Можете описать сетевую модель OSI?

Объясните, какие слои участвуют при отправе на сервер HTTP запроса.

Подсказки:

• Существует 7 слоёв
• Подумайте, на каком слое чаще всего работают бэкенд приложения.
• Учтите, как данные инкапсулируются при перемещении по стеку OSI.

Обязательно:

• Назвать как минимум 5 слоёв
• Понимание инкапсуляции протоколов на разных слоях.
• Знание того, как проблемы сети на различных уровнях влияют на работу бэкенд приложения.

Модель OSI (Open Systems Interconnection) — это концептуальная модель, которая стандартизирует функции системы связи на семи уровнях абстракции. Каждый уровень выполняет определённую функцию в передаче данных:

1. Физический (Physical) уровень: Обрабатывает передачу битов по физическому каналу связи.

   • Занимается электрическими сигналами, кабелями, разъёмами.
   • Примеры: Кабели Ethernet, оптоволокно, беспроводные сигналы.

2. Канальный (Data Link) уровень: Обеспечивает передачу данных между двумя непосредственно соединёнными узлами.

   • Имеет адресацию MAC (Media Access Control).
   • Обнаруживает и потенциально исправляет ошибки, возникшие на физическом уровне.
   • Примеры: Ethernet, Wi-Fi, PPP.

3. Сетевой (Network) уровень: Маршрутизирует пакеты данных между различными сетями.

   • Реализует IP адресацию и решения по маршрутизации.
   • Примеры: IP (IPv4/IPv6), ICMP, протоколы маршрутизации.

4. Транспортный (Transport) уровень: Обеспечивает передачу данных.

   • Управляет потоком данных end-to-end с возможностью ограниченного восстановления данных при ошибках.
   • Примеры: TCP (надёжный), UDP (быстрый, но ненадежный).

5. Сеансовый (Session) уровень: Устанавливает, управляет и завершает соединения.

   • Обрабатывает установку сеанса, координацию и завершение.
   • Примеры: NetBIOS, любой протокол RPC.

6. Представления (Presentation) данных: Преобразовывает данные для совместимости с приложением.

   • Обрабатывает шифрование, сжатие и преобразование форматов.
   • Примеры: SSL/TLS, MPEG.

7. Прикладной (Application) уровень: Непосредственно взаимодействует с приложениями конечного пользователя.

   • Предоставляет сетевые услуги приложениям.
   • Примеры: HTTP, SMTP, FTP, DNS.

Поток HTTP-запроса через уровни OSI

Когда приложение на бэкенде отправляет HTTP-запрос:

1. Прикладной уровень: Генерируется HTTP-запрос

   # Пример на Python с использованием библиотеки requests
   response = requests.get('https://api.example.com/data')
   

2. Уровень представления данных: Данные могут быть зашифрованы (HTTPS использует TLS/SSL).

3. Сеансовый уровень: Устанавливается сеанс соединения.

4. Транспортный уровень: Устанавливается TCP-соединение.

5. Сетевой уровень: Создаются IP-пакеты с исходными/конечными адресами.

6. Канальный уровень: Создаются кадры с адресами MAC.

7. Физический уровень: Биты передаются по физическому каналу.

Приложения на бэкенде в основном работают на прикладном уровне, но разработчики должны понимать, как нижние уровни влияют на работу приложения и как находить первопричины проблем.

Проблемы в сети на разных уровнях по-разному влияют на приложения на бэкенде:

• Проблемы на физическом/канальном уровнях: Полная потеря соединения.
• Проблемы на сетевом уровне: Высокая задержка, потеря пакетов.
• Проблемы на транспортном уровне: Таймауты соединения, разрыв соединения.
• Проблемы на прикладном уровне: Коды ошибок HTTP, некорректные ответы.

Понимание инкапсуляции протоколов, где как каждый уровень оборачивает данные с более высоких уровней, помогает диагностировать проблемы работоспособности и производительности приложений.