Сетевая модель OSI. Уровни модели OSI. Сетевая модель оси

Уровни модели osi

Модель osi что же это такое? В интернете можно найти кучу информации, но звучит она достаточно заумно и непонятно. А ведь это основа работы сети. Фактически «законы общения» аппаратуры в сети. Если вы даже не связанны с IT сферой, понимание данной модели не помешает. Я напишу вам своими словами, чтобы вы представили себе картину в целом.

Уровни модели osi, которых 7, представляют собой 5 типов данных – биты, кадры, пакеты, сегменты и данные. Поймете принцип работы данных, сопоставите их с уровнями и считайте, что почти знаете модель osi. Прочитайте статью, и вам все будет ясно.

Сначала для примера выдумаем, представим некую иерархию, «модель жизни», в который тоже будет 5 уровней – атомы, молекулы, клетки(бактерии), люди , народы(общины). Тут все понятно. Каждый «уровень жизни» выполняет свои функции, рассматривая под микроскопом мы видим самый низкий уровень, который в принципе может существовать без уровня выше.

Так же само работают и типы данных. Каждому из них соответствует свой уровень модели кроме 5-го, ему соответствуют сразу 3.

В интернете, в различных статьях разбирают по уровням, с последнего, мы будем разбирать по типам и уровням сразу, начиная с 1-го. Без разницы как, главное понять принцип.

1-й. Биты, физический уровень. (bit –кусочек, частичка с англ.) импульсы, частички которые передаются в физической среде. Являет собой среду передачи данных – wifi (радиоимпульсы), электричество в сетевых проводах, оптоволокно(световой импульс) и т.п.

Протоколы: 802.11, Wi-Fi, GSM, IEEE 802.15 (Bluetooth)...

2-й Кадры, канальный уровень. Импульсы, с провода, или радиоэфира попадают в разъем(канал) оборудования. Там они преобразуются в кадры. Проверяется их целостность, возможна отправка дальше. Отправка идет по Mac – адресу. Оборудование, способное выполнять такие простейшие операции – коммутаторы, мосты, свитчи

Протоколы: Ethernet, ARCnet, ATM…

3-й Пакеты, сетевой уровень. Кадры «могут гулять» на небольшие расстояния. От одного интерфейса (mac - адреса) к другому. Для того, чтобы информация дошла до конкретного места, она упаковывается в пакеты и будет гулять по сети, пройдя возможно десятки компьютеров, но доберётся до нужного места. Передача идет уже не по mac-адресу а по ip адресу. Оборудование, которое может выполнять эти функции это роутеры, маршрутизаторы.

Протоколы: IP/IPv4/IPv6, IPsec…

4-й Сегменты, транспортный уровень. Качаем мы фильм, который разбит на миллион пакетов, все перекачались, а один заблудился, и все вместе теперь не склеить. Чтоб такого не сталось, на этом уровне пакеты объединяться в сегменты и так транспортируются, если какой-то теряеться, идет запрос на повтор потери. Если пришло 2 одинаковых, ненужные удаляться. Так работает протокол TCP, UDP работает быстрее, но может терять сегменты. У каждого свое применение, например, говоря в скайпе будет бессмысленно, попросить абонента повторить потерянную букву, а вот попросить сервер переслать потерянный кусок фильма невопрос.

Протоколы: TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol), SST…

5-й Тип – Данные

Уровни: 5-й - сеансовый, 6-й – представительский, 7-й – прикладной

5-й уровень сеансовый. Нам нужны не сегменты, а данные, а поступать они будут, только если начать сеанс с сервером. Выбирая «скачать фильм» с интернета, мы открываем сеанс связи с сервером и закроется он автоматически после закачки. На этом уровне определяется синхронизация, права, обмен.

Протоколы: ADSP, ASP…

6-й уровень.представительский. Итак, у нас уже есть данные, непонятный файлик, который ничего не делает, нам нужно как-то презентовать его. Возможно, сжать, или распаковать, найти кодировку для открытия, или возможно шифр, для передачи по сети. Все это происходит на этом уровне.

Протоколы: LPP, NDR

7-й уровень. Прикладной (application, уровень приложений) Собственно тот уровень, на котором мы и работаем. Нам в принципе и данные не нужны, нам нужно, чтобы работала наша программа, приложение. Это самый верхний уровень, на котором приложение, которое находиться на нашем компьютере будет обращаться в сеть, за необходимыми данными.

Уровни модели osi это правила работы сети, возможно в будущем будет разработана другая модель, но пока что весь интернет работает по данным законам, и в ближайшее время точно ничего не поменяется.

pc-knowledge.ru

Сетевая модель OSI кратко - Железо

Сетевая модель OSI содержит семь пронумерованных уровней, каждый из которых выполняет свои особые функции в сети.

Уровень 7 — уровень приложений.
Уровень 6 — уровень представления данных.
Уровень 5 — сеансовый уровень.
Уровень 4 — транспортный уровень.
Уровень 3 — сетевой уровень.
Уровень 2 — канальный уровень.
Уровень 1 — физический уровень.

