3 Ашық жүйелердің өзара әрекеттесу моделі (OSI моделі)

1. Курс атауы: Компьютерлік желілер

«Қ.Құлажанов атындағы Қазақ технология және бизнес
университеті» АҚ
«Инженерлік және ақпараттық технологиялар» факультеті
«Ақпараттық технологиялар» кафедрасы
Курс атауы:
Компьютерлік желілер
Ергеш Манас Жантуғанұлы
Сеньор-лектор
shymkent9011@gmail.com
Астана, 2025
1

2.

3-дәріс. Ашық жүйелердің
өзара әрекеттесу моделі (OSI
моделі)
Компьютерлік желілердің қазіргі заманғы
архитектурасын түсінудің теориялық және
практикалық негіздері

3.

Неліктен OSI моделі маңызды?
Қазіргі заманғы цифрлық әлемде миллиардтаған
құрылғылар
бір-бірімен
үздіксіз
Смартфондар,
компьютерлер,
құрылғылары
–
өндірушілер
олардың
тарапынан
байланысады.
серверлер,
барлығы
IoT
әртүрлі
шығарылғанымен,
бір
желіде үйлесімді жұмыс істейді.
Бұл өзара үйлесімділіктің сыры – стандартталған
модельдер мен хаттамалар. OSI моделі осындай
стандарттаудың негізгі тірегі болып табылады. Ол
желілік
байланыстың
барлық
жүйелейді және түсінікті етеді.
аспектілерін

4.

Ашық жүйе ұғымы
Ашық жүйе
Үйлесімділік
Стандарттау
Басқа
жүйелермен
стандартталған
хаттамалар
арқылы
байланыса алатын жүйе
Әртүрлі өндірушілердің
жабдықтары
мен
бағдарламалары
бірге
жұмыс істей алады
Бірыңғай ережелер мен
хаттамалар
арқылы
өзара әрекеттесу
Ашық жүйелердің басты ерекшелігі – олардың өндірушіге тәуелсіздігі. Мысалы, HP
фирмасының маршрутизаторы мен Cisco компаниясының коммутаторы бір желіде
TCP/IP хаттамасы арқылы еркін байланыса алады. Бұл өндірушілер арасындағы
монополияны жояды және нарықта жоғары бәсекелестікті қамтамасыз етеді.
Ашық жүйелер тұжырымдамасы 1970-80 жылдары қалыптаса бастады, осы кезде
әртүрлі компьютерлік жүйелер өзара байланыса алмай, оқшауланған жұмыс істейді.
Стандарттау қажеттілігі индустрия алдында тұрған негізгі міндет болды.

5.

OSI моделінің тарихы және маңызы
1970-ші жылдар
1990-2000 жылдар
OSI
моделі
желілік
технологиялардың
теориялық
негізіне айналады. Білім беруде
кеңінен қолданылады.
Әртүрлі өндірушілердің жүйелері
өзара
байланыса
алмайды.
Үйлесімділік
проблемасы
туындайды.
1
2
1984 жыл
ISO (International Organization for
Standardization) ұйымы OSI моделін
әзірлейді және жариялайды.
3
4
Қазіргі заман
OSI моделі желілік архитектураны
түсіну және жобалаудың стандартты
тәсілі ретінде қолданылады.
OSI моделі – желілік архитектураның эталондық үлгісі. Ол деректердің берілу процесін жеті
функционалдық деңгейге бөледі, әрқайсысы нақты міндеттерді орындайды. Модель желілік хаттамалар
мен құрылғыларды жобалау, әзірлеу және қолдау үшін бірыңғай тілді қамтамасыз етеді.

6.

OSI моделінің жеті деңгейі
7. Қолданбалы
Application Layer – пайдаланушыға ең жақын деңгей
6. Өкілдік
Presentation Layer – деректерді форматтау және шифрлау
5. Сессиялық
Session Layer – сессияларды орнату және басқару
4. Көліктік
Transport Layer – сенімді деректер жеткізу
3. Желілік
Network Layer – маршруттау және адрестеу
2. Арналық
Data Link Layer – сенімді байланыс канал бойынша
1. Физикалық
Physical Layer – биттерді физикалық жіберу

7.

