Модель osi протоколи сеансового рівня їх призначення. Модель взаємодії відкритих систем (OSI). Функції транспортного рівня моделі osi

У даній статті, ми розберемося, що таке мережева модель OSI, з яких рівнів вона складається, і які функції виконує. Отже, предмет розмови є якоюсь моделлю взаємодії еталонів, що визначають послідовність обміну даних, і програм.

Абревіатура OSI Open Systems Interconnection, означає модель взаємодії відкритих систем. Для вирішення завдання сумісності різноманітних систем, організація по стандартизації випустила в 1983 р еталон моделі OSI. Вона описує структуру відкритих систем, їх вимоги, і їх взаємодію.

Open system - це система, складена згідно з відкритими специфікаціями, які доступні кожному, а також відповідають певним стандартам. Наприклад, ОС Windows вважається open system, тому що вона створена на основі відкритих специфікацій, які описують діяльність інтернету, але початкові коди системи закриті.

Гідність в тому, що є можливість побудувати мережу з пристроїв від різних виробників, якщо потрібно, замінити її окремі компоненти. Можна без проблем, об'єднати кілька мереж в одну цілу.

Згідно розглянутої нами моделі, необхідно, щоб обчислювальні мережі складалися з семи рівнів. Внаслідок того, що модель не описує протоколи, які визначаються окремими стандартами, вона не є мережевою архітектурою.

На жаль, з практичної точки зору, модель взаємодії відкритих систем не застосовується. Її особливість полягає в оволодінні теоретичними питаннями мережевої взаємодії. Саме тому в якості простого мови для опису побудови різних видів мережі використовується ця модель.

рівні моделіOSI

Базова структура являє собою систему, що складається з 7 рівнів. Виникає питання, за що відповідають сім етапів і навіщо моделі, таку кількість рівнів? Всі вони відповідають за певний щабель процесу відправки мережевого повідомлення, а також містять в собі певне смислове навантаження. Кроки виконуються, сепаратистські один від одного і не вимагає підвищеного контролю, з боку користувача. Чи не правда, зручно?

Нижні щаблі системи з першої по третю, керують фізичної доставкою даних по мережі, їх називають media layers.

Решта, рівні сприяють забезпеченню точної доставки даних між комп'ютерами в мережі, їх називають хост-машини.

Прикладний - це найближчий рівень до користувача. Його відмінність від інших в тому, що він не надає послуги іншим сходами. Забезпечує послугами прикладні процеси, які лежать за межами масштабу моделі, наприклад, передача бази даних, голосу, і інше.

Даний етап влаштований порівняно простіше інших, адже крім одиниць і нулів в ньому немає інших систем вимірювань, даний рівень не аналізує інформацію і саме тому є самим нижнім з рівнів. На ньому в основному здійснюється передача інформації. Головний параметр завантаженості - біт.

Основна мета фізичного рівня уявити нуль і одиницю в якості сигналів, що передаються по середовищу передачі даних.

Наприклад, є такий собі канал зв'язку (КС), що відправляється повідомлення, відправник і відповідно отримувач. У КС є свої характеристики:

• Пропускна здатність, яка вимірюється, в біт / c, тобто, скільки даних ми можемо передати за одиницю часу.
• Затримка, скільки часу пройде, перш ніж повідомлення дійде від відправника до одержувача.
• Кількість помилок, якщо помилки виникають часто, то протоколи повинні забезпечувати виправлення помилок. А якщо рідко, то їх можна виправляти на вищих рівнях, на приклад на транспортному.

В якості носія інформації використовуються:

• Кабелі: телефонний, коаксіал, кручена пара, оптичний.
• Бездротові технології, такі як, радіохвилі, інфрачервоне випромінювання.
• Супутникові КС
• Бездротова оптика або лазери, застосовуються рідко, через низьку швидкості і великої кількості перешкод.

Дуже рідко виникають помилки в оптичних кабелях, так як вплинути на поширення світла складно. У мідних кабелях, помилки виникають, але досить рідко, а в бездротової середовищі, помилки виникають дуже часто.

Наступна станція, яку відвідає інформація, нагадає митницю. А саме IP-адреса буде зрівняний на сумісність із середовищем передачі. Тут також виявляються і виправляються недоліки системи. Для зручності подальших операцій, біти групуються в кадри - frame.

Мета канального рівня - передача повідомлень по КС - кадрів.

завданняdata link

• Знайти, де в потоці біт, починається і закінчується повідомлення
• Виявити і скорегувати помилки при відправці інформації
• Адресація, необхідно знати, якого комп'ютера відправляти інформацію, тому що до середи, що розділяється основному, підключається декілька комп'ютерів
• Забезпечити узгоджений доступ до середовища, щоб в один і той же час, інформацію передавав один комп'ютер.

На канальному рівні виявляються і виправляються помилки. При виявленні такої проводиться перевірка правильності доставки даних, якщо неправильно, то кадр відкидається.

Виправлення помилок, вимагає застосування спеціальних кодів, які додають надлишкову інформацію в передані дані.

Повторна відправка даних, застосовується спільно з методом виявлення помилок. Якщо в кадрі виявлена \u200b\u200bпомилка, він відкидається, і відправник направляє цей кадр заново.

Виявити і виправити помилки

Практика показала ефективність таких методів, якщо використовується надійне середовище для передачі даних (дротова) і помилки виникають рідко, то виправляти їх краще на верхньому рівні. Якщо в КС помилки відбуваються часто, то помилки необхідно виправляти відразу на канальному рівні.

Функції даного етапу в комп'ютері здійснюють мережеві адаптери і драйвери, які підходять до них. Через них і відбувається безпосередній обмін даними.

Деякі протоколи, використовувані на канальному рівні, це HDLC, що застосовує шинну топологію і інші.

(NETWORK)

Етап нагадує процес розподілу інформації. Наприклад, все користувача ділитися на групи, а пакети даних розходяться відповідно до IP адресами, що складаються з 32 бітів. Саме завдяки роботі маршрутизаторів на цій інстанції, усуваються всі відмінності мереж. Це процес так званої логічної маршрутизації.

Основне завдання полягає в створенні складних мереж побудованих на основі мережевих технологій різного канального рівня: Ethernet, MPLS. Мережевий рівень - це «основа» інтернету.

Призначення мережевого рівня

Ми можемо передавати інформацію від одного комп'ютера до іншого через Ethernet і Wi-Fi, тоді навіщо потрібен ще один рівень? У технології канального рівня (КУ) є дві проблеми, по-перше, технології КУ відрізняються один від одного, по-друге, є обмеження по масштабування.

Які можуть бути відмінності в технологіях канального рівня?

Різний рівень сервісу, що надається, деякі рівні гарантують доставку і необхідний порядок проходження повідомлень. Wi-Fi просто гарантує доставку повідомлення, а немає.

Різна адресація, за розміром, ієрархії. Мережеві технології можуть підтримувати широкомовлення, тобто є можливість відправити інформацію всім комп'ютерам в мережі.

Може відрізнятися максимальний розмір кадру (MTU), наприклад, в ізернете 1500, а в вай-фай 2300. Як можна погоджувати такі відмінності на мережевому рівні?

