Физический уровень (Physical layer)

Самый нижний уровень модели, предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель и соответственно их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством. На этом уровне работают концентраторы, повторители (ретрансляторы) сигнала и сетевые адаптеры.

Взаимодействие уровней

Уровни взаимодействуют сверху вниз и снизу вверх посредством интерфейсов и могут еще взаимодействовать с таким же уровнем другой системы с помощью протоколов. Подробнее можно посмотреть на рисунке.

Модель osi и реальные протоколы

Семиуровневая модель OSI является теоретической, и содержит ряд недоработок. Реальные сетевые протоколы вынуждены отклоняться от неё, обеспечивая непредусмотренные возможности, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является несколько условной.

Основная недоработка OSI — непродуманный транспортный уровень. На нём OSI позволяет обмен данными между приложениями (вводя понятие порта — идентификатора приложения), однако, возможность обмена простыми датаграммами в OSI не предусмотрена — транспортный уровень должен образовывать соединения, обеспечивать доставку, управлять потоком и т. п. Реальные же протоколы реализуют такую возможность.

1.4.2. Протокол tcp/ip Семейство tcp/ip

Семейство TCP/IP имеет два транспортных протокола: TCP, полностью соответствующий OSI, и UDP, отвечающий транспортному уровню только наличием порта, обеспечивающий обмен датаграммами между приложениями.

Семейство ipx/spx

В семействе IPX/SPX, порты (называемые «сокеты» или «гнёзда») появляются в протоколе сетевого уровня IPX, обеспечивая обмен датаграммами между приложениями (операционная система резервирует часть сокетов для себя). Протокол SPX, в свою очередь, дополняет IPX всеми остальными возможностями транспортного уровня в полном соответствии с OSI.

Кроме того, IPX не имеет адреса для хоста ( по–русски–«сетевого адаптера»), полагаясь на адресацию канального уровня (например, MAC-адреса для Ethernet).

Стек протоколов TCP/IP — набор сетевых протоколов, на которых базируется Интернет. Название образовано из аббревиатур двух базовых протоколов — TCP и IP.

Обычно описывается по аналогии с моделью OSI, представляющей взаимодействие протоколов в виде стека. В такой модели каждый уровень предназначен для решения узкого круга задач и используется для предоставления услуг для более высоких уровней. Верхние уровни ближе к пользователю и работают с наиболее абстрактными объектами, тогда как нижние уровни сильно зависят от физической среды передачи данных.

Модель OSI более логична, её проще использовать, т. к. протоколы чётко разделены по уровням. Однако модель TCP наиболее распространена. Логичнее изучить сначала модель OSI, а потом переходить к TCP/IP.

Уровни стека tcp/ip

Существуют разногласия в том, как вписать модель TCP/IP в модель OSI, поскольку уровни в этих моделях не совпадают.

К тому же, модель OSI не использует дополнительный уровень — «Internetworking» — между транспортным и сетевым уровнями. Примером спорного протокола может быть ARP или STP.

Вот как традиционно протоколы TCP/IP вписываются в модель OSI (см. таблицу 1.4.2):

Таблица 1.4.2

7	Прикладной	напр. HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, scp, NFS, RTSP
6	Представительный	напр. XML, XDR, ASN.1, SMB, AFP
5	Сеансовый	напр. TLS, SSH, ISO 8327 / CCITT X.225, RPC, NetBIOS, ASP
4	Транспортный	напр. TCP, UDP, RTP, SCTP, SPX, ATP, DCCP, BGP
3	Сетевой	напр. IP, ICMP, IGMP, X.25, CLNP, ARP, RARP, OSPF, RIP, IPX, DDP
2	Канальный	напр. Ethernet, Token ring, PPP, HDLC, Frame relay, ISDN, ATM, MPLS
1	Физический	напр. электричество, радио, лазер

Обычно в стеке TCP/IP верхние 3 уровня (прикладной, представительный и сеансовый) модели OSI объединяют в один — прикладной. Поскольку в таком стеке не предусматривается унифицированный протокол передачи данных, функции по определению типа данных передаются приложению. Упрощенно интерпретацию стека TCP/IP можно представить так (см.таблицу 1.4.3):

Таблица 1.4.3

	Прикладной «7 уровень»		напр. HTTP, FTP, DNS (RIP, работающий поверх UDP, и BGP, работающий поверх TCP, являются частью сетевого уровня)
4	Транспортный		напр. TCP, UDP, RTP, SCTP, DCCP (протоколы маршрутизации, подобные OSPF, что работают поверх IP, являются частью сетевого уровня)
3	Сетевой	Для TCP/IP это IP (IP) (вспомогательные протоколы, вроде ICMP и IGMP работают поверх IP, но являются частью сетевого уровня; ARP не работает поверх IP)
2	Канальный	напр. Ethernet, Token ring, и подобные.
1	Физический	напр. физическая среда и принципы кодирования информации, T1, E1