За что отвечают устройства используемые на физическом уровне

IT-блог о веб-технологиях, серверах, протоколах, базах данных, СУБД, SQL, компьютерных сетях, языках программирования и создание сайтов.

Физический уровень модели OSI. Первый уровень: нижний уровень или фундамент передачи данных?

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем рубрику Сервера и протоколы. Недавно я обновил на своем блоге публикацию о модели сетевого взаимодействия OSI, публикация получилась довольно-таки большой, но подробной и, надеюсь, понятной, в ней было два примера, которые должны помочь даже специально не подготовленному человеку понять процесс передачи данных между компьютерами и, собственно, понять, как работает сеть Интернет. Мне захотелось немного более подробно написать о процессах и особенностях каждого из уровней модели OSI: вспомнить чему меня учили в университете. Начну я с самых низов, поэтому первая публикация будет о физическом уровне сетевой модели.

Физический уровень модели OSI. Первый уровень

Итак, в данной публикации мы с вами поговорим о процессах, особенностях и назначении физического уровня модели OSI. Стоит заметить, что это первый уровень модели сетевого взаимодействия или нижний уровень модели OSI. Процессы, происходящие на первом уровне эталонной не стоит недооценивать, так как это по своей сути фундамент, на котором базируются вся передача данных. Физический уровень описывает естественные или природные процессы и дает им характеристики, которыми можно манипулировать. Также в данном записи мы с вами посмотрим на некоторые стандарты и протоколы, которые можно отнести к первому уровню эталонной модели и разберемся с функциями и назначением оборудования, которое работает на физическом уровне сетевой модели.

Назначения, процессы и особенности первого уровня модели OSI: единицы измерения

Ранее мы подробно рассмотрели особенности эталонной модели сетевого взаимодействия OSI. Давайте теперь поговорим детально о том, что происходит на физическом уровне модели OSI. Во-первых, нужно разобраться с назначением первого уровня эталонной модели, а затем поговорить про процессы, которые описывает физический уровень модели OSI.

Начнем по порядку и разберемся с назначением первого уровня модели OSI. Пожалуй, если смотреть на модель OSI с материальной точки зрения, то первый уровень – это основной уровень эталонной модели, который отвечает за непосредственную передачу данных и связь между устройствами. Первый уровень модели OSI представляет собой физическую среду для передачи данных: радиоэфир, коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно и другие.

Физический уровень описывает то, как будут передаваться данные между устройствами в той или иной среде. Единицей измерения на физическом уровне является бит. Поэтому, можно сказать, что физический уровень описывает способы передачи битов между устройствами по различным линиям связи. Физический уровень описывает параметры сигналов, которые передаются в той или иной среде, например: частоту, уровень нуля и единицы, амплитуду сигнала, тип модуляции сигнала и другие параметры.

Физический уровень модели OSI – это фундамент, на котором держится передача данных, так как на этом уровне происходит манипуляция естественными характеристиками, такими как: напряжение, сила тока, время и прочее. Мы сейчас не будем вдаваться в детали передачи электросигналов, но стоит заметить, что данный процесс описывается в математике при помощи рядов Фурье.

Отметим, что в основе многих протоколов передачи данных лежит архитектура взаимодействия клиент-сервер. Так, например, протокол HTTP явно реализует данную модель. Мы можем утверждать, что на физическом уровне уже происходит разделение на клиент и сервер. Это видно из того, что передающее устройство и принимающее устройство ведут себя по-разному (происходит разделение задач), а в некоторых случаях используются разные коннекторы для оконечных устройств и устройств предоставляющих услугу.

Протоколы и стандарты физического уровня модели OSI

Стоит заметить, что на физическом уровне очень много стандартов и протоколов. Например, есть несколько стандартов, которые описывают способы «обжимки» витой пары. Мы рекомендуем вам искать необходимый стандарт в рамках ваших задач, так как даже их полное перечисление без описания займет очень много время и места. Перечислим лишь некоторые протоколы физического уровня модели OSI, которые сейчас на слуху:

На самом деле протоколов и стандартов, которые можно было бы отнести к первому уровню модели OSI гораздо больше, поэтому рекомендуем вам для более детального изучения обращаться к специализированной литературе, описывающую ту или иную технологию передачи данных.

