1.3.3. Уровни сетевого взаимодействия Физический уровень (Physical Layer) 

Физический уровень передает биты по физическим каналам связи, например,

Коаксиальному кабелю или витой паре. То есть, именно этот уровень непосредственно производит передачу данных. На этом уровне определяются характеристики электрических сигналов, которые передают дискретную информацию, например: тип кодирования, скорость летрецдндл сне каков. К. этому уровню также относятся, характеристики физических сред передачи данных: полоса пропускания, волновое сопротивление, помехозащищенность. Функции физического уровня реализуются сетевым адаптером или последовательным портом. Примером протокола физического уровня может послужить спецификация 100Base-TX (технология Ethernet).

Канальный уровень (Data link Layer)

Канальный уровень отвечает за передачу данных между узлами в рамках одной локальной сети. При этом под узлом понимается любое устройство, подключенное к сети. Этот уровень выполняет адресацию по физическим адресам (МАС-адресам), «вшитым» в сетевые адаптеры предприятием-изготовителем. Каждый сетевой адаптер имеет свой уникальный МАС-адрес, то есть вы не найдете две сетевые платы с одним и тем же МАС-адресом.Канальный уровень переводит поступившую с верхнего уровня информацию в биты, которые потом будут переданы физическим уровнем по сети. Он разбивает пересылаемую информацию на фрагменты данных — кадры (frames). На этом уровне открытые системы обмениваются именно кадрами. Процесс пересылки выглядит примерно так: канальный уровень отправляет кадр физическому уровню, который отправляет кадр в сеть. Этот кадр получает каждый узел сети и проверяет, соответствует ли адрес пункта назначения адресу этого узла. Если адреса совпадают, канальный уровень принимает кадр и передает наверх вышележащим уровням. Если же адреса не совпадают, то он просто игнорирует кадр. Таким образом, сеть на канальном уровне является широковещательной. В используемых в локальных сетях протоколах канального уровня заложена определенная топология. Топологией называется способ организации физических связей и способы их адресации. Канальный уровень обеспечивает доставку данных между узлами в сети с определенной топологией, то есть для которой он разработан. К основным топологиям (см. рис. 1.4) относятся:

Рис 1.4. Основные топологии Локальных комьютерных сетей

1. Общая шина
2. Кольцо
3. Звезда.

Сетевой уровень (Network Layer)

Данный уровень служит для образования единой транспортной системы, которая объединяет несколько сетей. Другими словами, сетевой уровень обеспечивает межсетевое взаимодействие. Протоколы канального уровня передают кадры между узлами только в рамках сети с соответствующей топологией. Проще говоря — в рамках одной сети. Нельзя передать кадр канального уровня узлу, который находится в другой сети. Данное ограничение не позволяет строить сети с развитой структурой или сети с избыточностью связей, а именно такой сетью является Интернет. Построить одну большую сеть на канальном уровне также невозможно из-за физических ограничений. И хотя, например, спецификация lOBase-T позволяет использовать 1024 узла в одном сегменте, производительность данной сети не будет вас радовать, так как на канальном уровне сеть является широковещательной. То есть пакет данных (кадр) отсылается сразу всем компьютерам в сети. Если в сети немного компьютеров и быстрый канал связи, то это не страшно, нагрузка не будет критичной. А есликомпьютеров сети очень много (1024), то нагрузка на сеть будет очень велика, а это, в свою очередь, скажется на быстродействии сетевого взаимодействия. Все это приводит к необходимости другого решения для больших сетей. Именно такое решение и призван реализовать сетевой уровень. На сетевом уровне термин сеть следует понимать как совокупность компьютеров, которые соединены в соответствии с одной из основных топологий и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня. Сети соединяются специальными устройствами — маршрутизаторами. Маршрутизатор собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на основании этой информации пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Чтобы передать сообщение от компьютера-отправителя компьютеру-адресату, который находится в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями. Иногда их еще называют хоплми (от англ, hop — прыжок). При этом каждый раз выбирается подходящий маршрут. Сообщения HI 'сетевом уровне называются пакетами. При этом на сетевом уровне работают несколько видов протоколов. Прежде всего, это сетевые протоколы, которые обеспечивают передвижение пакетов по сети, в том числе в другую сеть. Поэтому довольно часто к сетевому уровню относят протоколы маршрутизации (routing protocols) — RIP и OSPF. Еще одним видом протоколов, работающтх на сетевом уровне, являются протоколы разрешения адреса — Address Resolution Protocol (ARP). Хотя эти протоколы иногда относят и к канальному уровню. Классические примеры протоколов сетевого уровня: IP (стек TCP/IP), IPX (стек Novell).

Транспортный уровень (Transport Layer)

На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Некоторые приложения самостоятельно выполняют обработку ошибок при передаче данных, но большинство все же предпочитают иметь дело с надежным соединением, которое как раз и призван обеспечить транспортный уровень. Этот уровень обеспечивает требуемую приложению или верхнему уровню (сеансовому или прикладному) надежность доставки пакетов. На транспортном уровне определены пять классов сервиса:

1. Срочность;
2. Восстановление прерванной связи
3. Наличие средств мультиплексирования нескольких соединений;
4. Обнаружение ошибок;
5. Исправление ошибок.

Сеансовый уровень (Session Layer)

Сеансовый уровень устанавливает и разрывает соединения между компьютерами, управляет диалогом между ними, а также предоставляет средства синхронизации. Средства синхронизации позволяют вставлять определенную контрольную информацию в длинные передачи (точки). Благодаря этому в случае обрыва связи можно вернуться назад (к последней точке) и продолжить передачу с места обрыва. Сеанс — это логическое соединение между компьютерами. Каждый сеанс имеет три фазы:

1. Установление соединения. Здесь узлы «договариваются» между собой о протоколах и параметрах связи.
2. Передача информации.
3. Разрыв связи.

Представительный уровень (Presentation Layer)

Представительный уровень изменяет форму передаваемой информации, но не изменяет ее содержания. Например, средствами этого уровня может быть выполнено преобразование информации из одной кодировки в другую. Также на этом уровне выполняется шифрование и дешифрование данных. обмен данными.

Прикладной уровень (Application Layer)

Данный уровень представляет собой набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к совместно используемым ресурсам. Единица данных называется сообщением. Примеры протоколов: HTTP, FTP, TFTP, SMTP, POP, SMB, NFS.

Оглавление