Уровень 7: уровень приложений

Уровень приложений (application layer) является ближайшим к пользователю и предоставляет службы его приложениям. От других уровней он отличается тем, что не предоставляет служб другим уровням; вместо этого он предоставляет службы только приложениям, которые находятся вне рамок эталонной модели OSI. Примерами таких приложений могут служить электронные таблицы (например, программа Excel) или текстовые процессоры (например, программа Word). Уровень приложений определяет доступность партнеров по сеансу связи друг для друга, а также синхронизирует связь и устанавливает соглашение о процедурах восстановления данных в случае ошибок и процедурах контроля целостности данных. Примерами приложений седьмого уровня могут служить протоколы Telnet и HTTP.

Уровень 6: уровень представления данных

Задача уровня представления данных (presentation layer) состоит в том, чтобы информация уровня приложений, которую посылает одна система (отправитель), могла быть прочитана уровнем приложений другой системы (получателя). При необходимости уровень представления преобразует данные в один из многочисленных существующих форматов, который поддерживается обеими системами. Другой важной задачей этого уровня является шифрование и расшифровка данных. Типовыми графическими стандартами шестого уровня являются стандарты PICT, TIFF и JPEG. Примерами стандартов шестого уровня эталонной модели, описывающих формат представления звука и видео, являются стандарты MIDI и MPEG.

Уровень 5: сеансовый уровень

Как показывает само название этого уровня, сеансовый уровень (session layer) устанавливает сеанс связи между двумя рабочими станциями, управляет им и разрывает его. Сеансовый уровень предоставляет свои службы уровню представления данных. Он также синхронизирует диалог между уровнями представления двух систем и управляет обменом данными. Кроме своей основной постоянной функции — управления, уровень сеанса связи обеспечивает эффективную передачу данных, требуемый класс обслуживания и рассылку экстренных сообщений о наличии проблем на сеансовом уровне, уровне представления данных или уровне приложений. Примерами протоколов пятого уровня могут служить сетевая файловая система (Network File System — NFS), система X-Window и протокол сеанса AppleTalk (AppleTalk Session Protocol — ASP).

Уровень 4: транспортный уровень

Транспортный уровень (transport layer) сегментирует данные передающей станции и вновь собирает их в одно целое на принимающей стороне. Границу между транспортным уровнем и уровнем сеанса связи можно рассматривать как границу между протоколами приложений и протоколами передачи данных. В то время как уровни приложений, представления данных и сеанса связи занимаются аспектами коммуникаций, которые связаны с работой приложений, нижние четыре уровня решают вопросы транспортировки данных по сети. Транспортный уровень пытается обеспечить службу передачи данных таким образом, чтобы скрыть от верхних уровней детали процесса передачи данных. В частности, задачей транспортного уровня является обеспечение надежности передачи данных между двумя рабочими станциями.

При обеспечении службы связи транспортный уровень устанавливает, поддерживает и соответствующим образом ликвидирует виртуальные каналы. Для обеспечения надежности транспортной службы используются выявление ошибок при передаче и управление информационными потоками. Примерами протоколов четвертого уровня могут служить протокол управления передачей (Transmission Control Protocol — TCP), протокол пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol — UDP) и протокол последовательного обмена пакетами (Sequenced Packet Exchange — SPX).

Уровень 3: сетевой уровень

Сетевой уровень (network layer) является комплексным уровнем, обеспечивающим выбор маршрута и соединение между собой двух рабочих станций, которые могут быть расположены в географически удаленных друг от друга сетях. Кроме того, сетевой уровень решает вопросы логической адресации. Примерами протоколов третьего уровня могут служить Internet»протокол (IP), протокол межсетевого пакетного обмена (Internetwork Packet Exchange — IPX) и протокол AppleTalk.

Уровень 2: канальный уровень

Канальный уровень (data link layer) обеспечивает надежную передачу данных по физическому каналу. При этом канальный уровень решает задачи физической (в противоположность логической) адресации, анализа сетевой топологии, доступа к сети, уведомления об ошибках, упорядоченной доставки фреймов и управления потоками.

Уровень 1: физический уровень

Физический уровень (physical layer) определяет электрические, процедурные и функциональные спецификации для активизации, поддержки и отключения физических каналов между конечными системами. Спецификациями физического уровня определяются уровни напряжений, синхронизация изменений напряжения, физическая скорость передачи данных, максимальная дальность передачи, физические соединения и другие аналогичные параметры.

hron.com.ua

Сетевая модель OSI. Уровни модели OSI

Модель OSI — это базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем. Она представляет собой систему, состоящую из семи уровней, на каждом из которых задействованы определенные сетевые протоколы, обеспечивающие передачу данных на всех ступенях взаимодействия.

Общие сведения

Для того чтобы облегчить понимание и проще ориентироваться в различных направлениях работы с сетевыми протоколами, была создана принятая за эталон модульная система, благодаря чему стало гораздо проще локализовать проблему, зная, на каком из участков сети она располагается.

На каждом из уровней модели OSI ведется работа с определенными наборами протоколов (стеками). Они четко локализуются в рамках каждого уровня, не выходя за его границы, при этом будучи связанными в четкую и удобную для восприятия систему.

Итак, сколько уровней в сетевой модели OSI и какие они?

Физический.
Канальный.
Сетевой.
Транспортный.
Сеансовый.
Представительский.
Прикладной.

Чем сложнее структура сетевого устройства, тем большее количество возможностей оно открывает, при этом работает одновременно на большем количестве уровней модели. Это влияет в том числе и на быстродействие устройств: чем больше уровней задействовано, тем медленнее происходит работа.