Можна надавати різний тип сервісу, наприклад, кадри з Вай-Фай приймаються з відправкою підтвердження, а в Ethernet відправляються без підтвердження.

Для того щоб узгодити різницю адресацій, на мережевому рівні, вводяться глобальні адреси, що не залежать від адрес конкретних технологій (ARP для) канального рівня.

Щоб передавати дані через складові мережі, у яких різний розмір переданого кадру, використовується фрагментація. Розглянемо приклад, перший комп'ютер передає дані другого, через 4 проміжні мережі, об'єднані 3-ми маршрутизаторами. У кожної мережі різний MTU.

Комп'ютер сформував перший кадр і передав його на маршрутизатор, маршрутизатор проаналізував розмір кадру, і зрозумів, що передати повністю його через мережу 2 не можна, тому що mtu2 у нього занадто малий.

Маршрутизатор розбиває дані на 3 частини і передає їх окремо.

Наступний маршрутизатор об'єднує дані в один, великий пакет, визначає його розмір і порівнює з mtu мережі 3. І бачить, що один пакет MTU3 цілком передати не можна (MTU3 більше, ніж MTU2, але менше, ніж MTU1) і маршрутизатор розбиває пакет на 2 частини і відправляє наступного маршрутизатора.

Останній маршрутизатор об'єднує пакет і відправляє одержувачу цілком. Фрагментація займається об'єднанням мереж і це приховано від відправника і одержувача.

Як вирішується проблема масштабованості на мережевому рівні?

Робота ведеться не з окремими адресами, як на канальному рівні, а з блоками адрес. Пакети, для яких не відомий маршрут відкидаються, а не пересилаються назад на всі порти. І суттєва відмінність від канального, можливість декількох з'єднань між пристроями мережного рівня і всі ці сполуки будуть активними.

Завдання мережевого рівня:

• Об'єднати мережі, побудовані різними технологіями;
• Забезпечити якісне обслуговування;
• Маршрутизація, пошук шляху від відправника інформації до одержувача, через проміжні вузли мережі.

маршрутизація

Пошук шляху відправки пакета між мережами через транзитні вузли - маршрутизатори. Розглянемо приклад виконання маршрутизації. Схема складається з 5 маршрутизаторів і двох комп'ютерів. Як можуть передаватися дані від одного комп'ютера до іншого?

Наступного разу дані можуть бути відправлені іншим шляхом.

У разі поломки одного з маршрутизатора, нічого страшного не станеться, можна знайти шлях в обхід зламаного маршрутизатора.

Протоколи, які застосовуються на цьому етапі: інтернет протокол IP; IPX, необхідний для маршрутизації пакетів в мережах і ін.

(TRANSPORT)

Є наступна задача, на комп'ютер, який з'єднаний з складовою мережею приходить пакет, на комп'ютері працює багато мережевих додатків (веб-браузер, скайп, пошта), нам необхідно зрозуміти якому додатку потрібно передати цей пакет. Взаємодією мережевих додатків займається транспортний рівень.

Завдання транспортного рівня

Відправка даних між процесами на різних хостах. Забезпечення адресації, потрібно знати для якого процесу призначений той чи інший пакет. Забезпечення надійності передачі інформації.

модель взаємодіїopen system

Хости - це пристрої де функціонують корисні для користувача програми та мережеве обладнання, наприклад, комутатори, маршрутизатори.

Особливістю транспортного рівня є пряме взаємодія одного комп'ютера з транспортним рівнем на іншому комп'ютері, на інших рівнях взаємодія йде по ланках ланцюга.

Такий рівень забезпечує наскрізне з'єднання між двома взаємодіючими хостами. Даний рівень незалежний від мережі, він дозволяє приховати від розробників додатків деталі мережевої взаємодії.

Для адресації на транспортному рівні використовуються порти, це числа від 1 до 65 535. Порти записуються ось так: 192.168.1.3:80 (IP адреса і порт).

Особливості транспортного рівня

Забезпечення більш високої надійності, на відміну від мережі, яка використовується для передачі даних. Застосовуються надійні канали зв'язку, помилки в цих КС відбуваються рідко, отже, можна будувати надійну мережу, яка буде коштувати дешево, а помилки можна виправляти програмно на хостах.

Транспортний рівень гарантує доставку даних, він використовує підтвердження від одержувача, якщо підтвердження не прийшло транспортний знову відправляє підтвердження даних. Гарантія проходження повідомлень.

сеансовий рівень (SESSION)

Сеансовий (сесія) - це набір мережевих взаємодій, цілеспрямованих на рішення єдиного завдання.

Зараз мережеве взаємодія ускладнилося і не перебуває з простих питань і відповідей, як було раніше. Наприклад, Ви завантажуєте веб сторінку, щоб показати в браузері, спочатку потрібно завантажити сам текст веб сторінки (.html), стильовий файл (.css), який описує елементи оформлення веб сторінки, завантаження зображень. Таким чином, щоб виконати завдання, завантажити веб сторінку, необхідно реалізувати декілька, окремих мережевих операцій.

Сеансовий визначає, яка буде передача інформації між 2-ма прикладними процесами: полудуплексной (по чергова передача і прийом даних); або дуплексной (одночасна передача і прийом інформації).

Рівень представлення даних(PRESENTATION)

Функції - представити дані, що передаються між прикладними процесами, в необхідної формі.

Для опису цього рівня, використовують автоматичний переклад в мережі з різних мов. Наприклад, Ви набираєте номер телефону, говорите російською, мережа автоматом переводить на французьку мову, передає інформацію до Іспанії, там людина піднімає трубку і чує Ваше питання на іспанською мовою. Це завдання, поки не реалізована.

Для захисту даних, що відправляються по мережі використовується шифрування: secure sockets layer, а також transport layer security, ці технології дозволяють шифрувати дані які відправляються по мережі.

Протоколи прикладного рівня використовують TSL / SSL і їх можна відрізнити по букві s в кінці. Наприклад, https, ftps і інші. Якщо в браузері Ви бачите, що використовується протокол https і замок, це означає, що виробляється захист даних по мережі за допомогою шифрування.

(APPLICATION)

Необхідний для взаємодії між собою мережевих додатків, таких як web, e-mail, skype і тд.

По суті, являє собою комплект специфікацій, що дозволяють користувачеві здійснювати вхід на сторінки для пошуку потрібної йому інформації. Простіше кажучи, завданням application є забезпечення доступу до мережних служб. Вміст цього рівня дуже різноманітно.

функціїapplication:

• Рішення задач, відправка файлів; управління завданнями і системою;
• Визначення користувачів по їх логіну, e-mail адресу, паролів, електронних підписів;
• Запити на з'єднання з іншими прикладними процесами;

Відео про всіх рівнях моделіOSI

висновок

Аналіз проблем за допомогою мережевих моделей OSI допоможе швидко знайти і усунути їх. Недарма робота над проектом програми, здатної виявити недоліки маючи при цьому складне поетапне пристрій, велася досить довго. Дана модель є в дійсності еталоном. Адже в один час з нею велися роботи по створенню інших протоколів. Наприклад,. На сьогоднішній день, вони досить часто застосовуються.

