Sieci komputerowe

Modele OSI i TCP/IP

SieciI i II stopień

Modele warstwowe porządkują zadania, adresy, urządzenia i diagnostykę: od aplikacji użytkownika po sygnał w medium.

OSI: 7 warstwTCP/IP: 4 warstwyPDUdiagnostyka L1–L7

OSI

7 warstw

TCP/IP

4 warstwy

Proces

enkapsulacja

Model OSI: zadania, PDU i diagnostyka

Model OSI jest modelem referencyjnym. Pozwala nazwać miejsce, w którym obserwujemy problem, ale nie dowodzi jeszcze jego źródła. Na przykład błąd DNS może wynikać z aplikacji, braku routingu albo fizycznie odłączonego interfejsu.

Siedem warstw OSI z zadaniami, PDU, adresacją, protokołami, urządzeniami i diagnostyką
Warstwa	Zadanie	PDU	Adresacja	Protokoły / przykłady	Urządzenia	Przykładowa usterka	Pierwsze narzędzie
7. Aplikacji	Usługi dostępne aplikacji użytkownika	dane	Nazwa usługi, URI lub nazwa DNS; bez adresacji sieciowej	HTTP, DNS, DHCP	Serwer aplikacji, proxy, WAF	Błąd DNS albo HTTP	nslookup, dig, curl
6. Prezentacji	Reprezentacja, kodowanie, kompresja i ochrona danych	dane	Brak osobnego adresu; kontekst formatu lub sesji	TLS, UTF-8, JSON, JPEG	Brama aplikacyjna, proxy	Błąd certyfikatu lub kodowania	curl -v, log aplikacji
5. Sesji	Ustanowienie, utrzymanie i zakończenie dialogu	dane	Identyfikator sesji lub token aplikacyjny	Sesja RPC, SMB, mechanizmy aplikacji	Serwer, brama aplikacyjna	Zerwana albo wygasła sesja	log aplikacji, ss, netstat
4. Transportowa	Komunikacja proces–proces, niezawodność TCP lub prostota UDP	segment TCP / datagram UDP	Numery portów	TCP, UDP	Firewall stanowy, load balancer	Port zamknięty albo blokowany	ss, netstat, Test-NetConnection
3. Sieciowa	Adresowanie i wybór drogi między sieciami	pakiet	Adres IPv4 lub IPv6	IPv4, IPv6, ICMP	Router, switch L3, firewall IP	Brak trasy lub błędna brama	ping, tracert, traceroute, ip route
2. Łącza danych	Dostarczenie ramki w lokalnym segmencie	ramka	Adres MAC	Ethernet, IEEE 802.1Q, ARP na styku L2/L3	NIC, bridge, switch L2, AP	Błędny VLAN albo brak wpisu sąsiada	arp -a, ip neigh, Wireshark
1. Fizyczna	Zamiana bitów na sygnał i transmisja przez medium	bity i sygnały	Brak adresacji logicznej; port i interfejs fizyczny	1000BASE-T, optyka Ethernet, radio 802.11	Medium, PHY, SFP, repeater, hub	Brak linku, uszkodzenie lub zakłócenia	kontrolka link, ethtool, tester przewodu

Model OSI z siedmioma warstwami od fizycznej do aplikacji — Warstwa opisuje funkcję. Współczesna implementacja nie musi mieć osobnego programu lub urządzenia dla każdej warstwy.

Model TCP/IP i dokładne mapowanie

Application Transport Internet Network Access

Mapowanie siedmiu warstw OSI na cztery warstwy TCP/IP
OSI	TCP/IP	PDU	Zakres
L7–L5	Application	Dane aplikacji, reprezentacja i dialog	HTTP, DNS, TLS, logika aplikacji
L4	Transport	Segment TCP lub datagram UDP	TCP, UDP i numery portów
L3	Internet	Pakiet	IPv4, IPv6, ICMP i routing
L2–L1	Network Access	Ramka, następnie bity i sygnały	Ethernet, MAC i medium

Spotykany model pięciowarstwowy rozdziela Network Access na łącze danych i warstwę fizyczną. Jest to inna konwencja opisu, a nie sprzeczność z modelem czterowarstwowym.

Model TCP/IP z warstwami Application, Transport, Internet i Network Access — Podstawowy model TCP/IP ma cztery warstwy; Network Access łączy zadania L2 i L1 modelu OSI.

