Рівні моделі OSI

Фізичний рівень. Фізичний рівень (Physical layer) має справу з передачею бітів по фізичних каналах зв'язку, таким, наприклад, як коаксіальний кабель, вита пара, оптоволоконний кабель. До цього рівня мають відношення характеристики фізичних середовищ передачі даних, такі як смуга пропускання, перешкодозахисна, хвилевий опір та інші. На цьому ж рівні визначаються характеристики електричних сигналів

Функції фізичного рівня реалізуються у всіх пристроях, підключених до мережі. З боку комп'ютера функції фізичного рівня виконуються мережним адаптером або послідовним портом.

Прикладом протоколу фізичного рівня може служити специфікація 10Base-T технології Ethernet, яка визначає в якості використонного кабеля неекрановану виту пару категорії 3 з хвилевим опором 100 Ом, роз'їм RJ-45, максимальну довжину фізичного сегменту 100 метрів, манчестерський код для представлення даних в кабелі, а також деякі інші характеристики середовища і електричних сигналів.

Канальний рівень. На фізичному рівні просто пересилаються біти. При цьому не враховується, що в деяких мережах, в яких лінії зв'язку розділяються поперемінно декількома парами взаємодіючих комп'ютерів, фізичне середовище передачі може бути зайнятє. Тому одним із завдань канального рівня (Data Link layer) є перевірка доступності середовища передачі. Іншим завданням канального рівня є реалізація механізмів виявлення і корекції помилок. Для цього на канальному рівні біти групуються в набори, звані кадрами (frames). Канальний рівень забезпечує коректність передачі кожного кадру, розміщуючи спеціальну послідовність бітів в початок і кінець кожного кадру, для його виділення, а також обчислює контрольну суму, обробляючи всі байти кадру певним способом і додаючи контрольну суму до кадру. Коли кадр приходить по мережі, одержувач знову обчислює контрольну суму отриманних даних і порівнює результат з контрольною сумою з кадру. Якщо вони співпадають, кадр вважається правильним і приймається. Якщо ж контрольні суми не співпадають, то фіксується помилка. Канальний рівень може не тільки виявляти помилки, але і виправляти їх за рахунок повторної передачі пошкоджених кадрів. Необхідно відзначити, що функція виправлення помилок не є обов'язковою для канального рівня, тому в деяких протоколах цього рівня вона відсутня, наприклад, в Ethernet і frame relay.

У протоколах канального рівня, використовуваних в локальних мережах, закладена певна структура зв'язків між комп'ютерами і способи їх адресації. Хоча канальний рівень і забезпечує доставку кадру між будь-якими двома вузлами локальної мережі, він це робить тільки в мережі з абсолютно певною топологією зв'язків, саме тією топологією, для якої він був розроблений. До таких типових топологій, підтримуваних протоколами канального рівня локальних мереж, відносяться загальна шина, кільце і зірка, а також структури, отримані з них за допомогою мостів і комутаторів. Прикладами протоколів канального рівня є протоколи Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN. У локальних мережах протоколи канального рівня використовуються комп'ютерами, мостами, комутаторами і маршрутизаторами. У комп'ютерах функції канального рівня реалізуються спільними зусиллями мережних адаптерів і їх драйверів.

Мережний рівень. Мережний рівень (Network layer) слугує для утворення єдиної транспортної системи, об'єднуючої декілька мереж, причому ці мережі можуть використовувати абсолютно різні принципи пересилання повідомлень між кінцевими вузлами і володіти довільною структурою зв'язків. Щоб з одного боку зберегти простоту процедур пересилання даних для типових топологий, а з іншою допустити використання довільних топологий, вводиться додатковий мережний рівень.

На мережному рівні сам термін мережа наділяють специфічним значенням. В даному випадку під мережею розуміється сукупність комп'ютерів, сполучених між собою відповідно до однієї із стандартних типових топологий і що використовують для передачі даних один з протоколів канального рівня, визначений для цієї топології. Усередині мережі доставка даних забезпечується відповідним канальним рівнем, а ось доставкою даних між мережами займається мережний рівень, який і підтримує можливість правильного вибору маршруту передачі повідомлення навіть у тому випадку, коли структура зв'язків між мережами має характер, відмінний від прийнятого в протоколах канального рівня.

Мережі з'єднуються між собою спеціальними пристроями, званими маршрутизаторами. Маршрутизатор — це пристрій, який збирає інформацію про топологію міжмережних з'єднань і на її підставі пересилає пакети мережного рівня в мережу призначення. Щоб передати повідомлення від відправника, що знаходиться в одній мережі, одержувачу, що знаходиться в іншій мережі, потрібно зробити деяку кількість транзитних передач між мережами, або xonoв (від hop — стрибок), кожного разу вибираючи відповідний маршрут. Таким чином, маршрутом є послідовність маршрутизаторів, через які проходить пакет.

На рисунку 4 показано чотири мережі, зв'язані трьома маршрутизаторами. Між вузлами А і В даній мережі пролягають два маршрути: перший через маршрутизатори 1 і 3, а другий через маршрутизатори 1, 2 і 3.

