Разное

Модель tcp ip osi: TCP/IP vs. OSI: в чем разница между двумя моделями?

Содержание

TCP/IP vs. OSI: Какие Различия у Этих Двух Моделей? | by meng yang

Когда мы говорим о коммутаторах уровня 2 и коммутаторах уровня 3, мы фактически имеем в виду уровни общей модели протокола — модели с открытым исходным кодом (OSI). Они обычно используется в описании сетевых коммуникаций. Передача данных между различными сетями невозможна, если отсутствуют общие правила передачи и получения пакетов данных. Эти правила известны как протоколы, среди которых протокол TCP (протокол управления передачей)/IP (интернет протокол) является одним из наиболее широко используемых. Модель TCP/IP широко используется в описании сети и старше модели OSI (open systems interconnection basic reference model — Базовая Эталонная Модель Взаимодействия Открытых Систем). У них обоих много слоев, в чем разница между ними?

Уровни модели OSI

Модель OSI является концептуальной моделью, которая характеризует и стандартизирует то, как различные программные и аппаратные компоненты, участвующие в сетевой коммуникации, должны разделять задачи и взаимодействовать друг с другом. Она имеет семь уровней. На следующем рисунке показаны названия и основные функции каждого уровня.

Рис.1 7 уровней модели OSI

Уровни модели TCP/IP

Модель TCP/IP также является многоуровневой эталонной моделью, но это четырехуровневая модель. Она широко известна как TCP/IP, потому что ее основополагающие протоколы TCP и IP, однако, не только эти два протокола используются в этой модели.

Прикладной уровень

Прикладной уровень модели TCP/IP предоставляет приложениям возможность доступа к службам других уровней и определяет протоколы, используемые приложениями для обмена данными. Наиболее широко известные протоколы прикладного уровня: HTTP, FTP, SMTP, Telnet, DNS, SNMP и протокол маршрутизации информации (RIP).

Транспортный уровен

Транспортный уровень отвечает за предоставление на прикладном уровне служб связи сеансов 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. UDP предоставляет один-к-одному или один-ко-многим, без подключения, ненадежную службу связи. UDP обычно используется, когда объем передаваемых данных невелик (например, данные помещаются в один пакет).

Сетевой (межсетевой) уровень

Сетевой уровень 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). На этом уровне IP добавляет заголовок к пакетам, который известен как IP-адрес. Сейчас есть IPv4 (32-разрядный) адрес и IPv6 (128-разрядный) адрес.

Рис.2: примеры IPv4 и IPv6 адресов.

Уровень сетевого доступа

Уровень сетевого доступа (или канальный уровень) отвечает за размещение пакетов TCP/IP на сетевом носителе и получение пакетов TCP/IP с сетевого носителя. TCP/IP разработан, чтобы быть независимым от метода доступа к сети, формата кадра и среды. Другими словами, он не зависит от какой-либо конкретной сетевой технологии. Таким образом, TCP/IP можно использовать для подключения различных типов сетей, таких как Ethernet, Token Ring и асинхронный режим передачи (ATM).

Как обрабатываются данные во время передачи?

В многоуровневой системе устройства обмениваются данными в другом формате, известном как блок протокольных данных (PDU). В таблице ниже показаны PDU на разных уровнях.

Таблица: блок протокольных данных (PDU), обрабатываемый на разных уровнях.

Например, когда пользователь запрашивает просмотр веб-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.

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.

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 компьютер не может подключиться к интернету, первое, что необходимо сделать, это проверить, подключен ли сетевой кабель к компьютеру или подключена ли к коммутатору точка беспроводного доступа (WAP).

Модель TCP/IP старше модели OSI. На следующем рисунке показана соответствующая взаимосвязь их уровней.

Рисунок 4: модель OSI vs модели TCP/IP и набор протоколов TCP/IP.

Сравнивая слои TCP/IP-модели, и модели OSI, прикладной уровень протокола TCP/IP-модели аналогичен комбинации слоев 5, 6, 7 модели OSI, но TCP/IP-модель не имеет отдельного уровня представления и сеансового уровня. Транспортный уровень протокола TCP/IP включает в себя функции транспортного уровня OSI и некоторые функции сеансового уровня модели OSI. Уровень доступа сети модели TCP/IP охватывает канальный и физический уровни модели OSI. Обратите внимание, что сетевой уровень TCP/IP не использует преимущества служб последовательности и подтверждения, которые могут присутствовать на канальном уровне передачи данных модели OSI. Это ответственность транспортного уровня в модели TCP/IP.

Значение TCP/IP и OSI в устранении неполадок

Учитывая значения двух моделей, модель OSI является концептуальной моделью. Она в основном используется для описания, обсуждения и понимания отдельных сетевых функций. Однако, TCP/IP в первую очередь сконструирована для того чтобы разрешить специфический круг проблем, а не действовать как описание поколения для всех сетевых взаимодействий как модель OSI. Модель OSI является общей, независимой от протокола, но большинство протоколов и систем придерживаются ее, в то время как модель TCP/IP основана на стандартных протоколах, которые разработал интернет. Другой момент, который следует отметить в модели OSI заключается в том, что не все уровни используются в более простых приложениях. В то время как уровни 1, 2, 3 являются обязательными для любой передачи данных, приложение может использовать какой-то уникальный интерфейс уровня вместо обычных верхних уровней в модели.

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.

Источник: TCP/IP vs. OSI: Какие Различия у Этих Двух Моделей?

Cisco Learning | Сетевые модели TCP/IP и OSI


Сетевая модель – это набор стандартов и правил, протоколов и требований, разделенных по уровням. Их основное назначение – построение сети между устройствами. Здесь будут рассматриваться две сетевые модели TCP/IP и OSI, чтобы понять их происхождение, придется углубиться в историю.

Краткая история создания

На начальном этапе, в 80-х годах, производители компьютеров создавали свои собственные запатентованные сетевые модели. Сетевые модели разных производителей были несовместимы. Это означало, что компьютеры одного производителя не могли создавать сетевое соединение с компьютерами другого производителя. В это время даже у Министерства обороны США была своя сетевая модель – Department of Defense (DOD), которая была опубликована через некоторое время после создания. После появления DOD волонтеры решили использовать ее как основу для создания более сложной сетевой модели. Так появилась сетевая модель TCP/IP, которая оказалась настолько функциональной и логически продуманной, что некоторые производители компьютеров начали использовать именно эту сетевую модель. Начали появляться первые компьютеры разных производителей с возможностью устанавливать сетевое соединение друг с другом. К концу 90-х все производители компьютеров перешли на сетевую модель TCP/IP.

Однако, Международная Организация по Стандартизации (ISO) в середине 90-х завершила создание сетевой модели под названием «Открытые Системы Соединений» (OSI – Open Systems Interconnection). Предполагалось, что OSI станет единым стандартом для всех производителей компьютеров и сетевых устройств, поэтому в середине 90-х годов была предпринята попытка перейти на стандартизированную модель. Но переход не удался. У сетевой модели TCP/IP не было документации, описывающей функции всех ее протоколов, в то время как OSI была полностью задокументирована. Несмотря на то, что TCP/IP и OSI являются несовместимыми моделями, большое количество терминов из документации для OSI было заимствовано для документации по TCP/IP, вследствие чего OSI стала считаться эталонной сетевой моделью. В настоящее время все устройства, осуществляющие передачу данных по сети, используют сетевую модель TCP/IP.

TCP/IP и OSI

TCP/IP ссылается на огромное количество протоколов, описание которых находится в документах под названием RFC. Они находятся в свободном доступе в Интернете. Протоколы и правила были разделены на категории – уровни. Каждый уровень обладает своим набором функций, или сервисов, реализующихся за счет протоколов этого уровня.

Таблица 1.1 Сетевая модель TCP/IP

# TCP/IP(RU) TCP/IP(EN)
4 Приложений Application layer
3 Транспортный Transport layer
2 Интернет Internet layer
1 Канальный (в некоторых источниках Физический) Link layer

Таблица 1.2 Сетевая модель OSI

# OSI(RU) OSI(EN)
7 Приложений Application layer
6 Презентаций Presentation layer
5 Сессий Session layer
4 Транспортный Transport layer
3 Сетевой Network layer
2 Канальный Data Link layer
1 Физический Physical layer


Как сетевой инженер, могу сказать, что важно знать название и порядковый номер каждого уровня. Совет: если вы хотите разбираться в сетях и в сетевом оборудовании, то распечатайте себе обе сетевые модели, представленные выше, и подглядывайте в свои заметки ежедневно. Эти знания помогут вам понять, что означают понятия “коммутатор 2-го уровня”, “коммутатор 3-го уровня” или “L2-канал”, “L3-канал”, а самое главное, – на CCNA экзамене вам точно встретятся вопросы о сетевых моделях.

Таблица 1.3 Пример протоколов каждого уровня

Название уровня Пример протоколов
Приложений HTTP, FTP, SNMP, POP3
Транспортный TCP, UDP
Интернет IP
Физический Ethernet

Что дальше?

Так как сетевая модель OSI стала эталонной, все сетевые инженеры при описании работы сети используют теорию именно этой модели. Эта глава (“1. Основа основ”) будет полностью посвящена TCP/IP, и мы кратко рассмотрим каждый уровень. В дальнейшем вся теория и все упоминания об уровнях сетевой модели будут ссылаться исключительно на модель OSI.


Если вы нашли в тексте ошибку, выделите текст и нажмите Ctrl + Enter

ID: 45 Created: Oct 19, 2016 Modified Oct 22, 2016

Сетевые модели OSI и TCP/IP

Вступление

 Бесспорно, можно утверждать: «Зачем вообще нужны эти сетевые модели? Век живу и ни разу не пользовался». И я скажу, вы абсолютно правы. Я сам так рассуждал. Хотя правота заключается лишь в том, что мы, обычные пользователи или начинающие администраторы, можем обойтись без всех этих моделей. Но зачем тогда, спрашивается, они вообще существуют?

 В многоуровневых моделях четко расписаны функции каждого уровня и взаимосвязь с соседними уровнями. Все сетевые протоколы разрабатываются в соответствии с сетевой моделью и принадлежат определенному ее уровню. Так, взяв для примера определенный протокол, можно с уверенностью говорить какие функции (глобальные) на него возложены, а какие он не может выполнять. Так же и сетевое оборудование можно отнести к определенному уровню модели, учитывая его функции. И что это нам дает? А то, что мы можем утверждать о распространении коллизий, широковещательных сообщений, возможности работы отдельных протоколов или общения двух хостов вообще и так далее, список довольно широкий.

 Сетевая модель помогает в поиске ошибок и неисправностей, так как по симптомам часто можно определить к какому уровню относится проблема. После чего существенно сужается область поиска (протоколы, оборудование и т.д.). Если же симптомы не наталкивают на решение, то можно систематически проходить по всей модели от нижних уровней к верхним, обращая внимание на функционирование сети. Нижний уровень, выявляющий неполадки (функции, возложенные на него, не выполняются или выполняются с ошибками) и есть проблемным.

 И напоследок, сетевая модель создает некий стандарт, гарантирующий совместимость протоколов и оборудования разных производителей.

Две сетевые модели

 Если вступление зажгло хоть малейшую искорку интереса, то можно двигаться дальше.

 Среди основных сетевых моделей существуют две: модель OSI и модель TCP/IP. Иногда можно встретить их как теоретическую и практическую модели.

 Они являются многоуровневыми, что значит четкое разбиение на отдельные уровни. Как сказано выше, каждому уровню четко приписаны функции, которые в пределах одной модели не повторяются. Таким образом модель OSI разбита на 7 уровней, а модель TCP/IP на 4 уровня:

Модель OSI Модель TCP/IP
7. Application Layer Application Layer
6. Presentation Layer
5. Session Layer
4. Transport Layer Transport Layer
3. Network Layer Internet Layer
2. Data Link Layer Network Access Layer
1. Physical Layer

 Модели так изображены не зря. Во первых, уровни модели OSI довольно часто упоминают по номерам (они пронумерованы снизу вверх), в то время как уровни модели TCP/IP называют по именам. А второе — это то, что модель TCP/IP можно описать терминами OSI. Как показано, обе модели имеют идентичные уровни Transport и Internet (Network), на которые возложены соответственно одинаковые задачи. Но, к примеру, модель TCP/IP не различает границы между физическим представлением сигналов, битов на проводах (или в другой среде передачи данных) и способом доступа к тем самым проводам. Это делает модель менее предпочтительной для поисков неполадок, так как, к примеру, битый кабель или разного рода помехи радио-волн не имеют ничего общего с заполненностью таблицы MAC-адресов на свиче.

Более детальное описание

 OSI детально описывает процесс общения двух приложений, а также взаимосвязь между соседними уровнями. Чтобы понять, что же все-таки это значит, рассмотрим поближе каждый уровень. Уровни можно рассматривать с точки зрения отправления данных или приема данных. Проще говоря сверху вниз или снизу вверх соответственно. Модель спроектирована так, что если рассматривать отправку сообщения каким-либо приложением, то оно проходит по уровням с самого верху и к самому низу. Для приема сообщение все с точностью наоборот. Дальше будет ясно… Лично я предпочитаю второй способ, так как привык смотреть на принятые данные целиком (т.е. весь сетевой кадр). Но в обучающих материалах, как правило, считают иначе. В них уровни излагаются от самого понятного и близкого пользователю уровня приложений, до самого далекого — физического уровня. Это должно вам помочь выбрать в каком порядке читать описание уровней.

  1. Физический уровень (Physical layer). Данные представляются в виде электрических импульсов, пучков света, электромагнитных волн, что кодируют биты. Задача состоит в создании физического канала для отправки битов.
  2. Канальный уровень (Data Link layer). Обеспечивает передачу данных через физический канал.
  3. Сетевой уровень (Network layer). Обеспечивает передачу данных между сетями в пределах области под названием internetwork. Где internetwork — это объединение двух и более сетей с общими принципами маршрутизации (проще сказать, сеть сетей).
  4. Транспортный уровень (Transport layer). Обеспечивает доставку данных конкретному приложению на рабочей станции или сервере. На этом уровне появляется адресация — порты. Так, например, если приходит сообщение на 80-й порт, то оно передается процессу веб-сервера, который слушает этот порт.
  5. Сессионный уровень (Session layer). Создает и управляет диалогами и сессиями между приложениями. Приложение должно различать разные потоки данных в пределах одного соединения. Например, приложение может одновременно запрашивать два файла с одного сервера, при этом оно будет различать потоки.
  6. Уровень представлений (Presentation layer). Здесь данные кодируются, сжимаются или шифруются. Например, отправляя сообщение, его нужно предварительно сжать для уменьшения трафика, то это задача именно этого уровня.
  7. Уровень приложений (Application layer). Организовывает интерфейс между приложениями. Т.е. описывает структуру сообщения понятного приложению.