Згадана система складається з семи рівнів моделі OSI. Кожен протокол працює з протоколами свого рівня або рівнем нижче, або вище від себе.

Кожен рівень оперує певним типом даних:

1. Фізичний - біт;
2. Канальний - кадр;
3. Мережевий - пакет;
4. транспортний - сегменти / дейтаграми;
5. Сеансовий - сеанс;
6. Представницький - потік;
7. Прикладний - дані

Рівні моделі OSI

Прикладний рівень ( application layer)

Це самий верхній рівень мережевої моделі OSI. Його ще називають рівень додатків. Призначений для взаємодії користувача з мережею. Рівень надає додаткам можливість використання різних мережевих служб.

функції:

• віддалений доступ;
• поштовий сервіс;
• формування запитів до наступного рівня ( рівень представлення)

Мережеві протоколи рівня:

• BitTorrent
• HTTP
• SMTP
• SNMP
• TELNET

Рівень представлення ( presentation layer)

Це другий рівень. Інакше називають представницьким рівнем. Призначений для перетворення протоколів, а так само для кодування і декодування даних. На даному етапі, запити доставлені з прикладного рівня, формуються в в вид даних для передачі по мережі і навпаки.

функції:

• стиснення / розпакування даних;
• кодування / декодування даних;
• перенаправлення запитів

Мережеві протоколи рівня:

• LPP
• NDR

Сеансовий рівень ( session layer)

цей рівень мережевої моделі OSI відповідає за підтримання сеансу зв'язку. Завдяки даному рівню додатки можуть взаємодіяти один з одним на протязі довгого часу.

функції:

• надання прав
• створення / призупинення / відновлення / завершення зв'язку

Мережеві протоколи рівня:

• ISO-SP
• L2TP
• NetBIOS
• PPTP
• SMPP

Транспортний рівень ( transport layer)

Це четвертий рівень, якщо вести відлік зверху. Призначений для надійної передачі даних. При цьому, передача не завжди може бути надійною. Можливі дублювання і недоставляння посилки даних.

Мережеві протоколи рівня:

• UDP
• SST
• RTP

Мережевий рівень ( network layer)

даний рівень мережевої моделі OSI відповідає за визначення найкращого і найкоротшого маршруту для передачі даних.

функції:

• привласнення адреси
• відстеження колізій
• визначення маршруту
• комутація

Мережеві протоколи рівня:

• IPv4 / IPv6
  
• CLNP
• IPsec
• RIP
• OSPF

Канальний рівень ( Data Link layer)

Це шостий рівень, який відповідає за доставку даних між пристроями які знаходяться в одній мережевий області.

функції:

• адресація на рівні апаратного забезпечення
• контроль за помилками
• виправлення помилок

Мережеві протоколи рівня:

• SLIP
• LAPD
• IEEE 802.11 wireless LAN,
• FDDI
• ARCnet

Фізичний рівень ( physical layer)

Найнижчий і найостанніший рівень мережевої моделі OSI. Служить для визначення методу передачі даних у фізичній / електричної середовищі. Припустимо, будь-який сайт, наприклад " грати онлайн казиноhttp://bestforplay.net ", Розташований на якомусь сервері, інтерфейси якого теж передають який-небудь електричний сигнал по кабелях і проводах.

функції:

• визначення виду передачі даних
• передача даних

Мережеві протоколи рівня:

• IEEE 802.15 (Bluetooth)
• 802.11Wi-Fi
• GSMUm radio interface
• ITU і ITU-T
• EIARS-232

Таблиця 7-й рівневої моделі OSI

Еталонна модель OSI являє собою 7-рівневу мережеву ієрархію створену міжнародною організацією по стандартам (ISO). Представлена \u200b\u200bмодель на рис.1 має 2 різних моделі:

• горизонтальна модель на основі протоколів, що реалізує взаємодію процесів і ПО на різних машинах
• вертикальну модель на основі послуг, реалізованих сусідніми рівнями один одному на одній машині

У вертикальній - сусідні рівні змінюються інформацією за допомогою інтерфейсів API. Горизонтальна модель вимагає загальний протокол для обміну інформацією на одному рівні.

Малюнок 1

Модель OSI описує тільки системні методи взаємодії, реалізовані ОС, ПО і тд. Модель не включає методи взаємодії кінцевих користувачів. В ідеальних умовах додатки повинні звертатися до верхнього рівня моделі OSI, однак на практиці багато протоколів і програми мають методи звернення до нижніх рівнів.

фізичний рівень

На фізичному рівні дані представлені в вигляді електричних або оптичних сигналів, що відповідають 1 і 0 бінарного потоку. Параметри середовища передачі визначаються на фізичному рівні:

• тип роз'ємів і кабелів
• розводка контактів в роз'ємах
• схема кодування сигналів 0 і 1

Найпоширеніші види специфікацій на цьому рівні:

• - параметри незбалансованого послідовного інтерфейсу
• - параметри збалансованого послідовного інтерфейсу
• IEEE 802.3 -
• IEEE 802.5 -

На фізичному рівні можна вникнути в сенс даних, так як вона представлена \u200b\u200bу вигляді бітів.

канальний рівень

На цьому каналі реалізована транспортування і прийом кадрів даних. Рівень реалізує запити мережевого рівня і використовує фізичний рівень для прийому і передачі. Специфікації IEEE 802.x ділять цей рівень на два підрівні управління логічним каналом (LLC) і управління доступом до середовища (MAC). Найпоширеніші протоколи на цьому рівні:

• IEEE 802.2 LLC і MAC
• Ethernet
• Token Ring

Також на цьому рівні реалізується виявлення та виправлення помилок при передачі. На канальному рівні пакет поміщається в поле даних кадру - інкапсуляція. Виявлення помилок можливо за допомогою різних методів. Наприклад реалізація фіксованих меж кадру, або контрольною сумою.

Мережевий рівень

На цьому рівні відбувається поділ користувачів мережі на групи. Тут реалізується маршрутизація пакетів на основі MAC-адрес. Мережевий рівень реалізує прозору передачу пакетів на транспортний рівень. На цьому рівні стираються кордони мереж різних технологій. працюють на цьому рівні. Приклад роботи мережевого рівня показаний на рис.2 Найчастіші протоколи:

Малюнок - 2

транспортний рівень

На цьому рівні потоки інформації діляться на пакети для передачі їх на мережевому рівні. Найпоширеніші протоколи цього рівня:

• TCP - протокол управління передачею

сеансовий рівень

На цьому рівні відбувається організація сеансів обміну інформацією між кінцевими машинами. На цьому рівні йде визначення активної сторони і реалізується синхронізація сеансу. На практиці багато протоколів інших рівнів включають функцію сеансового рівня.

рівень представлення

На цьому рівні відбувається обмін даними між ПО на різних ОС. На цьому рівні реалізовано перетворення інформації (, стиснення і тд) для передачі потоку інформації на транспортний рівень. Протоколи рівня використовуються і ті, що використовують вищі рівні моделі OSI.

