Подуровень управления логической связью.

Logical Link Control – определяет логическую топологию сети, которая может не совпадать с физической топологией. На этом подуровне определяется поставка и поддержка виртуального канала связи.

Подуровень LLC скрывает от вышестоящих уровней подробности технологической реализации сети, благодаря чему сетевой уровень не видит различий между локальными сетями Ethernet, Token Ring, ARCnet, FDDI.

Подуровень управления доступом к среде.

Media Access Control (MAC) – устанавливает правила использования физического, нижележащего уровня узлами сети.

На этом подуровне распознаются электрические сигналы (биты данных, способы кодирования, маркеры), обнаруживаются коллизии, выявляются и исправляются ошибки. Подуровень MAC работает с так называемыми MAC-адресами, каждый из которых представляет собой уникальный физический адрес устройства.

Особенности работы канального уровня состоят в том, что сетевой уровень узла отправителя передаёт канальному уровню пакет, в котором указан адрес узла назначения (получателя). Канальный уровень создаёт кадр и инкапсулирует (помещает) в него пакет. Коммутаторы в сети продвигают исходный пакет согласно адресу назначения.

Отметим, что в локальных сетях канальный уровень обеспечивает доставку кадра между любыми узлами сети, а в глобальных сетях – только между узлами, соединёнными индивидуальной линией связи.

Протоколы канального уровня реализуются компьютерами, мостами (или коммутирующими концентраторами) и маршрутизаторами. В компьютерах выполнение функций канального уровня возлагаются на сетевые адаптеры или драйверы.

Физический уровень.

Это самый нижний уровень сетевой модели OSI. Единицей передачи данных является бит.

Назначение и основные особенности.

На физический уровень возлагается обеспечение взаимодействия (интерфейса, согласования) физических объектов (сигналов, узлов и линий связи сети) при передаче сообщений. Его главной задачей является формирование и доставка сигналов в виде последовательности битов узлу назначения с использованием различных аппаратных средств.

На физическом уровне определены:

1. сигналы, их виды (электрические, световые, аналоговые, цифровые и др.), характеристики (крутизна фронтов импульсов, уровней напряжения, способы бинарного кодирования и др.) и способы передачи (синхронный, асинхронный).
2. физические, механические и электрические характеристики линии связи, к которым относятся: тип кабелей и разъёмов, разводка контактов в разъёмах.

Стеки протоколов.

Стек TCP/IP.

Протокол управления передачей или межсетевой протокол (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) разработан для разнородных вычислительных сетей. Стек протоколов TCP/IP постоянно развивается и является наиболее распространённым протоколом сетевого и транспортного уровней для сетей различных размеров и конфигураций.

Состав стека.

Стек состоит из трёх базовых наборов протоколов: сетевого уровня IP, управление передачей и дайтограм пользователя.

Протокол сетевого уровня IP (Internet Protocol) отвечает за передачу и маршрутизацию сообщений между узлами интернет. Протокол IP определяет правила, по которым данные разбиваются на пакеты, передающиеся между оконечными системами и маршрутизаторами. Текущая версия – 4.0, внедряемая – 6.0.

Основные особенности новой версией протокола IP v6 по сравнению с IP v4 состоят в следующем:

1. поле адреса имеет длину 16 байт, что обеспечивает практически неограниченный запас Интернет-адресов (2¹⁶), т.е. решает основную проблему, поставленную при разработке протокола.
2. Если у протокола IP v4 заголовок пакета содержал 13 полей, то в новой версии IP он состоит всего из 7, поэтому маршрутизаторы могут значительно быстрее обрабатывать пакет. Используемый способ представления необязательных параметров упростил для маршрутизаторов пропуск не относящихся к ним параметров, что также ускорило обработку пакетов.
3. более надёжным, чем в нынешнем варианте IP v4, стало обеспечение безопасности с помощью используемых методов аутентификации конфиденциальности.
4. если в заголовке пакета IP v4 для представления услуг отведено 8-ми разрядное поле, которое практически не использовалось, то в новой версии при ожидаемом росте мультимедийного графика выделяется значительно больше разрядов.

