7.2. Протоколы и интерфейсы

Что бы упростить проектирование, анализ и реализацию обмена сообщениями между компьютерами, эту задачу разбивают на несколько иерархически связанных между собой подзадач.

При передаче сетевого сообщения оба участника сетевого обмена должны следовать множеству соглашений. Соглашения должны быть едиными для всех уровней, от самого низкого уровня передачи битов до самого высокого уровня, определяющего интерпретацию информации. Такие формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений на одном уровне, называют протоколами. Иерархическая организованная совокупность протоколов называют стеком коммуникационных протоколов.

Протоколы соседних уровней на одном узле взаимодействую друг с другом в соответствии с четко определенными правилами, описывающими формат сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет набор услуг, которые нижележащий уровень представляет вышележащему уровню.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касающиеся пользовательских приложений. Приложения реализуют свои собственные схемы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Приложение может взять на себя функции нескольких верхних уровней модели OSI.

Предположим, что приложение обращается с запросом к прикладному уровню, например, файловому сервису. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата, в которое помещает служебную информацию (заголовок) и необходимые данные. Затем это сообщение направляется уровню представления, который добавляет в него свой заголовок и т.д. Наконец, сообщение достигает физического уровня, который непосредственно передает сообщение по каналам связи.

Когда сообщение по сети поступает на другую машину, оно последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует, обрабатывает и удаляет заголовок своего уровня, выполняет соответствующие функции, и передает сообщение вышележащему уровню.

В модели OSI различается два основных типа протокола. В проколах с установлением соединения (Connection-Oriented Network Service, CONS) перед обменом данными отправитель и получатель должны вначале установить соединение и, возможно, выбрать протокол, который они будут использовать. После завершения диалога они должны разорвать соединение.

Вторая группа протоколов – протоколы без предварительного установления соединения (Connectionless Network Service, CLNS). Такие протоколы называются также дейтаграммными протоколами. Отправитель передает сообщение когда оно готово. В сетях используются как те, так и другие протоколы.

7.3. Уровни модели osi

7.3.1. Физический уровень

Физический уровень – самый низкий в модели OSI. На этом уровне определяются электрические, механические, функциональные и иные параметры реализации физической связи. Физический уровень описывает процесс прохождения сигналов через среду передачи между сетевыми устройствами. Ею может быть медный кабель (коаксиальный кабель, витая пара и т.д.), оптоволокно, радиоканал. Поэтому к физическому уровню относятся характеристики сред передачи: полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и др. Так же, стандартизируются типы разъемов, и определяется назначение каждого контакта.

Функции физического уровня реализуются во всех сетевых устройствах. В компьютере сетевой уровень поддерживается сетевым адаптером. Единственным типом оборудования, которое может работать только на сетевом уровне, являются повторители.

Ethernet.

Физический уровень состоит из трех подуровней: согласования, интерфейса MII (Media Independent Interface – интерфейс, независящий от среды) и физического уровня (Physical Layer Device, PHY). Последний обеспечивает кодирование данных, поступающих от подуровня MAC, для передачи по физической среде определенного типа, обеспечивает синхронизацию передаваемых данных, а так же их прием и декодирование. Интерфейс MII поддерживает независимый от физической среды способ обмена данными между подуровнем MAC и подуровнем PHY. Подуровень согласования нужен для согласования работы подуровней МАС и PHY.

Согласование
Интерфейс MII
FX PHY (оптоволокно)	TX PHY (витая пара (две пары))	T4 PHY (витая пара (четыре пары))

FDDI

Физический уровень разделен на два подуровня: независящий от среды подуровень PHY (Physical Media Independent) и зависящий от среды подуровень PMD (Physical Media Dependent). Работу всех уровней контролирует протокол управления станцией SMT (Station Management). Подуровень PMD обеспечивает передачу данных от одной станции к другой по конкретной физической среде, а подуровень PHY выполняет кодирование и декодирование данных, циркулирующих между подуровнем MAC и PMD, а так же обеспечивает тактирование информационных сигналов.

ATM

Применительно к технологии АТМ физический уровень делится на два подуровня: подуровень согласования с системой передачи (Transmission Convergence, TC) и подуровень физической среды (Physical Medium, PM). Подуровень согласования с системой передачи выполняет упаковку ячеек, поступающих с верхнего уровня модели ATM, в передаваемые транспортные кадры. На этом уровне так же выполняется подсчет контрольной суммы и т.д. Подуровень физической среды регламентирует скорость передачи данных и отвечает за синхронизацию между передачей и приемом.

Подуровень	Назначение
Согласования с системой передачи	Согласование скорости ячеек Вычисление и проверка контрольной суммы Адаптация ячеек к формату передаваемого кадра Генерация и удаление кадра
Физической среды	Битовая синхронизация Передача в конкретной физической среде