  При прохождении каждого уровня, к данным дописывается служебная информация. Этот процесс называется инкапсуляцией. Так например на сетевом уровне, если мы хотим использовать протокол IP, будет дописан в начало заголовок, содержащий IP адреса отправителя и получателя и т.п. Затем, проходя канальный уровень, к данным с заголовком IP в начало еще дописывается заголовок, содержащий MAC адреса, а в конец — так называемый трейлер с контрольной суммой. Таким образом мы рассмотрели инкапсуляцию на двух уровнях в сетях Ethernet.

 Обратный процесс к инкапсуляции — декапсуляция. Это процесс извлечения данных, путем отбрасывания служебной информации. Придерживаясь прошлого примера, представим, что получены некие данные. Декапсуляция на канальном уровне будет заключаться в отбросе заголовка, содержащего MAC адреса и трейлера. Полученные данные уже содержат заголовок IP в начале, они передаются на следующий сетевой уровень. Далее на сетевом уровне нету информации нижележащих уровней, что обеспечивает некую независимость от них. Аналогичным образом извлекается полезная нагрузка, путем отбрасывания заголовка и так далее. В самом конце цепочки получаем оригинальное сообщение.
 В рассмотренных примерах данные на каждом уровне имеют разную структуру, которая называется PDU (Protocol Data Unit). И, естественно, на каждом уровне PDU оригинального сообщения свой:

  7. Уровень приложений — данные (data)
  4. Транспортный уровень — сегмент (segment)
  3. Сетевой уровень — пакет (packet)
  2. Канальный уровень — кадр (frame)
  1. Физический уровень — биты (bits)

 Особенно часто различают понятие кадра и пакета. Кадр будет содержать служебную информацию второго уровня, когда пакет уже нет. И для кадра пакет будет являться полезной нагрузкой, внутренняя сущность которого не рассматривается.

 Общение между двумя приложениями или просто хостами происходят между одинаковыми уровнями, используя для этого один протокол. Так, например, веб-браузер, запрашивая по протоколу HTTP (протокол седьмого уровня) страницу, общается с веб-сервером на седьмом уровне. Сервер в свою очередь знает структуру сообщения, соответствующую протоколу. Выбор протокола — это как выбор языка в устной речи (для понимания нужно говорить на одном). На этом этапе как сервер так и клиент не рассматривает нижележащие уровни, они просто обмениваются сообщениями. Если же рассмотреть с точки зрения отправки HTTP запроса в IP пакете, то операционные системы клиента и сервера общаются на третьем уровне. Они смотрят им ли предназначен пакет по IP адресу, собирают пакет воедино из фрагментов (если по пути пакет был фрагментирован). Но при этом они ничего не знают о втором уровне, через какую среду будут следовать данные и так далее. Полезная нагрузка содержит сегменты TCP, которые в свою очередь содержат данные HTTP. Но на этапе рассмотрения IP пакета вся полезная нагрузка рассматривается просто как последовательность байт, не более.

 Для жизненного примера вышеописанного, можно предложить примитивную модель для той же устной речи. Рассмотрим такие два уровня выдуманной модели: доставка собеседнику звуков и разбор речи. Таким образом вначале нужно договориться, каким образом принимать звуки. Протоколом здесь будут выступать правила и способы произношения звуков, чтобы собеседник их услышал. Затем услышанные звуки, не важно как и откуда, будут восприняты как отдельные слова, чтобы их понять, нужно договориться об использовании одного языка. Ведь если говорить на одном языке, а пытаться его понимать как другой, ничего не выйдет. Таким образом был продемонстрирован переход из первого уровня на второй, когда собеседник воспринимает речь, путем «декапсуляции» звуков в слова. Если же собеседник хочет что-то сказать, то он слова «инкапсулирует» в звуки, которые уже произносит.

Применение

 Модель TCP/IP часто используется для описания стека протоколов. Например, стек протоколов TCP/IP. Где под стеком протоколов можно понимать множество взаимодействующих протоколов, обеспечивающих функциональность сети. Ведь сложно представить работу сети с одним лишь протоколом IP, в сети постоянно взаимодействуют разные протоколы, каждый реализуя свои задачи.

 Модель OSI используется для описания и выявления разного рода неполадок, для классификации сетевого оборудования или отдельного сетевого протокола.

 Например, рассмотрим разные виды сетевого оборудования: повторитель и концентратор (хаб), мост и коммутатор 2-го уровня (свич), маршрутизатор и коммутатор 3-го уровня. Как вы уже догадались эти три вида оборудования принадлежат трем нижним уровням модели оси: первому, второму и третьему соответственно. Что же мы можем сказать сходу об этих устройствах?

 Устройства первого уровня различают только сигналы. Они предназначены для расширения шины сети и усиления сигнала, предотвращая тем самым его затухание. Такие устройства только дублируют сигналы, таки образом расширяя домен коллизий (наложение сигналов).

 Устройства второго уровня уже считывают заголовок кадра и таким образом могут обнаружить коллизию или несоответствие контрольной сумме (если она присутствует в протоколе). Отбрасывая «испорченные» кадры, такое оборудование ограничивает домен коллизий.

 Устройства третьего уровня работают с пакетами. И потому они ограничивают широковещательный домен.

 Также знание по номерам и названиям уровней модели OSI позволяет общаться и понимать друг друга двум администраторам или разработчикам, да и просто людям, замешанным каким-либо образом с сетями.

Заключение

 Надеюсь вы познакомились с важностью и возможностью использования сетевых моделей для облегчения жизни администраторам. В пределах одной статьи сложно выложить необходимый минимум материала, для понимания с нуля. Потому целью не было создать достоверный учебный материал. А лишь познакомить с темой и дать возможность определиться в необходимости для вас сетевой модели. Являясь основой в изучении сетей вообще, на просторах всемирной паутины можно найти много полезного материала для начала (или продолжения) изучения.

—————————————-
Специально для www.quizful.net
Копирование материала только с разрешения автора
(c) 2009 pasis

Руководство по стеку протоколов TCP/IP для начинающих

Cтек протоколов TCP/IP широко распространен. Он используется в качестве основы для глобальной сети интернет. Разбираемся в основных понятиях и принципах работы стека.

Основы TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, протокол управления передачей/протокол интернета) — сетевая модель, описывающая процесс передачи цифровых данных. Она названа по двум главным протоколам, по этой модели построена глобальная сеть — интернет. Сейчас это кажется невероятным, но в 1970-х информация не могла быть передана из одной сети в другую, с целью обеспечить такую возможность был разработан стек интернет-протоколов также известный как TCP/IP.

Разработкой этих протоколов занималось Министерство обороны США, поэтому иногда модель TCP/IP называют DoD (Department of Defence) модель. 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:

Уровневая модель TCP/IP

Выше мы уже упоминали, что модель TCP/IP разделена на уровни, как и OSI, но отличие двух моделей в количестве уровней. Документом, регламентирующим уровневую архитектуру модели и описывающий все протоколы, входящие в TCP/IP, является RFC 1122. Стандарт включает четыре уровня модели TCP/IP, хотя, например, согласно Таненбауму (Таненбаум Э., Уэзеролл Д. Т18 Компьютерные сети. 5-е изд. — СПб.: Питер, 2012. — 960 с.: ил. ISBN 978-5-459-00342-0), в модели может быть пять уровней.

Три верхних уровня — прикладной, транспортный и сетевой — присутствуют как в RFC, так и у Таненбаума и других авторов. А вот стоит ли говорить только о канальном или о канальном и физическом уровнях — нет единого мнения. В RFC они объединены, поскольку выполняют одну функцию. В статье мы придерживаемся официального интернет-стандарта RFC и не выделяем физический уровень в отдельный. Далее мы рассмотрим четыре уровня модели.

Канальный уровень (link layer)

Предназначение канального уровня — дать описание тому, как происходит обмен информацией на уровне сетевых устройств, определить, как информация будет передаваться от одного устройства к другому. Информация здесь кодируется, делится на пакеты и отправляется по нужному каналу, т.е. среде передачи.

Этот уровень также вычисляет максимальное расстояние, на которое пакеты возможно передать, частоту сигнала, задержку ответа и т.д. Все это — физические свойства среды передачи информации. На канальном уровне самым распространенным протоколом является Ethernet, но мы рассмотрим его на примере в конце статьи.

Межсетевой уровень (internet layer)

Каждая индивидуальная сеть называется локальной, глобальная сеть интернет позволяет объединить все локальные сети. За объединение локальных сетей в глобальную отвечает сетевой уровень. Он регламентирует передачу информации по множеству локальных сетей, благодаря чему открывается возможность взаимодействия разных сетей.

Межсетевое взаимодействие — это основной принцип построения интернета. Локальные сети по всему миру объединены в глобальную, а передачу данных между этими сетями осуществляют магистральные и пограничные маршрутизаторы.

Маска подсети и IP-адреса

Маска подсети помогает маршрутизатору понять, как и куда передавать пакет. Подсетью может являться любая сеть со своими протоколами. Маршрутизатор передает пакет напрямую, если получатель находится в той же подсети, что и отправитель. Если же подсети получателя и отправителя различаются, пакет передается на второй маршрутизатор, со второго на третий и далее по цепочке, пока не достигнет получателя.

Протокол интернета — IP (Internet Protocol) используется маршрутизатором, чтобы определить, к какой подсети принадлежит получатель. Свой уникальный IP-адрес есть у каждого сетевого устройства, при этом в глобальной сети не может существовать два устройства с одинаковым IP. Он имеет два подвида, первым был принят IPv4 (IP version 4, версии 4) в 1983 году.

IPv4 предусматривает назначение каждому устройству 32-битного IP-адреса, что ограничивало максимально возможное число уникальных адресов 4 миллиардами (232). В более привычном для человека десятичном виде IPv4 выглядит как четыре блока (октета) чисел от 0 до 255, разделенных тремя точками. Первый октет IP-адреса означает его класс, классов всего 4: A, B, C, D.

Рассмотрим, например, IPv4 адрес класса С 223.135.100.7. Первые два октета 223.135 определяют класс, третий — .100 — это номер подсети, а последний означает номер сетевого оборудования. Например, если необходимо отправить информацию с компьютера номер 7 с IPv4 адресом 223.135.100.7 на компьютер номер 10 в той же подсети, то адрес компьютера получателя будет следующий: 223.135.100.10.

В связи с быстрым ростом сети интернет остро вставала необходимость увеличения числа возможных IP-адресов. В 1998 впервые был описан IPv6 (IP version 6, версии 6), который использует 128-битные адреса, и позволяет назначить уникальные адреса для 2128 устройств. Такого количества IPv6 адресов будет достаточно, чтобы назначить уникальный адрес для каждого атома на планете.

IPv6 имеет вид восьми блоков по четыре шестнадцатеричных значения, а каждый блок разделяется двоеточием. IPv6 выглядит следующим образом:

2DAB:FFFF:0000:0000:01AA:00FF:DD72:2C4A.

Так как IPv6 адреса длинные, их разрешается сокращать по следующим правилам: ведущие нули допускается опускать, например в адресе выше :00FF: позволяется записывать как :FF:, группы нулей, идущие подряд тоже допустимо сокращать и заменять на двойное двоеточие, например, 2DAB:FFFF::01AA:00FF:DD72:2C4A. Допускается делать не больше одного подобного сокращения в адресе IPv6.

IP предназначен для определения адресата и доставки ему информации, он предоставляет услугу для вышестоящих уровней, но не гарантирует целостность доставляемой информации.

IP способен инкапсулировать другие протоколы, предоставлять место, куда они могут быть встроены. Как было сказано выше, IP — это 32 бита информации, первые 8 бит в заголовке IP — поля для указания номера инкапсулируемого протокола. Для IPv4 первые 8 бит — поле «протокол», для IPv6 — поле «следующий заголовок». Например, ICMP (межсетевой протокол управляющих сообщений) будет обозначен числом 1, а IGMP (межсетевой протокол группового управления) будет обозначен числом 2.

ICMP и IGMP

ICMP используется в качестве поддержки маршрутизаторами и другими сетевыми устройствами. Внутри сети он служит для доставки сообщений об ошибках и операционной информации, сообщающей об успехе или ошибке при связи с другим IP. Например, в ситуациях, когда необходимый сервис не может быть запрошен, или когда не был получен ответ от маршрутизатора или хоста.

ICMP никогда не вызывается сетевыми приложениями пользователя, кроме случаев диагностики сети, к примеру, пинг (ping) или traceroute (tracert). ICMP не передает данные, это отличает его от транспортных TCP и UDP, расположенных на L3, которые переносят любые данные. ICMP работает только с IP четвертой версии, с IPv6 взаимодействует ICMPv6.

Сетевые устройства объединяются в группы при помощи IGMP, используемый хостами и роутерами в IPv4 сетях. IGMP организует multicast-передачу информации, что позволяет сетям направлять информацию только хостам, запросившим ее. Это удобно для онлайн-игр или потоковой передаче мультимедиа. IGMP используется только в IPv4 сетях, в сетях IPv6 используется MLD (Multicast Listener Discovery, протокол поиска групповых слушателей), инкапсулированный в ICMPv6.

Транспортный уровень (transport layer)

Постоянные резиденты транспортного уровня — протоколы TCP и UDP, они занимаются доставкой информации.

TCP (протокол управления передачей) — надежный, он обеспечивает передачу информации, проверяя дошла ли она, насколько полным является объем полученной информации и т.д. TCP дает возможность двум хостам производить обмен пакетами через установку соединения. Он предоставляет услугу для приложений, повторно запрашивает потерянную информацию, устраняет дублирующие пакеты, регулируя загруженность сети. TCP гарантирует получение и сборку информации у адресата в правильном порядке.

UDP (протокол пользовательских датаграмм) — ненадежный, он занимается передачей автономных датаграмм. UDP не гарантирует, что всех датаграммы дойдут до получателя. Датаграммы уже содержат всю необходимую информацию, чтобы дойти до получателя, но они все равно могут быть потеряны или доставлены в порядке отличном от порядка при отправлении.