Оборудование физического уровня модели OSI

Помимо того, что на физическом уровне описываются естественные характеристики сигналов и среда, в которой эти сигналы распространяются, есть еще и оборудование, которое можно отнести к физическому уровню. Обычно оборудование физического уровня модели OSI используется для изменения основных характеристик сигнала:

Список оборудования первого уровня модели OSI можно было бы продолжать, но, как нам кажется, данных примеров достаточно, чтобы понять основное назначения оборудования, которое работает на физическом уровне эталонной модели сетевого взаимодействия.

Источник

📑 Физический уровень модели OSI

Физический уровень (Physical layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или радио-канал. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие.

На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, например, крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. Сетевой адаптер работает на физическом и канальном уровнях. К физическому уровню относится та часть функций сетевого адаптера, которая связана с приемом и передачей сигналов по линии связи, а получение доступа к разделяемой среде передачи, распознавание МАС-адреса компьютера — это уже функция канального уровня.

Осуществляют передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов.

На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.

физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды сред передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и BNC.

Протоколы физического уровня: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, GSM Um radio interface, ITU и ITU-T, TransferJet, ARINC 818, G.hn/G.9960, модификации стандарта Ethernet: 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-T (включает 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX), 1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX

Для построения простейшей односегментной сети достаточно иметь сетевые адаптеры и кабель подходящего типа. Но даже в этом простом случае часто используются дополнительные устройства — повторители сигналов, позволяющие преодолеть ограничения на максимальную длину кабельного сегмента.

Для прокладки новых сетей лучше всего использовать кабель CAT 5e. И хотя CAT 5 и CAT 5e оба пропускают частоту 100 МГц, кабель CAT5e производится с учетом дополнительных параметров, важных для лучшей передачи высокочастотных сигналов.

Гигабитный Ethernet может работать на существующей кабельной структуре 5 категории. Согласитесь, подобная возможность очень удобна. Как правило, все современные сети используют кабель пятой категории, если только ваша сеть не была установлена в 1996 году или раньше (стандарт был утвержден в 1995 году). Однако здесь существует несколько подводных камней:

В сети Ethernet существует два типа разводки кабелей. Первый тип используется для прямых соединений (коммутатор-коммутатор, компьютер-коммутатор) и кроссовер, который используется в локальных компьютерных сетях для прямого соединения двух компьютеров.

Распиновка кабеля в RJ-45:

Прямое соединение 10/100/1000

С одной стороны	С другой стороны
1: Бело-оранжевый	1: Бело-оранжевый
2: Оранжевый	2: Оранжевый
3: Бело-зелёный	3: Бело-зелёный
4: Синий	4: Синий
5: Бело-синий	5: Бело-синий
6: Зелёный	6: Зелёный
7: Бело-коричневый	7: Бело-коричневый
8: Коричневый	8: Коричневый

Кросовер 10/100

С одной стороны	С другой стороны
1: Бело-оранжевый	1: Бело-зеленый
2: Оранжевый	2: Зеленый
3: Бело-зелёный	3: Бело-оранжевый
4: Синий	4: Синий
5: Бело-синий	5: Бело-синий
6: Зелёный	6: Оранжевый
7: Бело-коричневый	7: Бело-коричневый
8: Коричневый	8: Коричневый

Кросовер 1000BASE-SX

С одной стороны	С другой стороны
1: Бело-оранжевый	1: Бело-зелёный
2: Оранжевый	2: Зелёный
3: Бело-зелёный	3: Бело-оранжевый
4: Синий	4: Бело-коричневый
5: Бело-синий	5: Коричневый
6: Зелёный	6: Оранжевый
7: Бело-коричневый	7: Синий
8: Коричневый	8: Бело-синий

Основная функция повторителя (repeater), как это следует из его названия — повторение сигналов, поступающих на один из его портов, на всех остальных портах (Ethernet). Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность, и за счет этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными в сети станциями.

Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI, ретранслируя входящий сигнал с одного из портов в сигнал на все остальные (подключённые) порты, реализуя, таким образом, свойственную Ethernet топологию общая шина, c разделением пропускной способности сети между всеми устройствами и работой в режиме полудуплекса. Коллизии (то есть попытка двух и более устройств начать передачу одновременно) обрабатываются аналогично сети Ethernet на других носителях — устройства самостоятельно прекращают передачу и возобновляют попытку через случайный промежуток времени, говоря современным языком, концентратор объединяет устройства в одном домене коллизий.

Концентраторы образуют из отдельных физических отрезков кабеля общую среду передачи данных — логический сегмент. Логический сегмент также называют доменом коллизий, поскольку при попытке одновременной передачи данных любых двух компьютеров этого сегмента, хотя бы и принадлежащих разным физическим сегментам, возникает блокировка передающей среды. Следует особо подчеркнуть, что какую бы сложную структуру не образовывали концентраторы, например, путем иерархического соединения, все компьютеры, подключенные к ним, образуют единый логический сегмент, в котором любая пара взаимодействующих компьютеров полностью блокирует возможность обмена данными для других компьютеров.

Основными характеристиками сетевых концентраторов являются:

Оборудования физического уровня модели OSI достаточно для построения простейшей локальной сети.

Источник

Функции физического уровня модели OSI.

В прошлой статье “Сетевая модель OSI” мы рассмотрели все уровни данной модели, но не полностью. В этой статье мы рассмотрим функции физического уровня и правила обжима витой пары. Вспомним чем занимается физический уровень.

Физический уровень (Physical layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или радио-канал.

К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление.

Полоса пропускания (прозрачности) — диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) акустического, радиотехнического, оптического или механического устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы.

Помехозащищённость – это способность системы связи противостоять воздействию мощных помех.

Помехозащищенность включает в себя скрытность системы связи и её помехоустойчивость, так как для создания мощных помех надо сначала обнаружить систему связи и измерить основные параметры её сигналов, а затем организовать мощную, наиболее сильнодействующую помеху.

Чем выше скрытность и помехоустойчивость, тем выше помехозащищённость системы связи.

Волновое сопротивление – сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль однородной линии без отражения, т.е. при условии, что на процесс передачи не влияют несогласованности на концах линии.

Волновое сопротивление – это параметр типа кабеля, зависящий только от его устройства (сечения, количества и формы проводников, толщины и материала изоляции и т.д.). Величина волнового сопротивления обязательно указывается в сопроводительной документации на кабель и составляет обычно от 50—100 Ом для коаксиального кабеля, до 100—150 Ом для витой.

Функции физического уровня

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. Сетевой адаптер работает на физическом и канальном уровнях. К физическому уровню относится та часть функций сетевого адаптера, которая связана с приемом и передачей сигналов по линии связи.

Протоколы физического уровня

IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIA RS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi, Etherloop, GSM Um radio interface, ITU и ITU-T, TransferJet, ARINC 818, G.hn/G.9960.

Модификации стандарта Ethernet: 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-T (включает 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX), 1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX.

Организация сети

Обжим витой пары

Под обжимом витой пары подразумевают процедуру закрепления специальных разъемов, расположенных на конце шнура.

В качестве разъемов обычно используют 8-контактные коннекторы 8P8C, известные под названием RJ-45. Разъемы могут быть двух видов: неэкранированные – предназначенные для провода UTP; экранированные – для кабелей FTP или STP.

Что понадобится для обжимки?

1. Кримпер. Это специальные клещи, служащие для обжимки разъемов RJ-45 (восьмипроводный. Используется для построения локальной сети) и/или RJ-11 (Двухпроводный. Используется для подключения двухпроводных телефонных аппаратов).

2. Стриппер – универсальный инструмент для «разделки» витой пары (обрезка, снятие изоляции и т.д.).

3. Тестер для витой пары. При помощи данного устройства можно выявить как проблему с кабелем (обрыв, замыкание) так и неправильное обжатие.

Последовательность обжима 8 жильной витой пары

Существует два стандарта обжима 8-ми жильной витой пары: Т568А и Т568В.

Перекрестный кабель

Перекрёстный кабель, также кросс-кабель (crossover cable) — тип кабеля Ethernet, необходимый для подключения компьютеров напрямую. Чаще всего он используется для соединения однотипных устройств друг с другом, например, двух компьютеров или двух сетевых коммутаторов.

