Как модель OSI помогает компаниям без помех обмениваться данными с клиентами

Иногда данные теряются или передаются с ошибками: отправленное по электронной почте сообщение доставляется не полностью, рассылка о техработах на сайте не доходит до пользователей, прикрепленный файл не открывается из-за неподдерживаемого формата. Такие ситуации могут негативно влиять на репутацию компании, особенно когда речь идет о важном контракте или уведомлении, общении с клиентами.

Чтобы оперативно обнаруживать и устранять технические сбои, нужно разобраться, как происходит передача данных между системами. Ниже разберем устройство модели OSI и механизм ее работы по уровням.

Модель OSI: определение и краткая информация

Модель OSI — Open Systems Interconnection Basic Reference Model — в переводе с английского означает «базовая справочная модель взаимосвязи открытых систем». Она показывает, как информация в сетевой среде передается от одного технического элемента до другого.

Процесс обмена данными происходит так: есть устройство А, которое отправляет информацию, сама информация (материалы) и устройство Б, которое их получает. Коммуникация должна проходить независимо от систем и технологий, используемых при передаче. Например, вы можете отправить электронное письмо с компьютера на мобильный телефон без помех.

Что касается структуры, семь — вот сколько уровней в модели OSI. Еще их называют слоями. Каждый выполняет свою функцию и использует уникальные протоколы для отправки информации. Материалы проходят через все слои. Процесс преобразования данных в биты для их отправки называется инкапсуляцией, тогда как превращение битов обратно в привычный формат — декапсуляцией.

Несмотря на то что модель OSI не используется в полном объеме на практике, она остается эталоном построения сетей. Система служит стандартом для разработки других моделей и обучения ИТ-специалистов. Все современные протоколы имеют схожие принципы работы с OSI.

Механизм работы модели OSI: 7 уровней

Каждый слой выполняет свою задачу: например, кодирует данные, отправляет их или представляет в нужном пользователю виде. В этом помогают уникальные протоколы.

Устойчивое взаимодействие уровней модели OSI приводит к тому, что они обеспечивают плавный обмен материалами. Этот технический процесс можно представить как конвейер, который проходит через семь этапов.

Уровни сетевой модели OSI делятся на две группы:

— слои среды: сюда относятся физический, канальный и сетевой уровни, так как они обеспечивают передачу информации по проводным или беспроводным сетям;

— слои хоста: это транспортный, сеансовый, представительский и прикладной уровни, работающие непосредственно на технических устройствах.

Слева показан алгоритм инкапсуляции, справа — декапсуляции

Разберем каждый слой отдельно.

1. Физический уровень

Это нижний уровень, в котором информация представлена в виде битов — единиц и нулей. Они преобразуются в электрические сигналы, которые могут передаваться через физические носители, такие как кабели и USB, или по беспроводным каналам, например через Wi-Fi. 

Наиболее распространенным протоколом является Ethernet, еще есть Bluetooth, ИК-порт и Wi-Fi. К устройствам первого слоя относятся репитеры, концентраторы.

Задача физического уровня — получить сигнал и передать его. Вспомните: когда возникают проблемы с интернет-соединением, первым делом специалисты проверяют, всё ли в порядке с кабелем, — то есть работу физического слоя. Без него отправка сигналов невозможна.

2. Канальный уровень

Он гарантирует стабильную передачу данных между устройствами, а также проверяет информацию и исправляет возможные ошибки. Этот слой делится на два подуровня:

• LLC. Его задача — установить соединение между канальным слоем и следующим уровнем — сетевым. LLC управляет потоком данных, объединяет несколько сигналов в один и обнаруживает технические сбои при передаче информации.
• MAC. Этот подуровень обеспечивает подключение к системе и синхронизирует материалы. Он упаковывает биты в фреймы.

Чтобы отправить информацию, нужно знать МАС-адреса — уникальные идентификаторы. Они присваиваются компьютерам и другой технике во время производства. Специальные устройства, коммутаторы, уточняют MAC-адреса, после чего направляют информацию конкретному получателю. Еще к канальному уровню относятся сетевые адаптеры и точки доступа Wi-Fi.

3. Сетевой уровень

Сетевой уровень — это слой, который связывает устройства с помощью IP-адресов. Они помогают идентифицировать каждый компьютер и гарантируют, что данные дойдут до нужного получателя. Этот процесс называется маршрутизацией. Здесь информация делится на пакеты, что позволяет минимизировать потери при передаче.

Отправляют материалы маршрутизаторы, или роутеры. Они получают МАС-адреса от коммутаторов, учитывают возможные неполадки и строят путь, чтобы передать информацию с устройства А на устройство Б.

4. Транспортный уровень

Он контролирует скорость, с которой пакеты данных передаются между устройствами. Здесь работают протоколы TCP и UDP:

• Transmission Control Protocol — уменьшает вероятность сбоев, гарантирует, что данные будут доставлены правильно. Он разбивает информацию на мелкие сегменты — это упрощает их передачу. Если теряется большой пакет, его восстановить сложнее, чем несколько маленьких. Поэтому TCP делает передачу надежнее.
• User Datagram Protocol — используется, когда потери менее критичны. Его задача — оперативнее отправить информацию, например, при передаче мультимедиа. Материалы делятся на независимые датаграммы, которые содержат всю информацию для доставки.

5. Сеансовый уровень

Этот слой устанавливает, поддерживает и завершает соединение между техническими устройствами. Протоколы периодически проверяют связь и восстанавливают ее при необходимости. А если это невозможно, перезапускают подключение.

Типичный пример — видеозвонок. На старте слой налаживает связь, а потом передает аудио и видео в обе стороны.

