מודל OSI ו־TCP/IP

Семь уровней, что происходит на каждом уровне и как это помогает устранять неполадки.

Модель OSI делит сетевую связь на семь уровней. Каждый уровень отвечает за что-то свое, и при возникновении неисправности — проходят уровень за уровнем снизу вверх, чтобы найти проблему.

Семь уровней

Семь уровней снизу вверх: Physical (кабели и сигналы), Data Link (MAC-адреса и кадры), Network (IP и маршрутизация), Transport (порты, TCP против UDP), Session (управление сеансом), Presentation (кодирование и шифрование), Application (то, что видит пользователь). Справа — модель TCP/IP из четырёх уровней: Network Access объединяет 1 и 2, Internet соответствует 3, Transport — 4, Application — 5, 6 и 7. При поиске неисправностей идут снизу вверх.

Коротко и понятно

OSI — это 7 слоёв, объясняющих путь данных от приложения до физического кабеля.
TCP/IP — та же идея, сжатая до 4 слоёв; именно она реально работает в сети.
Каждый слой добавляет свою «обёртку» (инкапсуляция), а на другой стороне снимает её.
Когда что-то не работает — проверяй слои снизу вверх: кабель, IP, порт, приложение.

Пример из практикиСайт не открывается: ping проходит (слой 3 в порядке), но подключение к порту 443 не идёт — проблема на слое 4 (файрвол блокирует порт), а не в DNS и не в кабеле.

1. Physical — Кабели, оптоволокно, электрические сигналы.
2. Data Link — MAC Address, Ethernet Frames, Switching.
3. Network — IP Address, маршрутизация (Routing).
4. Transport — TCP (надежный) и UDP (быстрый), Port Numbers.
5. Session — Управление сеансом между двумя сторонами.
6. Presentation — Шифрование, кодирование, сжатие.
7. Application — HTTP, DNS, SMB, — то, что видит пользователь.

TCP против UDP

TCP — Three-Way Handshake (SYN, SYN-ACK, ACK), гарантирует доставку и порядок. Примеры: HTTP/443, SSH/22, /389.
UDP — Без соединения и без подтверждений получения, быстрее. Примеры: DNS/53, DHCP/67-68, VoIP.

Архитектура и теория — под капотом

Каждый уровень инкапсулирует информацию вышележащего уровня своим собственным заголовком — этот процесс называется Encapsulation. Данные меняют название на каждом уровне: Data → Segment (L4) → Packet (L3) → Frame (L2) → Bits (L1). На принимающей стороне происходит обратный процесс (De-encapsulation).

+---------------------------------------------------+
| Ethernet Header | IP Header | TCP Header | Data  |  <-- Frame
|  DST/SRC MAC    | DST/SRC IP| DST/SRC Port|      |
+---------------------------------------------------+
   L2 (Switch)      L3 (Router)  L4 (Firewall)  L7

text

Ethernet Frame: DST MAC (6B) + SRC MAC (6B) + Type/Length (2B) + Payload + FCS (4B). Стандартный MTU 1500 байт.
IPv4 Header: 20 базовых байтов — Version, TTL, Protocol (6=TCP, 17=UDP, 1=ICMP), SRC/DST IP.
TCP Header: Ports, Sequence/Ack Numbers, Flags (SYN, ACK, FIN, RST, PSH, URG), Window Size.
UDP Header: Всего 8 байтов — Ports, Length, Checksum. Нет надежности и нет порядка.

Практическая настройка (CLI)

! Что проходит через каждый уровень — пошаговая проверка
Router# show interfaces gi0/1        ! L1/L2: status, errors, MTU
Router# show mac address-table       ! L2
Router# show ip interface brief      ! L3
Router# show ip route                ! L3
Router# show tcp brief               ! L4
Router# show ip nat translations     ! L3/L4

bash

Реальные сценарии в организации

Help Desk: Прежде чем эскалировать проблему — определите, на каком уровне она находится. Это сэкономит часы.
Firewall Policy: Правила политики пишутся на основе L3 (IP) и L4 (Port) — понимание заголовков является обязательным.
Wireshark: Фильтры пишутся по уровням — eth.addr, ip.addr, tcp.port, http.request.

Диагностика и устранение неполадок

1. L1 — interface up/up? Есть ли ошибки CRC (поврежденный кабель/оптоволокно)?
2. L2 — MAC изучен на правильном порту? Соответствует ли VLAN?
3. L3 — ping до Gateway, затем show ip route до назначения.
4. L4 — telnet <ip> <port> или Test-NetConnection: Порт открыт?
5. L7 — Только сейчас проверяем приложение, DNS, сертификаты.

ping 8.8.8.8            # L3 работает?
traceroute 8.8.8.8      # где это остановилось?
telnet 10.0.0.5 445     # L4: порт слушает?
nslookup dc01.lab.local # L7/DNS

bash

Глоссарий и быстрая командная строка

PDU: Bits → Frame → Packet → Segment → Data
Switch = L2 (MAC) | Router = L3 (IP) | Firewall = L3-L7
TCP Handshake: SYN → SYN/ACK → ACK
Порты: 20/21 FTP, 22 SSH, 23 Telnet, 25 SMTP, 53 DNS, 67/68 DHCP, 80 HTTP, 88 , 123 NTP, 161 SNMP, 389 , 443 HTTPS, 445 SMB, 636 LDAPS, 3389 RDP

Модель OSI и TCP/IP

Что вы узнаете

Семь уровней

Модель OSI против TCP/IP

Коротко и понятно

TCP против UDP

Проверь себя