OSI i TCP/IP obok siebie

Nie przypisuj problemu do warstwy wyłącznie po nazwie objawu. Najpierw potwierdź niższe zależności, a potem przechodź do adresacji, transportu i aplikacji.

Tabela porównująca warstwy OSI z warstwami TCP/IP — Mapowanie pomaga przejść od pojęć modelu OSI do praktycznego stosu TCP/IP.

Enkapsulacja i dekapsulacja

Dane ↓ + nagłówek TCP/UDP Segment TCP / datagram UDP ↓ + nagłówek IP Pakiet ↓ + nagłówek i FCS Ethernet Ramka ↓ Bity i sygnały

Enkapsulacja to dodawanie nagłówków, a w Ethernet także informacji końcowej FCS, gdy dane schodzą przez stos nadawcy. Dekapsulacja przebiega odwrotnie: odbiorca sprawdza i usuwa informacje swojej warstwy, po czym przekazuje zawartość wyżej.

Ścieżka enkapsulacji od danych aplikacji do bitów i dekapsulacji przy odbiorze — Nadawca dodaje informacje sterujące kolejnych warstw, a odbiorca je odczytuje i usuwa.

Adresowanie

MAC, IP i port — trzy różne role

Porównanie adresu MAC, adresu IP i numeru portu
Informacja	Rola	Do czego jest przypisana	Co dzieje się po drodze
MAC	Dostarczenie ramki w bieżącym segmencie L2	Karta lub interfejs Ethernet	Zmienia się po przejściu przez router, ponieważ powstaje nowa ramka dla kolejnego łącza.
IP	Wskazanie hosta źródłowego i końcowego oraz routing między sieciami	Interfejs hosta	Zwykle pozostaje związany z komunikacją końcową. NAT lub proxy może go świadomie zmienić.
Port TCP/UDP	Wskazanie procesu albo usługi na hoście	Proces systemu operacyjnego	Zwykle pozostaje końcowy; PAT, proxy lub load balancer może wykonać translację.

Użytkownik otwiera stronę w innej sieci

Czternaście etapów komunikacji użytkownika z serwerem WWW w innej sieci
Krok	Warstwa	Zdarzenie	Adresy i ważny wniosek
1	L7	Użytkownik wpisuje nazwę strony, np. www.example.test.	Nazwa aplikacyjna nie jest jeszcze adresem IP.
2	L7/L4/L3	Klient wysyła zapytanie DNS i otrzymuje adres serwera 203.0.113.20.	DNS korzysta z adresu resolvera oraz portu 53.
3	L3	Host porównuje 203.0.113.20 ze swoją siecią 192.168.10.0/24.	Cel jest poza siecią lokalną.
4	L3	Tablica routingu wskazuje bramę domyślną 192.168.10.1.	Brama jest następnym skokiem, nie serwerem końcowym.
5	L2	ARP ustala MAC bramy, np. 02:00:00:00:10:01.	Host nie szuka MAC zdalnego serwera.
6	L4	TCP tworzy segment ze źródłowym portem tymczasowym i portem docelowym 443.	Porty identyfikują rozmowę klienta z usługą HTTPS.
7	L3	IP umieszcza segment w pakiecie 192.168.10.20 → 203.0.113.20.	Adres docelowy IP nadal wskazuje serwer.
8	L2	Ethernet tworzy ramkę: MAC hosta → MAC bramy.	Adres docelowy MAC dotyczy pierwszego lokalnego skoku.
9	L1	Karta koduje ramkę jako bity i sygnały w miedzi, światłowodzie albo radiu.	Medium nie interpretuje adresów IP ani portów.
10	L2	Switch uczy się Source MAC i przekazuje ramkę do portu routera.	Switch nie zmienia źródłowego ani docelowego MAC tej ramki.
11	L3/L2	Router usuwa ramkę, wybiera trasę, zmniejsza TTL i buduje nową ramkę na kolejnym łączu.	MAC zmienia się między łączami; bez NAT adresy IP klienta i serwera pozostają końcowe.
12	L1–L4	Serwer odbiera sygnał, ramkę, pakiet i segment TCP.	Dane trafiają do procesu nasłuchującego na porcie 443.
13	L2–L7	Serwer wykonuje dekapsulację: usuwa nagłówki kolejnych warstw i przekazuje żądanie aplikacji.	Każda warstwa interpretuje własne informacje sterujące.
14	L7–L1	Serwer tworzy odpowiedź, enkapsuluje ją i wysyła drogą powrotną wybraną przez routing.	Na każdym routowanym łączu powstaje nowa ramka z lokalnymi adresami MAC.

