Канальний рівень

Фізичний рівень

Фізичний рівень ( Physical layer ) має справу з передачею бітів по фізичних каналах зв'язку, таких , наприклад , як коаксіальний кабель , кручена пара , оптоволоконний кабель або цифровий територіальний канал. До цього рівня мають відношення характеристики фізичних середовищ передачі даних , такі як смуга пропускання , перешкодозахищеність , хвильовий опір і інші . На цьому ж рівні визначаються характеристики електричних сигналів , що передають дискретну інформацію , наприклад , крутість фронтів імпульсів , рівні напруження або струму сигналу , тип кодування , швидкість передачі сигналів. Крім цього, тут стандартизуються типи роз'ємів і призначення кожного контакту.

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

Прикладом протоколу фізичного рівня може служити специфікація l0 - Base- T технології Ethernet , яка визначає як використовуваного кабелю неекрановану виту пару категорії 3 із хвильовим опором 100 Ом , роз'єм RJ -45 , максимальну довжину фізичного сегмента 100 метрів , манчестерський код для представлення даних в кабелі, а також деякі інші характеристики середи і електричних сигналів.

канальний рівень

На фізичному рівні просто пересилаються біти . При цьому не враховується , що в деяких мережах , в яких лінії зв'язку використовуються ( розділяються ) навперемінно декількома парами взаємодіючих комп'ютерів , фізичне середовище передачі може бути зайнята. 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 , вміщуючи спеціальну послідовність біт 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 знов обчислює контрольну суму отриманих даних і порівнює результат з контрольною сумою з кадру. Якщо вони збігаються , кадр вважається правильним і приймається. Якщо ж контрольні суми не збігаються , 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 , що використовуються 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, що підтримуються 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 , l00VG - AnyLAN .

У локальних мережах протоколи канального рівня використовуються комп'ютерами , мостами , комутаторами і маршрутизаторами. У комп'ютерах функції канального рівня реалізуються спільними зусиллями мережевих адаптерів і їх драйверів.

У глобальних мережах , які рідко володіють регулярною топологією , канальний рівень часто забезпечує обмін повідомленнями лише між двома сусідніми комп'ютерами , сполученими індивідуальною лінією зв'язку . Прикладами протоколів "точка -точка » (як часто називають такі протоколи ) можуть служити широко поширені протоколи РРР і LAP -B . У таких випадках для доставки повідомлень між кінцевими вузлами через всю мережу використовуються засоби мережевого рівня. Саме так організовані мережі Х.25. Іноді в глобальних мережах функції канального рівня в чистому вигляді виділити важко , оскільки в одному і тому ж протоколі вони об'єднуються з функціями мережевого рівня. Прикладами такого підходу можуть служити протоколи технологій АТМ і frame relay .

У цілому канальний рівень являє собою вельми могутній і закінчений набір функцій по пересилці сполучень між вузлами мережі. У деяких випадках протоколи канального рівня виявляються самодостатніми транспортними засобами і можуть допускати роботу понад них безпосередньо протоколів прикладного рівня або додатків , без залучення засобів мережевого і транспортного рівнів . Наприклад , існує реалізація протоколу управління мережею SNMP , безпосередньо без Ethernet , хоч стандартно цей протокол працює на основі мережевого протоколу IP і транспортного протоколу UDP. Природно , що застосування такої реалізації буде обмеженим - вона не підходить для складних мереж різних технологій , наприклад Ethernet і Х.25 , і навіть для такої мережі , в якій у всіх сегментах застосовується Ethernet , але між сегментами існують петлевідні зв'язку . А от у двохсегментній мережі Ethernet , об'єднаній мостом , реалізація SNMP над канальним рівнем буде цілком працездатна.

Проте для забезпечення якісного транспортування повідомлень в мережах будь-яких топологій і технологій функцій канального рівня виявляється недостатньо , тому в моделі OSI рішення цієї задачі покладається на два наступних рівні - мережевий і транспортний.