UDP обычно не используется, если требуется надежная передача информации. Использовать UDP имеет смысл там, где потеря части информации не будет критичной для приложения, например, в видеоиграх или потоковой передаче видео. UDP необходим, когда делать повторный запрос сложно или неоправданно по каким-то причинам.

Протоколы L3 не интерпретируют информацию, полученную с верхнего или нижних уровней, они служат только как канал передачи, но есть исключения. RSVP (Resource Reservation Protocol, протокол резервирования сетевых ресурсов) может использоваться, например, роутерами или сетевыми экранами в целях анализа трафика и принятия решений о его передаче или отклонении в зависимости от содержимого.

Прикладной уровень (application layer)

В модели TCP/IP отсутствуют дополнительные промежуточные уровни (представления и сеансовый) в отличие от OSI. Функции форматирования и представления данных делегированы библиотекам и программным интерфейсам приложений (API) — своего рода базам знаний. Когда службы или приложения обращаются к библиотеке или API, те в ответ предоставляют набор действий, необходимых для выполнения задачи и полную инструкцию, каким образом эти действия нужно выполнять.

Протоколы прикладного уровня действуют для большинства приложений, они предоставляют услуги пользователю или обмениваются данными с «коллегами» с нижних уровней по уже установленным соединениям. Здесь для большинства приложений созданы свои протоколы, например HTTP для передачи гипертекста по сети, SMTP для передачи почты, FTP для передачи файлов, протокол назначения IP-адресов DHCP и прочие.

Зачем нужен порт и что означает термин сокет

Приложения прикладного уровня, общаются также с предыдущим, транспортным, но они видят его протоколы как «черные ящики». Для приема-передачи информации они могут работать с TCP или UDP, но понимают только конечный адрес в виде IP и порта, а не принцип их работы.

IP присваивается каждому компьютеру межсетевым уровнем, но обмен данными происходит не между компьютерами, а между приложениями, установленными на них. Чтобы получить доступ к тому или иному сетевому приложению недостаточно только IP, для идентификации приложений применяют порты. Комбинация IP-адреса и порта называется сокетом или гнездом (socket). Поэтому обмен информацией происходит между сокетами. Нередко слово сокет употребляют как синоним для хоста или пользователя, также сокетом называют гнездо подключения процессора.

Из привилегий у приложений на прикладном уровне можно выделить наличие собственных протоколов для обмена данными, а также фиксированный номер порта для обращения к сети. Администрация адресного пространства интернет (IANA), занимающаяся выделением диапазонов IP-адресов, отвечает еще за назначение сетевым приложениям портов.

Так почтовые приложения, которые общаются по SMTP-протоколу, прослушивают порт 25, почта через POP3 приходит на 110-й, по HTTP принимают сообщения веб-сервера — это порт 80, 21-й зарезервирован за FTP. Порт всегда записывается после IP и отделяется от него двоеточием, выглядит это, например, так: 192.168.1.1:80.

Чтобы не запоминать числовые адреса интернет-серверов была создана DNS — служба доменных имен. DNS всегда слушает на 53 порту и преобразует буквенные имена сетевых доменов в числовые IP-адреса и наоборот. Служба DNS позволяет не запоминать IP — компьютер самостоятельно посылает запрос «какой IP у Selectel.ru?» на 53 порт DNS-сервера, полученного от поставщика услуг интернет.

DNS-сервер дает компьютеру ответ «IP для Selectel.ru — XXX.XXX.XXX.XXX». Затем, компьютер устанавливает соединение с веб-сервером полученного IP, который слушает на порту 80 для HTTP-протокола и на порту 443 для HTTPS. В браузере порт не отображается в адресной строке, а используется по умолчанию, но, по сути, полный адрес сайта Selectel выглядит вот так: https://selectel.ru:443.

Процесс, кодирования данных на прикладном уровне, передача их на транспортном, а затем на межсетевом и, наконец, на канальном уровне называется инкапсуляцией данных. Обратная передача битов информации по иерархии, с канального на прикладной уровни, называют декапсуляцией. Оба процесса осуществляются на компьютерах получателя и отправителя данных попеременно, это позволяет долго не удерживать одну сторону канала занятой, оставляя время на передачу информации другому компьютеру.

Стек протоколов, снова канальный уровень

О канальном уровне модели TCP/IP мы рассказали меньше всего, давайте вернемся еще раз к началу, чтобы рассмотреть инкапсуляцию протоколов и, что значит «стек».

Большинству пользователей знаком протокол Ethernet. В сети, по стандарту Ethernet, устройства отправителя и адресата имеют определенный MAC-адрес — идентификатор «железа». MAC-адрес инкапсулируется в Ethernet вместе с типом передаваемых данных и самими данными. Фрагмент данных, составленных в соответствии с Ethernet называется фреймом или кадром (frame).

MAC-адрес каждого устройства уникален и двух «железок» с одинаковым адресом не должно существовать, хотя порой такое случается, что приводит к сетевым проблемам. Таким образом, при получении сетевой адаптер занимается извлечением полученной информации из кадра и ее дальнейшей обработкой.

После ознакомления с уровневой структурой модели становится понятно, что информация не может передаваться между двумя компьютерами напрямую. Сначала кадры передаются на межсетевой уровень, где компьютеру отправителя и компьютеру получателя назначается уникальный IP. После чего, на транспортном уровне, информация передается в виде TCP-фреймов либо UDP-датаграмм.

На каждом этапе, подобно снежному кому, к уже имеющейся информации добавляется служебная информация, например, порт на прикладном уровне, необходимый для идентификации сетевого приложения. Добавление служебной информации к основной обеспечивают разные протоколы — сначала Ethernet, поверх него IP, еще выше TCP, над ним порт, означающий приложение с делегированным ему протоколом. Такая вложенность называется стеком, названным TCP/IP по двум главным протоколам модели.

Point-to-Point протоколы

Отдельно расскажем о Point-to-Point (от точки к точке, двухточечный) протоколе также известном как PPP. PPP уникален по своим функциям, он применяется для коммуникации между двумя маршрутизаторами без участия хоста или какой-либо сетевой структуры в промежутке. При необходимости, PPP обеспечивает аутентификацию, шифрование, а также сжатие данных. Он широко используется при построении физических сетей, например, кабельных телефонных, сотовых телефонных, сетей по кабелю последовательной передачи и транк-линий (когда один маршрутизатор подключают к другому для увеличения размера сети).

У PPP есть два подвида — PPPoE (PPP по Ethernet) и PPPoA (PPP через асинхронный способ передачи данных — ATM), интернет-провайдеры часто их используют для DSL соединений.

PPP и его старший аналог SLIP (протокол последовательной межсетевой связи) формально относятся к межсетевому уровню TCP/IP, но в силу особого принципа работы, иногда выделяются в отдельную категорию. Преимущество PPP в том, что для установки соединения не требуется сетевая инфраструктура, а необходимость маршрутизаторов отпадает. Эти факторы обуславливают специфику использования PPP протоколов.

Заключение

Стек TCP/IP регламентирует взаимодействие разных уровней. Ключевым понятием в здесь являются протоколы, формирующие стек, встраиваясь друг в друга с целью передать данные. Рассмотренная модель по сравнению с OSI имеет более простую архитектуру.

Сама модель остается неизменной, в то время как стандарты протоколов могут обновляться, что еще дальше упрощает работу с TCP/IP. Благодаря всем преимуществам стек TCP/IP получил широкое распространение и использовался сначала в качестве основы для создания глобальной сети, а после для описания работы интернета.

исследование взаимоотношения и интерпретации – тема научной статьи по компьютерным и информационным наукам читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

УДК 004.72

Seven-layer OSI / ISO model and TCP / IP stack protocols: research of the relationship and interpretation

Kruchinin Sergey Vladimirovich — candidate of Political Science, «Wellborn» LLC., candidate

for a degree of Doctor of Technical Sciences

Abstract. The article deals with a problem of comparing the theoretical seven-layer OSI / ISO model and practically used stack protocols of network services. We have proposed an approach that allows to compare the practical protocols and nominal levels of model OSI / ISO by maximally closing of meaning of the model levels and practical functionality of used protocols.

Keywords: OSI / ISO, reference model for open systems interconnection (RMOSI), TCP / IP, the protocol stack, MIME.

Семиуровневая модель OSI/ISO и стек протоколов TCP/IP: исследование взаимоотношения и интерпретации

Кручинин Сергей Владимирович — кандидат политических наук, ООО «ВЭЛБОРН», соискатель ученой степени доктора технических наук.

Аннотация. В статье рассматривается проблема сопоставления теоретической семиуровневой модели OSI/ISO и практически используемого стека протоколов сетевых служб. Нами предложен подход, позволяющий сопоставить практические протоколы и номинальные уровни модели OSI/ISO, максимально приблизив смысловое значение уровней модели и практическую функциональность используемых протоколов.

Ключевые слова: OSI/ISO, ЭМВОС, TCP/IP, стек протоколов, MIME.

Актуальность. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС), более известная как модель стека сетевых протоколов OSI/ISO стала фактическим стандартом, применяемом в обучении, документации, теоретических рассуждениях. При этом ЭМВОС справедливо критикуется за недостаточную гибкость и не полное соответствие реалиям современных технологий передачи данных, за ее теоретический характер. Общеизвестно, что на практике используемый стек сетевых протоколов TCP/IP не соответствует модели ЭМВОС, хотя и существуют спекулятивные варианты их соотношения и сопоставления. Э. Таненбаум отдельно останавливается как на критике модели ЭМВОС [1, c. 66-69], так и на критике стека сетевых протоколов TCP/IP [1, c.69], в результате предлагая собственную модель, включающую пять уровней [1, c.64], имеющих то или иное сопоставление с моделями ЭМВОС и TCP/IP. См. табл. 1.

Таблица 1. Сетевые модели по Э. Таненбауму

ЭМВОС (081/180) TCP/IP Э. Таненбаум

Прикладной Прикладной Прикладной

Уровень представления

Сеансовый

Транспортный Транспортный Транспортный

Сетевой Межсетевой Сетевой

Передачи данных От хоста к сети Передачи данных

Физический Физический

Свою модель Э. г «аненбаум обозначил как «гибридная», признав,

что модель OSI чрезвычайно полезна при обсуждении компьютерных сетей, а сила модели TCP/IP — реализованные протоколы, используемые и хорошо зарекомендовавшие себя на протяжение многих лет. Таким образом, так или иначе приходится работать с двумя моделями, используя на практике TCP/IP, а в обсуждениях и документации ЭМВОС. Попытку совместить модели предпринял Э. Таненбаум, уменьшив число уровней с 7 до 5.

В данной статье мы попытаемся сделать выкладки, построив условную модель с 7 уровнями, при этом, также опираясь на практику использования стека протоколов TCP/IP.

Проведение исследования.

Наша цель — построить семиуровневую модель, соответствующую реалиям современных технологий передачи данных, как протоколов TCP/IP, так и учитывая современные технологии, такие как HTML5 и протоколы шифрования. Оставаясь в рамках формальных наименований уровней ЭМВОС, мы попытаемся найти соответствия существующих протоколов данным уровням. Начнем с верхних двух уровней, прикладного и представления.

В [2] мы сделали предположение, что такие протоколы, как HTTP, SMTP, традиционно относимые к уровню прикладному, следует относить к уровню представления, а к протоколам прикладного уровня следует относить ориентированные на прикладные программы MIME/TYPE. Текст, или видео, или формат графического файла, он может быть передан и через HTTP, и через SMTP, таким образом, мы наблюдаем вложенность протоколов и стандартизацию передаваемого контента, так как HTTP и SMTP при таком подходе выполняют промежуточную функцию контейнера, отдавая данные для отображения прикладному программному обеспечению.

Далее следуют сеансовый и транспортный уровень, которые в рамках стека TCP/IP трудно разнести, так как два протокола уровня UDP и TCP с одной стороны относятся к транспортному уровню, с дру-

гой, протокол TCP устанавливает сеансовое соединение. Кроме того, существует ряд технологий, когда данные передаются одним потоком, а контролирует передачу другой поток, при этом протокол контроля также может быть отнесен к сеансовым (например, SIP). Помимо этого, в [2] мы ответили, что в какой-то степени роль протокола организации сеанса играет и DNS, потому как без установления соответствия доменного имени и IP-адреса организация сеанса связи в подавляющем большинстве случаев не возможна.

Проблема соотношения транспортного и сеансового протокола решается, если протокол системы передачи данных, устанавливающий соединение, использует как протокол более низкого уровня UDP [3,4]. В этом случае соотношение протоколов становится прозрачным, но для большинства сетей, использующих TCP/IP ситуация принципиально иная.

Можно попробовать разделить протоколы на транспортные и сеансовые, воспользовавшись «виртуальным разделением», основываясь на схожести заголовков пакетов протоколов TCP, UDP и SCTP [5]. Рассмотрим заголовки этих протоколов (таблицы 2а, 2б, 2в).

Таблица 2А. Структура заголовка протокола UDP

Биты 0 — 15 16 — 31

+0 Порт отправителя Порт получателя

32 Длина датаграммы Контрольная сумма

64 Данные

Таблица 2Б. Заголовки протокола SCTP

Биты 0 — 7 8 — 15 16 — 23 24 — 31

+0 Порт отправителя Порт получателя

32 Тег проверки

64 Контрольная сумма

96 Тип 1 блока Флаги 1 блока Длина 1 блока

128 Данные 1 блока

Тип N блока Флаги N блока Длина N блока

Данные N блока

Таблица 2В. Заголовок п ротокола TCP

Биты 0 — 3 4 — 9 10 — 15 16 — 31

+0 Порт отправителя Порт получателя

32 Порядковый номер

64 Н омер подтверждения

96 Длина заголовка Зарезервировано Флаги Размер окна

128 Контрольная сумма Указатель важности

160 Опции

160/192+ Данные

Несмотря на определенную похожесть (отправитель, получатель, дополнительная информация, данные), достоверно общая часть только поля отправитель (source) и получатель (destination) Если условно считать общий участок (заголовок SRC/DST) за «виртуальный» протокол, мы можем получить условное соответствие модели ЭМВОС.

