Table of Contents

Podstawy sieci: Zrozumienie warstw OSI i modelu TCP IP

Wprowadzenie

W świecie sieci zrozumienie protokołów i modeli rządzących komunikacją jest niezbędne. Dwa szeroko stosowane modele to **OSI (Open Systems Interconnection) i **TCP IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Modele te zapewniają ustrukturyzowane podejście do sieci i służą jako podstawa do budowania i rozwiązywania problemów z systemami sieciowymi. Niniejszy artykuł ma na celu wyjaśnienie warstw OSI i modelu TCP IP w jasny i zwięzły sposób.

Warstwy OSI

Model OSI to ramy koncepcyjne, które opisują, w jaki sposób protokoły sieciowe współdziałają i umożliwiają komunikację między różnymi systemami. Składa się z siedmiu warstw, z których każda ma swoje własne obowiązki.

Warstwa OSI Opis warstwy Przykłady Protokoły Standardy
Warstwa fizyczna zajmuje się fizyczną transmisją danych kable, złącza Ethernet, USB, HDMI IEEE 802.3, USB 3.0
Warstwa łącza danych Zapewnia niezawodny transfer danych między sąsiednimi węzłami Przełączniki, karty sieciowe Ethernet, Wi-Fi (802.11), PPP IEEE 802.3, IEEE 802.11, RFC 1662
Warstwa sieciowa Routuje pakiety danych w różnych sieciach Routery IP, ICMP, ARP IPv4 (RFC 791), IPv6 (RFC 2460), ARP (RFC 826)
Warstwa transportowa Zapewnia niezawodne dostarczanie danych od końca do końca Bramy TCP, UDP TCP (RFC 793), UDP (RFC 768)
Warstwa sesji Zarządza sesjami komunikacyjnymi pomiędzy aplikacjami NetBIOS NetBIOS, SIP RFC 1001, RFC 1002, RFC 3261
Warstwa prezentacji Zajmuje się składnią i semantyką wymiany informacji SSL, HTTP SSL/TLS, HTTP SSL/TLS (RFC 5246), HTTP (RFC 2616)
Warstwa aplikacji Bezpośrednio współdziała z aplikacjami użytkownika końcowego Przeglądarki internetowe, klienci poczty e-mail HTTP, FTP, SMTP, DNS HTTP (RFC 2616), FTP (RFC 959), SMTP (RFC 5321), DNS (RFC 1035)

Przyjrzyjmy się szczegółowo każdej z warstw:

Warstwa 1: Warstwa fizyczna

Warstwa fizyczna** jest najniższą warstwą modelu OSI i zajmuje się fizyczną transmisją danych w sieci. Definiuje ona elementy sprzętowe, takie jak kable, złącza i interfejsy sieciowe, które przesyłają sygnały binarne (0 i 1). Przykładami protokołów w tej warstwie są Ethernet, USB i HDMI.

Warstwa 2: Warstwa łącza danych

Warstwa łącza danych jest odpowiedzialna za niezawodny transfer danych pomiędzy sąsiadującymi węzłami sieci, takimi jak przełączniki i karty interfejsu sieciowego (NIC). Zapewnia bezbłędną transmisję i dostarcza mechanizmy kontroli przepływu i wykrywania błędów. Typowe protokoły w tej warstwie obejmują Ethernet, Wi-Fi (802.11) i Point-to-Point Protocol (PPP).

Warstwa 3: Warstwa sieciowa

Warstwa sieciowa jest odpowiedzialna za routing pakietów danych w różnych sieciach. Określa optymalną ścieżkę dla transmisji danych w oparciu o warunki sieciowe i schematy adresowania. Protokół internetowy (IP) jest podstawowym protokołem w tej warstwie i przypisuje unikalne adresy IP do urządzeń w celu identyfikacji i routingu.

Warstwa 4: Warstwa transportowa

Warstwa transportowa zapewnia niezawodne i wydajne dostarczanie danych od końca do końca pomiędzy aplikacjami działającymi na różnych urządzeniach. Ustanawia połączenia, segmentuje dane na mniejsze jednostki (w razie potrzeby) i zapewnia mechanizmy odzyskiwania błędów i kontroli przepływu. Protokoły Transmission Control Protocol (TCP) i User Datagram Protocol (UDP) są powszechnie używanymi protokołami transportowymi.