Взаимодействие уровней происходит при помощи интерфейсов между двумя соседними уровнями и через протоколы в рамках одного уровня.

Физический уровень

Первый уровень сетевой модели OSI - среда передачи данных. На нем происходит передача данных как таковая. За единицу нагрузки принимается бит. Происходит передача сигнала по кабелю или беспроводным сетям и соответствующее кодирование в информацию, выраженную посредством битов.

Протоколы, которые здесь задействованы: провод (витая пара, оптика, телефонный кабель и другие), среды беспроводной передачи данных (к примеру, Bluetooth или Wi-Fi) и так далее.

Также на этом уровне работают медиаконвертеры, репитеры сигнала, концентраторы, а также все механические и физические интерфейсы, при помощи которых осуществляют взаимодействие системы.

Канальный уровень

Здесь передача информации происходит в виде блоков данных, которые называются кадрами или фреймами, канальный уровень сетевой модели OSI осуществляет их создание и передачу. Взаимодействует, соответственно, с физическим и сетевым уровнями OSI.

Подразделяется на два подуровня:

LLC — управляет логическим каналом.
MAC — работа с доступом непосредственно к физической среде.

Для облегчения понимания разберем следующий пример.

В компьютере или ноутбуке существует сетевой адаптер. Чтобы он мог корректно работать, используется программное обеспечение, драйвера, относящиеся к верхнему подуровню — через них ведется взаимодействие с процессором, находящимся на нижнем подуровне.

Протоколы используются следующие: PPP (связность двух ПК прямым образом), FDDI (передача данных на расстояние менее двухсот километров), CDP (собственный протокол компании Cisco, используемый для обнаружения и получения информации о соседних сетевых устройствах).

Сетевой уровень

Это уровень модели OSI, отвечающий за маршруты, по которым идет передача данных. Устройства, которые работают на этой ступени, называются маршрутизаторами. Данные на этом уровне передаются пакетами. На канальном уровне устройство определялось при помощи физического адреса (MAC), а на сетевом начинают фигурировать IP-адреса — логический адрес какого-либо устройства сети, интерфейса.

Рассмотрим функции сетевого уровня модели OSI.

Основная задача данной ступени — это обеспечение передачи данных между оконечными устройствами.

Для этого обеспечивается назначение уникального адреса для всех этих устройств, инкапсуляция (снабжение данных соответствующим заголовком или метками, посредством чего и создается основная единица нагрузки — пакет).

Далее пакет необходимо маршрутизировать, а именно доставить к точке назначения. Маршрут может задаваться из большого количества промежуточных точек, которые называются хопами.

Как только пакет достигает точки назначения, происходит процесс декапсуляции — конечный узел исследует полученные данные, чтобы убедиться, что пакет доставлен туда, куда требовалось, и передается на следующий уровень.

Рассмотрим список протоколов сетевого уровня модели OSI. Это упомянутый раньше IP, который входит в стек TCP/IP, ICMP (отвечает за передачу управляющих и сервисных данных), IGMP (групповая передача данных, мультикаст), BGP (осуществление динамической маршрутизации) и многие другие.

Транспортный уровень

Протоколы этого уровня служат для того, чтобы обеспечить надежность передачи сведений от отправляющего устройства до принимающего, отвечают непосредственно за доставку информации.

Основная задача транспортного уровня — чтобы пакеты данных были отправлены и получены без ошибок, отсутствовали потери, соблюдалась последовательность передачи.

Этот уровень работает с целыми блоками данных.

К примеру, требуется передать некий файл по электронной почте. Для того чтобы до получателя дошла корректная информация, требуется соблюдение точной структуры и последовательности передачи данных, ведь если будет утерян хотя бы один бит при загрузке файла, его невозможно будет открыть.

Можно выделить два основных протокола, которые работают на этом уровне: TCP и UDP.

UDP отправляет данные, не запрашивая от оконечного устройства ответ о доставке, и не повторяет отправку в случае неудачи. TCP же, наоборот, устанавливает соединение и требует ответа о доставке данных, если информация не доходит, повторяет отправление.

Сеансовый уровень

Он же сессионный. На этом уровне сетевой модели OSI происходит установка и поддержка сеансов связи между двумя оконечными устройствами. Этот уровень, как и все последующие, работает непосредственно с данными.

Для примера вспомним, как проводятся видеоконференции. Для того чтобы сеанс связи прошел успешно, необходимы соответствующие кодеки, которыми шифруется сигнал, с обязательным требованием наличия их на обоих устройствах. Если на одном из устройств кодек отсутствует или поврежден, связь не будет установлена.

Помимо этого, на сеансовом уровне могут использоваться такие протоколы, как L2TP (туннельный протокол для поддержки пользовательских виртуальных сетей), PAP (отправляет на сервер данные авторизации пользователей без шифрования и подтверждает их подлинность) и другие.

Представительский уровень

Отвечает за отображение данных в необходимом формате. Реализуется видоизменение информации (к примеру, кодирование), для того чтобы поток данных был успешно переведен на транспортный уровень.

В качестве примера можно перевести пересылку изображения по электронной почте. В результате работы протокола SMTP изображение преобразуется в удобный для восприятия на нижних уровнях формат, а для пользователя выводится в привычном формате JPEG.