Деңгейлер арасындағы өзара әрекеттесу
Негізгі қағидалар
OSI
моделінің
әр
деңгейі
тек
көршілес
деңгейлермен
тікелей
байланысады.
Бұл
модульдік архитектураның маңызды принципі:
Жоғары деңгей төменгі деңгейден қызмет сұрайды
Төменгі деңгей жоғары деңгейге қызмет көрсетеді
Әр
деңгей
өзінің
протоколдары
мен
интерфейстерін
пайдаланады
Инкапсуляция – әр деңгей өз тақырыбын (header) қосады
Мұндай тәсіл желіні жобалауды жеңілдетеді,
өйткені
бір
деңгейдегі
өзгерістер
басқа
деңгейлерге әсер етпейді. Мысалы, физикалық
ортаны (мысты кабельден оптикалық талшыққа)
ауыстырған
кезде
жоғары
деңгейлердің
хаттамалары өзгеріссіз қалады.

8.

1-деңгей: Физикалық деңгей (Physical Layer)
Негізгі функциялар
Физикалық деңгей – OSI моделінің ең төменгі деңгейі,
биттерді физикалық ортада жіберуге жауапты:
Электрлік, оптикалық немесе радиосигналдар арқылы биттерді беру
Физикалық қосылымның механикалық және электрлік сипаттамаларын анықтау
Кабель түрлері, коннектор стандарттары, сигнал деңгейлері
Биттік синхронизация және сигналдарды кодтау тәсілдері
Қолданылатын технологиялар
Ethernet (IEEE 802.3): жергілікті желілердегі стандарт
RS-232: сериялық байланыс интерфейсі
USB: универсалды сериялық шина
DSL, ISDN: телефон желілері технологиялары
Мысал: Компьютердегі желілік картадан шығатын
электрлік сигналдар витая жұп кабелі бойынша
жіберіледі.
Кабельдің
екі
ұшында
сигнал
деңгейлері, жиілік диапазоны және синхронизация
стандартталған.

9.

2-деңгей: Арналық деңгей (Data Link Layer)
Кадрлау (Framing)
MAC-адрестеу
Биттер ағынын кадрларға (frame) бөледі. Әр кадрдың
Желілік
басы мен соңын белгілейді, бұл деректердің қайда
идентификациялау
басталып, қайда аяқталатынын анықтауға мүмкіндік
пайдаланады. MAC-адрес – 48 биттік уникалды
береді.
идентификатор.
Қателерді анықтау
Ағынды басқару
CRC (Cyclic Redundancy Check) сияқты механизмдер
Жіберуші
мен
арқылы
реттейді,
деректер
берілу
кезінде
пайда
болған
қателерді
анықтайды және кейбір жағдайларда түзетеді.
құрылғыларды
(LAN)
жергілікті
желіде
үшін
MAC-адрестерді
қабылдаушының
ағынын
жылдамдығын
оптималдайды
және
буферлердің толып кетуін болдырмайды.
Хаттамалар мен технологиялар: Ethernet (802.3), Wi-Fi (802.11), PPP (Point-to-Point Protocol), Frame Relay, ATM.
Арналық деңгей көбінесе екі ішкі қабатқа бөлінеді: LLC (Logical Link Control) және MAC (Media Access Control).

10.

3-деңгей: Желілік деңгей (Network Layer)
Маршруттау және адрестеу
Желілік деңгей – OSI моделінің интеллектуалдық орталығы. Ол деректер
пакеттерін бір желіден екінші желіге жеткізуді қамтамасыз етеді:
Логикалық адрестеу: IP-адрестер арқылы құрылғыларды глобалды
идентификациялау
Маршруттау: пакеттер үшін оптималды жолды таңдау (routing)
Фрагментация: үлкен пакеттерді кішірек бөліктерге бөлу
Қайта жинау: бөлшектенген пакеттерді қабылдаушы жақта қайта біріктіру
Негізгі хаттамалар
IP (Internet Protocol): пакеттерді адрестеу және маршруттау
ICMP: қате хабарламалары және диагностика (ping)
OSPF, BGP: маршруттау хаттамалары
IPSec: қауіпсіздікті қамтамасыз ету
Маршрутизаторлар – желілік деңгейдің негізгі
құрылғылары. Олар пакеттердің IP-адрестерін
талдап, ең жақсы жолды анықтайды.