Так для протокола СПД (системы передачи данных, устанавливающего соединение), реализованного поверх ИБР, вложенность будет следующей: ____

Заголовок фрейма Заголовок IP-пакета UDP SRC/DST СПД Данные

а для TCP/IP:

Заголовок фрейма Заголовок IP-пакета SRC/DST TCP Данные

Данный метод сопоставления выглядит искусственно, потому мы предложим еще два.

Один из вариантов состоит в том, что фактически в настоящее время сеанс устанавливается на уровне клиентского приложения. Это может быть технология HTML5 или Flash, которая уже используя разные форматы файлов (HTML, jpeg, json) и протоколы (HTTP, Web Socket) создает единую среду веб-приложения. Таким образом, если перенести уровень сеанса с 5 на 7 уровень и обозначить уровнем приложений, мы формально решим семиуровневую задачу. При этом сеанс реализуется на самом верхнем уровне, через механизмы авторизации и куки (cookies). Подробный подход требует пересмотра назначения всех уровней с 5 по 7. См. табл.3.

Таблица 3. Вариант семиуровневой модели с «уровнем приложения»

Уровень Примеры

7 Уровень веб-приложения HTML5, Flash

6 Уровень веб-компонентов HTML, JPEG, MPEG, JSON

5 Уровень передачи SMTP, HTTP

4 Уровень транспорта TCP, UDP, SCTP

3 Сетевой уровень IPv4, IPv6

2 Канальный уровень MAC

1 Физический уровень 802.3, 802.11

Недостатком подобного подхода является то, что модель ЭМВОС перестала «соблюдаться», хотя формально и осталось семь уровней модели.

Рассмотрим тогда еще один подход. Он базируется на текущем переходе к защищенным соединениям, и, в частности, на замене HTTP на HTTPS.

Фактически же HTTPS это HTTP, инкапсулированный в SSL или

TLS.

Не выполняя перестановку (как на табл.3.) мы по-прежнему выделим уровень веб-приложения, но не выделяем его в отдельный уровень модели. Таким образом получим следующую схему (табл.4).

Таблица 4. Вариант семиуровневой модели с «уровнем приложения»

Уровень Примеры

Веб-приложение HTML5, Flash

7 Прикладной уровень MIME-типы: HTML, JPEG, MPEG, JSON

6 Уровень представления HTTP, Web Socket, SMTP

5 Сеансовый уровень SSH, SSL, TLS

4 Уровень транспорта TCP, UDP, SCTP

3 Сетевой уровень IPv4, IPv6

2 Канальный уровень MAC

1 Физический уровень 802.3, 802.11

Выводы:

Таким образом, мы предложили семиуровневую модель, соотносимую с моделью ЭМВОС (OSI/ISO). Это удалось благодаря перераспределению протоколов прикладного уровня/уровня представления. На прикладной уровень вынесены ориентированные на приложения протоколы, форматы файлов (HTML, CSS, text, JPEG, MPEG, json и т.д.). На уровень представления условно вынесены «transfer protocols» (HTTP

— HyperText Transfer Protocol, SMTP — Simple Mail Transfer Protocol). Место протоколов сеансового уровня заняли протоколы обеспечения безопасности, SSL, TLS.

Указанная нами модель может применяться в исследованиях телекоммуникационных сетей, документации и в учебных целях.

Библиографический указатель:

1. Таненбаум Э., Уэзеролл Д. Компьютерные сети. 5-е изд. -СПб.: Питер, 2012. — 960 с.

2. Кручинин С.В. Стеки сетевых технологий TCP/IP и OSI/ISO // Вопросы науки [Современные технологии и технический прогресс. Сборник статей по материалам Международной научно-практической конференции 16 апреля 2015 г. Воронеж], 2015, Т.3. с.145-147

3. Кручинин С.В., Лазарев В.В. Программа настройки ПО СТ //Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2011618880, 15.11.2011. Москва. Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

4. Пономарев М.П. Телекоммуникационный сервер ЕСУ ТЗ//Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011618939, 27.09.11. Москва. Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

5. http://www.protocols.ru/files/RFC/rfc3286.pdf

Статья поступила в редакцию 9.06.2015 г.

Разница между TCP / IP и моделью OSI — Технология

Содержание:

TCP / IP и OSI являются двумя наиболее широко используемыми сетевыми моделями для связи. Есть некоторые сходства и различия между ними. Одним из основных отличий является то, что OSI является концептуальной моделью, которая практически не используется для связи, тогда как TCP / IP используется для установления соединения и связи через сеть.

Модель OSI делает основной упор на сервисы, интерфейсы и протоколы; провести четкое различие между этими понятиями. И наоборот, модель TCP не способна четко описать эти понятия.

Кроме того, TCP / IP обеспечивает только режим связи без установления соединения на сетевом уровне, но оба режима (без установления соединения и ориентированный на установление соединения) на транспортном уровне. Что касается модели OSI, то она поддерживает связь без установления соединения и связь с установлением соединения через сетевой уровень, но на транспортном уровне связь с установлением соединения просто разрешена. Посмотрите на разницу в статье между службами без установления соединения и услугами, ориентированными на установление соединения, для лучшего понимания.

Другие различия обсуждаются ниже.

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Диаграмма Сравнение
  5. Вывод

Сравнительная таблица

Основа для сравнения Модель TCP / IP Модель OSI
Расширяется до Протокол управления передачей / Интернет-протокол Открытая система Interconnect
Смысл 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
подчиняющийся Горизонтальный подход Вертикальный подход

Определение модели TCP / IP

TCP (протокол управления передачей) / IP (интернет-протокол) был разработан Министерство обороны (DoD) проектное агентство. В отличие от модели OSI, она состоит из четырех уровней, каждый из которых имеет свои собственные протоколы. Интернет-протоколы — это набор правил, определенных для связи по сети. TCP / IP считается стандартной моделью протокола для работы в сети. TCP обрабатывает передачу данных, а IP — адреса.

Набор протоколов TCP / IP имеет набор протоколов, который включает в себя TCP, UDP, ARP, DNS, HTTP, ICMP и т. Д. Это надежная и гибкая модель. Модель TCP / IP в основном используется для соединения компьютеров через Интернет.

Уровни модели TCP / IP

  1. Уровень сетевого интерфейса— Этот уровень действует как интерфейс между хостами и линиями передачи и используется для передачи дейтаграмм. В нем также указывается, какую операцию должны выполнять ссылки, такие как последовательная связь и классическая сеть Ethernet, для выполнения требований уровня без установления соединения с Интернетом.
  2. Интернет-слой— Целью этого уровня является передача независимого пакета в любую сеть, которая перемещается к месту назначения (может находиться в другой сети). Он включает в себя IP (интернет-протокол), ICMP (интернет-протокол управления) и ARP (протокол разрешения адресов) в качестве стандартного формата пакета для уровня.
  3. Транспортный уровень— Обеспечивает безошибочную сквозную доставку данных между узлами источника и назначения в виде дейтаграмм. Протоколы, определенные этим уровнем, являются TCP (протокол управления передачей) и UDP (протокол дейтаграмм пользователя).
  4. Уровень приложений— Этот уровень позволяет пользователям получать доступ к услугам глобального или частного интернета.На этом уровне описаны различные протоколы: виртуальный терминал (TELNET), электронная почта (SMTP) и передача файлов (FTP). Некоторые дополнительные протоколы, такие как DNS (система доменных имен), HTTP (Hyper Transfer Protocol) и RTP (транспортный протокол реального времени). Работа этого уровня представляет собой комбинацию прикладного, презентационного и сеансового уровней модели OSI.

Определение модели OSI

OSI (Взаимодействие открытых систем) Модель была представлена ISO (Международная организация по стандартизации), Это не протокол, а модель, основанная на концепции многоуровневого распределения. Он имеет вертикальный набор слоев, каждый из которых имеет разные функции. Для передачи данных следует восходящий подход. Он прочный и гибкий, но не ощутимый.

Основная цель эталонной модели OSI состоит в том, чтобы осуществлять проектирование и разработку аппаратных средств, устройств и программного обеспечения для цифровой связи таким образом, чтобы они могли эффективно взаимодействовать.

Семь уровней модели OSI:

  1. Уровень приложений— С помощью этого уровня пользователи могут получить доступ к сети, используя интерфейсы и сервисы, такие как электронная почта, совместное управление базой данных, доступ к файлам / передача и другие сервисы.
  2. Уровень представления— Уровень представления фокусируется на синтаксисе и семантике передаваемой информации. Он выполняет такие задачи, как перевод, шифрование и сжатие, где фактическая информация, существующая в виде символьных строк, чисел, символов, кодируется в битовые потоки, преобразуется в другую форму и сжимается.
  3. Сессионный слой— Этот уровень устанавливает сеанс между различными машинами, чтобы синхронизировать и поддерживать взаимодействие между ними. Услуги, предоставляемые уровнем сеанса, включают управление диалогом, управление токенами и синхронизацию.
  4. Транспортный уровень— Он принимает данные от своего предыдущего уровня в форме независимых пакетов и передает их на следующий уровень в надлежащем порядке. Другая функция, выполняемая этим уровнем, это адресация точки обслуживания, контроль соединения, сегментация и повторная сборка, контроль потока и контроль ошибок.
  5. Сетевой уровень— Логическая адресация и маршрутизация являются основными операциями, выполняемыми сетевым уровнем. Он преобразует логический адрес сети в физический MAC-адрес, чтобы две системы, находящиеся в разных сетях, также могли эффективно обмениваться данными. Пакет также требует наличия пути, по которому нужно добраться до места назначения, избегая перегрузки и сбоя компонентов, поэтому он также облегчает автоматическое обновление маршрутов.
  6. Канальный уровень— Он отвечает за преобразование необработанной службы передачи (физического уровня) в надежную линию связи. Это делает физический уровень свободным от ошибок, маскируя их так, чтобы сетевой уровень их не замечал. В этом слое входные данные разбиваются на фреймы. Задачи, выполняемые на канальном уровне, — это кадрирование, управление доступом, физическая адресация, ошибки и управление потоком.
  7. Физический слой— Он передает отдельные биты по каналу передачи. Физический уровень имеет дело с описанием характеристик интерфейса между устройствами и средой передачи, представлением битов, синхронизацией битов, скоростью передачи данных, физической топологией, конфигурацией линии, режимом передачи.
  1. TCP / IP — это модель клиент-сервер, т. Е. Когда клиент запрашивает обслуживание, он предоставляется сервером. Принимая во внимание, что OSI является концептуальной моделью.
  2. 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.
  3. TCP / IP является четырехуровневой моделью, тогда как OSI имеет семь уровней.
  4. TCP / IP следует вертикальному подходу. С другой стороны, модель OSI поддерживает горизонтальный подход.
  5. TCP / IP является материальным, а OSI — нет.
  6. TCP / IP следует принципу «сверху вниз», а модель OSI — подходу «снизу вверх».

Диаграмма Сравнение

Модель TCP / IP была разработана до Модели OSI, и, следовательно, уровни отличаются. Что касается диаграммы, ясно видно, что модель TCP / IP имеет четыре уровня, а именно: сетевой интерфейс, Интернет, транспорт и прикладной уровень. С другой стороны, модель OSI имеет семь уровней, в которых канал данных и физические уровни объединяются, чтобы сделать уровень сетевого интерфейса модели TCP / IP. Прикладной уровень TCP / IP является комбинацией Сеанса, Представления и Прикладного уровня модели OSI.

Вывод

Что касается вышеприведенной статьи, мы можем заключить, что модель TCP / IP является надежной по сравнению с моделью OSI, TCP / IP используется для сквозного соединения, чтобы передавать данные через Интернет. TCP / IP является надежным, гибким, осязаемым, а также предлагает способ передачи данных через Интернет. Транспортный уровень модели TCP / IP проверяет, поступили ли данные по порядку, есть ли в них ошибка или нет, отправлены потерянные пакеты или нет, подтверждение получено или нет и т. Д. Напротив, модель OSI — это просто концептуальная структура интерпретировать, как приложения взаимодействуют по сети.

Используем ли мы TCP / IP или OSI в интернете?

извините за этот вопрос, но я искал по этой теме, и это не совсем понятно, они говорят, что интернет использует tcp / ip, но иногда они говорят, что osi также используется! например, приложение UDP, они не используют tcp / ip, так как это не tcp?!

пожалуйста, кто-нибудь может прояснить это? среднее значение; где используется «exactly» OSI, а где используется «exactly» TCP / IP!

tcp

ip

osi

Поделиться

Источник


Abdelouahab    

17 февраля 2012 в 13:29

7 ответов


  • Отправляйте полные пакеты TCP или UDP программно

    Согласно модели OSI, пакеты данных будут завершены в несколько слоев. Можно ли программно отправлять полные пакеты TCP или UDP (включая заголовки и т. д.)? Например, пакет с пользовательским Mac ADD. и поддельный IP для отправителя (запросчика)?

  • Добавляется ли/удаляется ли заголовок на каждом уровне модели OSI?

    Я пытаюсь понять взаимосвязь между моделями OSI и TCP / IP и читаю по следующей ссылке, что в модели OSI один заголовок добавляется/удаляется на каждом уровне: https://www.electronicdesign.com/что-с-разница-between/what-s-difference-между-оси-семь-слой-сеть-модель-и-tcpip на Эта статья разбивает…


Поделиться


ntziolis    

17 февраля 2012 в 13:34



7

Когда я искал ответ, даже мне было трудно понять его, так как ответы(даже если они правильные) не совсем соответствуют сомнениям в вопросе.

Вопрос на самом деле касается разницы между моделью OSI и моделью TCP/IP, а не протоколом TCP/IP, на котором основаны ответы. Человек, который не знает разницы, запутается или вообще не удовлетворится ответом. Я подумал, что постараюсь ответить на этот вопрос с небольшим большим объяснением.

Извините за все вышеперечисленное бла-бла-бла .. вот ответ :

Модель TCP / IP была сформирована DoD (Министерством обороны), которая появилась почти на 10 лет раньше модели OSI и определена с 4 уровнями, поскольку TCP и IP-это два протокола, такие же как FTP, UDP, SNMP, SMTP, Telnet и т. д. Ее еще называли интернет-моделью. Но я знаю, что само название сбивает с толку .
Слои не были определены должным образом, поскольку они были просто основаны на протоколах.

Но после некоторых исследований слои снова были переопределены, и модель OSI показывает нам 7 слоев, которые должны быть способом реализации любой коммуникации.

