Black Baron

Современные компьютерные сети — это сложные системы, обеспечивающие обмен данными между миллионами устройств по всему миру. Чтобы упростить разработку, сопровождение и взаимодействие между различными устройствами и программами, были разработаны сетевые модели. Одной из самых известных и широко используемых стала модель OSI, но существуют и другие, не менее важные. В этой статье мы рассмотрим, что такое сетевая модель, зачем её создали, какие существуют уровни и как происходит взаимодействие компьютеров в локальной сети.

Что такое сетевая модель и зачем она нужна

Сетевая модель — это концептуальная структура, описывающая, как данные передаются между двумя точками в сети. Она разбивает весь процесс на уровни, каждый из которых выполняет свою функцию и взаимодействует с соседними уровнями. Основная цель создания сетевых моделей — стандартизация взаимодействия устройств и программ, обеспечение совместимости, а также упрощение проектирования и обслуживания сетей.

Ранее, до введения моделей, каждое устройство и программа использовали собственные методы передачи данных, что приводило к проблемам совместимости. Стандартизация помогла решить эти проблемы, позволив разным производителям и разработчикам «говорить на одном языке».

Модель OSI — эталон сетевого взаимодействия

Модель OSI (Open Systems Interconnection) была разработана в конце 1970-х годов Международной организацией по стандартизации (ISO). Она стала эталоном, описывающим, как информация проходит от одного устройства к другому через сеть. Модель OSI состоит из семи уровней, каждый из которых выполняет определённые задачи:

1. Физический уровень — отвечает за передачу битов по физическим средам (кабели, электрические сигналы).
2. Канальный уровень — обеспечивает надёжную передачу данных между двумя узлами, контроль ошибок, формирование кадров.
3. Сетевой уровень — определяет маршруты для передачи данных между устройствами (включает IP-адресацию).
4. Транспортный уровень — обеспечивает доставку данных без потерь, контроль целостности (например, TCP).
5. Сеансовый уровень — управляет сеансами связи между приложениями.
6. Уровень представления — отвечает за преобразование данных (кодировка, шифрование, сжатие).
7. Прикладной уровень — предоставляет интерфейсы для работы с сетью (протоколы типа HTTP, FTP, SMTP и др.).

Каждый уровень взаимодействует с соседними и обеспечивает «прозрачную» передачу данных сквозь всю модель.

Модель TCP/IP — практическая реализация

Хотя модель OSI является эталонной, в реальности чаще всего используется модель TCP/IP, разработанная в США в рамках проекта ARPANET. Она насчитывает четыре уровня, которые схожи по функциям с уровнями OSI:

1. Сетевой доступ — включает в себя физический и канальный уровни.
2. Интернет-уровень — отвечает за маршрутизацию и IP-адресацию.
3. Транспортный уровень — использует протоколы TCP и UDP.
4. Прикладной уровень — охватывает всё, что связано с взаимодействием пользователя и программ.

TCP/IP — это практический стандарт, на котором работает современный Интернет.

Взаимодействие компьютеров в локальной сети

В локальной сети (LAN) взаимодействие между компьютерами осуществляется через физические каналы передачи данных (кабели, Wi-Fi), используя сетевые протоколы. Например, когда компьютер A отправляет файл на компьютер B:

1. Прикладной уровень (например, файловый протокол) подготавливает данные.
2. Транспортный уровень разбивает данные на пакеты и гарантирует доставку.
3. Сетевой уровень добавляет IP-адрес получателя.
4. Канальный уровень формирует кадры с MAC-адресами.
5. Физический уровень передаёт сигнал по кабелю или по воздуху (Wi-Fi).

На приёме весь процесс идёт в обратном порядке — каждый уровень принимает данные, обрабатывает и передаёт выше.

Другие сетевые модели

Помимо OSI и TCP/IP существуют и другие модели:

• Модель DoD (Министерства обороны США) — предшественник TCP/IP.
• Модель IBM SNA — старая модель, использовавшаяся в мейнфреймах IBM.
• Модель Novell NetWare — использовалась в сетях на базе программного обеспечения Novell.

Однако с развитием технологий и Интернета все больше систем переходят к использованию модели TCP/IP как основной.

Сетевые модели — фундамент современного цифрового мира. Благодаря таким моделям, как OSI и TCP/IP, компьютеры, сервера и мобильные устройства могут эффективно обмениваться информацией, несмотря на различия в оборудовании и программном обеспечении. Понимание этих моделей необходимо как начинающим, так и опытным разработчикам, администраторам и всем, кто работает с сетями. Именно стандартизация и чёткое разделение функций по уровням позволили сетевым технологиям стать тем, чем они являются сегодня — основой Интернета и глобальной цифровой инфраструктуры.