прикладний рівень

Прикладний рівень реалізує доступ додатки в мережу. Рівень управляє перенесенням файлів і управління мережею. Використовувані протоколи:

• FTP / TFTP - протокол передачі файлів
• X 400 - електронна пошта
• Telnet
• CMIP - управління інформацією
• SNMP - управління мережею
• NFS - мережева файлова система
• FTAM - метод доступу для перенесення файлів

У сьогоднішній статті я хочу повернутися до основ, і розповім про моделі взаємодії відкритих систем OSI. Даний матеріал буде корисний починаючим системним адміністраторам і всім тим, хто цікавиться побудовою комп'ютерних мереж.

Всі складові мережі, починаючи з середи передачі даних і закінчуючи обладнанням, функціонують і взаємодіють один з одним відповідно до зводу правил, які описані в так званій моделі взаємодії відкритих систем.

Модель взаємодії відкритих систем OSI (Open System Interconnection) розроблена міжнародною організацією по стандартам ISO (Inernational Standarts Organization).

Відповідно до моделі OSI, дані, що передаються від джерела до адресата, проходять сім рівнів . На кожному рівні виконується певна задача, що в результаті не тільки гарантує доставку даних в кінцевий пункт, а й робить їх передачу незалежній від застосовуваних для цього коштів. Таким чином, досягається сумісність між мережами з різними топологиями і мережевим обладнанням.

Поділ всіх мережевих засобів за рівнями спрощує їх розробку і застосування. Чим вище рівень, тим складніше завдання він вирішує. Перші три рівня моделі OSI ( фізичний, канальний, мережевий) Тісно пов'язані з мережею і використовуваним мережним устаткуванням. Останні три рівня ( сеансовий, рівень представлення даних, прикладної) Реалізуються засобами операційної системи і прикладних програм. транспортний рівень виступає в якості посередника між цими двома групами.

Перед пересиланням через мережу, дані розбиваються на пакети , Тобто порції інформації, організовані певним чином, щоб вони були зрозумілі приймаючим і передавальним пристроям. При відправці даних пакет послідовно обробляється засобами всіх рівнів моделі OSI, починаючи з прикладного і закінчуючи фізичним. На кожному рівні до пакету додається управляюча інформація даного рівня (звана заголовком пакету ), Яка необхідна для успішної передачі даних по мережі.

В результаті це мережеве послання починає нагадувати багатошаровий бутерброд, який повинен бути "їстівним" для отримав його комп'ютера. Для цього необхідно дотримуватися певних правил обміну даними між мережевими комп'ютерами. Такі правила отримали назви протоколів .

На приймаючій стороні пакет проходить обробку засобами всіх рівнів моделі OSI в зворотному порядку, починаючи з фізичного і закінчуючи прикладним. На кожному рівні відповідні кошти, керуючись протоколом рівня, читають інформацію пакета, потім видаляють інформацію, додану до пакету цьому ж рівні відправляє стороною, і передають пакет засобами наступного рівня. Коли пакет дійде до прикладного рівня, вся інформація, що управляє буде видалена з пакета, і дані візьмуть свій первинний вигляд.

Тепер розглянемо роботу кожного рівня моделі OSI докладніше:

фізичний рівень - найнижчий, за ним знаходиться безпосередньо канал зв'язку, через який здійснюється передача інформації. Він бере участь в організації зв'язку, з огляду на особливості середовища передачі даних. Так, він містить всі відомості про середовище передачі даних: рівень і частоту сигналу, наявність перешкод, рівень загасання сигналу, опір каналу і т.д. Крім того, саме він відповідає за передачу потоку інформації і перетворення її у відповідності з існуючими методами кодування. Робота фізичного рівня спочатку покладається на мережеве обладнання.
Варто відзначити, що саме за допомогою фізичного рівня визначається провідна і бездротова мережа. У першому випадку як фізичне середовище використовується кабель, у другому - будь-який вид бездротового зв'язку, наприклад радіохвилі або інфрачервоне випромінювання.

канальний рівень виконує найскладнішу задачу - забезпечує гарантовану передачу даних за допомогою алгоритмів фізичного рівня і перевіряє правильність отриманих даних.

Перш ніж ініціювати передачу даних, визначається доступність каналу їх передачі. Інформація передається блоками, які носять назву кадрів , або фреймів . Кожен такий кадр забезпечується послідовністю біт в кінці і на початку блоку, а також доповнюється контрольною сумою. При прийомі такого блоку на канальний рівень одержувач повинен перевірити цілісність блоку і порівняти прийняту контрольну суму з контрольною сумою, що йде в його складі. Якщо вони збігаються, дані вважаються коректними, інакше фіксується помилка і потрібно повторна передача. У будь-якому випадку відправнику надсилається сигнал з результатом виконання операції, і так відбувається з кожним кадром. Таким чином, друге важливе завдання канального рівня - перевірка коректності даних.

Канальний рівень може реалізовуватися як апаратно (наприклад, за допомогою комутаторів), так і за допомогою програмного забезпечення (наприклад, драйвера мережевого адаптера).

Мережевий рівень необхідний для виконання роботи по передачі даних з попереднім визначенням оптимального шляху руху пакетів. Оскільки мережа може складатися з сегментів з різними топологиями, головне завдання мережевого рівня - визначити найкоротший шлях, попутно перетворюючи логічні адреси та імена мережевих пристроїв в їх фізичне уявлення. Цей процес носить назву маршрутизації , І важливість його важко переоцінити. Володіючи схемою маршрутизації, яка постійно оновлюється в зв'язку з виникненням різного роду "заторів" в мережі, передача даних здійснюється в максимально короткі терміни і з максимальною швидкістю.

транспортний рівень використовується для організації надійної передачі даних, яка виключає втрату інформації, її некоректність або дублювання. При цьому контролюються дотримання правильної послідовності при передачі-отримання даних, розподіл їх на більш дрібні пакети або об'єднання в більш великі для збереження цілісності інформації.

сеансовий рівень відповідає за створення, супровід і підтримку сеансу зв'язку на час, необхідний для завершення передачі всього обсягу даних. Крім того, він виробляє синхронізацію передачі пакетів, здійснюючи перевірку доставки і цілісності пакету. В процесі передачі даних створюються спеціальні контрольні точки. Якщо при передачі-приймання стався збій, відсутні пакети відправляються заново, починаючи з найближчої контрольної точки, що дозволяє передати весь обсяг даних в максимально короткий термін, забезпечуючи в цілому гарну швидкість.

Рівень представлення даних (Або, як його ще називають, представницький рівень ) Є проміжним, його основне завдання - перетворення даних з формату для передачі по мережі в формат, зрозумілий більш високому рівню, і навпаки. Крім того, він відповідає за приведення даних до єдиного формату: коли інформація передається між двома абсолютно різними мережами з різним форматом даних, то перш, ніж їх обробити, необхідно привести їх до такого виду, який буде зрозумілий як одержувачу, так і відправнику. Саме на цьому рівні застосовуються алгоритми шифрування і стиснення даних.

прикладний рівень - останній і самий верхній в моделі OSI. Відповідає за зв'язок мережі з користувачами - додатками, яким потрібна інформація від мережевих служб усіх рівнів. З його допомогою можна дізнатися все, що відбувалося в процесі передачі даних, а також інформацію про помилки, що виникли в процесі їх передачі. Крім того, даний рівень забезпечує роботу всіх зовнішніх процесів, що здійснюються за рахунок доступу до мережі - баз даних, поштових клієнтів, менеджерів завантаження файлів і т.д.