Протоколы данного уровня: стандарты изображений (GIF, BMP, PNG, JPG), кодировки (ASCII и др.), видео- и аудиозаписи (MPEG, MP3) и т. д.

Прикладной уровень

Прикладной уровень, или уровень приложений, — самый верхний уровень модели OSI. Он отличается самым большим разнообразием протоколов и выполняемых ими функций.

Здесь нет необходимости отвечать за построение маршрутов или гарантию доставки данных. Каждый протокол выполняет свою конкретную задачу. В качестве примеров протоколов, действующих на данном уровне, можно привести HTTP (отвечает за передачу гипертекста, то есть в конечном итоге позволяет пользователям открывать в браузере веб-страницы), FTP (сетевая передача данных), SMTP (отправка электронной почты) и другие.

Стеки протоколов

Как уже рассматривалось выше, существует большое количество сетевых протоколов, выполняющих самые разнообразные задачи. Как правило, большинство из них работают в связках, выполняя свои функции слаженно, одновременно друг с другом реализуя собственный функционал.

Такие связки называются стеками протоколов.

Опираясь на сетевую модель OSI, стеки протоколов условно делят на три группы:

Прикладные (соответствуют данному уровню OSI и отвечают непосредственно за обмен данными между различными уровнями модели).
Сетевые (отвечают за обеспечение и поддержку связи между оконечными сетевыми устройствами, гарантируют надежность соединения).
Транспортные (их основная задача — построение маршрута передачи информации, проверка возникающих во время маршрутизации ошибок и направление запросов на повторную передачу данных).

Стеки можно настраивать, опираясь на поставленные задачи и необходимый функционал сети, регулировать количество протоколов и прикреплять протоколы к серверным сетевым интерфейсам. Это позволяет выполнять гибкую настройку сети.

Заключение

В этой статье мы изложили базовую информацию для ознакомления с сетевой моделью OSI. Это те основы, которые просто необходимо знать каждому, кто работает в сфере IT, для понимания того, как устроена система передачи данных.

В этой статье на уровне сетевой модели OSI для "чайников" мы постарались простым языком объяснить, как передача данных реализуется, а главное — как устроена система взаимодействия сетевого оборудования на различных уровнях.

О каждом из протоколов можно рассказать очень и очень много. Хочется надеяться, что эта статья вызовет интерес к дальнейшему ознакомлению с этой интересной темой.

fb.ru

Функции второго уровня сетевой модели OSI. Особенности канального уровня эталонной модели.

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем рубрику Сервера и протоколы. Продолжаем разбираться с тем как работают компьютерные сети в целом и сеть Интернет в частности. И в данной публикации мы поговорим о функциях, особенностях и процессах, которые происходят на втором уровне модели OSI или как его еще называют канальный уровень. Мы уже знаем, что на физическом уровне модели сетевого взаимодействия данные представлены в виде битов, то есть последовательности логических нулей и единиц. Отмечу, что ноль и единица логические, так как им соответствует какой-то определенный уровень напряжения, у логического нуля уровень сигнала не нулевой. Эти логические нули и единицы на канальном уровне превращаются в кадры, которые состоят из трех частей: заголовок кадра (определенная последовательность бит, которая сообщает устройству о начале кадра), тело кадра, в котором содержится полезная для человека информация и окончание кадра (опять же это служебная последовательность нулей и единиц, которая делает передаваемое сообщение избыточным, но которое помогает определить конец кадра).

Канальный уровень модели OSI. Второй уровень эталонной модели сетевого взаимодействия

Обо всем этом и других процессах, происходящих на канальном уровне сетевой модели OSI, мы поговорим ниже. Также для понимания функций второго уровня модели OSI мы коротко рассмотрим некоторые протоколы, которые можно отнести к канальному уровню и перечислим некоторые программные и аппаратные средства, которые так или иначе выполняют функции, возлагаемые на второй уровень эталонной модели.

Назначения, процессы и особенности второго уровня модели OSI

Содержание статьи:

Продолжаем разбираться уровнями модели сетевого взаимодействия OSI. Ранее мы разобрались с первым уровнем модели OSI или физический уровень, теперь мы поговорим про назначение, особенности и процессы, которые происходят на канальном уровне эталонной модели сетевого взаимодействия.

Канальный уровень модели OSI – второй по счету уровень модели сетевого взаимодействия, который отвечает за взаимодействия между устройствами в одном сегменте локальной компьютерной сети. Второй уровень модели сетевого взаимодействия отвечает за локальную связь между устройствами, а также на втором уровне происходит проверка целостности и правильности передачи данных физического уровня.

Единицей измерения на канальном уровне является кадр, который представляет собой несколько бит полезной информации и несколько бит служебной информации, кадр имеет свою строго определенную структуру, причем структура кадра второго уровня модели OSI определяется технологией и протоколом, который используется для передачи данных. Общую или базовую структуру кадра канального уровня и ее описание вы можете найти в начале данной публикации. Благодаря тому, что данные на втором уровне модели OSI представлены в виде кадров, может быть осуществлена проверка правильности и полноты переданных данных. Ведь нельзя исключать всевозможные помехи.