Последовательность обжима кросс-кабеля

Перекрестный кабель вариант № 1. Для сетей 100 мбит/с.

Первый вариант очень прост. С одной стороны кабеля мы обжимаем по категории Т568А, а с другой стороны по категории Т568B.

Перекрестный кабель вариант № 2. Для сетей 1000 мбит/с

Во втором варианте обжимаем с одной стороны по категории Т568B, а с другой стороны по следующей схеме:

Если вы хотите научиться обжимать кабель советую купить необходимые инструменты и попробовать обжать кабель по любой схеме. Проверить работу кабеля вы сможете на своем компьютере. Желаю удачи!

Источник

Физический уровень

Физический уровень — самый нижний уровень сетевой модели OSI, предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, физический уровень осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие свойства среды сети передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передачи данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232C, RJ-11, RJ-45, разъёмы AUI и BNC.

Стандарты и протоколы передачи данных

Основные протоколы TCP/IP по уровням модели OSI
Прикладной

Электронная почта	SMTP • POP3 • IMAP4
Передача файлов	FTP • TFTP • SFTP
Удалённый доступ	rlogin • Telnet • RDP

ПредставленияXDR • SSLСеансовыйADSP • H.245 • iSNS • NetBIOS • PAP • RPC • L2TP • PPTP • RTCP • SMPP • SCP • SSH • ZIP • SDPТранспортныйTCP • UDP • SCTP • DCCP • RUDP • RTPСетевойIPv4 • IPv6 • IPsec • ICMP • IGMP • ARP • RARP • RIP2 • OSPFКанальныйEthernet • PPPoE • PPP • L2F • 802.11 Wi-Fi • 802.16 WiMax • Token ring • ARCNET • FDDI • HDLC • SLIP • ATM • DTM • X.25 • Frame relay • SMDS • STPФизическийEthernet • RS-232 • EIA-422 • RS-449 • RS-485Список портов TCP и UDP

Полезное

Смотреть что такое «Физический уровень» в других словарях:

физический уровень — Уровень взаимосвязи открытых систем, обеспечивающий установление, поддержание и разъединение физического соединения между логическими объектами уровня звена данных и передачу битов данных между этими объектами [ГОСТ 24402 88] Тематики сети… … Справочник технического переводчика

Физический уровень — 25. Физический уровень Physical layer Уровень взаимосвязи открытых систем, обеспечивающий установление, поддержание и разъединение физического соединения между логическими объектами уровня звена данных и передачу битов данных между этими… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Физический уровень — 1. Уровень взаимосвязи открытых систем, обеспечивающий установление, поддержание и разъединение физического соединения между логическими объектами уровня звена данных и передачу битов данных между этими объектами Употребляется в документе: ГОСТ… … Телекоммуникационный словарь

ГОСТ Р 50434-92: Устройства числового программного управления для металлообрабатывающего оборудования. Производственный канал асинхронной передачи данных и физический уровень. Полудуплексная передача данных — Терминология ГОСТ Р 50434 92: Устройства числового программного управления для металлообрабатывающего оборудования. Производственный канал асинхронной передачи данных и физический уровень. Полудуплексная передача данных оригинал документа: 2.2.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Уровень — в модели OSI набор структур и программ, обеспечивающих обработку определенного класса событий. Уровень выступает единицей декомпозиции совокупности функций, обеспечивающих информационное взаимодействие прикладных процессов. В модели OSI выделяют… … Финансовый словарь

Уровень представления — Сетевая модель OSI (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model) абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Представляет уровневый подход к… … Википедия

Уровень представления данных — Сетевая модель OSI (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model) абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Представляет уровневый подход к… … Википедия

УРОВЕНЬ ЖИЗНИ — УРОВЕНЬ ЖИЗНИ, социально экон. категория, характеризующая уровень и степень удовлетворения материальных, духовных и социальных потребностей нас. страны (или отд. терр.), классов и социальных групп, семьи, индивида. Категорию У. ж. ввел К. Маркс… … Демографический энциклопедический словарь

физический протокол — Уровень протокола передачи данных между ЭВМ и средой передачи данных, регламентирующий физические характеристики, которые, как правило, стандартизируются, например RS 485. [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике … Справочник технического переводчика

Физический факультет МГУ — Координаты: 55°42′00″ с. ш. 37°31′46″ в. д. / 55.7° с. ш. 37.529444° в. д. … Википедия

Источник

Простое пособие по сетевой модели OSI для начинающих

Открытая сетевая модель OSI (Open Systems Interconnection model) состоит из семи уровней. Что это за уровни, как устроена модель и какова ее роль при построении сетей — в статье.