На просторах мережі інтернет я знайшов картинку, на якій невідомий автор представив мережеву модель OSI у вигляді бургера. Вважаю, це дуже запам'ятовується образ. Якщо раптом в якійсь ситуації (наприклад, на співбесіді при влаштуванні на роботу) вам знадобитися по пам'яті перерахувати всі сім рівнів моделі OSI в правильному порядку - просто згадайте цю картинку, і це вам допоможе. Для зручності я перевів назви рівнів з англійської на російську мову: На сьогодні це все. У наступній статті я продовжу тему і розповім про.

Для єдиного уявлення даних у мережах з неоднорідними пристроями та програмним забезпеченням міжнародна організація по стандартам ISO (International Standardization Organization) розробила базову модель зв'язку відкритих систем OSI (Open System Interconnection). Ця модель описує правила і процедури передачі даних в різних мережевих середовищах з організацією сеансу зв'язку. Основними елементами моделі є рівні, прикладні процеси і фізичні засоби з'єднання. На рис. 1.10 представлена \u200b\u200bструктура базової моделі.

Кожен рівень моделі OSI виконує певне завдання в процесі передачі даних по мережі. Базова модель є основою для розробки мережевих протоколів. OSI розділяє комунікаційні функції в мережі на сім рівнів, кожен з яких обслуговує різні частини процесу області взаємодії відкритих систем.

Модель OSI описує тільки системні засоби взаємодії, не торкаючись додатків кінцевих користувачів. Додатки реалізують свої власні протоколи взаємодії, звертаючись до системних засобів.

Рис. 1.10. модель OSI

Якщо додаток може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI, то для обміну даними воно звертається безпосередньо до системних засобів, які виконують функції залишилися нижніх рівнів моделі OSI.

Взаємодія рівнів моделі OSI

Модель OSI можна розділити на дві різних моделі, як показано на рис. 1.11:

Горизонтальну модель на базі протоколів, що забезпечує механізм взаємодії програм і процесів на різних машинах;

Вертикальну модель на основі послуг, які забезпечуються сусідніми рівнями один одному на одній машині.

Кожен рівень компьютера-відправника взаємодіє з таким же рівнем комп'ютера-одержувача, як ніби він пов'язаний безпосередньо. Такий зв'язок називається логічного чи віртуальної зв'язком. Насправді взаємодія здійснюється між суміжними рівнями одного комп'ютера.

Отже, інформація на комп'ютері-відправника повинна пройти через всі рівні. Потім вона передається по фізичному середовищі до комп'ютера-одержувача і знову проходить крізь усі шари, поки не доходить до того ж рівня, з якого вона була послана на комп'ютері-відправника.

У горизонтальній моделі двом програмам потрібен загальний протокол для обміну даними. У вертикальної моделі сусідні рівні обмінюються даними з використанням інтерфейсів прикладних програм API (Application Programming Interface).

Рис. 1.11. Схема взаємодії комп'ютерів в базовій еталонною моделі OSI

Перед подачею в мережу дані розбиваються на пакети. Пакет (packet) - це одиниця інформації, що передається між станціями мережі.

При відправці даних пакет проходить послідовно через всі рівні програмного забезпечення. На кожному рівні до пакету додається управляюча інформація даного рівня (заголовок), яка необхідна для успішної передачі даних по мережі, як це показано на рис. 1.12, де Заг - заголовок пакета, Кон - кінець пакету.

На приймаючій стороні пакет проходить через всі рівні в зворотному порядку. На кожному рівні протокол цього рівня читає інформацію пакета, потім видаляє інформацію, додану до пакету цьому ж рівні відправляє стороною, і передає пакет наступного рівня. Коли пакет сягне Прикладного рівня, вся інформація, що управляє буде видалена з пакета, і дані візьмуть свій первинний вигляд.

Рис. 1.12. Формування пакету кожного рівня семиуровневой моделі

Кожен рівень моделі виконує свою функцію. Чим вище рівень, тим складніше завдання він вирішує.

Окремі рівні моделі OSI зручно розглядати як групи програм, призначених для виконання конкретних функцій. Один рівень, наприклад, відповідає за забезпечення перетворення даних з ASCII в EBCDIC і містить програми, необхідні для виконання цього завдання.

Кожен рівень забезпечує сервіс для вищого рівня, просячи в свою чергу сервіс у нижчестоящого рівня. Верхні рівні запитують сервіс майже однаково: як правило, це вимога маршрутизації якихось даних з однієї мережі в іншу. Практична реалізація принципів адресації даних покладено на нижні рівні. На рис. 1.13 наведено короткий опис функцій всіх рівнів.

Рис. 1.13. Функції рівнів моделі OSI

Вже згадана модель визначає взаємодію відкритих систем різних виробників в одній мережі. Тому вона виконує для них координуючі дії по:

Взаємодії прикладних процесів;

Формам уявлення даних;

Однаковому зберігання даних;

Управлінню мережевими ресурсами;

Безпеки даних і захисту інформації;

Діагностиці програм і технічних засобів.

Прикладний рівень (Application layer)

Прикладний рівень забезпечує прикладним процесам кошти доступу до області взаємодії, є верхнім (сьомим) рівнем і безпосередньо примикає до прикладних процесів.

Насправді прикладної рівень - це набір різноманітних протоколів, за допомогою яких користувачі мережі отримують доступ до ресурсів, що розділяються, таким як файли, принтери або гіпертекстові Web-сторінки, а також організують свою спільну роботу, наприклад за допомогою протоколу електронної пошти. Спеціальні елементи прикладного сервісу забезпечують сервіс для конкретних прикладних програм, таких як програми пересилки файлів і емуляції терміналів. Якщо, наприклад програмі необхідно переслати файли, то обов'язково буде використаний протокол передачі, доступу та управління файлами FTAM (File Transfer, Access, and Management). У моделі OSI прикладна програма, якої потрібно виконати конкретне завдання (наприклад, оновити базу даних на комп'ютері), посилає конкретні дані у вигляді Дейтаграми на прикладний рівень. Одна з основних завдань цього рівня - визначити, як слід обробляти запит прикладної програми, іншими словами, який вигляд повинен прийняти даний запит.

Одиниця даних, якою оперує прикладний рівень, звичайно називається повідомленням (message).

Прикладний рівень виконує наступні функції:

1. Виконання різних видів робіт.

Передача файлів;

Управління завданнями;

Управління системою і т. Д;

2. Ідентифікація користувачів по їх паролів, адресами, електронних підписів;

3. Визначення функціонуючих абонентів і можливості доступу до нових прикладним процесам;

4. Визначення достатності наявних ресурсів;

5. Організація запитів на з'єднання з іншими прикладними процесами;

6. Передача заявок представницькому рівню на необхідні методи опису інформації;

7. Вибір процедур планованого діалогу процесів;

8. Управління даними, якими обмінюються прикладні процеси і синхронізація взаємодії прикладних процесів;

9. Визначення якості обслуговування (час доставки блоків даних, допустимої частоти помилок);

10. Угода про виправлення помилок і визначенні достовірності даних;

11. Узгодження обмежень, що накладаються на синтаксис (набори символів, структура даних).