Если на физическом уровне модели сетевого взаимодействия в качестве среды передачи может выступать медная линия, оптическое волокно, радиоэфир (то есть какая-то физическая среда, которую можно «потрогать»), то на втором уровне модели OSI в качестве среды передачи рассматривается виртуальный канал, который уже в принципе не зависит от физической среды, по которой распространяется сигнал, но для простоты понимания виртуальный канал связи можно сравнить с медным проводом, хотя сравнение не совсем правильное.

Но главное, нужно учитывать, что на втором уровне модели OSI биты принимаются в том же самом порядке, что и отправляются с передатчика. Канальный уровень не работает непосредственно со средой передачи данных, но учитывает то, что во время передачи данных могут происходить всевозможные ошибки данных, сигнал из точки А в точку Б поступает не мгновенно, а проходит какое-то время (пусть и не совсем ощутимое для человека), а скорость передачи данных ограничивается многими факторами (в том числе и перечисленными ранее).

Спецификация IEEE 802 делит канальный уровень на два подуровня: подуровень, который взаимодействует с физической средой или MAC (второй уровень может взаимодействовать с несколькими физическими уровнями одновременно) и подуровень, который обеспечивает взаимодействие с сетевым уровнем, этот подуровень получил название LLC.

Также нам стоит сказать, что на втором уровне модели OSI происходит физическая адресация сетевых устройств. Как вы знаете, у каждого сетевого устройства есть mac-адрес, который по задумке должен быть уникальным во всем мире и однозначно идентифицировать устройство в любой сети.

Но канальный уровень выполняет еще одну важную роль, помимо того, о чем мы сказали ранее, на втором уровне модели OSI происходит управление потоком передачи данных. В сети встречаются различные физические устройства: одни новее, другие старее, одни более производительные, другие менее производительные, и зачастую происходит ситуация, когда передающая сторона посылает биты намного быстрее, чем можете их обработать принимающая сторона, приемник как бы захлебывается в этом потоке. Канальный уровень управляет потоками передачи данных в целях избегания подобных ситуаций.

Для исправления ошибок на канальном уровне используются различные коды передачи, например:

коды Хэмминга;
двоичные сверточные коды;
коды Рида-Соломона;
и другие.

На самом деле кодов проверки ошибок несколько больше, в данной публикации разбираться с принципами работы кодов мы не будем. Отметим, что еще есть коды с обнаружением ошибок.

Стоит сказать, что канальный уровень позволяет абстрагироваться от физической среды передачи данных. Условно, коммутатору провайдера без разницы какая физическая среда используется: он передает и принимает данные по витой паре от абонентов, а с коммутаторами в соседних домах обычно происходит соединение по оптическому кабелю.

Протоколы и стандарты канального уровня модели OSI

Мы коротко поговорили о функциях и особенностях канального уровня модели OSI. На самом деле – это большая тема, о которой можно писать много и упорно, что, например, и сделали Таненбаум Э. и Уэзеролл Д. в своей книге «Компьютерные сети», которую мы можем порекомендовать для изучения процессов и протоколов передачи данных и основ взаимодействия в компьютерных сетях.

Давайте перечислим некоторые протоколы и стандарты, про которые можно сказать, что они работают на канальном уровне модели OSI. Отметим, что протоколы канального уровня эталонной модели сетевого взаимодействия разрабатывались с тем, чтобы решать задачи, которые мы описали ранее, конечно, решает эти задачи каждый протокол по-своему, но в основе каждого протокола лежит модель взаимодействия клиент-сервер. Условно мы можем рассматривать передающий компьютер или устройство как сервер, который предоставляет услугу, а принимающее устройство как клиент, который запрашивает услугу.

Это не совсем так, потому что в процессе предоставления услуг и клиентский компьютер, и серверный компьютер могут как передавать данные, так и принимать их. Давайте посмотрим на некоторые протоколы канального уровня модели сетевого взаимодействия:

Технология DSL. Это целый набор протоколов и стандартов, описывающих взаимодействие между устройствами на физическом и канальном уровнях модели OSI. Средой передачи данных технологии DSL является медный кабель.
Point-to-Point Protocol (PPP). PPP – это двухточечный протокол канального уровня, который используется для установления соединения между двумя устройствами. Протокол PPP позволяет шифровать данные, реализует аутентификацию и сжатие данных. У данного протокола есть несколько подвидов, об одном из подвидов мы немного поговорим ниже.
Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE). Протокол PPPoE описывает процесс передачи кадров канального протокола PPP через сети, построенные по технологии Ethernet.
IEEE3 (Ethernet). Технологий Ethernet включает в себя набор стандартов и протоколов, описывающих взаимодействие между устройствами как на физическом, так и на канальном уровнях модели OSI. Изначально принцип взаимодействия в сетях Ethrenet был похож на радиотрансляцию, когда одно устройство передавало данные, а все остальные устройства эти данные принимали, с появлением коммутаторов этот принцип изменился.
И многие другие.

Здесь мы не ставим задачу перечислить все протоколы, работающие на канальном уровне модели OSI, эта задача скорее для справочника или статиста. Подробное описание протоколов и технологий вы сможете найти в специализированной литературе или в официальных документах того или иного стандарта или той или иной технологии.

Также важно понимать, что в одной физической среде (в одной физической линии) может быть создано несколько виртуальных каналов и у каждого канала своя определенная роль. Одним каналом устройства пользуется для обмена служебной информацией, второй канал используется для установления связи, третий канал используется для мониторинга устройств, а по четвертому каналу могут передаваться данные.