Модель OSI является эталонной. Эталонная она потому, что полное название модели выглядит как «Basic Reference Model Open Systems Interconnection model», где Basic Reference Model означает «эталонная модель». Вначале рассмотрим общую информацию, а потом перейдем к частным аспектам.

Принцип устройства сетевой модели

Сетевая модель OSI имеет семь уровней, иерархически расположенных от большего к меньшему. То есть, самым верхним является седьмой (прикладной), а самым нижним — первый (физический). Модель OSI разрабатывалась еще в 1970-х годах, чтобы описать архитектуру и принципы работы сетей передачи данных. Важно помнить, что данные передаются не только по сети интернет, но и в локальных сетях с помощью проводных или беспроводных соединений.

В процессе передачи данных всегда участвуют устройство-отправитель, устройство-получатель, а также сами данные, которые должны быть переданы и получены. С точки зрения рядового пользователя задача элементарна — нужно взять и отправить эти данные. Все, что происходит при отправке и приеме данных, детально описывает семиуровневая модель OSI.

На седьмом уровне информация представляется в виде данных, на первом — в виде бит. Процесс, когда информация отправляется и переходит из данных в биты, называется инкапсуляцией. Обратный процесс, когда информация, полученная в битах на первом уровне, переходит в данные на седьмом, называется декапсуляцией. На каждом из семи уровней информация представляется в виде блоков данных протокола — PDU (Protocol Data Unit).

Рассмотрим на примере: пользователь 1 отправляет картинку, которая обрабатывается на седьмом уровне в виде данных, данные должны пройти все уровни до самого нижнего (первого), где будут представлены как биты. Этот процесс называется инкапсуляцией. Компьютер пользователя 2 принимает биты, которые должны снова стать данными. Этот обратный процесс называется декапсуляция. Что происходит с информацией на каждом из семи уровней, как и где биты переходят в данные мы разберем в этой статье.

Первый, физический уровень (physical layer, L1)

Начнем с самого нижнего уровня. Он отвечает за обмен физическими сигналами между физическими устройствами, «железом». Компьютерное железо не понимает, что такое картинка или что на ней изображено, железу картинка понятна только в виде набора нулей и единиц, то есть бит. В данном случае бит является блоком данных протокола, сокращенно PDU (Protocol Data Unit).

Каждый уровень имеет свои PDU, представляемые в той форме, которая будет понятна на данном уровне и, возможно, на следующем до преобразования. Работа с чистыми данными происходит только на уровнях с пятого по седьмой.

Устройства физического уровня оперируют битами. Они передаются по проводам (например, через оптоволокно) или без проводов (например, через Bluetooth или IRDA, Wi-Fi, GSM, 4G и так далее).

Второй уровень, канальный (data link layer, L2)

Когда два пользователя находятся в одной сети, состоящей только из двух устройств — это идеальный случай. Но что если этих устройств больше?

Второй уровень решает проблему адресации при передаче информации. Канальный уровень получает биты и превращает их в кадры (frame, также «фреймы»). Задача здесь — сформировать кадры с адресом отправителя и получателя, после чего отправить их по сети.

У канального уровня есть два подуровня — это MAC и LLC. MAC (Media Access Control, контроль доступа к среде) отвечает за присвоение физических MAC-адресов, а LLC (Logical Link Control, контроль логической связи) занимается проверкой и исправлением данных, управляет их передачей.

На втором уровне OSI работают коммутаторы, их задача — передать сформированные кадры от одного устройства к другому, используя в качестве адресов только физические MAC-адреса.

Третий уровень, сетевой (network layer, L3)

На третьем уровне появляется новое понятие — маршрутизация. Для этой задачи были созданы устройства третьего уровня — маршрутизаторы (их еще называют роутерами). Маршрутизаторы получают MAC-адрес от коммутаторов с предыдущего уровня и занимаются построением маршрута от одного устройства к другому с учетом всех потенциальных неполадок в сети.

