Основные уровни модели osi

Физический уровень

Физический уровень (Physical layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таких, например, как коаксиальный кабель, о витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал. До этого уровня имеют отношение характеристики физических среди передачи данных, такие как полоса пропускания, прешкодозахищеність, волновое сопротивление и другое.

На этом же уровни определяются характеристики электрических сигналов, которые передают дискретную информацию, например, крутизну фронтов импульсов, ровные напряжения или току сигнала, который передается, тип кодировки, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизируются типы разъемов и назначения каждого контакта.

Функции физического уровня реализовываются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.

Примером протокола физического уровня может служить спецификация 10Base - T технологии Ethernet, которая определяет как кабель, который используется неекрановану пару категории, что виється 3 с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем RJ - 45, максимальную длину физического сегмента 100 метров, код манчестера для представления данных в кабели, а также некоторые другие характеристики среды и электрических сигналов.

Канальный уровень

На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются (разделяются) навперемінно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня (Data Link layer) есть проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов выявления и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frames).

Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, вмещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, для его выделения, а также вычисляет контрольную сумму, обрабатывая все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит по сети, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

Канальный уровень может не только обнаруживать ошибки, но и исправлять их за счет повторной передачи поврежденных кадров. Необходимо отметить, что функция исправления ошибок не является обязательной для канального уровня, потому в некоторых протоколах этого уровня она отсутствует, например, в Ethernet и Frame Relay.

В протоколах канального уровня, которые используются в локальных сетях, заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Хоть канальный уровень и обеспечивает доставку кадру между любыми двумя узлами локальной сети, он это делает только в сети с абсолютно определенной топологией связей, именно той топологией, для которой он был разработан.

К такой типичной топологии, которая поддерживается протоколами канального уровня локальных сетей, относятся общая шина, кольцо и звезда, а также структуры, полученные из них с помощью мостов и коммутаторов. Примерами протоколов канального уровня являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, lOOVG - AnyLAN.

В целом канальный уровень являет собой весьма могучий и законченный набор функций по пересылке соединений между узлами сети. В некоторых случаях протоколы канального уровня оказываются самодостаточными транспортными средствами и могут допускать работу сверх них непосредственно протоколов прикладного уровня или дополнений, без привлечения средств сетевого и транспортного уровней.

Однако для обеспечения качественной транспортировки сообщений в сетях любой топологии и технологий функций канального уровня оказывается недостаточно, потому в модели OSI решения этой задачи полагается на два следующих уровни сетевой и транспортный.

Сетевой уровень

Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, которая объединяет несколько сетей, причем эти сети могут использовать абсолютно разные принципы передачи соединений между конечными узлами и владеть произвольной структурой связей. Функции сетевого уровня достаточно разнообразны. Начнем их рассмотрение на примере объединения локальных сетей.

Протоколы канального уровня локальных сетей обеспечивают доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типичной топологией, например топологией иерархической звезды. Это очень жесткое ограничение, которое не позволяет строить сеть с развитой структурой, например, сети, которые объединяют несколько сетей предприятия в единственную сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют чрезмерные связки между узлами.

Можно было бы усложнять протоколы канального уровня для поддержки петлевидных чрезмерных связей, но принцип разделения обязанностей между уровнями приводит к другому решению. Чтобы с одной стороны сохранить простоту процедур передачи данных для типичной топологии, а с другой допустить использование произвольной топологии, вводится дополнительный сетевой уровень.

На сетевом уровне сам срок сеть наделяют специфическим значением. В этом случае под сетью понимает совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартной типичной топологии и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой топологии.