Оборудование канального уровня модели OSI

Мы уже упоминали, что второй уровень модели OSI позволяет абстрагироваться от физической среды распространения сигнала, поэтому мы можем сказать, что оборудование второго уровня модели OSI не зависит от среды передачи данных, хотя это условно, поскольку если у коммутатора не будет разъемов и модулей для приема оптического сигнала, то собственно, мы не сможем передавать и принимать данные с использованием световой волны.

Давайте приведем несколько примеров оборудования канального уровня модели OSI, чтобы окончательно разобраться с функциями и назначением второго уровня эталонной модели сетевого взаимодействия:

Отметим, что хотя драйверы сетевых карт не являются аппаратной частью, но они работают именно на втором уровне модели OSI.
Коммутаторы доступа, которые есть в каждом многоквартирном доме крупного города.
Роутеры и маршрутизаторы, установленные у нас в квартирах для подключения к сети Интернет, частично выполняют функции канального уровня.
Сетевые платы компьютера помимо функций третьего уровня выполняют функции канального уровня модели OSI.

Полный список оборудования, которое можно отнести к канальному уровню или которое частично выполняет эти функции, а уж тем более номенклатура данного оборудования, не представляют сейчас для нас особого интереса. Из всего вышесказанного нам нужно лишь вынести суть, функции и процессы, которые происходят на канальном уровне модели сетевого взаимодействия OSI.

Не забывайте делиться своим мнением в комментариях и оставлять отзывы, это поможет сделать нашу работу лучше, с уважением ZametkiNaPolyah.ru!

zametkinapolyah.ru

Сетевая модель OSI (Open System Interconnection)

Уровень 7 — уровень приложений.
Уровень 6 — уровень представления данных.
Уровень 5 — сеансовый уровень.
Уровень 4 — транспортный уровень.
Уровень 3 — сетевой уровень.
Уровень 2 — канальный уровень.
Уровень 1 — физический уровень.

Такое разделение выполняемых сетью функций называется делением на уровни. Подразделение сети на семь уровней обеспечивает следующие преимущества:

процесс сетевой коммуникации подразделяется на меньшие и более простые этапы;
стандартизируются сетевые компоненты, что позволяет использовать и поддерживать в сети оборудование разных производителей;
подразделение процесса обмена данными на уровни позволяет осуществлять связь между различными типами аппаратного и программного обеспечения;
изменения на одном уровне не влияют на функционирование других уровней, что позволяет быстрее разрабатывать новые программные и аппаратные продукты;
коммуникация в сети подразделяется на компоненты меньшего размера, что облегчает их изучение.

Уровни сетевой модели OSI и их функции

Уровень 1 — физический уровень

Физический уровень первый, самый низкий, уровень. Фактически он представляет собой аппаратную часть сети и описывает способ передачи данных, используя для этого любой имеющийся «под руками» канал — проводной или беспроводной. В зависимости от выбранного канала передачи данных используют соответствующее сетевое оборудование. Параметры передачи данных следует настраивать с учетом особенностей канала: полос пропускания, защиты от помех, уровня сигнала, копирования, скорости передачи данных в физической среде и т. п.

Фактически всю описанную работу выполняет сетевое оборудование: сетевая кар та, мост, маршрутизатор и т. д.

Физический уровень один из уровней, который отличает беспроводные сети от проводных. Как вы уже, несомненно, поняли, основное отличие между ними заключается в канале передачи данных. Для проводных сетей это радиоволны определенной частоты или инфракрасное излучение, для беспроводных — любая физическая линия, например коаксиал, витая пара или оптоволокно.

Уровень 2 — канальный уровень

Главная задача канального уровня удостовериться, что канал готов к передаче данных и ничто не станет угрожать надежности этой операции и целостности передаваемых пакетов. В идеале протоколы канального уровня и сетевое оборудование должны проверить, свободен ли канал для передачи данных, не имеется ли коллизий передачи и т. п.

Такую проверку необходимо выполнять каждый раз, так как локальная сеть чаше всего состоит более, чем из двух компьютеров (хотя даже в таком случае канал может быть занят). Обнаружив, что канал свободен, элементы этого уровня делят данные, которые необходимо передать другому компьютеру, на более мелкие части — кадры. Затем каждый кадр снабжается контрольной сумой и отсылается. Приняв этот кадр, получатель проверяет контрольные суммы и. если они совпадают, принимает его и посылает отправителю подтверждение о доставке В противном случае получатель игнорирует кадр и фиксирует ошибку, после чего кадр передастся заново. Так. кадр за кадром, передастся необходимая информация.

На канальном уровне, как и па физическом, также существуют различия между проводными и беспроводными сетями. Это связано со спецификой сетевого оборудования. Так. доступное на данный момент беспроводное оборудование работает только в полудуплексном режиме: в один момент времени данные могут только приниматься или только передаваться. Этот недостаток резко уменьшает эффективность обнаружения коллизий в сети и, соответственно, понижает скорость передачи данных.

Поскольку модель ISO/OSI жестко регламентирует действия каждого уровня, то разработчикам пришлось немного модернизировать протоколы канального уровня для работы в беспроводных сетях. В частности, для беспроводной передачи данных используются протоколы CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, много станционный доступ к среде передачи с контролем несущей и избежанием коллизий) или DCF (Distributed Coordination Function, распространяемая координирующая функция).