На сетевом уровне активно используется протокол ARP (Address Resolution Protocol — протокол определения адреса). С помощью него 64-битные MAC-адреса преобразуются в 32-битные IP-адреса и наоборот, тем самым обеспечивается инкапсуляция и декапсуляция данных.

Четвертый уровень, транспортный (transport layer, L4)

Все семь уровней модели OSI можно условно разделить на две группы:

Уровни группы Media Layers (L1, L2, L3) занимаются передачей информации (по кабелю или беспроводной сети), используются сетевыми устройствами, такими как коммутаторы, маршрутизаторы и т.п. Уровни группы Host Layers (L4, L5, L6, L7) используются непосредственно на устройствах, будь то стационарные компьютеры или портативные мобильные устройства.

Четвертый уровень — это посредник между Host Layers и Media Layers, относящийся скорее к первым, чем к последним, его главной задачей является транспортировка пакетов. Естественно, при транспортировке возможны потери, но некоторые типы данных более чувствительны к потерям, чем другие. Например, если в тексте потеряются гласные, то будет сложно понять смысл, а если из видеопотока пропадет пара кадров, то это практически никак не скажется на конечном пользователе. Поэтому, при передаче данных, наиболее чувствительных к потерям на транспортном уровне используется протокол TCP, контролирующий целостность доставленной информации.

Для мультимедийных файлов небольшие потери не так важны, гораздо критичнее будет задержка. Для передачи таких данных, наиболее чувствительных к задержкам, используется протокол UDP, позволяющий организовать связь без установки соединения.

При передаче по протоколу TCP, данные делятся на сегменты. Сегмент — это часть пакета. Когда приходит пакет данных, который превышает пропускную способность сети, пакет делится на сегменты допустимого размера. Сегментация пакетов также требуется в ненадежных сетях, когда существует большая вероятность того, что большой пакет будет потерян или отправлен не тому адресату. При передаче данных по протоколу UDP, пакеты данных делятся уже на датаграммы. Датаграмма (datagram) — это тоже часть пакета, но ее нельзя путать с сегментом.

Главное отличие датаграмм в автономности. Каждая датаграмма содержит все необходимые заголовки, чтобы дойти до конечного адресата, поэтому они не зависят от сети, могут доставляться разными маршрутами и в разном порядке. Датаграмма и сегмент — это два PDU транспортного уровня модели OSI. При потере датаграмм или сегментов получаются «битые» куски данных, которые не получится корректно обработать.

Первые четыре уровня — специализация сетевых инженеров, но с последними тремя они не так часто сталкиваются, потому что пятым, шестым и седьмым занимаются разработчики.

Пятый уровень, сеансовый (session layer, L5)

Пятый уровень оперирует чистыми данными; помимо пятого, чистые данные используются также на шестом и седьмом уровне. Сеансовый уровень отвечает за поддержку сеанса или сессии связи. Пятый уровень оказывает услугу следующему: управляет взаимодействием между приложениями, открывает возможности синхронизации задач, завершения сеанса, обмена информации.

Службы сеансового уровня зачастую применяются в средах приложений, требующих удаленного вызова процедур, т.е. чтобы запрашивать выполнение действий на удаленных компьютерах или независимых системах на одном устройстве (при наличии нескольких ОС).

Примером работы пятого уровня может служить видеозвонок по сети. Во время видеосвязи необходимо, чтобы два потока данных (аудио и видео) шли синхронно. Когда к разговору двоих человек прибавится третий — получится уже конференция. Задача пятого уровня — сделать так, чтобы собеседники могли понять, кто сейчас говорит.

Шестой уровень, представления данных (presentation layer, L6)

О задачах уровня представления вновь говорит его название. Шестой уровень занимается тем, что представляет данные (которые все еще являются PDU) в понятном человеку и машине виде. Например, когда одно устройство умеет отображать текст только в кодировке ASCII, а другое только в UTF-8, перевод текста из одной кодировки в другую происходит на шестом уровне.

Шестой уровень также занимается представлением картинок (в JPEG, GIF и т.д.), а также видео-аудио (в MPEG, QuickTime). Помимо перечисленного, шестой уровень занимается шифрованием данных, когда при передаче их необходимо защитить.