У модели TCP / IP было много проблем, таких как транспортный уровень не гарантирует доставку пакетов, не имеет отдельного уровня представления, заменить протокол непросто, так как они не скрыты в отличие от модели OSI, и вы можете поспорить, что именно так появилась модель OSI

Теперь, когда и то, и другое-всего лишь модели, в реальном мире мы просто беспокоимся о протоколах, поскольку именно так все и реализуется. Таким образом, модель OSI-это ссылка на то, как мы используем Интернет сегодня, а не модель TCP/IP.

Поделиться


bluefoggy    

10 февраля 2015 в 17:12



3

TCP / IP или UDP / IP — это просто протоколы Интернета. Они находятся на 4-м уровне OSI. TCP или UDP и используются для определения того, какое соединение должно быть установлено, ориентированное на соединение или без соединения.

Ориентированное на соединение, которое использует протокол TCP/IP, используется, когда есть необходимость установить сеанс и где потерянные пакеты должны быть повторно переданы, если они потеряны, как и при использовании email, вы не хотите отправлять почту с неопределенностью того, достигнет ли почта места назначения или нет, и, кроме того, с неопределенностью отправки неполной почты с потерянными пакетами.

Connectio-Less, который использует протокол UDP / IP, используется, когда вы не хотите тратить время на установление соединения и не хотите повторно передавать потерянные пакеты, так как последний пакет более необходим для достижения пункта назначения, например, при использовании чата, вы не хотите повторно отправлять старые пакеты или данные позже, иначе это будет похоже на то, что вы говорите на какую-то другую тему, а более ранний пакет достигает позже из ниоткуда. То же самое можно сказать и о буферизации видео.

Надеюсь, это развеет ваши сомнения.
Для дальнейших запросов google использует TCP / IP и UDP / IP и действительно проходит через модель OSI один раз и пытается понять, что делает каждый слой и есть ли вклад в передачу пакетов данных.

Поделиться


Abhineet    

17 февраля 2012 в 13:47


  • XMLHttpRequest TCP/IP-уровень

    Я проводил исследования, но не смог найти нужную информацию. Мне было интересно, к какой части TCP/IP и OSI слоя XMLHttpRequest относятся.

  • почему мы не используем адрес клиента внутри программы TCP?

    Я новичок в программировании сокетов TCP . Я хочу прояснить некоторые сомнения относительно концепций программирования TCP . У меня есть клиентская и серверная программы . Это мой код C . серверный код : #define MYPORT 39937 struct sockaddr_in serveraddress,cliaddr; sd = socket( AF_INET,…



2

Модель ISO / OSI-это, по сути, теоретическая конструкция.

TCP / IP-это примерно его реализация.

Поделиться


glglgl    

17 февраля 2012 в 13:38



2

Интернет использует IP v4, который является частью модели TCP / IP.

Модель TCP / IP была разработана непосредственно из программы ARPANET Министерства обороны США. Первая версия TCP / IP была определена в 1974 году. Спецификация версии 4 была опубликована в 1981 году и объявлена стандартом для военного использования US в следующем году:

https://en.wikipedia.org/wiki/ Internet_protocol_suite

Модель OSI была определена ISO и опубликована в 1984 году.

Поэтому TCP / IP не является реализацией OSI, хотя они и похожи. И OSI, и TCP/IP являются эталонными моделями. TCP / IP-это более старая эталонная модель, а OSI-это новый стандарт, в который другие модели часто не вписываются.

https://en.wikipedia.org/wiki/ OSI_model

Поделиться


Jason210    

12 марта 2018 в 11:01



0

Модель OSI-это эталонная модель, указывающая, как происходит связь между различными устройствами. Хотя TCP / IP-это не модель, это набор протоколов, которые управляют потоком информации через networks..Conceptually, он основан только на модели OSI, поэтому иногда мало кто называет его также моделью TCP/IP.

Поделиться


Ayush    

05 апреля 2014 в 18:10



-1

Международная организация по стандартизации ( ISO) создала эталонную модель взаимосвязи открытых систем (OSI ) в качестве основы для определения стандартов подключения компьютеров. Выпущенная в 1984 году модель была попыткой заставить весь мир думать о компьютерных сетях таким же образом и должна была стать первым шагом к стандартизации реальных протоколов, которые люди использовали для общения через компьютеры.

Агентство перспективных исследовательских проектов обороны (DARPA) — это агентство Министерства обороны США, ответственное за разработку модели TCP/IP. Модель TCP / IP иногда называют моделью интернета или реже моделью DoD(United States D epartment o F D efense).

Модель TCP / IP описывает набор общих рекомендаций по проектированию и реализации конкретных сетевых протоколов, позволяющих компьютерам взаимодействовать по сети.

Поделиться


Premraj    

06 января 2018 в 00:54


Похожие вопросы:

HTTP 1.1 Content-MD5 избыточность с учетом контрольной суммы TCP / IP?

Мне просто интересно, в спецификациях HTTP 1.1 есть поле Content-MD5. Однако, поскольку HTTP находится поверх TCP / IP во всем стеке OSI и учитывая, что TCP/IP имеет контрольную сумму заголовка для…

какой слой OSI обрабатывает?

идет какая-то передача файлов. разрыв соединения s, а затем через некоторое время восстанавливается. затем передача файла продолжается с того места,где она остановилась, какой слой OSI обрабатывает…

Практические последствия OSI против TCP/IP-сетей

Я должна быть настройка ‘geolocation based’, протокол IPv6, беспроводная сеть, для работы на Google android. Я нашел то, что кажется хорошим приложением для поддержки сетки:…

Отправляйте полные пакеты TCP или UDP программно

Согласно модели OSI, пакеты данных будут завершены в несколько слоев. Можно ли программно отправлять полные пакеты TCP или UDP (включая заголовки и т. д.)? Например, пакет с пользовательским Mac…

Добавляется ли/удаляется ли заголовок на каждом уровне модели OSI?

Я пытаюсь понять взаимосвязь между моделями OSI и TCP / IP и читаю по следующей ссылке, что в модели OSI один заголовок добавляется/удаляется на каждом уровне:…

XMLHttpRequest TCP/IP-уровень

Я проводил исследования, но не смог найти нужную информацию. Мне было интересно, к какой части TCP/IP и OSI слоя XMLHttpRequest относятся.

почему мы не используем адрес клиента внутри программы TCP?

Я новичок в программировании сокетов TCP . Я хочу прояснить некоторые сомнения относительно концепций программирования TCP . У меня есть клиентская и серверная программы . Это мой код C . серверный…

Как написать собственный стек TCP / IP или ISO/OSI, чтобы использовать WebSockets без использования рукопожатия каждый раз?

Моя цель-использовать WebSockets с собственным стеком TCP / IP или ISO/OSI. Я хочу сбалансировать нагрузку всех запросов от клиента к серверам приложений (как мы знаем, WebSockets может работать…

Понимание OSI слоев в SCADA мире

Я нахожу базовую модель OSI очень полезной для сетевого программирования. Сейчас я начинаю работать в SCADA, и у меня возникли проблемы с отображением различных стандартов (протоколов? сети?) до…

На каком протоколе основан IP (Internet Protocol)?

Я новичок в моделировании OSI. Я знаю, что HTTP основан на TCP, а TCP-на IP. Но какой протокол использует IP? Я не могу найти статью, рассказывающую об этом в интернете. Кто-нибудь может мне помочь?…

Модель

TCP / IP — GeeksforGeeks

Модель TCP / IP

Предварительное условие — Уровни OSI модели

Модель OSI , которую мы только что рассмотрели, является всего лишь эталонной / логической моделью. Он был разработан для описания функций системы связи путем разделения процедуры связи на более мелкие и простые компоненты. Но когда мы говорим о модели TCP / IP, она была разработана и разработана Министерством обороны (DoD) в 1960-х годах и основана на стандартных протоколах.Это означает протокол управления передачей / Интернет-протокол. Модель TCP / IP — это краткая версия модели OSI. Он содержит четыре уровня, в отличие от семи уровней в модели OSI. Слои:

  1. Уровень процесса / приложения
  2. Хост-хост / Транспортный уровень
  3. Интернет-уровень
  4. Сетевой доступ / Канальный уровень

Схематическое сравнение моделей TCP / IP и OSI выглядит следующим образом:

Разница между TCP / IP и моделью OSI:

TCP / IP OSI
TCP относится к протоколу управления передачей. OSI относится к взаимодействию открытых систем.
TCP / IP имеет 4 уровня. OSI имеет 7 уровней.
TCP / IP надежнее OSI менее надежен
TCP / IP не имеет очень строгих границ. OSI имеет строгие границы
TCP / IP использует горизонтальный подход. OSI придерживается вертикального подхода.
TCP / IP использует как сеансовый, так и презентационный уровень на самом прикладном уровне. OSI использует разные уровни сеанса и представления.
TCP / IP разработанные протоколы, а затем модели. OSI разработала модель, а затем протокол.
Транспортный уровень в TCP / IP не обеспечивает гарантированную доставку пакетов. В модели OSI транспортный уровень обеспечивает гарантированную доставку пакетов.
Сетевой уровень модели TCP / IP предоставляет только услуги без подключения. Обе услуги без подключения и с ориентацией на подключение предоставляются сетевым уровнем в модели OSI.
Протоколы нельзя легко заменить в модели TCP / IP. В модели OSI протоколы охватываются лучше, и их легко заменить с изменением технологии.

Первый уровень — это уровень обработки от имени отправителя и уровень доступа к сети от имени получателя. В этой статье мы будем говорить от имени получателя.

1. Уровень доступа к сети —

Этот уровень соответствует комбинации уровня канала передачи данных и физического уровня модели OSI.Он ищет аппаратную адресацию, а протоколы, присутствующие на этом уровне, позволяют осуществлять физическую передачу данных.
Мы только что говорили о том, что ARP является протоколом уровня Интернета, но существует конфликт относительно объявления его протоколом уровня Интернета или уровня доступа к сети. Он описывается как находящийся на уровне 3 и инкапсулированный протоколами уровня 2.

2. Интернет-уровень —

Этот уровень аналогичен функциям сетевого уровня OSI. Он определяет протоколы, которые отвечают за логическую передачу данных по всей сети.Основные протоколы этого уровня:

  1. IP — обозначает Интернет-протокол, и он отвечает за доставку пакетов от хоста источника к хосту назначения, просматривая IP-адреса в заголовках пакетов. IP имеет 2 версии:
    IPv4 и IPv6. IPv4 — это тот, который в настоящее время использует большинство веб-сайтов. Но IPv6 растет, поскольку количество адресов IPv4 ограничено по сравнению с количеством пользователей.
  2. ICMP — означает протокол управляющих сообщений Интернета.Он инкапсулирован в дейтаграммы IP и отвечает за предоставление хостам информации о сетевых проблемах.
  3. ARP — означает протокол разрешения адресов. Его задача — найти аппаратный адрес хоста по известному IP-адресу. ARP имеет несколько типов: Reverse ARP, Proxy ARP, Gratuitous ARP и Inverse ARP.

3. Уровень «Хост-хост» —

Этот уровень аналогичен транспортному уровню модели OSI. Он отвечает за непрерывную связь и безошибочную доставку данных.Он защищает приложения верхнего уровня от сложности данных. На этом уровне присутствуют два основных протокола:

  1. Протокол управления передачей (TCP) — Известно, что он обеспечивает надежную и безошибочную связь между конечными системами. Он выполняет упорядочивание и сегментацию данных. Он также имеет функцию подтверждения и контролирует поток данных через механизм управления потоком. Это очень эффективный протокол, но из-за таких функций у него много накладных расходов.Увеличение накладных расходов приводит к увеличению затрат.
  2. Протокол дейтаграмм пользователя (UDP) — С другой стороны, не предоставляет никаких таких функций. Это протокол перехода, если вашему приложению не требуется надежный транспорт, поскольку он очень рентабелен. В отличие от TCP, который является протоколом с установлением соединения, UDP не требует установления соединения.
    1. 4. Уровень приложения —

      Этот уровень выполняет функции трех верхних уровней модели OSI: прикладного, презентационного и сеансового уровня.Он отвечает за межузловую связь и контролирует спецификации пользовательского интерфейса. На этом уровне присутствуют следующие протоколы: HTTP, HTTPS, FTP, TFTP, Telnet, SSH, SMTP, SNMP, NTP, DNS, DHCP, NFS, X Window, LPD. Взгляните на Протоколы на уровне приложения для получения некоторой информации об этих протоколах. Протоколы, отличные от тех, которые представлены в связанной статье:

      1. HTTP и HTTPS — HTTP означает протокол передачи гипертекста. Он используется во всемирной паутине для управления обменом данными между веб-браузерами и серверами.HTTPS означает HTTP-Secure. Это комбинация HTTP с SSL (Secure Socket Layer). Это эффективно в случаях, когда браузеру необходимо заполнять формы, входить в систему, аутентифицироваться и выполнять банковские транзакции.
      2. SSH — SSH означает Secure Shell. Это программа эмуляции терминала, аналогичная Telnet. Причина, по которой SSH более предпочтителен, заключается в его способности поддерживать зашифрованное соединение. Он устанавливает безопасный сеанс через соединение TCP / IP.
      3. NTP — NTP означает протокол сетевого времени.Он используется для синхронизации часов на нашем компьютере с одним стандартным источником времени. Это очень полезно в таких ситуациях, как банковские транзакции. Предположим следующую ситуацию без присутствия NTP. Предположим, вы выполняете транзакцию, при которой ваш компьютер считывает время в 14:30, а сервер записывает его в 14:28. Если сервер не синхронизирован, это может привести к серьезному сбою.

      Авторы статьи: Achiv Chauhan и Palak Jain . Если вам нравится GeeksforGeeks, и вы хотите внести свой вклад, вы также можете написать статью, используя свой вклад.geeksforgeeks.org или отправьте свою статью по адресу [email protected] Посмотрите, как ваша статья появляется на главной странице GeeksforGeeks, и помогите другим гикам.

      Пожалуйста, напишите комментарий, если вы обнаружите что-то неправильное, или если вы хотите поделиться дополнительной информацией по теме, обсужденной выше.

      Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Ознакомьтесь со всеми важными концепциями теории CS для собеседований SDE с помощью курса CS Theory Course по доступной для студентов цене и будьте готовы к отрасли.

