На каком уровне модели OSI работает маршрутизатор

Роль маршрутизатора заключается в том, чтобы выбрать для передаваемых данных оптимальный путь, сохранить их качество, обеспечить конфиденциальность и безопасность. В используемой модели OSI устройство востребовано на третьем уровне, на котором выполняются предписанные для него задачи.

Что такое модель OSI

Под OSI понимается стандартизированная концептуальная модель для сетей, чтобы описывать протоколы и коммуникационные процессы. В ней насчитывается 7 уровней, или слоев, которые составляют определенную иерархическую структуру для последовательного выполнения задач. При этом обладают значительной независимостью друг от друга, работая по четко установленному алгоритму реализации собственных функций. Объединяющим началом выступает обеспечение обмена данными между разными узлами сети.

OSI выступает моделью, обеспечивающей единство подходов в вопросах разработки и взаимодействия протоколов. Это дает возможность разным системам, устройствам, серверам работать в рамках общих или соединенных сетей.

Простое пособие по сетевой модели OSI для начинающих

OSI является способом организовать и стандартизировать обмен данными между разными узлами сети, включая компьютеры, серверы, девайсы. В рамках модели имеется семиуровневая структура, где каждый слой наделен собственным набором функций:

• на физическом уровне обеспечивается подключение устройств в сеть с помощью проводов, разъемов;
• канальном – упаковка данных в кадры и передача их через кабели или беспроводную связь;
• сетевом – маршрутизация по сети, определение наилучших путей доставки;
• транспортном – разбивка на сегменты, добавление контрольных сумм, чтобы проверять целостность данных;
• сеансовом – связь между разными узлами для коммуникации;
• представительском – преобразование данных в доступный формат;
• прикладном – обмен данными с использованием приложений.

Следуя стандартам OSI, передаваемые данные делятся, упаковываются, маршрутизируются и доставляются получателю.

Принцип устройства сетевой модели

В основе OSI лежит иерархический подход. Для каждого слоя характерно выполнение строго очерченных функций, порядок взаимодействия с другими уровнями. Благодаря такому принципу делятся сложные задачи на более элементарные, что упрощает разработку, поддержку и отлаживание отличающихся протоколов сети.

Среди подходов OSI выделяются:

• Функции. Имеет место четкое разделение, где для каждого уровня отведен собственный круг задач. Выполнение происходит без привязки к работе других слоев.
• Интерфейсы. Используются для соединения с соседними слоями, что стандартизирует коммуникации.
• Автономность. Уровни скрывают детали и сложности операций от соседних.

Слои определяют свои собственные протоколы или их наборы для выполнения своих функций. Это создает единообразие и стандартизацию, упрощает интеграцию устройств, серверов разных брендов.

Первый, физический уровень (physical layer, L1)

Предназначение слоя в создании физической связи между разными узлами сети, надежность передачи данных. Для этого используются радиоволны, кабели, оптическое волокно.

Среди задач уровня выделяются:

• определяет параметры, которыми наделена физическая среда – виды кабелей, методы передачи, интерфейсы;
• определяет методы кодирования;
• преобразует форматы данных – цифровой в аналоговый и обратно;
• регулирует скорость, дальность передачи, синхронизацию, контролирует ошибки;
• усиливает, улучшает сигналы.

Первый уровень предоставляет основу для физической связи и создает базу для других слоев.

Второй уровень, канальный (data link layer, L2)

Призван обеспечивать обмен информацией.

Функциональная нагрузка в следующем:

• группирует логические единицы с полезной информацией, контрольными суммами, позволяющими обнаруживать ошибки;
• регулирует доступ при одновременном поступлении данных;
• находит и исправляет ошибки;
• управляет потоком;
• идентифицирует устройства.

Работает поверх физического слоя.

Третий уровень, сетевой (network layer, L3)

Занят маршрутизацией. Слой обрабатывает пакеты и направляет по оптимальному пути.