Седьмой уровень, прикладной (application layer)

Седьмой уровень иногда еще называют уровень приложений, но чтобы не запутаться можно использовать оригинальное название — application layer. Прикладной уровень — это то, с чем взаимодействуют пользователи, своего рода графический интерфейс всей модели OSI, с другими он взаимодействует по минимуму.

Все услуги, получаемые седьмым уровнем от других, используются для доставки данных до пользователя. Протоколам седьмого уровня не требуется обеспечивать маршрутизацию или гарантировать доставку данных, когда об этом уже позаботились предыдущие шесть. Задача седьмого уровня — использовать свои протоколы, чтобы пользователь увидел данные в понятном ему виде.

Протоколы здесь используют UDP (например, DHCP, FTP) или TCP (например, HTTP, HTTPS, SFTP (Simple FTP), DNS). Прикладной уровень является самым верхним по иерархии, но при этом его легче всего объяснить.

Критика модели OSI

Семиуровневая модель была принята в качестве стандарта ISO/IEC 7498, действующего по сей день, однако, модель имеет свои недостатки. Среди основных недостатков говорят о неподходящем времени, плохой технологии, поздней имплементации, неудачной политике.

Первый недостаток — это неподходящее время. На разработку модели было потрачено неоправданно большое количество времени, но разработчики не уделили достаточное внимание существующим в то время стандартам. В связи с этим модель обвиняют в том, что она не отражает действительность. В таких утверждениях есть доля истины, ведь уже на момент появления OSI другие компании были больше готовы работать с получившей широкое распространение моделью TCP/IP.

Вторым недостатком называют плохую технологию. Как основной довод в пользу того, что OSI — это плохая технология, приводят распространенность стека TCP/IP. Протоколы OSI часто дублируют другу друга, функции распределены по уровням неравнозначно, а одни и те же задачи могут быть решены на разных уровнях.

Разделение на семь уровней было скорее политическим, чем техническим. При построении сетей в реальности редко используют уровни 5 и 6, а часто можно обойтись только первыми четырьмя. Даже изначальное описание архитектуры в распечатанном виде имеет толщину в один метр.

Кроме того, в отличие от TCP/IP, OSI никогда не ассоциировалась с UNIX. Добиться широкого распространения OSI не получилось потому, что она проектировалась как закрытая модель, продвигаемая Европейскими телекоммуникационными компаниями и правительством США. Стек протоколов TCP/IP изначально был открыт для всех, что позволило ему набрать популярность среди сторонников открытого программного кода.

Даже несмотря на то, что основные проблемы архитектуры OSI были политическими, репутация была запятнана и модель не получила распространения. Тем не менее, в сетевых технологиях, при работе с коммутацией даже сегодня обычно используют модель OSI.

Вывод, роль модели OSI при построении сетей

В статье мы рассмотрели принципы построения сетевой модели OSI. На каждом из семи уровней модели выполняется своя задача. В действительности архитектура OSI сложнее, чем мы описали. Существуют и другие уровни, например, сервисный, который встречается в интеллектуальных или сотовых сетях, или восьмой — так называют самого пользователя.

Как мы упоминали выше, оригинальное описание всех принципов построения сетей в рамках этой модели, если его распечатать, будет иметь толщину в один метр. Но компании активно используют OSI как эталон. Мы перечислили только основную структуру словами, понятными начинающим.

Модель OSI служит инструментом при диагностике сетей. Если в сети что-то не работает, то гораздо проще определить уровень, на котором произошла неполадка, чем пытаться перестроить всю сеть заново.

Зная архитектуру сети, гораздо проще ее строить и диагностировать. Как нельзя построить дом, не зная его архитектуры, так невозможно построить сеть, не зная модели OSI. При проектировании важно учитывать все. Важно учесть взаимодействие каждого уровня с другими, насколько обеспечивается безопасность, шифрование данных внутри сети, какой прирост пользователей выдержит сеть без обрушения, будет ли возможно перенести сеть на другую машину и т.д. Каждый из перечисленных критериев укладывается в функции одного из семи уровней.

Источник

• через какое время делают повторное эко →