Модель OSI: Огляд всіх 7 рівнів¶

Вступ¶

Модель OSI (Open Systems Interconnection) — це концептуальна модель, яка описує як різні мережеві системи комунікують між собою. Створена у 1984 році організацією ISO, вона стала стандартом для розуміння та проектування мережевих архітектур.

Навіщо потрібна модель OSI?¶

Стандартизація¶

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  Без стандарту:                                                 │
│  Виробник A ──?──> Виробник B (несумісні протоколи)            │
│                                                                 │
│  Зі стандартом OSI:                                            │
│  Виробник A ──OSI──> Виробник B (працюють разом!)              │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Troubleshooting¶

Модель допомагає систематично шукати проблеми:

Немає інтернету? Перевіряємо знизу вгору:

L1: Кабель підключений? LED горить?
    ↓ так
L2: MAC адреса отримана? Свіч бачить порт?
    ↓ так
L3: IP адреса є? Пінг шлюзу працює?
    ↓ так
L4: Порт відкритий? Firewall не блокує?
    ↓ так
L7: Сервіс працює? DNS резолвиться?

Модульність¶

Кожен рівень можна змінювати незалежно:
- Змінив кабель (L1) — протоколи вище не змінились
- Перейшов з HTTP на HTTPS (L7) — нижні рівні ті самі

7 рівнів моделі OSI¶

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                        КОРИСТУВАЧ                               │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  7 │ Application    │ Прикладний     │ HTTP, FTP, SSH, DNS     │
├────┼────────────────┼────────────────┼─────────────────────────┤
│  6 │ Presentation   │ Представлення  │ SSL/TLS, JPEG, ASCII    │
├────┼────────────────┼────────────────┼─────────────────────────┤
│  5 │ Session        │ Сеансовий      │ NetBIOS, RPC, PPTP      │
├────┼────────────────┼────────────────┼─────────────────────────┤
│  4 │ Transport      │ Транспортний   │ TCP, UDP, SCTP          │
├────┼────────────────┼────────────────┼─────────────────────────┤
│  3 │ Network        │ Мережевий      │ IP, ICMP, IGMP          │
├────┼────────────────┼────────────────┼─────────────────────────┤
│  2 │ Data Link      │ Канальний      │ Ethernet, Wi-Fi, PPP    │
├────┼────────────────┼────────────────┼─────────────────────────┤
│  1 │ Physical       │ Фізичний       │ Кабелі, роз'єми, хаби   │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                    ФІЗИЧНЕ СЕРЕДОВИЩЕ                           │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Коротко про кожен рівень¶

Рівень	Назва	PDU	Що робить	Обладнання
L7	Application	Дані	Інтерфейс для користувача	—
L6	Presentation	Дані	Кодування, шифрування	—
L5	Session	Дані	Управління сесіями	—
L4	Transport	Сегменти	Надійна доставка	Firewall
L3	Network	Пакети	Маршрутизація	Роутер
L2	Data Link	Фрейми	Локальна доставка	Свіч
L1	Physical	Біти	Фізична передача	Хаб, кабелі

PDU (Protocol Data Unit) — одиниця даних на кожному рівні

Інкапсуляція даних¶

При відправці дані "загортаються" на кожному рівні:

Дані користувача:  [Hello, World!]
                        │
                        ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ L7-L5: Application Data                                         │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │                    Hello, World!                            │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│                            │                                    │
│                            ▼                                    │
│ L4: TCP Segment                                                 │
│ ┌──────────┬──────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │TCP Header│              Hello, World!                       │ │
│ │ Src:4523 │                                                  │ │
│ │ Dst:80   │                                                  │ │
│ └──────────┴──────────────────────────────────────────────────┘ │
│                            │                                    │
│                            ▼                                    │
│ L3: IP Packet                                                   │
│ ┌──────────┬──────────┬───────────────────────────────────────┐ │
│ │IP Header │TCP Header│           Hello, World!               │ │
│ │Src:10.0.1│          │                                       │ │
│ │Dst:8.8.8 │          │                                       │ │
│ └──────────┴──────────┴───────────────────────────────────────┘ │
│                            │                                    │
│                            ▼                                    │
│ L2: Ethernet Frame                                              │
│ ┌──────────┬──────────┬──────────┬─────────────────┬──────────┐ │
│ │ETH Header│IP Header │TCP Header│  Hello, World!  │ETH Trail │ │
│ │Src MAC   │          │          │                 │   FCS    │ │
│ │Dst MAC   │          │          │                 │          │ │
│ └──────────┴──────────┴──────────┴─────────────────┴──────────┘ │
│                            │                                    │
│                            ▼                                    │
│ L1: Bits                                                        │
│ 01101000 01100101 01101100 01101100 01101111 ...               │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

При отриманні відбувається декапсуляція — розпаковування у зворотному порядку.

