Тема 10. Функції рівнів моделі OSI

Фізичний рівень (Physical Layer)

Цей рівень керує передачею бітів по фізичних каналах, таких, як коаксіальний кабель, скручена пара або оптоволоконний кабель. На цьому рівні визначаються електричні, механічні, функціональні і процедурні параметри для фізичного зв'язку в системах.

На цьому рівні визначаються характеристики електричних сигналів – рівень напруги або струму сигналу, тип кодування, швидкість передавання даних тощо. Тут стандартизуються типи роз’ємів і призначення кожного контакту.

Фізичний рівень отримує пакети даних від канального рівня і перетворює їх в оптичні або електричні сигнали, що відповідають «0» та «1» бінарного потоку. Ці сигнали посилаються через середовище передачі на приймальний вузол.

Функції фізичного рівня реалізуються у всіх пристроях, що під’єднані до мережі. В комп'ютері функції фізичного рівня виконують мережний адаптер, модем або послідовний порт.

Фізичний рівень виконує наступні функції:

1. Встановлення і роз'єднання фізичних з'єднань.

2. Передача і прийом сигналів в послідовному коді.

3. Прослуховування, в потрібних випадках, каналів.

4. Ідентифікація каналів.

5. Сповіщення про появу несправностей і відмов.

Прикладом протоколу фізичного рівня може служити специфікація 10Base-T технології Ethernet, яка визначає як використаний кабель неекрановану скручену пару категорії 3 з хвильовим опором 100 Ом, роз’єм RJ-45, максимальну довжину фізичного сегменту 100 метрів, манчестерський код для представлення даних на кабелі, та інші характеристики середовища і електричних сигналів.

Канальний рівень (Data Link Layer)

На фізичному рівні просто пересилаються біти. При цьому не враховується, що в певних мережах, де лінії зв'язку використовуються (розділяються) по черзі кількома парами взаємодіючих комп'ютерів, фізичне середовище передачі може бути зайнятим. Тому одним із завдань канального рівня 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, що називають кадрами (frames).

Канальний рівень забезпечує коректність передачі кожного кадру:

· На початку і наприкінці кожного кадру поміщається спеціальна послідовність бітів для відзначення кадру як окремої одиниці.

· Обчислюється контрольна сума: підсумовуються всі байти кадру в певний спосіб і контрольна сума додається до кадру. Коли кадр сягає одержувача, з його боку знову обчислюється контрольна сума отриманих даних, а результат порівнюється з контрольною сумою з кадру. Якщо вони збігаються, то кадр вважається правильним і приймається. Якщо ж контрольні суми не збігаються, то фіксується помилка.

В протоколах канального рівня, що використовуються в локальних мережах, закладено певну структуру зв'язків між комп'ютерами та способи їх адресації. Хоча канальний рівень і забезпечує доставку кадру між любими двома вузлами локальної мережі, він це робить тільки в мережі з певною типовою топологією зв'язків, саме тією топологією, для якої його було розроблено. До типових топологій, що підтримуються протоколами канального рівня локальних мереж, відносяться «загальна шина», «кільце» і «зірка».

В локальних мережах протоколи канального рівня втілено в комп'ютери, мости, комутатори і маршрутизатори. В комп'ютерах функції канального рівня реалізовано у мережних адаптерах та їх драйверах.

В глобальних мережах, які рідко мають регулярну топологію, канальний рівень забезпечує обмін повідомленнями між двома сусідніми комп'ютерами, що сполучені індивідуальною лінією зв'язку.

Функції канального рівня:

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

2. Організація і передача кадрів.

3. Виявлення і виправлення помилок.

4. Управління потоками даних.

5. Забезпечення прозорості логічних каналів (передача по них даних, що закодовані в певний спосіб).

Прикладами протоколів канального рівня є протоколи Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

Мережний рівень (Network Layer)

Цей рівень призначено для утворення єдиної транспортної системи, що об'єднує кілька мереж з різними принципами передачі інформації між кінцевими вузлами.

Розглянемо функції мережного рівня на прикладі локальних мереж. Протокол канального рівня локальних мереж забезпечує доставку даних між будь-якими вузлами лише в мережі з відповідною типовою топологією. Це дуже жорстке обмеження, яке не дозволяє розбудовувати мережі з розвиненою структурою, наприклад, мережі, що об'єднують кілька мереж підприємства в єдину мережу, або високонадійні мережі, в яких існують надмірні зв'язки між вузлами.

Для того, щоб, з одного боку, зберегти простоту передачі даних у типових топологіях, а з іншого боку, допустити використання довільних топологій, використовується додатковий мережний рівень.

На цьому рівні вводиться поняття «мережа». В даному випадку під «мережею» розуміють сукупність комп'ютерів, які сполучені між собою відповідно до однієї із стандартних типових топологій і використовують для передачі даних один з протоколів канального рівня, що визначений для цієї топології.

Таким чином, всередині мережі передача даних регулюється на канальному рівні, а передачею даних між мережами займається мережний рівень.

Повідомлення мережного рівня називають пакетами (packets). При організації доставки пакетів на мережному рівні використовується поняття «номер мережі». В цьому випадку адреса одержувача складається з номера мережі і номера комп'ютера в цій мережі.

Мережі об'єднуються між собою за допомоги спеціальних пристроїв, що називаються маршрутизаторами (рис. 10.1). Маршрутизатор - це пристрій, який збирає інформацію про топологію міжмережних з'єднань і на її підставі пересилає пакети мережного рівня до мережі призначення.

Рис. 10.1. Передача інформації через маршрутизатори.

Для того, щоб передати повідомлення від відправника, що знаходиться в одній мережі, до одержувача, що знаходиться в іншій мережі, потрібно зробити певну кількість транзитних передач (hops) між мережами, кожного разу вибираючи відповідний маршрут. Таким чином, маршрут є послідовністю маршрутизаторів, через які проходить пакет.

Проблема вибору самого кращого шляху називається маршрутизацією і її вирішення є головним завданням мережного рівня, бо найкоротший шлях не завжди є найкращим. Часто, критерієм при виборі маршруту є час передачі даних за цим маршрутом. Він залежить від пропускної здатності каналів зв'язку і інтенсивності трафіку, яка може змінюватися з часом.

Деякі алгоритми маршрутизації намагаються пристосуватися до зміни навантаження, в той час, як інші приймають рішення на підставі середніх показників за тривалий час. Вибір маршруту може здійснюватися і за іншими критеріями, наприклад, надійності передачі.

Дата добавления: 2014-01-04