Функции уровня:

• использует IP-адреса, чтобы идентифицировать узлы;
• осуществляет маршрутизацию;
• разбивает длинные пакеты для ускорения передачи;
• управляет механизмами избыточности и отказоустойчивости;
• контролирует трафик для предотвращения перегрузки узлов.

На третьем уровне задействуются маршрутизаторы, чтобы обеспечить надежную сетевую работу.

Четвертый уровень, транспортный (transport layer, L4)

Обеспечивает надежность доставки, управляет потоком.

Основные задачи:

• делит информацию на сегменты, поддерживает порядком их доставки;
• устанавливает соединение между узлами;
• регулирует скорость, чтобы предотвратить перегрузку;
• позволяет нескольким приложениям работать в одном соединении.

Протоколами слоя выступают TCP и UDP.

Четыре варианта защиты от DDoS-атак

Повысить уровень безопасности помогают:

1. Фильтры и правила брандмауэра. Блокируют трафик от известных атакующих IP-адресов или определенных типов пакетов.
2. Облачная защита. Предоставляется от поставщиков услуг.
3. Распределение нагрузки. Трафик делится между несколькими серверами или устройствами, что снижает уязвимость отдельных систем.
4. Мониторинг. Инструменты и системы сигнализируют о необычном трафике или увеличении объема запросов.

Обычно требуется совместное использование нескольких вариантов защиты, чтобы гарантировать безопасность.

Пятый уровень, сеансовый (session layer, L5)

Нацелен на синхронизацию и контроль качества диалога между приложениями.

Слой позволяет:

• устанавливать сеансы;
• обеспечивать средства для управления диалогом;
• задавать параметры;
• гарантировать конфиденциальность связи.

В некоторых моделях слой объединяется с другими – транспортным или прикладным.

Шестой уровень, представления данных (presentation layer, L6)

Преобразует форматы данных, чтобы работать в приложениях.

Для шестого уровня характерны операции:

• обрабатывает синтаксис и структуру данных;
• обеспечивает конфиденциальность и безопасность, шифруя информацию;
• сжимает объем передаваемых пакетов;
• управляет синхронизацией информации;
• преобразует форматы сетей и приложений.

Уровень обеспечивает согласованность и совместимость при работе с разных узлов сети.

Седьмой уровень, прикладной (application layer)

С его помощью различные приложения, включая электронную почту, веб-браузеры, файлообменные системы, работают на сетевых протоколах, не заботясь о деталях их реализации.

Благодаря прикладному уровню обеспечивается:

• управление сеансами,
• аутентификация,
• шифрование,
• обмен данными.

Для слоя характерно использование известного протокола HTTP.

Критика модели OSI

OSI критикуется за следующее:

• Сложность. Содержит много уровней, что усложняет ее понимание и применение.
• Непрактичность. Ряд сетей и протоколов не придерживаются стандартов, которые созданы моделью.
• Недостаток гибкости. Адаптация и совершенствование OSI часто выступает труднореализуемой задачей.

Модель часто не полностью соответствует возникающим ситуациям, однако остается действенным инструментом для работы с сетевыми протоколами и архитектурой.

Как на практике работает сетевая модель OSI

Практическая реализация сетевой модели представляет следующий процесс:

• 1-ый уровень – происходит преобразование данных в сигнал и его передача через кабель;
• 2-ой – осуществляется группировка информации в кадры, добавляются заголовки, передается по кабелю;
• 3-ий – упаковываются и направляются с помощью маршрутизатора по IP-адресам;
• 4-ый – разбиваются на сегменты, добавляется заголовки с портами;
• 5-ый – организуется связь для приложений, проводятся сеансы;
• 6-ой – обеспечивается преобразование информацию в доступный формат – текст или графику;
• 7-ой – обмениваются между приложениями – электронной почтой, файловым сервером.

Итогом процесса становится то, что пользователи получают необходимые услуги, коммуницируют.

В рамках модели OSI маршрутизатор задействуется на третьем сетевом уровне. При выборе устройства лучше обратиться за помощью к IT-инженерам ittelo.ru, которые погружены в проблематику и могут предложить оптимальные варианты решений с учетом возможностей бюджета.