OSI vs TCP/IP¶

На практиці частіше використовується модель TCP/IP (4 рівні):

┌─────────────────────┬─────────────────────────────────────────┐
│      OSI (7)        │              TCP/IP (4)                 │
├─────────────────────┼─────────────────────────────────────────┤
│  7. Application     │                                         │
│  6. Presentation    │  4. Application                         │
│  5. Session         │     (HTTP, FTP, SMTP, DNS)              │
├─────────────────────┼─────────────────────────────────────────┤
│  4. Transport       │  3. Transport (TCP, UDP)                │
├─────────────────────┼─────────────────────────────────────────┤
│  3. Network         │  2. Internet (IP, ICMP)                 │
├─────────────────────┼─────────────────────────────────────────┤
│  2. Data Link       │  1. Network Access                      │
│  1. Physical        │     (Ethernet, Wi-Fi)                   │
└─────────────────────┴─────────────────────────────────────────┘

Коли що використовувати?¶

OSI — для навчання та troubleshooting (більш детальна)
TCP/IP — для практичної роботи (реальні протоколи)

Мнемоніки для запам'ятовування¶

Знизу вгору (L1 → L7)¶

Англійська:

Please Do Not Throw Sausage Pizza Away
Physical - Data Link - Network - Transport - Session - Presentation - Application

Українська:

Поганий Друг Нестор Танцює Сальсу Після Алкоголю
Фізичний - Канальний - Мережевий - Транспортний - Сеансовий - Представлення - Прикладний

Зверху вниз (L7 → L1)¶

All People Seem To Need Data Processing
Application - Presentation - Session - Transport - Network - Data Link - Physical

Діагностика по рівнях¶

Інструменти для кожного рівня¶

Рівень	Linux команди	Що перевіряємо
L1	`ethtool eth0`, `ip link`	Стан інтерфейсу, швидкість
L2	`ip neighbor`, `bridge fdb`	MAC таблиця, VLAN
L3	`ping`, `traceroute`, `ip route`	IP зв'язність, маршрути
L4	`ss -tuln`, `netstat`, `nc`	Порти, з'єднання
L5-L7	`curl`, `dig`, `openssl s_client`	Сервіси, DNS, TLS

Приклад діагностики "Не працює сайт"¶

# L1: Фізичний рівень
ip link show eth0
# Чи є link up?

# L2: Канальний рівень
ip neighbor show
# Чи є MAC шлюзу?

# L3: Мережевий рівень
ping -c 3 8.8.8.8
# Чи є зв'язок з інтернетом?

# L3: DNS (частина L7, але перевіряємо окремо)
dig example.com
# Чи резолвиться домен?

# L4: Транспортний рівень
nc -zv example.com 443
# Чи відкритий порт?

# L7: Прикладний рівень
curl -I https://example.com
# Чи відповідає сервер?

Приклад: Як працює HTTP запит¶

Коли ви відкриваєте https://example.com у браузері:

L7 (Application):   Браузер формує HTTP GET запит
        │
        ▼
L6 (Presentation):  Дані шифруються через TLS
        │
        ▼
L5 (Session):       Встановлюється TLS сесія
        │
        ▼
L4 (Transport):     TCP 3-way handshake, порт 443
        │
        ▼
L3 (Network):       IP пакет до 93.184.216.34
        │
        ▼
L2 (Data Link):     Ethernet фрейм до MAC роутера
        │
        ▼
L1 (Physical):      Електричні сигнали по кабелю
        │
        ▼
    [Інтернет через багато хопів]
        │
        ▼
    [Сервер example.com — декапсуляція L1→L7]
        │
        ▼
    [Відповідь тим самим шляхом назад]

Детальні статті про кожен рівень¶

Рівень	Стаття	Ключові теми
L1	Фізичний рівень	Кабелі, роз'єми, топології
L2	Канальний рівень	MAC, Ethernet, свічі, VLAN
L3	Мережевий рівень	IP, маршрутизація, NAT
L4	Транспортний рівень	TCP, UDP, порти
L5	Сеансовий рівень	Сесії, RPC, синхронізація
L6	Рівень представлення	Кодування, шифрування
L7	Прикладний рівень	HTTP, DNS, SSH

Типові проблеми та їх рівні¶

Симптом	Імовірний рівень	Що перевірити
Немає Link LED	L1	Кабель, порт свіча
Немає IP адреси	L2-L3	DHCP, VLAN
Пінг не працює	L3	Маршрути, firewall
Порт закритий	L4	Firewall, сервіс
Сертифікат помилка	L6	TLS, час системи
404/500 помилки	L7	Веб-сервер, додаток

Підсумок¶

Модель OSI — це фундамент для розуміння мереж. Запам'ятайте:

7 рівнів — від фізичного до прикладного
Інкапсуляція — кожен рівень додає свій заголовок
Troubleshooting — перевіряйте знизу вгору
Кожен рівень — своя відповідальність

Див. також¶

IPv4 адресація — основи IP
Маршрутизація — як пакети знаходять шлях
DNS — система доменних імен