Уровень 1 – Физический
На физическом уровне выполняются наиболее важные функции передачи данных по сравнению со всеми другими уровнями. К физическому уровню относятся все соединители, кабели, спецификации частот, требования к расстояниям и задержкам при распространении сигналов, короче говоря, все физические параметры.
В заключении рассмотрим пример обмена данными по сети между двумя компьютерами на примере электронной почты по протоколам TCP/IP. Передача сообщения начинается с уровня 7. К нему добавляется заголовок MAPI (Mail Application Programming Interface – интерфейс прикладного программирования для электронной почты). Затем пакет передается на представительский уровень, где происходит добавление заголовка MIME, с помощью которого получатель сможет определить формат сообщения. На сеансовом уровне происходит преобразование имен, и доменное имя techtrain.com преобразуется в IP – адрес 209.130.62.55. На транспортном уровне все это сообщение, которое имеет длину 256 Кбайт, разбивается на четыре фрагмента по 64 Кбайта и устанавливается сеанс ТСР с использованием метода окон для управления потоком данных. На сетевом уровне выполняется маршрутизация и пакет передается на ближайший маршрутизатор (который здесь обозначен с помощью поля промежуточного адреса назначения).
Следует также отметить, что на сетевом уровне (логические) IP – адреса преобразуются в (физические) МАС – адреса, чтобы с ними мог работать протокол более низкого уровня. На канальном уровне пакет снова фрагментируется, но на этот раз преобразуется во фреймы, которые соответствуют максимальной единице передачи данных (Maximum Transmission Unit – MTU) передающей среды. На физическом уровне данные передаются в виде электрических сигналов. Принятые данные снова проходят по уровням модели, но в обратном направлении. При этом выполняются действия, обратные тем, которые были выполнены на компьютере отправителя, и в конечном итоге пакет преобразуется в один фрагмент данных размером 256 Кбайт в формате, приемлемом для соответствующего приложения.
|
ПОТОК ДАННЫХ |
Приложение (программа электронной почты) |
|
Приложение (программа электронной почты) |
ПОТОК ДАННЫХ |
|
|
|
|
||
|
Прикладной уровень Формат данных: письмо для Вовы Иванова (через MAPI) <Начало сообщения> |
|
Прикладной уровень Формат данных: получено от Вовы Иванова (через MAPI) <Полученное сообщения> |
||
|
|
|
|
||
|
Представительский уровень Формат данных: передано <по SMTP через TCP/IP> для vivanov@techtrain.com <Версия MIME: 1.0; тип данных:text/plain; набор символов: US – ASCII; сжатие: нет> |
|
Представительский уровень Формат данных: получено <по SMTP через TCP/IP> от vivanov@techtrain.com <Начать декодирование: Версия MIME: 1.0; тип данных:text/plain; набор символов: US – ASCII; сжатие: нет> |
||
|
|
|
|
||
|
Сеансовый уровень Формат данных: передано <по TCP/IP через DNS> vivanov@209.130.62.55 |
|
Сеансовый уровень Формат данных: получено <по TCP/IP через DNS> vivanov@209.130.62.55 |
||
|
|
|
|
||
|
Транспортный уровень Формат данных: передано для vivanov@209.130.62.55 <Установить сеанс ТСР; размер окна: 32 Кбайт; формат сегмента: 64 Кбайт; общее количество сегментов: 4; общее количество байтов: 256 Кбайт> |
|
Транспортный уровень Формат данных: получено от vivanov@209.130.62.55 <Начать прием пакета; приступить к формированию сегмента; подтвердить прием; формат пакета: 64 Кбайт; общее количество пакетов: 4; общее количество байтов: 256 Кбайт> |
||
|
|
|
|
||
|
Сетевой уровень Формат данных: передано <через МАС - адрес> для 2d6c9e446a32 <Адрес отправителя: 165.200.2.23=6587da32b5d6; окончательный адрес получателя: 209.130.62.55=2d6c9e446a32; промежуточный адрес получателя: 209.215.192.10 = 4adc500ad23a; размер пакета: 64 Кбайт; общее количество пакетов 4; общее количество байтов: 256 Кбайт> |
|
Сетевой уровень Формат данных: передано <через МАС - адрес> от 6587da32b5d6 <Адрес отправителя: 165.200.2.23=6587da32b5d6; окончательный адрес получателя: 209.130.62.55=2d6c9e446a32; приступить к формированию пакета: размер пакета: 64 Кбайт; общее количество пакетов 4; общее количество байтов: 256 Кбайт> |
||
|
|
|
|
||
|
Канальный уровень <Установить соединение; номер передатчика: 0; размер фрейма; 1500 байтов; общее количество фреймов: 175; общее количество байтов: 256 Кбайт; начать нумерацию фреймов; приступить к передаче> |
|
Канальный уровень <Соединение установлено; номер передатчика: 0; размер фрейма; 1500 байтов; общее количество фреймов: 175; общее количество байтов: 256 Кбайт; начать проверку порядковых номеров; приступить к к сборке фреймов> |
||
|
|
|
|
||
|
Физический уровень Формат данных 01101100011001111001100… |
|
Физический уровень Формат данных 01101100011001111001100… |
||
|
Поток данных |
||||
Необходимо отметить еще один момент Стек протоколов TCP/IP состоит всего из четырех уровней в отличие от семиуровневой эталонной модели OSI (Open Systems Interconnection – Группа по стандартизации обмена данными между компьютерными системами различных стандартов). В таблице 1.2 приведено сопоставление уровней модели OSI и стека протоколов TCP/IP, а также дан список протоколов работающих на этих уровнях.
Таблица 1.2.
|
Уровень модели OSI |
Уровень стека протоколов TCP/IP |
Приложения и протоколы стека TCP/IP, работающие на этом уровне |
|
7 (уровень приложений) 6 (уровень представления данных) 5 (сеансовый уровень) |
Уровень 4 TCP (уровень приложений)
|
FTP(File Transfer Program – программы, использующие протокол передачи файлов) Telnet (программы использующие протокол виртуального терминала) SMTP (простой протокол передачи электронной почты) POP3/IMAP4 (почтовые клиенты) |
|
4 (транспортный уровень) |
Уровень 3 TCP (также называемый узел-узел (Host – to- Host); узел (host) – любое сетевое устройство, работающее по протоколу TCP/IP) |
TCP (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей) UDP (User Datagram Protocol – протокол дейтаграмм пользователя) |
|
3 (сетевой уровень) |
Уровень 2 TCP (Интернет) |
IP (Интернет протокол) |
|
2 (канальный уровень) 1 (физический уровень) |
Уровень 1 TCP (сетевой интерфейс) |
Оборудование (адаптеры сетевого интерфейса, кабельные линии, концентраторы и т.д. |
Как видно из этой таблицы, стек протоколов TCP/IP по выполняемым функциям полностью соответствует эталонной модели OSI.