Этот уровень работает с готовой информацией — она представлена в конечном виде, так, как ее получит пользователь. Это могут быть изображения, текст или видеозаписи. Еще сеансовый слой синхронизирует данные, что важно, когда передается одновременно несколько материалов. Информация при этом разбивается на более мелкие фрагменты для удобства передачи.

6. Представительский уровень

Он обрабатывает материалы: сжимает, кодирует или шифрует их. А еще следит, чтобы принимающее устройство могло правильно считать информацию, а пользователь получил ее в понятном виде.

Например, если передается изображение в формате JPEG, важно, чтобы данные были закодированы именно в этом виде. Если файл не открывается, это может быть связано с ошибкой на представительском слое, или у компьютера-получателя нет нужного кодировщика. Без него изображение тоже не будет отображаться.

7. Прикладной уровень

Это самый верхний слой модели OSI. Он соединяет сетевые приложения с конечным пользователем. Протоколы этого слоя не занимаются маршрутизацией или передачей информации — за это отвечают предыдущие уровни сетевой модели OSI. Здесь задача — показать пользователю материалы в доступном ему виде.

Проще говоря, человек взаимодействует с графическим интерфейсом, к примеру, в браузере, социальной сети или на платформе для видеосвязи. Там он находит нужный файл в правильном формате и получает доступ к информации.

Как работает модель OSI: пример применения

Бизнес сталкивается с передачей данных в разных ситуациях. Например, компании отправляют сообщения клиентам через телеграм-ботов или социальные сети, а видеозвонки стали обычным делом в условиях удаленной работы. Также часто обмениваются документами с партнерами по электронной почте или через сервисы электронной подписи.

Во всех случаях важно, чтобы информация передавалась корректно и в нужном формате. Это поможет наладить эффективное взаимодействие с клиентами и высокий уровень обслуживания.

Разберем на примере. Допустим, пользователь зашел на сайт онлайн-школы и решил оставить заявку на консультацию. Он заполняет форму для связи, прописывает свои данные и отправляет их. Вот что происходит дальше:

• Прикладной уровень. Клиент видит сайт в браузере и форму, которую нужно заполнить. Ему этого достаточно — он осознает, что после нажатия на кнопку «Отправить» информация попадет в компанию.
• Представительский уровень. Здесь материалы кодируются так, чтобы их могли получить все заинтересованные пользователи. К примеру, один сотрудник онлайн-школы откроет CRM через Windows, а другой — на macOS. Важно, чтобы оба могли увидеть информацию. Также на этом слое происходит шифрование или дешифрование данных для защиты от несанкционированного доступа к информации. А при необходимости — еще и сжатие.
• Сеансовый уровень. Далее нужно наладить связь между устройствами. Здесь происходит их синхронизация, чтобы данные передались без помех.
• Транспортный уровень. Когда контакт установлен, наступает следующий этап — отправка информации. Она разбивается на сегменты, чтобы избежать потерь. Для этого применяется протокол TCP.
• Сетевой уровень. Здесь маршрутизатор определяет путь к получателю. Материалы упаковываются в пакеты, к которым добавляются IP-адреса, что обеспечивает связь между сетями клиента и компании.
• Канальный уровень. Информация разбивается на фреймы, они отправляются от устройства А к устройству Б по MAC-адресам.
• Физический уровень. Здесь данные преобразуются в электрические сигналы, и далее идет их передача проводным или беспроводным способом.

Как видите, хотя загрузка информации в CRM-систему занимает всего миллисекунды, за это время происходит множество процессов, которые гарантируют надежную передачу данных.

Зачем бизнесу знать о модели OSI

Понимание, как устроена модель OSI, полезно для бизнеса, поскольку помогает улучшить работу с сетями. Вот несколько причин, почему в этом нужно разбираться всем, кто реализует ИТ-проекты.

Модель OSI помогает обнаружить и устранить технические ошибки сети. К примеру, сбой связи может возникать из-за проблем с кабелем или маршрутизатором. Специалисты, которые знакомы с принципами работы модели OSI, способны быстро определить, где произошел сбой.

Уровни модели гарантируют безопасность во время отправки информации. Например:

• На прикладном уровне это защита приложений от атак, таких как SQL-инъекции, когда злоумышленник пытается внедрить в запрос вредоносный код.
• На транспортном уровне протоколы TLS/SSL помогают шифровать данные, что обеспечивает безопасность информации во время ее отправки. 
• На сетевом уровне происходит настройка брандмауэров и корпоративных VPN, чтобы защитить трафик и сохранить конфиденциальность данных.

OSI подходит для работы в облачной среде. Модель помогает компании интегрировать разные облачные сервисы и инфраструктуры так, чтобы они были совместимы друг с другом. Кроме того, можно проектировать и масштабировать системы в облаке. Например, увеличивать пропускную способность сетей или добавлять дополнительные серверы в приложениях.

Коротко о главном

Модель OSI помогает понять, как происходит отправка информации от одного технического устройства до другого. Знать это важно любому бизнесу, который взаимодействует с партнерами и клиентами через интернет.

Семь слоев работают сообща. Вот как происходит распаковка:

• Физический уровень передает сигналы через проводные или беспроводные соединения.
• Канальный — проверяет материалы и исправляет недочеты, если они есть.
• Сетевой слой создает контакт между устройствами.
• Транспортный — передает информацию с нужной скоростью.
• Сеансовый — устанавливает, поддерживает и завершает процесс связи сетей.
• Представительский — занимается кодированием информации, чтобы данные были представлены получателю в удобном формате.
• Прикладной слой позволяет пользователю видеть материалы через графический интерфейс.

Модель OSI помогает быстро выявлять и решать сетевые проблемы, а также защищает данные во время обмена материалами. Эта система применяется для работы как в локальных, так и в облачных средах. Правильно выстроенная модель повышает надежность передачи данных между устройствами.