11.

4-деңгей: Көліктік деңгей (Transport Layer)
TCP (Transmission Control Protocol)
UDP (User Datagram Protocol)
Байланыс
бағытталған:
Деректерді
жібермес бұрын байланыс орнатылады
(three-way handshake)
Байланыссыз: Алдын ала
орнатпайды, тікелей жібереді
Сенімді: Барлық деректердің дұрыс
жеткенін растайды, қателерді түзетеді
Сенімсіз: Деректер жоғалуы
реттен шығуы мүмкін
Реттелген жеткізу:
ретпен жеткізіледі
Қолданылуы: DNS, VoIP, бейне ағындар,
онлайн ойындар
Пакеттер
дұрыс
байланыс
Жылдам: Растау механизмдері жоқ, аз кідіріс
немесе
Қолданылуы: HTTP, HTTPS, FTP, Email
Көліктік деңгей деректерді сегменттерге бөледі, порт нөмірлері арқылы қолданбаларды
ажыратады (мысалы, HTTP үшін 80, HTTPS үшін 443 порт). Деңгей сонымен қатар ағынды
басқаруды (flow control) және қате басқаруды (error control) қамтамасыз етеді.

12.

5-деңгей: Сессиялық деңгей (Session Layer)
Сессияларды басқару
Сессиялық деңгей екі құрылғы арасындағы диалогты
ұйымдастырады және басқарады:
Сессияны орнату: байланысты бастау және аутентификация
Диалог режимдері: симплексті, жарты дуплексті,
толық дуплексті байланыс
Синхронизация: ұзақ деректер беру кезінде бақылау
нүктелерін қою
Қалпына келтіру: үзілген сессияны қайта орнату мүмкіндігі
Сессияны жабу: байланысты дұрыс аяқтау
Хаттамалар: NetBIOS, RPC (Remote Procedure Call), PPTP,
SQL сессиялары. Сессиялық деңгей деректердің үздіксіз
ағынын қамтамасыз етеді, тіпті желіде уақытша
проблемалар болса да.

13.

6-деңгей: Өкілдік деңгей (Presentation Layer)
Деректерді аудару
Түрлі жүйелердің деректер
форматтарын
өзара
түрлендіреді.
Мысалы,
EBCDIC кодтаудан ASCII-ға
немесе UTF-8-ге аудару.
Қысу
Шифрлау
Деректерді қысу және ашу Деректердің
қауіпсіздігін
арқылы берілетін ақпарат қамтамасыз
ету
үшін
көлемін азайтады. Бұл желі шифрлау және дешифрлау
өткізу қабілетін үнемдейді орындайды.
SSL/TLS
және
жылдамдықты хаттамалары осы деңгейде
арттырады.
жұмыс істейді.
Өкілдік деңгейі қолданбалардың деректерді түсінетін пішімде алуын қамтамасыз етеді.
Мысал форматтар: JPEG, GIF, MPEG, MIME, XML, JSON. Деңгей сонымен қатар символдар
жиынын (character set) басқарады және деректерді сериализациялайды.

14.

Қолданбалы деңгей (Application Layer)
HTTP/HTTPS
FTP/SFTP
Веб-серверлер мен браузерлер арасындағы
байланыс. Веб-беттерді, API сұрауларын
жүзеге асырады.
Файлдарды желі арқылы жіберу. FTP –
қарапайым, SFTP – қауіпсіз нұсқасы.
SMTP/POP3/IMAP
DNS
Электрондық
пошта
жіберу
және
қабылдау. SMTP жібереді, POP3/IMAP
қабылдайды.
Домен
аттарын
IP-адрестерге
айналдырады.
Интернеттің
"телефон
анықтамасы".
DHCP
SSH/Telnet
Құрылғыларға автоматты түрде IPҚашықтан басқару үшін қолданылады.
SSH шифрланған, Telnet – шифрланбаған.
адрестерді
береді,
желіні
конфигурациялауды жеңілдетеді.
Қолданбалы деңгей – пайдаланушыға ең жақын деңгей, бұл жерде нақты желілік қызметтер
ұсынылады. Деңгей қолданбалар мен желілік хаттамалар арасындағы интерфейс қызметін
атқарады.