Зазначені функції визначають види сервісу, які прикладної рівень надає прикладним процесам. Крім цього, прикладний рівень передає прикладним процесам сервіс, що надається фізичним, канальним, мережевим, транспортним, сеансовим і представницьким рівнями.

На прикладному рівні необхідно надати в розпорядження користувачів вже перероблену інформацію. З цим може впоратися системне і користувальницьке програмне забезпечення.

Прикладний рівень відповідає за доступ додатків в мережу. Завданнями цього рівня є перенесення файлів, обмін поштовими повідомленнями і управління мережею.

До числа найбільш поширених протоколів верхніх трьох рівнів відносяться:

FTP (File Transfer Protocol) протокол передачі файлів;

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) найпростіший протокол пересилки файлів;

X.400 електронна пошта;

Telnet робота з віддаленим терміналом;

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) простий протокол поштового обміну;

CMIP (Common Management Information Protocol) загальний протокол управління інформацією;

SLIP (Serial Line IP) IP для послідовних ліній. Протокол послідовної посимвольной передачі даних;

SNMP (Simple Network Management Protocol) простий протокол мережевого управління;

FTAM (File Transfer, Access, and Management) протокол передачі, доступу та управління файлами.

Рівень представлення даних (Presentation layer)

Функції даного рівня - представлення даних, що передаються між прикладними процесами, у потрібній формі.

Цей рівень забезпечує те, що інформація, передана прикладним рівнем, буде зрозуміла прикладному рівню в іншій системі. У випадках необхідності рівень подання в момент передачі виконує перетворення форматів даних в певний загальний формат уявлення, а в момент прийому, відповідно, виконує зворотне перетворення. Таким чином, прикладні рівні можуть подолати, наприклад, синтаксичні відмінності в представленні даних. Така ситуація може виникнути в ЛВС з неоднотипними комп'ютерами (IBM PC і Macintosh), яким необхідно обмінюватися даними. Так, в полях баз даних інформація повинна бути представлена \u200b\u200bу вигляді букв і цифр, а часто і в вигляді графічного зображення. Обробляти ці дані потрібно, наприклад, як числа з плаваючою комою.

В основу загального представлення даних покладено єдина всім рівнів моделі система ASN.1. Ця система служить для опису структури файлів, а також дозволяє вирішити проблему шифрування даних. На цьому рівні може виконуватися шифрування і дешифрування даних, завдяки яким секретність обміну даними забезпечується відразу для всіх прикладних сервісів. Прикладом такого протоколу є протокол Secure Socket Layer (SSL), який забезпечує секретний обмін повідомленнями для протоколів прикладного рівня стека TCP / IP. Цей рівень забезпечує перетворення даних (кодування, компресія і т.п.) прикладного рівня в потік інформації для транспортного рівня.

Представницький рівень виконує наступні основні функції:

1. Генерація запитів встановлення сеансів взаємодії прикладних процесів.

2. Узгодження уявлення даних між прикладними процесами.

3. Реалізація форм представлення даних.

4. Подання графічного матеріалу (креслень, малюнків, схем).

5. Засекречування даних.

6. Передача запитів на припинення сеансів.

Протоколи рівня уявлення даних зазвичай є складовою частиною протоколів трьох верхніх рівнів моделі.

Сеансовий рівень (Session layer)

Сеансовий рівень - це рівень, що визначає процедуру проведення сеансів між користувачами чи прикладними процесами.

Сеансовий рівень забезпечує управління діалогом для того, щоб фіксувати, яка зі сторін є активною в даний момент, а також надає засоби синхронізації. Останні дозволяють вставляти контрольні точки в довгі передачі, щоб у разі відмови можна було повернутися назад до останньої контрольної точки, замість того щоб починати все спочатку. На практиці деякі додатки використовують сеансовий рівень, і він рідко реалізується.

Сеансовий рівень управляє передачею інформації між прикладними процесами, координує прийом, передачу і видачу одного сеансу зв'язку. Крім того, сеансовий рівень містить додатково функції управління паролями, управління діалогом, синхронізації і скасування зв'язку в сеансі передачі після збою внаслідок помилок в нижчих рівнях. Функції цього рівня складаються в координації зв'язку між двома прикладними програмами, що працюють на різних робочих станціях. Це відбувається у вигляді добре структурованого діалогу. У число цих функцій входить створення сеансу, управління передачею і прийомом пакетів повідомлень під час сеансу і завершення сеансу.

На сеансовому рівні визначається, яким буде передача між двома прикладними процесами:

Полудуплексной (процеси передаватимуть і приймати дані по черзі);

Дуплексной (процеси передаватимуть дані, і приймати їх одночасно).

У напівдуплексному режимі сеансовий рівень видає тому процесу, який починає передачу, маркер даних. Коли другого процесу приходить час відповідати, маркер даних передається йому. Сеансовий рівень дозволяє передачу лише тому боці, яка має маркером даних.

Сеансовий рівень забезпечує виконання таких функцій:

1. Встановлення і завершення на сеансовому рівні з'єднання між взаємодіючими системами.

2. Виконання нормального і термінового обміну даними між прикладними процесами.

3. Управління взаємодією прикладних процесів.

4. Синхронізація сеансових з'єднань.

5. Оповіщення прикладних процесів про виняткових ситуаціях.

6. Встановлення в прикладному процесі міток, що дозволяють після відмови або помилки відновити його виконання від найближчій мітки.

7. Переривання в потрібних випадках прикладного процесу його коректне поновлення.

8. Припинення сеансу без втрати даних.

9. Передача особливих повідомлень про хід проведення сеансу.

Сеансовий рівень відповідає за організацію сеансів обміну даними між кінцевими машинами. Протоколи сеансового рівня зазвичай є складовою частиною протоколів трьох верхніх рівнів моделі.

Транспортний рівень (Transport Layer)

Транспортний рівень призначений для передачі пакетів через комунікаційну мережу. На транспортному рівні пакети розбиваються на блоки.

На шляху від відправника до одержувача пакети можуть бути спотворені або загублені. Хоча деякі додатки мають власні засоби обробки помилок, існують і такі, які вважають за краще відразу мати справу з надійним з'єднанням. Робота транспортного рівня полягає в тому, щоб забезпечити додаткам або верхнім рівням моделі (прикладному і сеансовому) передачу даних з тим ступенем надійності, яка їм потрібна. Модель OSI визначає п'ять класів сервісу, наданих транспортним рівнем. Ці види сервісу відрізняються якістю наданих послуг: терміновістю, можливістю відновлення перерваного зв'язку, наявністю засобів мультиплексування декількох з'єднань між різними прикладними протоколами через загальний транспортний протокол, а головне здатність до виявлення і виправлення помилок передачі, таких як спотворення, втрата і дублювання пакетів.

