Вычислительные машины, системы и сети. Модель взаимодействия открытых систем (модель OSI) 5. Канальный уровень, или уровень передачи данных модели OSI 7, страница 2

1.3 Физический уровень модели OSI

Самый низкий уровень модели OSI – физический (Phуsicаl Lауеr).

Функция уровня заключается в передаче необработанных битов по физическим линиям связи, такими, как: коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал.

Спецификации данного уровня определяют параметры сред передачи данных – это, например, полоса пропускания, затухание, помехозащищенность, волновое сопротивление и так далее. Помимо физических характеристик сред эти спецификации определяют физические характеристики сигналов. К этому же уровню относятся спецификации интерфейсных разъемов кабелей и назначение каждого контакта.  Все спецификации реализуются во всех устройствах, подключенных к сети.

На рисунке 1.2 представлен пример физического уровня.

Рисунок 1.2 – Физический уровень

Для устройств передачи данных не важно, что за данные передаются по физическим каналам связи. Для них главное – сгенерировать, передать и распознать некую последовательность импульсов. Переданные биты будут обработаны и в виде данных будут переданы к более высоким уровням модели OSI.

1.4 Канальный уровень, или уровень передачи данных модели OSI

Над физическим уровнем в модели OSI располагается уровень передачи данных – канальный (Dаtа Link Lауеr).

Основная задача данного уровня заключается в способности передавать необработанные данные физического уровня по надежной линии связи, свободной от обнаруженных ошибок с точки зрения вышестоящего сетевого уровня.

Эта задача выполняется при помощи разбиения входных данных на кадры, обычный размер которых колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч байт. При этом помимо полезных данных в кадры включены контрольные суммы, которые после передачи данных сравниваются получателем с вычисленной поступившей контрольной суммой данных для выявления ошибки или подтверждения передачи данных. При обнаружении ошибки в кадре, канальный уровень повторяет передачу поврежденного кадра.

На рисунке 1.3 представлен пример канального уровня.

Рисунок 1.3 – Канальный уровень

Протоколы канального уровня – это интеллектуальная система, способная эффективно заниматься доставкой сообщений между двумя компьютерами, устройствами. К тому же протоколы следят за тем, чтобы линия передачи данных была свободна в момент передачи, и определяют способы доставки данных между компьютерами.

1.5 Сетевой уровень модели OSI

Канальный уровень осуществляет передачу данных между «соседними» устройствами, но если эти устройства разделяют разнородные сети, передающие данные, то особое значение приобретают протоколы следующего уровня – сетевого уровня (Network Layer).

Данный уровень служит для построения единой транспортной системы, основой которой могут стать сети, использующие различные принципы передачи данных. Схема такой сети представлена на рисунке 1.4 – в качестве протокола сетевого уровня показан IP.

Внутри сети доставка данных (кадров) обеспечивается соответствующим канальным уровнем, а вот доставкой данных (пакетов) между сетями занимается сетевой уровень, который и поддерживает возможность правильного выбора маршрута передачи сообщения даже в том случае, когда структура связей между составляющими сетями имеет характер, отличный от принятого в протоколах канального уровня.

Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор — это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и пересылает пакеты   сетевого уровня в сеть назначения. Чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, или хопов (от слова hop — прыжок), каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет.

Рисунок 1.4 – Сетевой уровень

Например, на рисунке 1.4 изображены две сети, связанные тремя маршрутизаторами. Между узлами 1.2 и 2.1 в данной сети пролегает два маршрута: первый – через маршрутизаторы 1 и 3, а второй – через маршрутизаторы 1, 2 и 3.