Warstwa 5: Warstwa sesji

Warstwa sesji zarządza sesjami komunikacyjnymi pomiędzy aplikacjami działającymi na różnych urządzeniach. Ustanawia, utrzymuje i kończy te sesje, umożliwiając wymianę danych między procesami. Warstwa ta jest odpowiedzialna za synchronizację i kontrolę dialogu. Przykładami protokołów w tej warstwie są NetBIOS i Session Initiation Protocol (SIP).

Warstwa 6: Warstwa prezentacji

Warstwa prezentacji zajmuje się składnią i semantyką informacji wymienianych między systemami. Zapewnia, że dane są odpowiednio formatowane, kodowane i szyfrowane w celu zapewnienia bezpiecznej transmisji. Warstwa ta jest odpowiedzialna za kompresję danych, szyfrowanie i konwersję protokołów. Przykładami protokołów w tej warstwie są Secure Sockets Layer (SSL) i Hypertext Transfer Protocol (HTTP).

Warstwa 7: Warstwa aplikacji

Warstwa aplikacji jest najwyższą warstwą modelu OSI i współdziała bezpośrednio z aplikacjami użytkownika końcowego. Zapewnia ona usługi, które umożliwiają komunikację użytkownika i wymianę danych. Przykłady protokołów w tej warstwie obejmują HTTP, FTP, SMTP i DNS.

Model TCP IP

Podczas gdy model OSI zapewnia ramy koncepcyjne, model TCP IP jest faktycznym zestawem protokołów używanym w Internecie. Składa się on z czterech warstw, które odpowiadają niektórym warstwom modelu OSI.

Warstwa TCP IP Opis warstwy Przykłady Protokoły
Warstwa interfejsu sieciowego Obsługuje fizyczną transmisję danych Karty sieciowe, kable Ethernet Ethernet, Wi-Fi (802.11)
Warstwa Internetu Odpowiedzialna za adresowanie, routing i fragmentację danych Routery IP, ICMP, ARP
Warstwa transportowa Zapewnia niezawodną i zorientowaną na połączenie komunikację Bramy TCP, UDP
Warstwa aplikacji Reprezentuje interfejs pomiędzy aplikacjami i protokołami Przeglądarki internetowe, klienci poczty e-mail HTTP, FTP, SMTP, DNS

Przyjrzyjmy się tym warstwom:

Warstwa 1: Warstwa interfejsu sieciowego

Warstwa interfejsu sieciowego odpowiada połączeniu warstw fizycznej i łącza danych w modelu OSI. Obsługuje ona fizyczną transmisję danych przez sieć i zapewnia protokoły kontroli łącza danych.

Warstwa 2: Warstwa Internetu

Warstwa Internetu jest odpowiednikiem Warstwy Sieci w modelu OSI. Obejmuje ona protokół IP, który jest odpowiedzialny za adresowanie, routing i fragmentację pakietów danych do transmisji przez sieci.

Warstwa 3: Warstwa transportowa

Warstwa transportowa w modelu TCP IP jest zgodna z warstwą transportową w modelu OSI. Zapewnia niezawodną i zorientowaną na połączenia komunikację przy użyciu protokołu TCP lub lekką, bezpołączeniową komunikację przy użyciu protokołu UDP.

Warstwa 4: Warstwa aplikacji

Warstwa aplikacji w modelu TCP IP obejmuje funkcjonalność warstw sesji, prezentacji i aplikacji w modelu OSI. Reprezentuje ona interfejs między aplikacjami a podstawowymi protokołami sieciowymi.

Wnioski

Zrozumienie warstw OSI i modelu TCP IP jest kluczowe dla każdego, kto zajmuje się sieciami. Modele te zapewniają ramy dla zrozumienia sposobu działania sieci i protokołów ułatwiających komunikację. Dzięki zrozumieniu funkcji każdej warstwy, administratorzy sieci i inżynierowie mogą skutecznie rozwiązywać problemy i projektować solidne systemy sieciowe.

Odniesienia: