетевых приложений. Эти программы имеют свои собственные протоколы обмена информацией, например, HTTP для WWW, FTP (передача файлов), SMTP (электронная почта), SSH (безопасное соединение с удалённой машиной), DNS (преобразование символьных имён в IP-адреса) и многие другие.

Как обрабатываются данные во время передачи?

В многоуровневой системе, устройства уровня обмениваются данными в другом формате, который известен как protocol data unit (PDU). В таблице ниже показаны PDU на разных уровнях.

Таблица: protocol data unit (PDU), обрабатываемый на разных уровнях.

Тип модели Уровни OSI Protocol Data Unit (PDU) Уровни TCP/IP
Уровни хоста Прикладной уровень Данные Прикладной уровень
Уровень представления Сеансовый уровень
Сеансовый уровень Применение
Транспортный уровень Segment (TCP) / Datagram (UDP) Транспортный уровень
Уровни медиа Сетевой уровень Пакет Сетевой уровень
Канальный уровень Кадр Канальный уровень
Физический уровень Бит

Например, когда пользователь запрашивает просмотр вфеб-сайта на компьютере, программное обеспечение удаленного сервера сначала передает запрошенные данные на прикладной уровень, где они обрабатываются от уровня к уровню, при этом каждый уровень выполняет свои назначенные функции. Затем данные передаются по физическому уровню сети до тех пор, пока их не получит конечный сервер или другое устройство. На этом этапе данные снова передаются вверх по уровням, каждый уровень выполняет назначенные ему операции, пока данные не будут использованы принимающим программным обеспечением.

как-данные-обрабатываются-в-моделях-OSI-и-TCPIP

Рисунок 3: потоки данных от верхних уровней к нижним, каждый уровень добавляет верхний/нижний колонтитул к PDU

Во время передачи каждый слой добавляет верхний или нижний колонтитул или оба к PDU, поступающему с верхнего уровня, который направляет и идентифицирует пакет. Этот процесс называется инкапсуляцией. Верхний (и Нижний колонтитулы) и данные вместе образуют PDU для следующего уровня. Процесс продолжается до достижения самого низкого уровня (физического уровня или уровня доступа к сети), с которого данные передаются на принимающее устройство. В приемном устройстве происходит обратный процесс, де-инкапсуляции данных на каждом уровне. верхние и нижние колонтитулы направляют операции. Затем приложение, наконец, использует данные. Процесс продолжается до тех пор, пока все данные не будут переданы и получены.

Значение TCP/IP и OSI для устранения неполадок

Со знанием разделения уровней, мы можем диагностировать, где находится проблема, когда соединение пропадает. Принцип состоит в том, чтобы проверить с самого низкого уровня, а не с самого высокого уровня. Потому что каждый уровень служит для уровня выше, и будет легче справиться с проблемами нижнего слоя. Например, если ваш компьютер не может подключиться к Интернету, во-первых вы должны проверить, подключен ли сетевой кабель к вашему компьютеру, или если к коммутатору подключена точка беспроводного доступа (WAP), или если штыри разъемов RJ45 находятся в хорошем состоянии.

Основные различия между TCP/IP и моделью OSI

OSI - это концептуальная модель, которая практически не используется для связи. А модель TCP/IP используется для установления соединения и связи через сеть. В таблице ниже описаны некоторые другие различия.

Модель TCP/IP Модель OSI
Расширяется до TCP/IP - протокол управления передачей/интернет-протокол OSI - открытая система Interconnect
Имея в виду Это модель клиент-сервер, используемая для передачи данных через Интернет. Это теоретическая модель, которая используется для вычислительной системы.
Количество слоев 4 слоя 7 слоев
Разработан Министерство обороны (DoD) ISO (Международная организация по стандартизации)
Осязаемый да нет
Использование В основном используется Никогда не использовался

Помимо разницы в количестве слоев, существуют другие разницы между TCP/IP и моделью OSI.

  • TCP/IP - это модель клиент-сервер, т.е. Когда клиент запрашивает сервис, он предоставляется сервером. Принимая во внимание, что OSI является концептуальной моделью.

  • TCP/IP - это стандартный протокол, используемый для каждой сети, включая Интернет, тогда как OSI - это не протокол, а эталонная модель, используемая для понимания и проектирования архитектуры системы.

  • TCP/IP следует вертикальному подходу. С другой стороны, модель OSI поддерживает горизонтальный подход.

  • TCP/IP является материальным, а OSI - нет.

  • TCP/IP следует принципу «сверху вниз», а модель OSI - подходу «снизу вверх».

Заключение

Модель TCP/IP и модель OSI являются концептуальными моделями, используемыми для описания всех сетевых коммуникаций, в то время как TCP/IP сама по себе также является важным протоколом, используемым во всех операциях Интернета. Как правило, когда мы говорим об уровне 2, уровне 3 или уровне 7, в котором работает сетевое устройство, мы имеем в виду модель OSI. Модели TCP/IP используется как для моделирования текущей архитектуры Интернета и обеспечивают набор правил, которым следуют все формы передачи по сети.

Статьи по теме:

Коммутатор уровня 2 vs коммутатор уровня 3: в чём разница?

Управляемый коммутатор vs неуправляемый коммутатор

141

Вас также может заинтересовать