Протокол управления передачей (Transmission Control Protocol) широко используемой в Интернет сетевой протокол транспортного уровня. Предоставляет конечным пользователям службу с установлением логического соединения. Гарантирует доставку передаваемых пакетов данных в нужной последовательности, но трафик при этом очень не равномерен, т.к. пакеты испытывают всевозможные задержки.

Протокол дейтаграмм пользователя (User Datagram Protocol) является сетевым протоколом транспортного уровня. Он представляет конечным пользователям службу без установления логического соединения. Отдельные пакеты передаются с использованием IP как можно быстрее (без проверки на правильность передачи и гарантий доставки). При этом часть пакетов может теряться. Однако передаваемое сообщение не прерывается, что важно, например, при передаче речи для обеспечения её разборчивости.

ТАБЛИЦА

Единица данных.

Каждый коммуникационный протокол оперирует некоторой единицей (блоком) передаваемых данных (протокол Data Unit – PDU). Название этих единиц иногда закрепляются стандартом, а часто просто определяются традицией. Название единиц PDU, получивших наиболее широкое распространение в протоколах стека TCP/IP, приведены на рисунке. Поясним смысл, в которые вкладывается эти названия.

Протокол данных, или поток – данные, поступающих от приложений на вход протоколов транспортно уровня – UDP и TCP.

Дейтограмма, или датаграмма, - единица данных протокола UDP транспортного уровня. Обычно дейтограммой называют данные, которые оперируют протоколы без установления соединений. К таким протоколам относятся и протокол IP межсетевого уровня, поэтому его единицу данных так же называют дейтограммой. Однако очень часто на уровне 3 используется и другой термин – пакет.

Сегмент – другая единица данных транспортного уровня, полученных из протокола TCP из входного потока.

Кадр (фрейм) – единица данных, в которую упаковываются IP пакеты для последующей пересылки их через отдельные сети составной сети. При этом не имеет значение название, используемой для этой единицы данных в каждой отдельной сети, т.е. для стека TCP/IP фреймом называют кадр сети Ethernet, в ячейку сети АТМ и пакет сети х.25.

Многие протоколы, входящих в пакет TCP/IP предназначены для сбора информации или устранения неполадок. Пакет протокола включает в себя также дополнительные компоненты, не обязательные в процессах сетевой коммуникации, например, утилита прикладного уровня, так же входящая в состав пакета TCP/IP.

Особенности стека TCP/IP.

Когда речь идёт о построении больших (глобальных) сетей, этому стеку протоколов отдаётся предпочтение по сравнению с другими протоколами, т.к. он с момента создания ориентирован на Интернет и наделён многими полезными свойствами. К таким свойствам следует отнести:

1. способность фрагментировать пакеты. Большая составная сеть часто состоит из (под) сетей, построенных на совершенно разных принципах, и каждая из (под) сетей может иметь собственное значение единицы (длину) передаваемых данных. При переходе из одной сети в другую может возникнуть необходимость уменьшить длину данных. Указанное свойство протокола позволяет разделить (фрагментировать) передаваемый пакет (кадр) на несколько частей;
2. гибкую систему адресации (3 уровня адресов: символьные, логические и физические), позволяющую проще, чем другие протоколы аналогичного назначения, включать в составную сеть сети разных технологий.
3. экономное использование широковещательных рассылок. Это свойство наиболее полезно при работе на медленных линиях связи характерных для территориальных сетей.
4. интерпретацию функций самого нижнего уровня (сетевых интерфейсов). Стек TCP/IP, в отличие от других многоуровневых стеков, освобожден от выполнения большого количества функций канального и физического уровня ISO. На нижний уровень стека, как указано выше, возлагается лишь ответственность за организацию взаимодействия с сетями составной сети, которая требует выполнения более простых процедур. Эта особенность делает составную сеть TCP/IP открытой для включения дополнительной сети с любой технологией передачи данных. При этом для каждой новой технологии должны быть разработаны собственные интерфейсные средства. Обычно при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро включается в стек TCP/IP путём разработки соответствующего документа стандарта Интернет, определяющего метод инкапсуляции IP-пакетов в её кадры.