Транспортний рівень визначає адресацію фізичних пристроїв (систем, їх частин) в мережі. Цей рівень гарантує доставку блоків інформації адресатам і управляє цієї доставкою. Його головним завданням є забезпечення ефективних, зручних і надійних форм передачі інформації між системами. Коли в процесі обробки є близько одного пакета, транспортний рівень контролює черговість проходження пакетів. Якщо проходить дублікат прийнятого раніше повідомлення, то даний рівень пізнає те й ігнорує повідомлення.

У функції транспортного рівня входять:

1. Управління передачею по мережі і забезпечення цілісності блоків даних.

2. Виявлення помилок, часткова їх ліквідація і повідомлення про невиправлених помилки.

3. Відновлення передачі після відмов і несправностей.

4. Укрупнення або поділ блоків даних.

5. Надання пріоритетів при передачі блоків (нормальна або термінова).

6. Звіт про підтвердження надсилання.

7. Ліквідація блоків при тупикових ситуаціях в мережі.

Починаючи з транспортного рівня, все вище розміщені протоколи реалізуються програмними засобами, зазвичай включаються до складу мережевої операційної системи.

Найбільш поширені протоколи транспортного рівня включають в себе:

TCP (Transmission Control Protocol) протокол управління передачею стека TCP / IP;

UDP (User Datagram Protocol) призначений для користувача протокол дейтаграм стека TCP / IP;

NCP (NetWare Core Protocol) базовий протокол мереж NetWare;

SPX (Sequenced Packet eXchange) упорядкований обмін пакетами стека Novell;

TP4 (Transmission Protocol) - протокол передачі класу 4.

Мережевий рівень (Network Layer)

Мережевий рівень забезпечує прокладку каналів, що з'єднують абонентські і адміністративні системи через комунікаційну мережу, вибір маршруту найбільш швидкого і надійного шляху.

Мережевий рівень встановлює зв'язок в обчислювальної мережі між двома системами і забезпечує прокладку віртуальних каналів між ними. Віртуальний або логічний канал - це таке функціонування компонентів мережі, яка створює взаємодіючим компонентами ілюзію прокладки між ними потрібного тракту. Крім цього, мережевий рівень повідомляє транспортному рівню про з'являються помилках. Повідомлення мережевого рівня прийнято називати пакетами (packet). У них містяться фрагменти даних. Мережевий рівень відповідає за їх адресацію і доставку.

Прокладка найкращого шляхи для передачі даних називається маршрутизацією, і її рішення є головним завданням мережевого рівня. Ця проблема ускладнюється тим, що найкоротший шлях не завжди найкращий. Часто критерієм при виборі маршруту є час передачі даних по цьому маршруту; воно залежить від пропускної здатності каналів зв'язку і інтенсивності трафіку, яка може змінюватися з плином часу. Деякі алгоритми маршрутизації намагаються пристосуватися до зміни навантаження, в той час як інші приймають рішення на основі середніх показників за тривалий час. Вибір маршруту може здійснюватися і за іншими критеріями, наприклад, надійності передачі.

Протокол канального рівня забезпечує доставку даних між будь-якими вузлами тільки в мережі з відповідною типовою топологією. Це дуже жорстке обмеження, яке не дозволяє будувати мережі з розвиненою структурою, наприклад, мережі, що об'єднують кілька мереж підприємства в єдину мережу, або високонадійні мережі, в яких існують надлишкові зв'язку між вузлами.

Таким чином, всередині мережі доставка даних регулюється канальним рівнем, а ось доставкою даних між мережами займається мережевий рівень. При організації доставки пакетів на мережевому рівні використовується поняття номер мережі. У цьому випадку адреса одержувача складається з номера мережі і номера комп'ютера в цій мережі.

Мережі з'єднуються між собою спеціальними пристроями, званими маршрутизаторами. Маршрутизатор - це пристрій, який збирає інформацію про топологію міжмережевих з'єднань і на її підставі пересилає пакети мережевого рівня в мережу призначення. Для того щоб передати повідомлення від відправника, що знаходиться в одній мережі, одержувачу, що знаходиться в іншій мережі, потрібно здійснити деяку кількість транзитних передач (hops) між мережами, щоразу, вибираючи відповідний маршрут. Таким чином, маршрут є послідовність маршрутизаторів, через які проходить пакет.

Мережевий рівень відповідає за розподіл користувачів на групи і маршрутизацію пакетів на основі перетворення MAC-адрес в мережеві адреси. Мережевий рівень забезпечує також прозору передачу пакетів на транспортний рівень.

Мережевий рівень виконує функції:

1. Створення мережевих з'єднань і ідентифікація їх портів.

2. Виявлення та виправлення помилок, що виникають при передачі через комунікаційну мережу.

3. Управління потоками пакетів.

4. Організація (впорядкування) послідовностей пакетів.

5. Маршрутизація і комутація.

6. Сегментування і об'єднання пакетів.

На мережевому рівні визначається два види протоколів. Перший вид відноситься до визначення правил передачі пакетів з даними кінцевих вузлів від вузла до маршрутизатора і між маршрутизаторами. Саме ці протоколи звичайно мають на увазі, коли говорять про протоколи мережевого рівня. Однак часто до мережевого рівня відносять і інший вид протоколів, званих протоколами обміну маршрутною інформацією. За допомогою цих протоколів маршрутизатори збирають інформацію про топологію міжмережевих з'єднань.

Протоколи мережевого рівня реалізуються програмними модулями операційної системи, а також програмними і апаратними засобами маршрутизаторів.

Найбільш часто на мережевому рівні використовуються протоколи:

IP (Internet Protocol) протокол Internet, мережевий протокол стека TCP / IP, який надає адресну і маршрутну інформацію;

IPX (Internetwork Packet Exchange) протокол міжмережевого обміну пакетами, призначений для адресації і маршрутизації пакетів в мережах Novell;

X.25 міжнародний стандарт для глобальних комунікацій з комутацією пакетів (частково цей протокол реалізований на рівні 2);

CLNP (Connection Less Network Protocol) мережевий протокол без організації з'єднань.

Канальний рівень (Data Link)

Одиницею інформації канального рівня є кадри (frame). Кадри - це логічно організована структура, в яку можна поміщати дані. Завдання канального рівня - передавати кадри від мережевого рівня до фізичного рівня.

На фізичному рівні просто пересилаються біти. При цьому не враховується, що в деяких мережах, в яких лінії зв'язку використовуються поперемінно кількома парами взаємодіючих комп'ютерів, фізичне середовище передачі може бути зайнята. Тому одним із завдань канального рівня є перевірка доступності середовища передачі. Іншим завданням канального рівня є реалізація механізмів виявлення та корекції помилок.

Канальний рівень забезпечує коректність передачі кожного кадру, вміщуючи спеціальну послідовність біт, в початок і кінець кожного кадру, щоб відзначити його, а також обчислює контрольну суму, підсумовуючи все байти кадру певним способом і додаючи контрольну суму до кадру. Коли кадр приходить, одержувач знову обчислює контрольну суму отриманих даних і порівнює результат з контрольною сумою з кадру. Якщо вони збігаються, кадр вважається правильним і приймається. Якщо ж контрольні суми не збігаються, то фіксується помилка.

Завдання канального рівня - брати пакети, вступники зі рівня і готувати їх до передавання, кладучи в кадр відповідного розміру. Цей рівень повинен визначити, де починається і де закінчується блок, а також виявляти помилки передачі.