15.

Инкапсуляция және деинкапсуляция процесі
Деректерді жіберу (Инкапсуляция)
7-6-5 деңгейлер
Пайдаланушы деректерін дайындау, форматтау, сессия орнату → Деректер (Data)
4-деңгей (Transport)
TCP/UDP тақырыбын қосу, порттарды белгілеу → Сегмент (Segment)
3-деңгей (Network)
IP-адрестерді қосу, маршрут анықтау → Пакет (Packet)
2-деңгей (Data Link)
MAC-адрестерді қосу, қателерді тексеру → Кадр (Frame)
1-деңгей (Physical)
Биттерге айналдыру, физикалық жіберу → Биттер (Bits)
Қабылдаушы жақта процесс керісінше жүреді (деинкапсуляция): биттер қабылданады, кадрға
жиналады, тақырыптар жойылып, түпнұсқа деректер қалпына келтіріледі.

16.

OSI және TCP/IP модельдерінің салыстырм
OSI моделі (7 деңгей)
TCP/IP моделі (4 деңгей)
7. Қолданбалы
4. Қолданбалы деңгей
(OSI 5-6-7)
6. Өкілдік
3. Көліктік деңгей
(OSI 4)
5. Сессиялық
4. Көліктік
2. Интернет деңгейі
(OSI 3)
3. Желілік
2. Арналық
1. Желілік интерфейс
(OSI 1-2)
1. Физикалық
Теориялық эталондық модель
ISO стандарты (1984)
Нақты хаттамаларды сипаттамайды
Білім беруде кеңінен қолданылады
Практикалық модель
DARPA жобасы негізінде
Нақты хаттамалар жиынтығы
Интернетте қолданылады
Негізгі айырмашылық: OSI – теориялық құрылым, TCP/IP – іс жүзінде қолданылатын
архитектура. Қазіргі желілер TCP/IP негізінде жұмыс істесе де, OSI моделі желілерді түсіну
және оқыту үшін стандартты тілді ұсынады.

17.

OSI моделінің практикалық қолданылуы
Ақауларды диагностикалау
Желіде проблема пайда
болғанда, OSI моделі
қандай деңгейде қате
орын
алғанын
анықтауға көмектеседі.
Мысалы, ping жұмыс
істемесе – 3-деңгей (IP
маршруттау), байланыс
баяу болса – 4-деңгей
(TCP қоныстау).
Желіні жобалау
Желілік
архитектураны
жобалау
кезінде
модель әр деңгейде
қандай құрылғылар
мен
хаттамалар
қажет
екенін
жоспарлауға
мүмкіндік береді. Бұл
қатені болдырмайды
және
масштабталатын
шешімдер
құруға
көмектеседі.
Қауіпсіздікті қамтамасыз ету
Әр
деңгейде
тиісті
қауіпсіздік
шараларын
қолдану:
физикалық
қорғау (1-деңгей), MAC
фильтрация
(2-деңгей),
брандмауэр
(3-деңгей),
SSL/TLS (6-деңгей) және
т.б.

18.

Практикалық мысал: Веб-сайтқа қосылу
Пайдаланушы браузерде www.example.com енгізеді
01
02
03
Қолданбалы деңгей (HTTP)
Өкілдік деңгей (SSL/TLS)
Сессиялық деңгей
Браузер
HTTP
қалыптастырады: GET
HTTP/1.1
04
сұрауын HTTPS болса, деректер TLS арқылы Сервермен сессия орнатылады, диалог
/index.html шифрланады,
сертификаттар режимі белгіленеді
тексеріледі
05
06
Көліктік деңгей (TCP)
Желілік деңгей (IP)
Арналық деңгей (Ethernet)
TCP байланысы ашылады (SYN, SYNACK, ACK), деректер сегменттерге
бөлінеді, 80 немесе 443 портына
жіберіледі
DNS арқылы домен аты IP-адреске IP пакеттері Ethernet кадрларына
айналады (мысалы, 192.0.2.1), IP орналастырылады,
MAC-адрестер
пакеттері
қалыптастырылады, қосылады, қателер тексеріледі
маршрутизаторлар
арқылы
жол
таңдалады
07
Физикалық деңгей
Кадрлар биттерге айналдырылады және кабель/радио арқылы жіберіледі
Сервер жақта процесс керісінше орындалады, жауап қайтарылады, браузер веб-бетті көрсетеді.