Протокол CSMA/CA предназначен для обнаружения конфликтов при передаче данных. Он использует явное подтверждение доставки данных, сообщающее о том. что передаваемый пакет доставлен и не поврежден.

Данный метод работает следующим образом. Когда одни компьютер собирается передать информацию другому, он посылает всем компьютерам сети короткое сообщение RTS (ReadyТо Send, готов к передаче), содержащее информацию о получателе и времени, необходимом для передачи данных. Получив такой пакет, все компьютеры прекращают на указанный промежуток времени передачу собственных данных. Компьютер, для которого предназначен пакет, отсылает отправителю сообщение CTS (ClearТо Send, свободен для передачи) о готовности к приему данных Получив такое сообщение, компьютер-отправитель пересылает первую порцию данных и ждет подтверждения доставки пакета. После такого подтверждения передача данных продолжается. Если сообщение об успешной доставке не пришло, то компьютер-отправитель повторно передает необходимый пакет.

Такой метод передачи гарантирует доставку пакетов данных, однако в го же время заметно снижает скорость передачи. Именно поэтому беспроводные сети намного медленнее проводных и останутся таковыми надолго, если не навсегда. Чтобы хоть как-то повысить скорость передачи данных но таким сетям, специальный протокол канального уровня фрагментирует пересылаемые пакеты (разбивает их на более мелкие части), что увеличивает шанс их удачной передачи.

Уровень 3 — сетевой уровень

Как и канальный уровень, сетевой отвечает за передачу данных между компьютерами. Для этого он использует сформированные данные и параметры двух предыдущих уровней физического и канального. Главное отличие сетевого уровня от канального заключается в том, что он умеет передавать данные между сетями с равной топологией — комбинированными. Так, очень часто беспроводные и проводные сети используются в паре. Чаше всего это происходит, если но определенным причинам создать единую проводную сеть физически невозможно.

На сетевом уровне, как и на канальном, данные делятся на пакеты, что позволяет достичь качества и определенной скорости их передачи. Однако, в отличие от канального, сетевой уровень выбирает для передачи данных конкретный маршрут. Процесс выбора оптимального маршрута передачи данных называется маршрутизирующий.

Как правило, информацию о выборе маршрута предоставляют специальные устройства, установленные в сети, — маршрутизаторы. Специальные таблицы маршрутизаторов содержат информацию о скорости передачи данных между отдельными сегментами и сетевом трафике, среднем времени передачи и т. д. Основываясь на этой информации, протоколы сетевого уровня могут выбрать оптимальный путь прохождения данных.

Уровень 4 — транспортный уровень

Пожалуй, транспортный уровень можно отнести к более высоким. Это означает, что данным уровнем управляет программа, а не аппаратные средства.

Транспортный уровень отвечает за надежность передачи данных. Существует несколько способов передачи, которые отличаются друг от друга степенью защищенности и возможностью исправления ошибок. Естественно, это сказывается на времени и скорости передачи информации между конкретными точками.

Способ передачи данных выбирается автоматически, с помощью анализа информации маршрутизаторов сети. Если анализ показывает, что конфликты в сети минимальны, то используется самый простой (а значит, самый быстрый) способ. В противном случае выбирается способ передачи высокой степени надежности с возможностью исправления поврежденных пакетов (этот способ передачи, конечно, более медленный). Какой бы способ ни был выбран, в любом случае информация будет доставлена в целостном виде.

Уровень 5 — сеансовый уровень

Сеансовый уровень предназначен для контроля передачи пакетов между компьютерами. В процессе синхронизации принятых и отправленных пакетов протоколы сеансовой) уровня отслеживают недостающие данные и передают их заново. За счет работы только с недостающими пакетами достигается повышение скорости передачи данных.

Уровень 6 — уровень представления данных

На уровне представления данные приводятся к единому стандарту, что позволяет достичь договоренности при их приеме и передаче. Именно на этом уровне данные могут шифроваться, что повышает безопасность их передачи но сети. Кроме того, часто на уровне представления происходит компрессия информации, благодаря чему повышается скорость передачи данных.

Уровень представления реализуется программно, что позволяет использовать для шифрования данных новейшие достижения.

Уровень 7 — уровень приложений

Прикладной уровень — самый верхний уровень модели 1SO/OSI. Его задача организация взаимодействия с прикладными программами. За это отвечает множество прикладных протоколов, с помощью которых операционная система и программы получают доступ к разнообразным ресурсам сети.

P.S. Сетевая модель OSI не зря считается эталонной моделью, т.к. позволяет стандартизировать различные сетевые технологии, обеспечивает взаимодействие сетевых устройств и приложений разных уровней. Четкое понимание деления на уровни дает полное представление об организации работы компьютерных сетей. Если что-то непонятно сейчас, то нужно восполнить этот пробел сейчас, т.к. изучение более сложных вещей будет очень затруднено.

На практике используется более простая сетевая модель TCP/IP, которая имеет 4 уровня.