Проблема вибору найкращого шляху називається маршрутизацією, і її рішення є одном з головних завдань мережного рівня. Ця проблема ускладнюється тим, що найкоротший шлях не завжди найкращий. Часто критерієм при виборі маршруту є час передачі даних по цьому маршруту; він залежить від пропускної спроможності каналів зв'язку і інтенсивності трафіку, яка може змінюватися з часом. Деякі алгоритми маршрутизації намагаються пристосуватися до зміни навантаження, тоді як інші ухвалюють рішення на основі середніх показників за тривалий час. Вибір маршруту може здійснюватися і по інших критеріях, наприклад надійності передачі.

Рисунок 4 - Приклад складеної мережі

У загальному випадку функції мережного рівня ширше, ніж функції передачі повідомлень по зв'язках з нестандартною структурою, які ми зараз розглянули на прикладі об'єднання декількох локальних мереж. Мережний рівень вирішує також завдання узгодження різних технологій, спрощення адресації в крупних мережах і створення надійних і гнучких бар'єрів на шляху небажаного трафіку між мережами.

Повідомлення мережного рівня прийнято називати пакетами (packets). При організації доставки пакетів на мережному рівні використовується поняття “Номер мережі”. В цьому випадку адреса одержувача складається із старшої частини — номери мережі і молодшою — номери вузла в цій мережі. Всі вузли однієї мережі повинні мати одну і ту ж старшу частину адреси, тому терміну “мережа” на мережному рівні можна дати і інше, формальніше визначення: мережа — це сукупність вузлів, мережну адресу яких містить один і той же номер мережі.

На мережному рівні визначаються два види протоколів. Перший вид — мережні протоколи (routed protocols) — реалізують просування пакетів скрізь мережу. Саме ці протоколи зазвичай мають на увазі, коли говорять про протоколи мережного рівня. Проте часто до мережного рівня відносять і інший вид протоколів, званих протоколами обміну маршрутною інформацією або просто протоколами маршрутизації (routing protocols). За допомогою цих протоколів маршрутизатори збирають інформацію про топологію міжмережних з'єднань. Протоколи мережного рівня реалізуються програмними модулями операційної системи, а також програмними і апаратними засобами маршрутизаторів. Прикладами протоколів мережного рівня є протокол міжмережної взаємодії IP стека TCP/IP і протокол міжмережного обміну пакетами IPX стека Novell.

Транспортний рівень. На шляху від відправника до одержувача пакети можуть бути спотворені або загублені. Хоча деякі застосування мають власні засоби обробки помилок, існують і такі, які вважають за краще відразу мати справу з надійним з'єднанням. Транспортний рівень (Transport layer) забезпечує додаткам або верхнім рівням стека — прикладному і сеансовому — передачу даних з тим ступенем надійності, яка їм потрібна. Модель OSI визначає п'ять класів сервісу, що надаються транспортним рівнем. Ці види сервісу відрізняються якістю послуг, що надаються: терміновістю, можливістю відновлення перерваного зв'язку, наявністю засобів мультиплексування декількох з'єднань між різними прикладними протоколами через загальний транспортний протокол, а головне — здібністю до виявлення і виправлення помилок передачі, таких як спотворення, втрата і дублювання пакетів. Як правило, всі протоколи, починаючи з транспортного рівня і вище, реалізуються програмними засобами кінцевих вузлів мережі — компонентами їх мережних операційних систем. Як приклад транспортних протоколів можна привести протоколи TCP і UDP стека TCP/IP і протокол SPX стека Novell.

Сеансовий рівень. Сеансовий рівень (Session layer) забезпечує управління діалогом: фіксує, яка із сторін є активною зараз, надає засоби синхронізації. Останні дозволяють вставляти контрольні крапки в довгі передачі, щоб у разі відмови можна було повернутися назад до останньої контрольної крапки, а не починати все з початку. На практиці небагато застосувань використовують сеансовий рівень, і він рідко реалізується у вигляді окремих протоколів, хоча функції цього рівня часто об'єднують з функціями прикладного рівня і реалізують в одному протоколі.

Представницький рівень. Представницький рівень (Presentation layer) має справу з формою представлення пересланної по мережі інформації, не змінюючи при цьому її зміст. За рахунок цього рівня, інформація, пересланна прикладним рівнем однієї системи, завжди зрозуміла прикладному рівню іншої системи. За допомогою засобів даного рівня протоколи прикладних рівнів можуть подолати синтаксичні відмінності в представленні даних або ж відмінності в кодах символів, наприклад код ASCII і EBCDIC. На цьому рівні може виконуватися шифрування і дешифровка даних, завдяки якій секретність обміну даними забезпечується відразу для всіх прикладних служб. Прикладом такого протоколу є протокол Secure Socket Layer (SSL), який забезпечує секретний обмін повідомленнями для протоколів прикладного рівня стека TCP/IP.

Прикладний рівень. Прикладний рівень (Application layer) — це насправді просто набір різноманітних протоколів, за допомогою яких користувачі мережі дістають доступ до роздільних ресурсів - файли, принтери або гіпертекстові Web-сторінки, а також організовують свою спільну роботу, наприклад, за допомогою протоколу електронної пошти. Одиниця даних, якою оперує прикладний рівень, зазвичай називається повідомленням (message).

Існує дуже велика різноманітність служб прикладного рівня. Приведемо як приклад хоч би декілька найбільш поширених реалізації файлових служб: NCP в операційній системі Novell NetWare, SMB в Microsoft Windows NT, NFS, FTP і TFTP, що входять в стек TCP/IP.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Основні теоретичні відомості	\|	Мережозалежні та мережонезалежні рівні

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.