На цьому ж рівні визначаються правила використання фізичного рівня вузлами мережі. Електричне уявлення даних в ЛВС (біти даних, методи кодування даних і маркери) розпізнаються на цьому і тільки на цьому рівні. Тут виявляються і виправляються (шляхом вимог повторної передачі даних) помилки.

Канальний рівень забезпечує створення, передачу і прийом кадрів даних. Цей рівень обслуговує запити мережевого рівня і використовує сервіс фізичного рівня для прийому і передачі пакетів. Специфікації IEEE 802.х ділять канальний рівень на два підрівні:

LLC (Logical Link Control) управління логічним каналом здійснює логічний контроль зв'язку. Підрівень LLC забезпечує обслуговування мережного рівня життя та пов'язані з передачею і прийомом призначених для користувача повідомлень.

MAC (Media Assess Control) контроль доступу до середовища. Підрівень MAC регулює доступ до поділюваного фізичного середовища (передача маркера або виявлення колізій або зіткнень) і управляє доступом до каналу зв'язку. Підрівень LLC знаходиться вище підрівні МАC.

Канальний рівень визначає доступ до середовища і управління передачею у вигляді процедури передачі даних по каналу.

При великих обсягах переданих блоків даних канальний рівень ділить їх на кадри і передає кадри у вигляді послідовностей.

При отриманні кадрів рівень формує з них передані блоки даних. Розмір блоку даних залежить від способу передачі, якості каналу, по якому він передається.

У локальних мережах протоколи канального рівня використовуються комп'ютерами, мостами, комутаторами і маршрутизаторами. У комп'ютерах функції канального рівня реалізуються спільними зусиллями мережевих адаптерів і їх драйверів.

Канальний рівень може виконувати такі види функцій:

1. Організація (встановлення, управління, розірвання) канальних з'єднань і ідентифікація їх портів.

2. Організація і передача кадрів.

3. Виявлення та виправлення помилок.

4. Управління потоками даних.

5. Забезпечення прозорості логічних каналів (передачі по ним даних, закодованих будь-яким способом).

Найбільш часто використовувані протоколи канального рівня включають:

HDLC (High Level Data Link Control) протокол управління каналом передачі даних високого рівня, для послідовних з'єднань;

IEEE 802.2 LLC (тип I і тип II) забезпечують MAC для середовищ 802.x;

Ethernet мережна технологія за стандартом IEEE 802.3 для мереж, яка використовує шинну топологію і колективний доступ з прослуховуванням несучої частоти і виявленням конфліктів;

Token ring мережна технологія за стандартом IEEE 802.5, яка використовує кільцеву топологію і метод доступу до кільцю з передачею маркера;

FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) мережева технологія за стандартом IEEE 802.6, яка використовує оптоволоконний носій;

X.25 міжнародний стандарт для глобальних комунікацій з комутацією пакетів;

Frame relay мережу, організована з технологій Х25 і ISDN.

Фізичний рівень (Physical Layer)

Фізичний рівень призначений для поєднання з обмеженими фізичними засобами з'єднання. Фізичні засоби з'єднання - це сукупність фізичної середовища, апаратних і програмних засобів, що забезпечує передачу сигналів між системами.

Фізичне середовище - це матеріальна субстанція, через яку здійснюється передача сигналів. Фізичне середовище є основою, на якій будуються фізичні засоби з'єднання. Як фізичне середовище широко використовуються ефір, метали, оптичне скло і кварц.

Фізичний рівень складається з Подуровня стикування з середовищем і Подуровня перетворення передачі.

Перший з них забезпечує сполучення потоку даних з використовуваним фізичним каналом зв'язку. Другий здійснює перетворення, пов'язані з застосовуваними протоколами. Фізичний рівень забезпечує фізичний інтерфейс з каналом передачі даних, а також описує процедури передачі сигналів в канал і отримання їх з каналу. На цьому рівні визначаються електричні, механічні, функціональні і процедурні параметри для фізичної зв'язку в системах. Фізичний рівень отримує пакети даних від вищого канального рівня і перетворює їх в оптичні або електричні сигнали, відповідні 0 і 1 бінарного потоку. Ці сигнали посилаються через середовище передачі на прийомний вузол. Механічні і електричні / оптичні властивості середовища передачі визначаються на фізичному рівні і включають:

Тип кабелів і роз'ємів;

Розводку контактів в роз'ємах;

Схему кодування сигналів для значень 0 і 1.

Фізичний рівень виконує наступні функції:

1. Встановлення і роз'єднання фізичних сполук.

2. Передача сигналів в послідовному коді і прийом.

3. Прослуховування, в потрібних випадках, каналів.

4. Ідентифікація каналів.

5. Оповіщення про появу несправностей і відмов.

Оповіщення про появу несправностей і відмов пов'язано з тим, що на фізичному рівні здійснюється виявлення певного класу подій, що заважають нормальній роботі мережі (зіткнення кадрів, посланих відразу кількома системами, обрив каналу, відключення живлення, втрата механічного контакту і т.д.). Види сервісу, що надається канальному рівню, визначаються протоколами фізичного рівня. Прослуховування каналу необхідно в тих випадках, коли до одного каналу підключається група систем, але одночасно передавати сигнали дозволяється тільки однієї з них. Тому прослуховування каналу дозволяє визначити, чи вільний він для передачі. У ряді випадків для більш чіткого визначення структури фізичний рівень розбивається на кілька підрівнів. Наприклад, фізичний рівень бездротового мережі ділиться на три підрівні (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Фізичний рівень бездротової локальної мережі

Функції фізичного рівня реалізуються у всіх пристроях, підключених до мережі. З боку комп'ютера функції фізичного рівня виконуються мережевим адаптером. Повторювачі є єдиним типом устаткування, яке працює тільки на фізичному рівні.

Фізичний рівень може забезпечувати як асинхронну (послідовну) і синхронну (паралельну) передачу, яка застосовується для деяких мейнфреймів і міні-комп'ютерів. На Фізичному рівні повинна бути визначена схема кодування для представлення двійкових значень з метою їх передачі по каналу зв'язку. У багатьох локальних мережах використовується манчестерське кодування.

Прикладом протоколу фізичного рівня може служити специфікація 10Base-T технології Ethernet, яка визначає в якості використовуваного кабелю неекрановану виту пару категорії 3 з хвилевим опором 100 Ом, роз'єм RJ-45, максимальну довжину фізичного сегмента 100 метрів, манчестерський код для представлення даних і інші характеристики середовища і електричних сигналів.

До числа найбільш поширених специфікацій фізичного рівня відносяться:

EIA-RS-232-C, CCITT V.24 / V.28 - механічні / електричні характеристики незбалансованого послідовного інтерфейсу;

EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - механічні, електричні та оптичні характеристики збалансованого послідовного інтерфейсу;

Ethernet - мережева технологія за стандартом IEEE 802.3 для мереж, яка використовує шинну топологію і колективний доступ з прослуховуванням несучої і виявленням конфліктів;

Token ring - мережна технологія за стандартом IEEE 802.5, яка використовує кільцеву топологію і метод доступу до кільцю з передачею маркера.