Router zawsze kończy bieżącą ramkę L2 i tworzy ramkę odpowiednią dla następnego łącza. Bez NAT końcowe adresy IP oraz porty nadal opisują tę samą rozmowę. NAT, PAT, proxy i load balancer są dodatkowymi funkcjami, które mogą świadomie zmienić adres lub port.

Droga komunikacji od klienta przez przełącznik i routery do serwera w innej sieci z zaznaczeniem zmian adresów MAC — Adresy MAC opisują bieżące łącze, natomiast adresy IP i porty pozostają logicznie związane z komunikacją końcową, o ile nie działa translacja lub pośrednik.

Od objawu do testu

Diagnostyka od L1 do L7

Objawy, możliwe warstwy, pierwsze testy i kolejne kroki diagnostyczne
Objaw	Możliwa warstwa	Pierwszy test	Narzędzie	Typowy następny krok
Brak kontrolki link i komunikat „kabel odłączony”	L1	Sprawdź przewód, port i stan interfejsu	tester przewodu, ethtool	Zmień znany dobry przewód lub port i porównaj wynik
Hosty w tym samym VLAN-ie nie komunikują się	L2	Sprawdź VLAN, tablicę MAC i wpis sąsiada	arp -a, ip neigh, panel switcha	Zweryfikuj port access/trunk i przechwyć ARP
Brama odpowiada, ale sieć zdalna nie	L3	Odczytaj adres, maskę i tablicę routingu	ipconfig, ip address, route print, ip route	Uruchom tracert/traceroute i sprawdź trasę powrotną
Adres IP odpowiada, lecz konkretny port nie	L4	Sprawdź nasłuch i próbę zestawienia połączenia	ss, netstat, Test-NetConnection	Zweryfikuj firewall i usługę na serwerze
Połączenie zostaje zestawione, ale sesja wygasa	L5	Porównaj czas i identyfikator sesji	log aplikacji, Wireshark	Sprawdź mechanizm utrzymania sesji i urządzenia pośredniczące
Błąd TLS, certyfikatu albo kodowania	L6	Sprawdź certyfikat, czas systemowy i format	curl -v, openssl s_client	Zweryfikuj łańcuch zaufania i zgodność formatów
Nazwa nie działa, choć połączenie po IP działa	L7	Wykonaj jawne zapytanie DNS	nslookup, dig, resolvectl	Sprawdź resolver, rekord, cache i dopiero potem aplikację

Zadania

Zadania tematyczne

Odpowiedzi ukryte

Najpierw rozwiąż zadania samodzielnie. Odpowiedzi rozwiń dopiero wtedy, gdy masz własny wynik.

Zadanie 1łatwyIle warstw ma model OSI i ile podstawowy model TCP/IP?

Sprawdź odpowiedź: OSI ma 7 warstw, a podstawowy model TCP/IP ma 4 warstwy.

Zadanie 2średniDopasuj MAC, IP i port TCP do warstw oraz funkcji.

Sprawdź odpowiedź: MAC działa lokalnie w L2, IP identyfikuje końce i umożliwia routing w L3, a port wskazuje proces lub usługę w L4.

Zadanie 3średniCo zmienia router podczas zwykłego przekazywania bez NAT?

Sprawdź odpowiedź: Usuwa starą ramkę i buduje nową z adresami MAC kolejnego łącza, zmniejsza TTL i aktualizuje odpowiednie pola kontrolne. Końcowe adresy IP i porty pozostają logicznie związane z tą samą rozmową.

Zadanie 4trudniejszyPrześledź drogę żądania HTTPS do serwera w innej sieci.

Sprawdź odpowiedź: DNS ustala IP, host wybiera bramę i poznaje jej MAC przez ARP, następnie tworzy segment TCP, pakiet IP i ramkę. Switch przekazuje ramkę, router tworzy kolejne ramki, a serwer dekapsuluje dane i odsyła odpowiedź.

Pytania kontrolne

Zatrzymaj się i odpowiedz

1Dlaczego OSI jest modelem referencyjnym?
2Które PDU występuje na każdej warstwie?
3Dlaczego host wykonuje ARP dla bramy, a nie dla zdalnego serwera?
4Które informacje zmieniają się na każdym routowanym łączu?
5Dlaczego jeden objaw może dotyczyć kilku warstw?

Dalsza nauka

Oficjalne źródła

Lista: Sieci komputerowe

Podstawy sieci Urządzenia sieciowe