19.

OSI моделінің артықшылықтары
Модульдік
Стандарттау
Әр деңгей тәуелсіз жұмыс істейді. Бір деңгейді өзгерту
басқаларына әсер етпейді. Бұл технологияларды
жаңартуды жеңілдетеді.
Әртүрлі өндірушілер бір стандартты қолданады. Бұл
өнімдердің үйлесімділігін қамтамасыз етеді және
нарықтық бәсекелестікті арттырады.
Қарапайым диагностика
Оқытудың негізі
Проблеманың қай деңгейде орын алғанын тез
анықтауға болады. Бұл ақау іздеу уақытын
қысқартады.
OSI моделі желілік технологияларды оқытудың
стандартты тәсілі. Ол күрделі процестерді түсінікті
етеді.
Икемділік
Әріптестік
Модель кез келген желі түріне қолданыла алады: LAN,
WAN, интернет, мобильді желілер және т.б.
Хаттамалар әзірлеушілер бір тілде сөйлейді. Бұл жаңа
технологияларды біріктіруді жеңілдетеді.

20.

Қорытынды: OSI моделінің қазіргі маңызы
Желілік технологиялардың іргетасы
OSI моделі – заманауи желілік архитектураның теориялық негізі.
1984 жылы құрылғанымен, ол әлі де өзекті және маңызды:
Білім беру саласында: Желілерді түсіну үшін бірыңғай, жүйелі тәсіл
Жобалауда: Күрделі желілік жүйелерді құрудың құрылымдық әдісі
Диагностикада: Проблемаларды жылдам локализациялау және шешу
Стандарттауда: Әртүрлі өндірушілер арасында өзара түсіністік
Инновацияда: Жаңа технологияларды енгізудің ашық платформасы
Іс жүзінде TCP/IP моделі қолданылса да, OSI моделі желілік
процестерді концептуалды түсіну үшін алтын стандарт болып қала
береді. Ол IT мамандарына, студенттерге және инженерлерге ортақ
тіл береді.
OSI моделін меңгеру – кез келген желілік маманның кәсіби
дамуының негізгі қадамы.

21.

Өзіндік жұмысқа арналған сұрақтар
1
Ашық жүйе дегеніміз не және оның
ерекшеліктері қандай?
Ашық
жүйелердің
үйлесімділігін,
стандарттауды
және
өндірушіге
тәуелсіздікті түсіндіріңіз.
4
2
3
OSI моделі не үшін қажет?
Модельдің қажеттілігін, оның білім беру
және практикалық маңызын талдаңыз.
OSI моделінің жеті деңгейін атаңыз
және
әрқайсысының
қызметін
түсіндіріңіз
Әр
деңгейдің
функцияларын,
хаттамаларын
және
мысалдарын келтіріңіз.
5
практикалық
6
Көліктік және желілік деңгейлердің
айырмашылығын сипаттаңыз
Қолданбалы
деңгейде
хаттамалар жұмыс істейді?
қандай
TCP/UDP (4-деңгей) және IP (3-деңгей)
арасындағы
айырмашылықтарды
түсіндіріңіз.
HTTP, FTP, SMTP, DNS және басқа
хаттамаларды олардың қолданылуымен
түсіндіріңіз.
OSI және TCP/IP модельдерінің
айырмашылықтарын атаңыз
Екі
модельдің
философиясын және
салыстырыңыз.
деңгейлерін,
қолдану аясын
7
OSI моделінің қазіргі желілік архитектуралардағы рөлі қандай?
Модельдің қазіргі заманғы технологиялардағы теориялық және практикалық маңызын талқылаңыз.
Қосымша тапсырмалар: Өз үйіңіздегі немесе ұйымдағы желіні талдап, әр деңгейде қандай құрылғылар мен хаттамалар
қолданылатынын анықтаңыз. Wireshark сияқты бағдарламамен желілік трафикті талдап, пакеттердегі инкапсуляцияны байқаңыз.