Модели TCP/IP и OSI: в чем разница

В условиях развития цифровых технологий модели OSI и TCP/IP играют важную роль в обеспечении сетевого взаимодействия. Они устанавливают стандарты, позволяющие системам обмениваться данными без ограничений.

Далее мы проведем сравнительную характеристику моделей OSI и TCP/IP.

Содержание

1. OSI
2. TCP/IP
3. Как это все работает
4. Сравнение моделей OSI и TCP IP: основные сходства
5. Основные отличия моделей OSI и TCP IP

OSI

OSI (оно же Open Systems Interconnection, оно же Взаимодействие Открытых Систем) представляет собой стек для организации передачи данных. OSI структурирует сетевой процесс семью уровнями, детально описывая взаимодействие программных и аппаратных компонентов на каждом из них.

Модель предлагает четкую иерархическую структуру, которая позволяет анализировать процессы передачи. Она также обеспечивает надежную базу для проектирования и поддержки сетевых систем. И по совместительству является фундаментальной основой для стандартизации и обеспечения совместимости.

Что до уровней, то у OSI они следующие:

1. Физический – отвечает за определение параметров, необходимых для передачи данных. Параметров электрических. То есть установление расположения контактов разъемов, рабочего напряжения, а также прочих частотных параметров. Он полностью изолированный и не взаимодействует с протоколами выше себя.
2. Канальный – контролирует ошибки, возникающие в процессе передачи данных. Также задачи адресации: данные из битов переделывает в кадры, проверяет их целостность и, при необходимости, инициирует повторную передачу. Отметим, что канальный уровень (условно) состоит из двух подуровней: MAC и LLC. Первый регулирует доступ устройств к среде передачи, второй же отвечает за инкапсуляцию протоколов и проверку ошибок.
3. Сетевой – отвечает за маршрутизацию. Когда узел отправляет сообщение другому узлу, он передает содержимое сообщения. И адрес получателя. Сеть же, в свою очередь, определяет оптимальный путь доставки этого самого сообщения, которое может быть разделено на несколько сегментов – в случае большого объема.
4. «Транспортный» – обеспечивает передачу данных между источником и получателем, поддерживая QoS и гарантируя 100% доставку. Также контролирует целостность данных. На уровне используется два протокола: собственно, TCP и UDP. Первый гарантирует целостность и применяется для передачи (в основном) мультимедийного контента. Для данных, чувствительных к задержкам (например, компонентов онлайн-игры) используется уже UDP.
5. Сеансовый – отвечает за организацию и управление диалогами (они же и являются этими самыми сеансами) между компьютерами. Его основная функция заключается в установлении, поддержании, контроле и завершении соединений между локальными и удаленными приложениями. Отметим, что сеансовый уровень часто реализуется в прикладных средах. Для наглядности приведем пример: в процессе, предположим, видеоконференции встает необходимость синхронизации двух потоков данных – аудио и видео. Если к разговору двух участников присоединяется третий, сессия автоматически переходит в режим конференции. Сеансовый уровень тут обеспечивает взаимодействие между участниками, позволяя определить, кто в данный момент активен, а кто – нет.
6. «Представления» – отвечает за обеспечение совместимости данных с используемыми ресурсами. Нужен для преобразования данных в угоду совместимости, чтобы с теми могли работать нижестоящие уровни OSI. Он кодирует и декодирует, сжимает и распаковывает, а также перенаправляет запросы – в случае невозможности их локальной обработки.
7. Прикладной – обеспечивает непосредственное взаимодействие с приложениями, предоставляя необходимые функции для организации связи. Это последний уровень, и он находится ближе всего к конечному пользователю. Он проверяет, доступны ли все компоненты и ресурсы для обмена данными.

Отметим, что выявление любой потенциальной проблемы начинается с нижних уровней, поскольку каждый из таких поддерживает функционирование вышестоящего. Например, при проблемах с подключением к Интернету первым этапом диагностики является проверка физических параметров: состояния кабеля (или) точки доступа.

TCP/IP

TCP/IP (он же Transmission Control Protocol/Internet Protocol, он же Протокол Управления Передачей/Интернет Протокол) – структура, обеспечивающая организованную передачу данных.

Ее истоки восходят к 1970м годам, когда в рамках проекта ARPANET велась работа по созданию устойчивой (и единой) сетевой инфраструктуры.

В ходе планирования возникла необходимость в разработке унифицированных протоколов, которые позволили бы осуществлять обмен данными между разнородными системами.

Тогда-то и была предложена идея создания TCP.

В дальнейшем протокол был модифицирован и разделен на две самостоятельные части:

1. TCP, отвечающий за управление передачей данных. Эта часть осталась.
2. IP, регулирующий адресацию и маршрутизацию трафика. А эта – добавилась.