Разница между эталонной моделью OSI и эталонной моделью TCP / IP

Теперь пора сравнить обе эталонные модели, которые мы изучили до сих пор. Давайте начнем с рассмотрения сходства, которое есть у обеих этих моделей.

Ниже приведены некоторые сходства между эталонной моделью OSI и эталонной моделью TCP / IP.

  • Оба имеют многоуровневую архитектуру.
  • Слои

  • предоставляют аналогичные функции.
  • Оба являются стеком протоколов.
  • Обе модели являются эталонными.

Разница между эталонной моделью OSI и TCP / IP

Ниже приведены некоторые основные различия между эталонной моделью OSI и эталонной моделью TCP / IP со схематическим сравнением ниже.

OSI (взаимодействие открытых систем) TCP / IP (протокол управления передачей / Интернет-протокол)
1. OSI — это общий, независимый от протокола стандарт, действующий как шлюз связи между сетью и конечным пользователем. 1. Модель TCP / IP основана на стандартных протоколах, вокруг которых развивался Интернет. Это протокол связи, который позволяет подключать хосты по сети.
2. В модели OSI транспортный уровень гарантирует доставку пакетов. 2. В модели TCP / IP транспортный уровень не гарантирует доставку пакетов. Тем не менее модель TCP / IP более надежна.
3. Следует вертикальный подход. 3. Следует горизонтальный подход.
4. Модель OSI имеет отдельный уровень представления и уровень сеанса. 4. TCP / IP не имеет отдельного уровня представления или уровня сеанса.
5. Транспортный уровень ориентирован на соединение. 5. Транспортный уровень ориентирован как на соединение, так и без него.
6. Сетевой уровень ориентирован как на соединение, так и без него. 6. Сетевой уровень без подключения.
7.OSI — это эталонная модель, вокруг которой строятся сети. Обычно он используется как инструмент руководства. 7. Модель TCP / IP — это своего рода реализация модели OSI.
8. Сетевой уровень модели OSI предоставляет услуги как с установлением соединения, так и без установления соединения. 8. Сетевой уровень в модели TCP / IP обеспечивает обслуживание без установления соединения.
9. В модели OSI есть проблема подгонки протоколов в модель. 9. Модель TCP / IP не соответствует ни одному протоколу
10.Протоколы скрыты в модели OSI и легко заменяются по мере изменения технологии. 10. В TCP / IP заменить протокол непросто.
11. Модель OSI очень четко определяет службы, интерфейсы и протоколы и делает четкое различие между ними. Это не зависит от протокола. 11. В TCP / IP службы, интерфейсы и протоколы четко не разделены. Это также зависит от протокола.
12. Он имеет 7 уровней 12. Он имеет 4 слоя

Схематическое сравнение эталонной модели OSI и эталонной модели TCP / IP



OSI против TCP / IP — javatpoint

Что такое модель OSI?

OSI означает «Взаимодействие открытых систем», которое было разработано в 1980-х годах.Это концептуальная модель, используемая для сетевой коммуникации. Он не реализован полностью, но все еще упоминается сегодня. Эта модель OSI состоит из семи уровней, каждый из которых связан друг с другом. Данные перемещаются вниз по модели OSI, и каждый уровень добавляет дополнительную информацию. Данные перемещаются вниз, пока не достигнут последнего уровня модели OSI. Когда данные получены на последнем уровне модели OSI, они передаются по сети. Как только данные будут получены на другой стороне, процесс обратится.

Что такое модель TCP / IP?

Модель TCP означает Протокол управления передачей, , тогда как IP означает Интернет-протокол . Ряд протоколов, которые делают Интернет, возможно, подпадают под модель TCP / IP. В настоящее время мы не часто слышим название модели TCP / IP, обычно мы слышим название IPv4 или IPv6, но оно по-прежнему актуально. Эта модель состоит из 4-х слоев. Теперь мы рассмотрим схематическое представление модели TCP / IP.

Как показано на диаграмме выше, модель TCP / IP имеет 4 уровня, а модель OSI состоит из 7 уровней. Схематически кажется, что 4 уровня модели TCP / IP точно соответствуют 7 уровням модели OSI, но это не так. Прикладной уровень модели TCP / IP сопоставляется с первыми тремя уровнями, то есть уровнем приложения, сеанса и представления модели OSI. Транспортный уровень TCP отображается непосредственно на транспортный уровень модели OSI. Интернет-уровень модели TCP / IP отображается непосредственно на сетевой уровень модели OSI.Последние два уровня модели OSI соответствуют сетевому уровню модели TCP / IP. TCP / IP является наиболее широко используемой моделью по сравнению с моделью OSI для обеспечения связи между компьютерами через Интернет.

Сходства между OSI и моделью TCP / IP

Ниже приведены общие черты моделей OSI и TCP / IP:

  • Общая архитектура

Обе модели являются логическими моделями и имеют схожую архитектуру, поскольку обе модели построены со слоями.

Оба уровня имеют определенные стандарты, а также обеспечивают основу, используемую для реализации стандартов и устройств.

  • Упрощенный процесс поиска и устранения неисправностей

Обе модели упростили процесс поиска и устранения неисправностей, разбив сложную функцию на более простые компоненты.

Стандарты и протоколы, которые уже определены заранее; эти модели не переопределяют их; они просто ссылаются на них или используют их.Например, стандарты Ethernet были определены IEEE еще до разработки этих моделей; вместо того, чтобы воссоздавать их, модели использовали эти заранее определенные стандарты.

  • Оба имеют схожие функции «транспортного» и «сетевого» уровней

Функция, которая выполняется между уровнем «представление» и уровнем «сеть» , аналогична функции, выполняемой на транспортном уровне .

Различия между моделями OSI и TCP / IP

Давайте посмотрим на различия между моделью OSI и TCP / IP в табличной форме:

OSI Модель TCP / IP Модель
Это означает «Взаимодействие открытых систем». Это означает Протокол управления передачей.
Модель OSI была разработана ISO (Международная организация по стандартизации). Он был разработан ARPANET (Сеть агентств перспективных исследовательских проектов).
Это независимый стандартный и общий протокол, используемый в качестве шлюза связи между сетью и конечным пользователем. Он состоит из стандартных протоколов, которые привели к развитию Интернета. Это протокол связи, который обеспечивает соединение между хостами.
В модели OSI транспортный уровень обеспечивает гарантию доставки пакетов. Транспортный уровень не обеспечивает гарантию доставки пакетов. Но все же можно сказать, что это надежная модель.
Данная модель основана на вертикальном подходе. Эта модель основана на горизонтальном подходе.
В этой модели уровни сеанса и представления разделены, т.е. оба уровня различны. В этой модели уровень сеанса и уровень представления не являются разными уровнями.Оба уровня включены в прикладной уровень.
Она также известна как эталонная модель, с помощью которой строятся различные сети. Например, модель TCP / IP построена на основе модели OSI. Его также называют инструментом наведения. Это реализованная модель модели OSI.
В этой модели сетевой уровень предоставляет услуги как с установлением соединения, так и без установления соединения. Сетевой уровень предоставляет только услуги без установления соединения.
Протоколы в модели OSI скрыты и могут быть легко заменены при изменении технологии. В этой модели протокол не так просто заменить.
Состоит из 7 слоев. Состоит из 4-х слоев.
Модель OSI определяет службы, протоколы и интерфейсы, а также обеспечивает правильное различие между ними. Это не зависит от протокола. В модели TCP / IP службы, протоколы и интерфейсы не разделены должным образом.Это зависит от протокола.
Использование этой модели очень низкое. Данная модель пользуется большой популярностью.
Он обеспечивает стандартизацию таких устройств, как маршрутизатор, материнская плата, коммутаторы и другие аппаратные устройства. Не обеспечивает стандартизации устройств. Он обеспечивает связь между различными компьютерами.

TCP / IP и модель OSI

Обзор

В предыдущей главе мы познакомились с компьютерными сетями и узнали их важность в повседневной жизни.В этой главе мы рассмотрим многоуровневые модели, которые используются при обмене данными по сетям.

Мы обсудим модель TCP / ip и модель OSI, чтобы лучше понять, как работает связь. Это приведет к подробному обсуждению каждого из слоев, чтобы лучше понять их.

Использование слоистых моделей

Чтобы лучше понять различные протоколы и то, как они работают друг с другом, мы используем многоуровневые модели. Многоуровневая модель показывает, как протоколы работают на каждом уровне, а также как уровни взаимодействуют со слоями выше или ниже них.В современных компьютерных сетях используются две многоуровневые модели; модель OSI (взаимодействие открытых систем) и модель TCP / IP (протокол управления передачей / Интернет-протокол)

Есть несколько преимуществ использования моделей OSI и TCP / IP для объяснения того, как работают сетевые протоколы, и они включают следующее.

  • Каждый уровень в модели определяет разные протоколы, поэтому, используя многоуровневую модель, сетевые инженеры могут определять и разрабатывать протоколы, соответствующие конкретному уровню.
  • Конкуренция между различными поставщиками усиливается, это связано с тем, что модели определяют стандарты, и поэтому превосходство продукта не основано на использовании определенных протоколов, поскольку все продукты их поддерживают.
  • Слоистая модель полезна, так как она обеспечивает независимость между другими слоями. Это означает, что если изменение технологии или возможностей сделано на одном уровне, это не повлияет на другой уровень ни над ним, ни под ним.
  • Поскольку многоуровневая модель является открытым стандартом, она обеспечивает соответствие и взаимодействие между различными сетевыми устройствами.

Как упоминалось ранее, две модели, которые мы будем обсуждать в этом курсе, — это модели OSI и TCP / IP. Однако эти две модели разные.

Модель TCP / IP — это модель протокола, которая описывает функции на каждом из своих уровней. Протоколы, определенные в этой модели, обычно основаны на спецификациях поставщика. Однако модель TCP / IP является открытым стандартом, и поэтому ни одна компания не может контролировать определения. Эти протоколы и определения в TCP / IP хранятся в общедоступных записях, поддерживаемых IETF (Internet Engineering Task Force), и известны как RFC (запросы на комментарии).Модель TCP / IP была представлена ​​в 1970-х годах Министерством обороны США.

ПРИМЕЧАНИЕ: хотя от вас не требуется знать всю справочную информацию, ожидается, что вы понимаете некоторые RFC для курса, а также экзамены CCNA.

Модель OSI является эталонной моделью и используется для обеспечения или поддержания согласованности и стандартизации различных протоколов и служб, используемых в сетях. Он не дает строгих правил о том, как или какие протоколы и службы должны работать на каждом уровне, скорее, он работает как руководство.Хорошей аналогией может служить комитет по строительным нормам города, этот орган будет отвечать за правила о том, где человек может установить конструкцию, характеристики прочности, максимальную высоту и другие правила, однако он не может предписывать конкретную конструкцию здания. строящееся здание. Эталонная модель нацелена на то, чтобы дать четкое представление о том, что происходит — о функциях и процессах на каждом уровне, однако в ней не говорится, как именно они должны быть реализованы.

Модели OSI и TCP / IP показаны ниже, однако модель OSI является наиболее часто используемой моделью в современных сетях.Сетевые инженеры используют его при проектировании, эксплуатации и устранении неисправностей сетевого оборудования там, где это необходимо. Это не означает, что модель TCP / IP не актуальна, как мы увидим по мере продолжения этого курса.

TCP / IP модель

Эта модель была впервые представлена ​​в 1970-х годах. Как видно из вышеприведенного вывода, есть четыре категории. Сетевые коммуникации были впервые определены с использованием этой модели, и для успешной коммуникации функции каждого уровня должны быть реализованы в сети.

Из выходных данных ниже вы можете увидеть функцию каждого уровня этой модели. Уровень приложения — это компонент, который взаимодействует с пользователем, когда вы используете веб-браузер, это компонент уровня приложения.

Транспортный уровень определяет различные порты и помогает различать различные типы связи от одного пользователя. Вы можете отправлять электронную почту, просматривать и слушать интернет-радио на одном компьютере. Работа транспортного уровня состоит в том, чтобы различать различные типы связи.Транспортный уровень также способствует взаимодействию между различными сетевыми устройствами, такими как КПК и компьютер.

Уровень Интернета предназначен для обеспечения наилучшего пути к удаленным сетям, это отличает различные устройства в сети. Если сообщение должно быть отправлено с одного компьютера на другой в удаленной сети, работа интернет-уровня заключается в том, чтобы убедиться, что сообщение доходит до предполагаемого получателя. Вы можете сравнить уровень Интернета с адресом, который используете, когда хотите отправить письмо.

Уровень доступа к сети действует как интерфейс между аппаратными и программными компонентами в сети. Прикладной, транспортный и интернет-уровни реализуются программно, однако сетевой доступ преобразует сообщения с этих уровней в форму, которая может передаваться по различным средам, таким как оптоволоконные кабели, медные провода и по беспроводной связи.

Протоколы, определенные в модели TCP / IP, описывают различные функции и процессы на каждом уровне.Это означает, что протоколы на каждом уровне должны иметь определенные функции, как описано в модели TCP / IP.

Если мы хотим отправить электронное письмо, например, шаги, показанные ниже, будут функциями каждого уровня для этого общения.

  1. На уровне приложения мы должны создать электронное письмо, и это будут данные, которые будут передаваться по сети.
  2. Транспортный уровень затем разбивает эти данные на сегменты и добавляет информацию в процессе, известном как инкапсуляция.

ПРИМЕЧАНИЕ: инкапсуляция — это процесс добавления специфической для протокола информации, а также преобразования блока данных протокола (PDU) в форму, которая соответствует уровню, на котором он находится. В этом случае PDU на транспортном уровне является сегментом .

  1. Затем сегменты будут переданы на уровень Интернета и инкапсулированы в пакеты, на этом уровне будет добавлена ​​логическая адресация. (подробнее о логической адресации будет сказано позже)
  2. Пакеты затем будут переданы на уровень доступа к сети, уровень доступа к сети затем подготовит пакеты для передачи через физическую среду, такую ​​как оптоволоконный кабель, путем преобразования данных в световые сигналы.
  3. Когда данные получены в месте назначения, произойдет обратный процесс, то есть будет выполнено удаление специфической для протокола информации — декапсуляция, а также повторная сборка в данные приложения.
  4. Затем данные будут переданы пользователю. Этот процесс проиллюстрирован ниже.

