Внешний вид
Модель OSI: семь этажей сети
Зачем: OSI — это «карта этажей» сети. Наладчик, который мыслит этажами, никогда не бегает по кругу: он всегда знает, на каком уровне живёт проблема, и какими инструментами её проверить.
1. Зачем вообще нужна модель
Сеть — это соглашение между огромным количеством устройств и программ от разных производителей. Чтобы они понимали друг друга, Международная организация по стандартизации (ISO) описала взаимодействие в виде семи уровней — модели OSI (Open Systems Interconnection, 1984 г.).
Главная идея: каждый уровень решает одну задачу и опирается только на уровень ниже. Как этажи дома: чтобы попасть на пятый, не обязательно знать устройство подвала, — но если в подвале течёт труба, на пятом этаже будет результат.
Ключевая мысль для диагностики: симптом всегда виден на верхнем этаже, а причина может быть на любом ниже. «Сайт не открывается» — это этаж 7. Причина может быть в DNS (7), в маршруте (3), в VLAN (2) или в оборванном кабеле (1).
2. Семь уровней — простыми словами
| # | Уровень | Название | Отвечает на вопрос | Живёт тут | Примеры протоколов/устройств |
|---|---|---|---|---|---|
| 7 | Прикладной | Application | «Что делает программа?» | приложения | HTTP, DNS, DHCP, FTP, SSH |
| 6 | Представления | Presentation | «В каком виде данные?» | кодировки | TLS-шифрование, кодировки, сериализация |
| 5 | Сеансовый | Session | «Кто и с кем говорит?» | диалоги | сессии, токены, RPC |
| 4 | Транспортный | Transport | «Надёжно ли доставлено?» | ОС | TCP, UDP, порты |
| 3 | Сетевой | Network | «Как дойти до другой сети?» | роутеры | IP, ICMP, маршрутизация |
| 2 | Канальный | Data Link | «Как говорить внутри одной сети?» | коммутаторы, сетевые карты | Ethernet, MAC, VLAN, ARP* |
| 1 | Физический | Physical | «По чём передаётся сигнал?» | кабели, разъёмы, радио | витая пара, оптика, уровни сигнала, Wi-Fi-радио |
* ARP в учебниках спорит между 2 и 3 уровнями — будем считать его «связующим» (L2.5): по IP (L3) узнаёт MAC (L2).
3. Путь пакета сквозь этажи
Когда ты открываешь сайт, данные проходить вниз и вверх по этажам на каждом устройстве по пути. На каждом этаже к данным добавляется своя «шапка» (заголовок) — это называется инкапсуляция:
text
Отправитель (твой компьютер) Промежуточные Получатель
(коммутаторы, роутеры)
Данные сайта [HTTP] ─┐
↓ шифрование [TLS][HTTP] │ L7→L5: работа приложения
↓ разбивка на сегменты [TCP][TLS][HTTP] │ L4: нумерация, порты
↓ упаковка в пакеты [IP][TCP][TLS][HTTP] │ L3: адреса источника/назначения
↓ упаковка в кадры [Eth][IP][TCP]... │ L2: MAC-адреса
↓ сигнал в кабеле 0 1 0 1 1 0... ─┘ L1: электрические импульсы / свет / радио
═══════════════
Коммутатор: читает ТОЛЬКО L2 (MAC), переключает кадр ────────────────┐
Роутер: снимает L2, читает L3 (IP), пересылает дальше ───────────┤→ и обратно
Получатель: собирает всё вверх, отдаёт приложению ←───────────────────┘Кто какие этажи обрабатывает:
| Устройство | До какого уровня «поднимается» | Что делает |
|---|---|---|
| Коммутатор | L2 | читает MAC, перекидывает кадры между портами. IP не видит вообще |
| Роутер | L3 | снимает кадр, читает IP, решает куда переслать, собирает новый кадр |
| Точка доступа Wi-Fi | L2 (мост) | переводит кадры между радио и кабелем, ничего не «понимая» |
| Медиаконвертер | L1 | перегоняет сигнал из оптики в медь и обратно. Ноль интеллекта |
| Хост | L7 | все этажи |
4. Диагностика по уровням: главный рабочий навык
Алгоритм наладчика (и он же раздел 4 дорожной карты): начинай с L1 и поднимайся, не прыгая через этаж. На каждом этаже есть свои инструменты и типовые поломки:
L1 — физика
- Проверяем: индикатор Link/Act на порту, питание устройства, целостность кабеля, уровень оптического сигнала (LOS — нет света, плохой коннектор).
- Инструменты: глаза (лампочки!), кабельный тестер, измеритель оптической мощности.
- Симптом: «нет линка» — индикатор не горит вообще. Дальше не лезем, пока не загорится.
L2 — канал
- Проверяем: MAC-адреса, таблицу соседей (
ip neigh), ARP, VLAN-принадлежность порта, MAC-фильтры. - Инструменты:
ip link,ip neigh,arp -a, tcpdump (фильтрarp). - Симптом: линк есть, а сосед не отвечает; «host unreachable» от собственного стека. Типовая причина в нашей лабе — отвалившийся tap от моста после перезапуска сети (кейс №1).
L3 — сеть
- Проверяем: IP-адрес, маску, маршрут по умолчанию, пинг шлюза, пинг внешнего IP.
- Инструменты:
ip a,ip r,ping,traceroute. - Симптом: шлюз пингуется, 1.1.1.1 — нет. Типовая причина — потерян default route (кейс №2).
L4 — транспорт
- Проверяем: открыт ли порт, не режет ли firewall, «приложение слушает?»
- Инструменты:
ss -tulpn,Test-NetConnection,nc, tcpdump (фильтрыtcp.flags.syn==1). - Симптом: хост пингуется, а сервис не отвечает — «порт закрыт» (лаба №7).
L7 — прикладной
- Проверяем: DNS (
nslookup,dig), ответы приложения (коды HTTP), логи. - Симптом: «по IP работает, по имени нет» — DNS (лаба №9); «сертификат просрочен» — L6/L7.
Правило одной строки: «пинг есть, а сайт нет» = проблема выше L3; «пинга до шлюза нет» = L2 или L1; «шлюз пингуется, мир нет» = L3 за шлюзом.
5. Модель OSI против TCP/IP (коротко)
В реальной жизни чаще ссылаются на более компактный стек TCP/IP (4 уровня): Связь (L1–L2) → Интернет (L3) → Транспорт (L4) → Приложение (L5–L7). Это одно и то же здание, просто этажи 5–7 объединены в «чердак». На собеседовании обе модели приветствуются, мыслить удобнее в OSI, говорить о протоколах — в TCP/IP.
6. Три вопроса самопроверки
- Коммутатор получил кадр с неизвестным MAC-адресом назначения. Что он делает и на каком уровне работает?
- Пинг 1.1.1.1 проходит, а
ping ya.ruговорит «bad address». Какой уровень (по OSI) и какой сервис виноват? - Почему точку доступа Wi-Fi можно заменить другой модели «воткнул — работает», а роутер — нельзя без перенастройки?
(Ответы: 1 — флудит кадр на все порти, работает на L2; 2 — L7, DNS; 3 — AP — прозрачный L2-мост, роутер хранит конфигурацию L3: адреса, маршруты, NAT.)
Предыдущая глава: IP-адресация и префиксы · Следующая: Настройки роутера