Образовательный комплекс Компьютерные сети

Interconnection Reference Model)
Архитектура
Физический уровень
Канальный уровень

Honeywell, Digital и др.) имели закрытые реализации для соединения компьютеров,

и приложения, работающие на платформах от различных поставщиков, не имели возможности обмениваться данными через сеть
В 1978 г. Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO) приняла модель сетевой системы, называемую Open Systems Interconnection (OSI) Reference Model – рекомендуемая модель взаимодействия открытых систем

системам различных производителей устанавливать сетевые соединения
Состоит из семи уровней со

специфическим набором сетевых функций, определенных для каждого уровня, и включает описания межуровневых интерфейсов
Определяет набор протоколов и интерфейсов для применения на каждом уровне

независимый модуль, можно заменить один протокол на другой на любом

уровне без какого-либо влияния на работу смежного выше- или нижележащего уровня
Принципы, которыми руководствовались разработчики
Каждый новый уровень модели появляется только тогда, когда требуется новый уровень абстракции
Каждый уровень должен выполнять определенную функцию
Функция каждого уровня должна быть выбрана с точки зрения определения международных стандартизированных протоколов
Границы уровня должны быть выбраны таким образом, чтобы информационный поток через интерфейс был минимален
Количество уровней должно быть достаточным, чтобы существовала возможность распределения функций, но и не слишком большим, чтобы сохранить стройную и легкую для восприятия архитектуру

(Transport)
Сетевой (Network)
Физический (Physical)

это первый шаг по обеспечению взаимодействия различных систем
Практическим решением является

разработка единого стека протоколов или совместимых стеков протоколов
Существует стек протоколов OSI (мало популярен)
Прикладные стандарты (и протоколы) можно с высокой долей независимости разрабатывать для отдельных уровней модели
К настоящему моменту существуют общепринятые архитектуры и стеки протоколов (TCP/IP)

битов по физическим каналам
Физический уровень определяет характеристики физической среды передачи

данных, используемых физических сигналов, метод кодирования данных, а также способ подключения к среде передачи

оптический кабель, радиоэфир, …)
Полоса пропускания
Помехозащищенность
Волновое сопротивление
…

дискретной передачи)
Частота несущей и частота сигнала
…

момент прихода начала и конца кадра (кадр – пакет канального

уровня)
как получатель распознает начало завершение поступления битов данных кадра
какие сигналы кодируют двоичную информацию

каждого их контакта
Тип трансивера – внешний/внутренний
Трансивер (transmitter-receiver) – устройство, преобразующее

параллельный поток битов в байтах в последовательный на источнике и поток битов кадра в байты на приемнике, выполняет функции
прием и передача данных с кабеля и на кабель
определение коллизий на кабеле
защита кабеля от некорректной работы адаптера

можно привести спецификации 10Base5, 10Base2, 10BaseT технологии Ethernet

данных от одного устройства к другому через физический уровень
Пакеты канального

уровня называются кадрами (frame)

к среде передачи
Безошибочная передача кадров
Подтверждение и ожидание подтверждения приема кадров
Установление

и разрыв сетевого соединения
Контроль трафика
Анализ адреса получателя вышележащего уровня и доставка данных вышележащему протоколу

представляет устройство, выполняющее передачу и прием физического сигнала, например, сетевой

адаптер
Устройство канального уровня должно иметь уникальный в сети адрес канального уровня – MAC-адрес (MAC – Media Access Control)

A

B

содержит MAC-адрес отправителя и MAC-адрес получателя
A
B
MACA
MACB
MACA
MACB
Данные

несколько устройств использую одну среду передачи, необходимо согласовывать доступ к

разделяемой среде для исключения наложения передаваемого сигнала

A

B

MACA

MACB

на источнике вычисляется CRC (Cyclical Redundancy Check) кадра и записывается

в его трейлер
На приемнике CRC пересчитывается, и в случае несовпадения со значением в трейлере кадра кадр считается поврежденным и уничтожается
Вероятность совпадения значения CRC в поврежденном кадре, как правило, невелика (например, в Ethernet – 2-32)

быть реализовано подтверждение приема кадров и повторная передача кадра источником

в случае отсутствия такого подтверждения

A

B

MACA

MACB

кадр

подтверждение приема кадра

быть реализована возможность создания логических соединений между узлами сети
После установления

соединения кадры передаются в его рамках, что может снизить количество служебной информации в кадрах

размера, в который помещаются принятые кадры (или данные из них)

до момента их доставки вышележащему протоколу. Если места в буфере не хватает – кадр теряется.
Контроль трафика – схема передачи, при которой источник никогда не передает данных больше, чем может принять приемник. Обычно реализуется посредством передачи приемником источнику размера свободного пространства в буферах приема.
Контроль трафика реализуется на нескольких уровнях модели

указывающую, какому протоколу вышележащего уровня необходимо передать данные кадра
Данные служебных

кадров канального уровня обрабатываются на канальном уровне

быть реализована надежная доставка (если реализовано подтверждение приема кадров), но

протоколы вышележащего уровня, как правило, не полагаются на данную возможность и полагают сервис канального уровня ненадежным

Token Ring
Технология FDDI
…

системы и их распределение по вертикальным уровням
Физический и канальный уровень

описывают аппаратный аспект сетевой системы

(Open Systems Interconnection Reference Model), часть 2

– М.: Русская редакция, 2001.
В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. Компьютерные сети.

Принципы, технологии, протоколы. СПб: Питер, 2001.