Как упоминалось выше, каждая форма, которую данные принимают на каждом уровне модели TCP / IP, известна как PDU, мы уже обсуждали PDU транспортного и интернет-уровня.В приведенном ниже списке показаны все PDU на разных уровнях модели TCP / IP.

  1. Данные — информация о конечном пользователе, это может включать, среди прочего, содержимое электронной почты, информацию о веб-сайтах. Это информация, представленная пользователю.
  2. Segment — как упоминалось ранее, это PDU на транспортном уровне.
  3. Пакет — на межсетевом уровне пакеты являются PDU и включают логическую адресацию для удаленной доставки.
  4. Frame — это форма, которую принимают данные на уровне доступа к сети, на этом уровне также существует адресация, которая является физической адресацией, такой как MAC-адрес.
  5. Биты — форма, которая переносится на физический носитель, — это биты, они могут быть во многих формах, таких как электрические сигналы, световые сигналы и другие.

Модель OSI

Модель OSI предоставляет обширный список функций и сервисов, которые могут выполняться на каждом уровне. Он также описывает взаимодействие каждого слоя со слоями непосредственно над и под ним.

Сравнение моделей TCP / IP и OSI

Протоколы, обсуждаемые в модели TCP / IP, могут быть четко определены и описаны в режиме OSI.В этой модели, как показано на диаграмме выше, уровень доступа к приложению и сети разбит на части, чтобы определить больше функций. Прикладной уровень разбит на прикладной, презентационный и сеансовый уровни, а уровень доступа к сети разбит на канал передачи данных и физические уровни.

Модель OSI показывает более подробные функции каждого из этих уровней в отличие от модели TCP / IP. На канале передачи данных и на физическом уровне модель OSI описывает только то, как данные обрабатываются с сетевого уровня на физический уровень.Что именно происходит на каждом из них, не уточняется.

Сетевой и транспортный уровни модели OSI очень похожи на уровни модели TCP / IP. Функции на этих уровнях одинаковы.

Транспортный уровень определяет, как происходит связь между разными пользовательскими машинами. На этом уровне правила определяют, как сообщения подтверждаются, как связь восстанавливается после ошибок и как организованы сегменты. В модели OSI в основном работают протоколы UDP и TCP.Мы рассмотрим это в будущих темах.

PDU и обмен данными по многоуровневой модели

Модель OSI определяет, как сообщения кодируются, форматируются, инкапсулируются и сегментируются, чтобы их можно было передавать по сети. Как мы упоминали ранее, данные обычно разбиваются на разные PDU, а уровни в модели OSI определяют, как управляется каждый PDU, чтобы обеспечить успешную связь.

Адреса — это один из способов успешного взаимодействия в сети.Если мы можем использовать аналогию с почтовым отделением, вы можете себе представить, насколько сложно было бы, если не невозможно, отправлять письма без адреса получателя или насколько сложно было бы, если бы получатель не знал, кому отвечать. На схеме ниже показаны различные адреса, которые используются для связи по сети.

Использование каждого типа адреса будет обсуждаться в следующих главах. PDU определяют тип данных на каждом уровне этой модели.

ПРИМЕЧАНИЕ: процесс передачи данных по сети регулируется эталонными моделями TCP / IP и OSI, поэтому вы не должны игнорировать эти концепции, поскольку они имеют решающее значение для понимания коммуникации по сети.

Сводка

В этой главе мы обсудили, как коммуникация работает в многоуровневой модели. Мы рассмотрели эталонные модели TCP / IP и OSI и то, как они определяют связь на каждом уровне. Мы также рассмотрели блоки данных протокола и сравнили две модели. В следующей главе мы рассмотрим прикладной уровень.

В чем разница между семиуровневой сетевой моделью OSI и TCP / IP?

Загрузите PDF-файл этой статьи.

Проводная или беспроводная передача данных сегодня в большинстве случаев осуществляется посредством пакетов информации, передаваемых по одной или нескольким сетям. Но прежде чем эти сети смогут работать вместе, они должны использовать общий протокол или набор правил для передачи и приема этих пакетов данных. Разработано множество протоколов. Одним из наиболее широко используемых является протокол управления передачей / Интернет-протокол (TCP / IP). Кроме того, общая модель протокола, используемая при описании сетевых коммуникаций, известная как модель взаимодействия открытых систем (OSI), полезна для сравнения и сопоставления различных протоколов.

Модель OSI

Модель OSI, обозначенная как ISO / IEC 7498-1, является стандартом Международной организации по стандартизации (ISO). Это универсальная парадигма для обсуждения или описания того, как компьютеры взаимодействуют друг с другом по сети. Его семиуровневый подход к передаче данных делит множество операций на определенные связанные группы действий на каждом уровне (рис. 1) .

1. В модели OSI данные проходят вниз по уровням передачи, по физическому каналу и затем вверх по уровням приема.


Передающее компьютерное программное обеспечение передает данные на уровень приложений, где они обрабатываются и передаются от уровня к уровню вниз по стеку, при этом каждый уровень выполняет свои назначенные функции. Затем данные передаются по физическому уровню сети до тех пор, пока их не получит целевой компьютер или другое устройство. На этом этапе данные снова проходят через уровни, каждый уровень выполняет назначенные ему операции до тех пор, пока данные не будут использоваться программным обеспечением принимающего компьютера.

Во время передачи каждый уровень добавляет к данным заголовок, который направляет и идентифицирует пакет. Этот процесс называется инкапсуляцией. Заголовок и данные вместе образуют пакет данных для следующего уровня, который, в свою очередь, добавляет свой заголовок и так далее. Затем объединенный инкапсулированный пакет передается и принимается. Принимающий компьютер меняет процесс, деинкапсулируя данные на каждом уровне с информацией заголовка, направляющей операции. Затем приложение, наконец, использует данные.Процесс продолжается до тех пор, пока все данные не будут переданы и получены.

Все необходимые и желательные операции сгруппированы в логической последовательности на каждом из уровней. Каждый уровень отвечает за определенные функции:

• Уровень 7 — приложение: этот уровень работает с прикладным программным обеспечением для обеспечения необходимых функций связи. Он проверяет доступность коммуникационного партнера и ресурсов для поддержки любой передачи данных. Он также работает с конечными приложениями, такими как служба доменных имен (DNS), протокол передачи файлов (FTP), протокол передачи гипертекста (HTTP), протокол доступа к сообщениям в Интернете (IMAP), протокол почтового отделения (POP), простой протокол передачи почты (SMTP). ), Telenet и эмуляция терминала.

• Уровень 6 — представление: этот уровень проверяет данные, чтобы убедиться, что они совместимы с коммуникационными ресурсами. Это обеспечивает совместимость между форматами данных на уровне приложений и более низких уровнях. Он также обрабатывает любое необходимое форматирование данных или преобразование кода, а также сжатие и шифрование данных.

• Уровень 5 — сеанс: программное обеспечение уровня 5 выполняет функции аутентификации и авторизации. Он также управляет соединением между двумя взаимодействующими устройствами, устанавливает соединение, поддерживает соединение и в конечном итоге завершает его.Этот уровень также проверяет доставку данных.

• Уровень 4 — транспорт: этот уровень обеспечивает функции качества обслуживания (QoS) и гарантирует полную доставку данных. Целостность данных гарантируется на этом уровне с помощью исправления ошибок и аналогичных функций.

• Уровень 3 — сеть: сетевой уровень обрабатывает маршрутизацию пакетов с помощью функций логической адресации и коммутации.

• Уровень 2 — канал передачи данных: пакет операций уровня 2 и распаковка данных во фреймах.

• Уровень 1 — физический: этот уровень определяет логические уровни, скорость передачи данных, физический носитель и функции преобразования данных, которые составляют поток битов пакетов от одного устройства к другому.

В отношении модели OSI необходимо сделать два ключевых момента. Во-первых, модель OSI — это всего лишь модель. Его использование не обязательно для работы в сети, но большинство протоколов и систем его придерживаются. В основном это полезно для обсуждения, описания и понимания отдельных сетевых функций.

Во-вторых, не все слои используются в некоторых более простых приложениях. Хотя уровни 1, 2 и 3 являются обязательными для любой передачи данных, приложение может использовать некоторый уникальный интерфейсный уровень для приложения вместо обычных верхних уровней модели.

TCP / IP

Протокол

TCP / IP был разработан в 1960-х годах в рамках Агентства передовых исследовательских проектов (ARPA) Министерства обороны США по созданию общенациональной сети пакетной передачи данных. Впервые он был использован в компьютерах на базе UNIX в университетах и ​​государственных учреждениях.Сегодня это основной протокол, используемый во всех операциях в Интернете.

TCP / IP также является многоуровневым протоколом, но не использует все уровни OSI, хотя уровни эквивалентны по работе и функциям (рис. 2) . Уровень сетевого доступа эквивалентен уровням 1 и 2 OSI. Уровень Интернет-протокола сопоставим с уровнем 3 в модели OSI. Уровень «хост-хост» эквивалентен уровню 4 OSI. Это функции TCP и UDP (протокол пользовательских дейтаграмм). Наконец, прикладной уровень аналогичен объединенным уровням 5, 6 и 7 OSI.

2. Семь уровней модели OSI в некоторой степени соответствуют четырем уровням, составляющим протокол TCP / IP.


Уровень TCP упаковывает данные в пакеты. Заголовок, который добавляется к данным, включает адреса источника и получателя, порядковый номер, номер подтверждения, контрольную сумму для обнаружения и исправления ошибок и некоторую другую информацию (рис. 3) . Заголовок состоит из 20 октетов (октет = 8 бит), сгруппированных в 32-битные приращения.Эти биты передаются слева направо и сверху вниз.

3. Заголовок добавляется, а затем удаляется во время инкапсуляции и деинкапсуляции пакетных данных на уровне TCP.


На принимающей стороне канала TCP повторно собирает пакеты в правильном порядке и направляет их вверх по стеку в приложение. TCP может повторно передать пакет в случае возникновения ошибки. В любом случае основная задача TCP — просто упаковать и распаковать данные и обеспечить некоторую гарантию надежной передачи данных без ошибок.Уровень IP фактически передает пакет TCP.

Уровень IP передает данные через соединение физического уровня. IP добавляет свой заголовок к пакету (рис. 4) . Заголовок состоит из 32 октетов, снова сгруппированных в 32-битные слова. Обратите внимание на 32-битные адреса источника и назначения. Это хорошо известные IP-адреса, которые мы видим в десятичном формате с точками (например, 197.45.204.36), где каждый 8-битный октет выражен в его десятичном значении. Это адрес, присвоенный устройству Управлением по присвоению номеров в Интернете (IANA).

4. Заголовок IPv4 используется в процессе Интернет-протокола при передаче данных. Обратите внимание на 32-битные адреса источника и назначения.


Заголовок на рисунке 4 используется в IP версии 4 (IPv4). Поскольку у IANA закончились 32-битные адреса (2 32 из них!), Быстро принимается новая версия. IPv6 использует 128-битные адреса (рис. 5) . 2 128 адресов должно хватить для всех компьютеров, планшетов и смартфонов на планете, а также для всех устройств, которые могут быть подключены для создания так называемого Интернета вещей (IoT).

5. Новый заголовок IPv6 для Интернет-протокола аналогичен IPv4, но использует 128-битные адреса источника и назначения.


После добавления заголовка IP к данным он передается на уровень доступа к сети. Этот уровень снова переупаковывает данные в пакеты Ethernet или какой-либо другой протокол для окончательной физической передачи. Затем пакеты Ethernet снова перенастраиваются для передачи по DSL или кабельному телевидению или по глобальной сети с использованием Sonet или оптической транспортной сети (OTN).

Сводка

TCP / IP — это более старый из двух подходов к передаче данных, хорошо зарекомендовавший себя во всем мире. Однако модель OSI — это проверенная концепция, которая используется во всех других протоколах передачи данных. Он будет по-прежнему использоваться в качестве руководства для всех других коммуникационных приложений.

Список литературы

Френзель, Луис Э., Принципы электронных коммуникационных систем , 3 -е издание , McGraw Hill, 2008.

Рассел, Эндрю, «Интернет, которого не было», IEEE Spectrum , август 2013 г.

Стюарт, Майкл Стюарт, Основное направление: режим OSI — разбиение семи уровней , Global Knowledge Training LLC, 2013.

Simoneau, Paul, Модели TCP / IP и OSI , Global Knowledge Training LLC, 2011.

Разница между TCP / IP и моделью OSI (со сравнительной диаграммой и схематическим сравнением)

TCP / IP и OSI — это два наиболее широко используемые сетевые модели для общения.Между ними есть некоторые сходства и различия. Одно из основных различий заключается в том, что OSI — это концептуальная модель, которая практически не используется для связи, тогда как TCP / IP используется для установления соединения и обмена данными по сети.

Модель OSI в основном делает упор на сервисы, интерфейсы и протоколы; проведите четкое различие между этими понятиями. И наоборот, модель TCP не может четко описать эти концепции. Кроме того, TCP / IP обеспечивает только режим связи без установления соединения на сетевом уровне, но оба режима (без установления соединения и ориентированный на установление соединения) на транспортном уровне.

Когда дело доходит до модели OSI, она поддерживает связь без установления соединения и связь с установлением соединения на сетевом уровне, но на транспортном уровне связь с установлением соединения просто разрешена. Для лучшего понимания ознакомьтесь с разницей в статье между службами без установления соединения и службами с установлением соединения. Другие различия обсуждаются ниже.

Содержимое: модель TCP / IP по сравнению с моделью OSI

  1. Таблица сравнения
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Сравнение схем
  5. Заключение

Сравнительная таблица

Основа для сравнения Модель TCP / IP Модель OSI
Расширяется до Протокол управления передачей / Интернет-протокол Межсоединение открытой системы
Значение Это модель клиент-сервер, используемая для передачи данных через Интернет. Это теоретическая модель, которая используется для вычислительной системы.
Количество слоев 4 слоя 7 слоев
Разработано Министерством обороны (DoD) ISO (Международная организация по стандартизации)
Материальные Да Нет
Использование В основном используется Никогда не использовалось
Соблюдается Горизонтальный заход Вертикальный заход

Определение TCP / IP МОДЕЛЬ

TCP (протокол управления передачей) / IP (Интернет-протокол) был разработан агентством проекта Министерства обороны (DoD) .В отличие от модели OSI, она состоит из четырех уровней, каждый из которых имеет свои собственные протоколы. Интернет-протоколы — это набор правил, определенных для связи по сети.