С 1983 года TCP/IP получил статус официального стандарта для сети ARPANET, а к середине 1980-х годов превратился в, пожалуй, наиважнейший элемент развивающейся сети. С архитектурной точки зрения протокол построен на основе четырехуровневой модели, каждый из которых выполняет строго определенные функции.

Ниже – какие именно:

1. Уровень доступа к сети – передача данных здесь осуществляется посредством физического соединения устройств через внутреннюю инфраструктуру. Ethernet, например. Технология широко применяется для установления соединения в LAN-сетях.
2. Сетевой уровень – отвечает за адресацию и маршрутизацию передаваемой информации. IP-протокол здесь является ключевым элементом, обеспечивающим присвоение уникальных адресов каждому устройству в сети и гарантирующим доставку пакетов – от отправителя к адресату. Помимо IP, на этом уровне также функционируют и другие протоколы: ICMP и ICMP и ARP. Первые два инкапсулируют датаграммы и предоставляют хостам информацию о потенциальных проблемах в сети, а третий определяет физический адрес хоста.
3. «Транспортный» – обеспечивает передачу между различными устройствами. На этом уровне функционирует два протокола: TCP и UDP. Первый обеспечивает высокую точность и возможность восстановления данных при возникновении ошибок. Второй же предоставляет более оперативную передачу, однако не всегда гарантирует ее полную доставку и целостность.
4. Уровень приложений отвечает за выполнение сетевых функций в рамках ПО. Он объединяет в себе более нишевые протоколы в духе HTTP/HTTPS (отметим, что HTTP сейчас почти не встретить – его вытеснил HTTPS с продвинутыми стандартами шифрования), которые обеспечивают взаимодействие с веб-ресурсами. Есть и FTP, предназначенный для менеджмента и обмена файлами, и SMTP, используемый для электронной почты.

Как это все работает

Когда пользователь инициирует запрос на просмотр того или иного сайта, ПО удаленного сервера передает данные на прикладной уровень. После этого сведения направляются через физический уровень сети – до момента их получения целевым сервером.

Или иным устройством.

На конечном этапе информация снова проходит через уровни – в восходящем порядке. При этом каждый из них осуществляет предписанные операции, до тех пор, пока данные не будут полностью обработаны принимающим ПО.

Для полноты картины сделаем ремарку, что упомянутые запросы сами по себе не обладают функциональностью. Они всего лишь представляют собой текстовые сообщения.

Все делают протоколы.

Так, после обнаружения сервера и загрузки страницы, система приступает к разбиению на отдельные пакеты. Каждый из них представляет собой часть файла, объем которого варьируется в диапазоне от 1 КБ до 64 КБ. В структуре каждого такого «пакета» присутствует техническая информация, включающая в себя уникальный идентификатор (он же номер), адреса, а также дополнительные данные, необходимые для корректной передачи.

Чтобы понять, для чего вообще происходит такое дробление, давайте приведем пример:

Скажем, нужно перенести сразу много блюд из одной комнаты в другую – из кухни в гостиную. Теоретически можно попытаться взять всю еду одновременно, однако такой подход чреват риском падения содержимого. Более безопасным и эффективным методом является перенос тарелок по одному.

Или распределение их между другими людьми.

Аналогичным образом, передача данных небольшими порциями минимизирует риск потери информации. Если появятся проблемы на пути передачи, будет утрачен лишь один пакет, а не весь файл целиком.

Сравнение моделей OSI и TCP IP: основные сходства

Прежде всего отметим, что и OSI, и TCP/IP, представляют собой логические структуры. Обе выполняют схожую роль. Во-вторых, их основная задача заключается в описании процессов передачи данных между двумя сетевыми устройствами – в этом они тоже похожи.

Кроме того, модели включают в себя разные подуровни (у TCP – 4, у OSI –7) – каждый со своей задачей.

Среди прочих общих черт можно выделить акцент на концепции инкапсуляции. То есть на «упаковывании» данных в последовательность блоков, содержащих как сами передаваемые объекты, так и информацию о том, каким образом они должны обрабатываться.

И основные отличия моделей OSI и TCP IP

Начнем с основного.

TCP/IP расшифровывается как Transmission Control Protocol/Internet Protocol, а OSI – как Open Systems Interconnection. Различаются они и в плане использование уровней: в TCP/IP «сеанс» и «представление» интегрированы в «прикладной». В OSI же они самостоятельные и обособленные.

Разнятся они и в плане подхода. Так, например, TCP/IP использует горизонтальный, не требующий подключения, а OSI – вертикальный.

Наконец, в TCP/IP доставка пакетов не гарантируется, а в OSI – вполне себе.

Подытоживая можно сказать, что модели TCP/IP и OSI представляют собой фреймворки, предназначенные для систематизации и выполнения аспектов сетевых коммуникаций.

TCP/IP выступает в качестве ключевого протокола, который активно используется во всех операциях, осуществляемых в интернете. А когда речь заходит о втором, третьем или седьмом уровне, на котором функционирует устройство, подразумевается уже OSI.