Пока это все. Если у Вас еще есть вопросы, можете смело написать мне в, Twitter, or Google+, или задать их в разделе комментариев ниже.

www.doctorrouter.ru

Эталонная модель OSI :: ВОЛС СИТИ

Сетевая система конструируется по слоям или уровням. Каждый уровень выполняет определенный набор присущих ему функций. В результате объединения уровней образуется сетевая архитектура. Сетевая архитектура выделяет функции связи по определенным логическим группам — уровням, что в значительной степени упрощает стандартизацию. Главной чертой открытой сетевой архитектуры является то, что правила взаимодействия уровней не представляют закрытую информацию или собственность какой-либо организации, а открыты для всеобщего изучения и использования.

Каждый уровень имеет свои определенные правила и процедуры, которые называются протоколами. Протоколы регулируют активность в пределах уровня и характер взаимодействия между уровнями. Допускается взаимодействие как между соседними уровнями по вертикали в пределах одного сетевого устройства, так и между однотипными уровнями разных сетевых устройств. В результате этого происходит передача и преобразование данных между уровнями в пределах одного сетевого устройства и между различными сетевыми устройствами. Уровни независимы друг от друга в том смысле, что изменение одного уровня или его внутренних протоколов не влечет изменения протоколов в соседних уровнях.

Разделение на уровни очень удобно и позволяет следующее:— упростить конструирование сети и структурировать ее функции;— расширить набор приложений, ориентированных на пользователей сети;— обеспечить наращивание сети в процессе ее развития.

Наибольшую популярность в мире получила открытая сетевая архитектура, использующая в своей основе эталонную модель взаимодействия открытых систем или ЭМВОС (Open Systems Interconnection/Reference Model), или кратко модель OSI (ВОС).

Эта семиуровневая модель была разработана в 1977 г. совместно ISO и CCITT (современное название ITU-T) и на сегодняшний день составляет основу для развития международных стандартов в области компьютерных коммуникаций, табл. 5.4 [12].

Таблица 5.4. Уровни модели OSI и их основные функции

Уровень (layer)	Назначение
1 Физический (Physical)	Ответственен за физические, электрические характеристики линии связи, между узлами (коаксиальные кабели; витые пары; волоконно-оптические кабели; разъемы, например RJ-45, AUI, DB-9, MIC, ST, SC; повторители; транн сиверы и т.д.).
2 Канальный (Data Unk)	Обеспечивает надежную передачу данных по физическим линиям связи. На этом уровне (эвена данных) происходит исправление ошибок передачи, ко^ дирование и декодирование отправляемых или принимаемых битовых последовательностей. Канальный уровень подразделяется на подуровень Medium Access Control (MAC) — Управление доступом к среде и на подуровень Logical Link Control (LLC) — Управление логическим каналом. Уровень MAC -определяет характер доступа к среде — детерминированный доступ с передачей маркера (Arcnet, Token Ring, FDDI, 100VG AnyLAN) или множественный доступ с распознаванием коллизий (Ethernet — IEEE 802.3). Уровень LLC -верхний подуровень -. посылает и получает сообщения с полезными данными.
3 Сетевой , (Network)	Обеспечивает для верхних уровней независимость от стандарта передачи данных (прозрачность), оперирует с такими протоколами, как IPX, TCP/IP и др., а также отвечает за адресацию и доставку сообщений.
4 Транспортный (Transport)	Управляет упорядочиванием компонентов сообщений и регулирует входящий поток, если на обработку приходит два или более пакетов одновременно. Дублированные пакеты распознаются этим уровнем и лишние дубликаты фильтруются.
5 Сессионный (Session)	Открывает соединение (сессию или сеанс), поддерживает диалог, т.е. управляет отправкой сообщений туда и обратно, и закрывает сессии. Этот уровень позволяет прикладным программам, работающим на разных сетевых устройствах, координировать свое взаимодействие в рамках отдельных сессий (сеансов).
6 Представительный (Presentation)	Осуществляет преобразования данных из внутреннего числового формата, присущего данному сетевому устройству, в стандартный коммуникационный формат. Примеры: кодирование, сжатие, переформатирование текста.
7 Прикладной (Application)	Предоставляет программисту интерфейс к модели OSi. Примеры: сервер транзакций, протокол FTP, сетевое администрирование.

Уровни с меньшим номером принято называть низкими уровнями, а уровни с большим Номером — высокими.

Стандарты IEEE 802

Сетевые протоколы и стандарты, охватывающие два нижних уровня модели OSI (физический и канальный) были разработаны комитетом IEEE 8802 (сокращенно IEEE 802). Получила распространение несколько различных вариантов построения этих уровней. Причем у канального уровня только его нижний подуровень — MAC (управление доступом к среде) — был выделен и объединен с физическим уровнем для организации сетевого стандарта. Таким образом, протоколы подуровня LLC (канального уровня) и более высоких уровней 3, 4 и т.д. остались независимыми от сетевых стандартов,На рис. 5.16 приведены основные сетевые стандарты IEEE 802. Следует отметить, что стандарт FDDI, несмотря на то, что был разработан другой организацией, также включен в эту группу сетевых стандартов, так как он выполнен в полном соответствии с эталонной моделью OSI/IEEE 802.

Рис. 5.16. Сетевые стандарты IEEE 802

Причин разработки столь большого числа сетевых стандартов две: первая -обеспечить на сетевом рынке для обычных пользователей менее дорогие сетевые интерфейсы, стоимость которых была бы значительно меньше стоимости настольного ПК; вторая — удовлетворить потребности в скоростной передаче данных, свойственной современным приложениям (например, клиент-сервер) и необходимой при организации сетевых магистралей.