TCP / IP считается стандартной моделью протокола для сетей. TCP обрабатывает передачу данных, а IP обрабатывает адреса. Набор протоколов TCP / IP имеет набор протоколов, который включает TCP, UDP, ARP, DNS, HTTP, ICMP и т. Д. Это надежная и гибкая модель. Модель TCP / IP в основном используется для соединения компьютеров через Интернет.

Уровни модели TCP / IP
  1. Уровень сетевого интерфейса : Этот уровень действует как интерфейс между хостами и каналами передачи и используется для передачи дейтаграмм. Он также определяет, какие операции должны выполняться с помощью таких ссылок, как последовательный канал и классический Ethernet, для выполнения требований уровня Интернета без установления соединения.
  2. Интернет-уровень : Целью этого уровня является передача независимого пакета в любую сеть, которая перемещается к месту назначения (может находиться в другой сети).Он включает IP (Интернет-протокол), ICMP (Интернет-протокол управляющих сообщений) и ARP (протокол разрешения адресов) в качестве стандартного формата пакета для уровня.
  3. Транспортный уровень : Обеспечивает безотказную сквозную доставку данных между исходным и конечным хостами в форме дейтаграмм. Протоколы, определенные этим уровнем, — это TCP (протокол управления передачей) и UDP (протокол дейтаграмм пользователя).
  4. Уровень приложения : Этот уровень позволяет пользователям получать доступ к услугам глобального или частного Интернета.На этом уровне описаны различные протоколы: виртуальный терминал (TELNET), электронная почта (SMTP) и передача файлов (FTP). Некоторые дополнительные протоколы, такие как DNS (система доменных имен), HTTP (протокол передачи гипертекста) и RTP (транспортный протокол в реальном времени). Работа этого уровня представляет собой комбинацию уровня приложения, представления и сеанса модели OSI.

Определение модели OSI

OSI (Взаимодействие открытых систем) Модель была представлена ​​ ISO (Международная организация по стандартизации) .Это не протокол, а модель, основанная на концепции многоуровневости. Он имеет вертикальный набор слоев, каждый из которых выполняет свои функции. Для передачи данных используется восходящий подход. Он прочный и гибкий, но не ощутимый.

Основная цель эталонной модели OSI — провести проектирование и разработку оборудования, устройств и программного обеспечения цифровой связи таким образом, чтобы они могли эффективно взаимодействовать друг с другом.

Семь уровней модели OSI:
  1. Уровень приложения : С помощью этого уровня пользователи могут получить доступ к сети с помощью интерфейсов и служб, таких как электронная почта, управление общей базой данных, доступ / передача файлов и другие службы.
  2. Уровень представления : Уровень представления фокусируется на синтаксисе и семантике передаваемой информации. Он выполняет такие задачи, как перевод, шифрование и сжатие, когда фактическая информация, существующая в виде строк символов, чисел, символов, кодируется в потоки битов, преобразуется в другую форму и сжимается.
  3. Сеансовый уровень : Этот уровень устанавливает сеанс между разными машинами для синхронизации и поддержания взаимодействия между ними.Сеансовый уровень предоставляет такие услуги, как управление диалогом, управление токенами и синхронизация.
  4. Транспортный уровень : Он принимает данные со своего предыдущего уровня в форме независимых пакетов и передает их на следующий уровень в надлежащем порядке. Другой функцией, выполняемой на этом уровне, является адресация точки обслуживания, управление соединением, сегментация и повторная сборка, управление потоком и контроль ошибок.
  5. Сетевой уровень : Логическая адресация и маршрутизация — основные операции, выполняемые сетевым уровнем.Он преобразует логический адрес сети в физический MAC-адрес, чтобы две системы, находящиеся в разных сетях, также могли эффективно взаимодействовать. Пакет также требует, чтобы путь достиг места назначения, избегая перегрузки и отказавших компонентов, поэтому он также облегчает автоматическое обновление маршрутов.
  6. Канальный уровень : Он отвечает за преобразование необработанной услуги передачи (физический уровень) в надежный канал. Это освобождает физический уровень от ошибок, маскируя их так, чтобы сетевой уровень их не замечал.В этом слое входные данные разбиваются на кадры. На канальном уровне выполняются следующие задачи: формирование кадров, управление доступом, физическая адресация, управление ошибками и потоками.
  7. Физический уровень : Он передает отдельные биты по каналу передачи. Физический уровень имеет дело с описанием характеристик интерфейса между устройствами и средой передачи, представлением битов, синхронизацией битов, скоростью передачи данных, физической топологией, конфигурацией линии, режимом передачи.

Ключевые различия между TCP / IP и моделью OSI

  1. TCP / IP — это модель клиент-сервер, т.е. когда клиент запрашивает услугу, она предоставляется сервером. Тогда как OSI — это концептуальная модель.
  2. 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.
  3. TCP / IP — это четырехуровневая модель, тогда как OSI имеет семь уровней.
  4. TCP / IP следует горизонтальному подходу. С другой стороны, модель OSI поддерживает вертикальный подход.
  5. TCP / IP является ощутимым, тогда как OSI — нет.
  6. TCP / IP следует подходу сверху вниз, тогда как модель OSI следует подходу снизу вверх.
Сравнение схем

Модель TCP / IP была разработана до модели OSI, поэтому уровни различаются. Что касается диаграммы, ясно видно, что модель TCP / IP имеет четыре уровня, а именно сетевой интерфейс, Интернет, транспортный и прикладной уровень.

С другой стороны, модель OSI имеет семь уровней, в которых уровень канала передачи данных и физический уровень объединены, чтобы создать уровень сетевого интерфейса модели TCP / IP. Прикладной уровень TCP / IP представляет собой комбинацию уровня сеанса, представления и уровня приложения модели OSI.

Заключение

Что касается вышеупомянутой статьи, мы можем сделать вывод, что модель TCP / IP надежна по сравнению с моделью OSI, TCP / IP используется для сквозного соединения, чтобы передавать данные через Интернет.

TCP / IP является надежным, гибким, ощутимым, а также предлагает, как данные должны быть отправлены через Интернет. Транспортный уровень модели TCP / IP проверяет, поступили ли данные по порядку, есть ли в них ошибка, отправлены или нет потерянные пакеты, получено подтверждение и т. Д. В отличие от модели OSI, это просто концептуальная структура интерпретировать, как приложения взаимодействуют по сети.

Модели OSI и TCP / IP [с примерами]

В информатике концепция сетевых уровней — это структура, которая помогает понять сложные сетевые взаимодействия.Сегодня широко используются две модели: OSI и TCP / IP. Концепции схожи, но сами слои в двух моделях различаются.

Что такое сетевые уровни?

Хотя TCP / IP является более новой моделью, модель взаимодействия открытых систем (OSI) по-прежнему часто используется для описания сетевых уровней. Модель OSI была разработана Международной организацией по стандартизации. Всего 7 слоев:

  1. Физические (например, кабель, RJ45)
  2. Канал передачи данных (e.грамм. MAC, переключатели)
  3. Сеть (например, IP, маршрутизаторы)
  4. Транспорт (например, TCP, UDP, номера портов)
  5. Сессия (например, Syn / Ack)
  6. Представление (например, шифрование, ASCII, PNG, MIDI)
  7. Приложение (например, SNMP, HTTP, FTP)

Люди придумали множество мнемонических устройств для запоминания сетевых уровней OSI. Один из популярных мнемоник, начиная с уровня 7, — «Всем людям нужна обработка данных». Но тот, к которому я неравнодушен и который начинается со слоя 1, — это «Пожалуйста, не выбрасывайте пиццу с колбасой.”

Модель TCP / IP представляет собой более сжатую структуру, состоящую всего из 4 уровней:

  1. Доступ к сети (или ссылка)
  2. Интернет
  3. Транспорт (или хост-хост)
  4. Заявка (или процесс)

Одно мнемоническое устройство для модели TCP / IP — «Армадиллы захватывают новых муравьев».

Сетевые уровни и функции

Для модели OSI давайте начнем с верхнего уровня и спустимся вниз.

  • Уровень 7 (приложение): большая часть того, с чем фактически взаимодействует пользователь, находится на этом уровне.Веб-браузеры и другие приложения, подключенные к Интернету (например, Skype или Outlook), используют протоколы приложений уровня 7.
  • Уровень 6 (презентация): этот уровень преобразует данные на уровень приложений и обратно. Другими словами, он переводит форматирование приложения в сетевое форматирование и наоборот. Это позволяет различным слоям понимать друг друга.
  • Уровень 5 (сеанс): этот уровень устанавливает и завершает соединения между устройствами. Он также определяет, какие пакеты каким текстовым и графическим файлам принадлежат.
  • Уровень 4 (транспортный): этот уровень координирует передачу данных между системой и хостами, включая проверку ошибок и восстановление данных.
  • Уровень 3 (Сеть): этот уровень определяет, как данные отправляются на принимающее устройство. Он отвечает за пересылку пакетов, маршрутизацию и адресацию.
  • Уровень 2 (канал передачи данных): преобразует двоичные файлы (или биты) в сигналы и позволяет верхним уровням получать доступ к носителям.
  • Уровень 1 (физический): Фактическое оборудование находится на этом уровне. Он передает сигналы по средствам массовой информации.

Модель TCP / IP, которую иногда называют стеком протоколов, можно рассматривать как сокращенную версию модели OSI.

  • Уровень 1 (доступ к сети): также называется уровнем канала или сетевого интерфейса. Этот уровень объединяет L1 и L2 модели OSI.
  • Уровень 2 (Интернет): этот уровень аналогичен уровню L3 в модели OSI.
  • Уровень 3 (транспортный): также называется уровнем хост-хост. Этот уровень аналогичен L4 модели OSI.
  • Уровень 4 (приложение): также называемый уровнем процесса, этот уровень объединяет L5, L6 и L7 модели OSI.

Как работают сетевые уровни

При рассмотрении примера имейте в виду, что модели сетевых уровней не являются строго линейными. Один слой не завершает свои процессы до начала следующего. Скорее, они работают в тандеме.

Уровни приложений, презентаций и сеансов

Предположим, вы используете Skype на ноутбуке. Вы отправляете сообщение другу, который использует Skype на своем телефоне из другой сети.

Skype, как приложение, подключенное к сети, использует протоколы Layer 7 (Приложение) , такие как Telnet.Если вы отправите другу фотографию своей кошки, Skype будет использовать протокол передачи файлов (FTP).

Уровень 6 (презентация) получает данные приложения с уровня 7, переводит их в двоичный код и сжимает. Когда вы отправляете сообщение, уровень 6 шифрует эти данные, когда они покидают вашу сеть. Затем он расшифровывает данные, когда ваш друг их получает.

Приложения, такие как Skype, состоят из текстовых файлов и файлов изображений. Когда вы загружаете эти файлы, Layer 5 (Session) определяет, какие пакеты данных каким файлам принадлежат, а также куда эти пакеты отправляются.Уровень 5 также устанавливает, поддерживает и завершает связь между устройствами.

Транспортный и сетевой уровни

Уровень 4 (транспортный) получает данные от уровня 5 и сегментирует их. Каждый сегмент или блок данных имеет номер порта источника и назначения, а также порядковый номер. Номер порта гарантирует, что сегмент достигнет правильного приложения. Порядковый номер гарантирует, что сегменты будут доставлены в правильном порядке.

Этот уровень также контролирует объем передаваемых данных.Например, ваш ноутбук может обрабатывать 100 Мбит / с, тогда как телефон вашего друга может обрабатывать только 10 Мбит / с. Уровень 4 может предписывать серверу замедлять передачу данных, поэтому к тому времени, когда ваш друг их получит, ничего не потеряно. Но когда ваш друг отправляет сообщение обратно, сервер может увеличить скорость передачи для повышения производительности.

Наконец, уровень 4 выполняет проверку ошибок. Если сегмент данных отсутствует, уровень 4 повторно передаст этот сегмент.

TCP и UDP — оба очень хорошо известные протоколы, существующие на уровне 4.TCP предпочитает качество данных скорости, тогда как UDP предпочитает скорость качеству данных.

Уровень 3 (Сеть) передает сегменты данных между сетями в виде пакетов. Когда вы отправляете сообщение другу, этот уровень назначает исходный и целевой IP-адреса сегментам данных. Ваш IP-адрес является источником, а ваш друг — пунктом назначения. Уровень 3 также определяет наилучшие пути доставки данных.

Канал передачи данных и физические уровни

Уровень 2 (канал передачи данных) принимает пакеты с уровня 3.В то время как уровень 4 выполняет логическую адресацию (IPv4, IPv6), уровень 2 выполняет физическую адресацию. Он добавляет MAC-адреса отправителя и получателя к пакету данных, чтобы сформировать блок данных, называемый кадром. Уровень 2 позволяет передавать кадры через локальную среду (например, медный провод, оптоволокно или воздух). Этот уровень встроен в виде программного обеспечения в карту сетевого интерфейса (NIC) вашего компьютера.

Короче говоря, уровень 2 позволяет верхним сетевым уровням получать доступ к медиа и управляет тем, как данные размещаются и принимаются с медиа.

Аппаратное обеспечение — то, что вы действительно можете физически коснуться, — существует на уровне (физический). Этот уровень преобразует двоичный файл с верхних уровней в сигналы и передает их по локальной среде. Это могут быть электрические, световые или радиосигналы; это зависит от типа используемого носителя. Когда ваш друг получает сигналы, они декапсулируются или переводятся обратно в двоичный код, а затем в данные приложения, чтобы ваш друг мог видеть ваше сообщение.

В заключение

Это очень много! По сути, сетевые уровни помогают нам понять, как данные перемещаются из чего-то удобочитаемого для чтения компьютером, в передаваемый сигнал и обратно.

Чтобы узнать больше о сетевых технологиях, посетите другие наши блоги:

Алиенор — технический писатель в Plixer. Ей особенно нравится писать о последних новостях в области информационной безопасности, а также создавать руководства и советы, которые читатели могут использовать для обеспечения безопасности своей информации. Когда Алиенор не пишет, она готовит блюда японской кухни, смотрит фильмы и играет в Monster Hunter.

Связанные

Сетевые операции

Отрасль здравоохранения находится в состоянии повышенной готовности более года.Рабочие нагрузки увеличились вдвое, а количество…

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2021 © Все права защищены. Карта сайта