3. Багаторівневі моделі протокольної взаємодії. Призначення та типи.

Існує два основних типи багаторівневих моделей мережі.

Протокольна модель відповідає структурі визначеного набору протоколів. Ієрархічний набір взаємопов’язаних протоколів в типовому випадку відповідає всім функціональним можливостям, необхідних для взаємодії через мережу передавання даних. ТСР/ІР – протокольна модель, оскільки в ній описуються функції, які виконуютья на кожному рівні протоколів, що входять до протокольного стеку ТСР/ІР.

Еталонна модель забезпечує послідовність у всіх мережевих протоколах і сервісах шляхом опису того, що необхідно зробити на відповідному рівні, але не визначає конкретні способи виконання. Еталонна модель не використовується як специфікація для безпосередньої реалізації а не забезпечує достатнього рівня деталізації, щоб точно визначити сервіси мережевої архітектури. Основною метою еталонної моделі є сприяти більш чіткому розумінню відповідних функцій і процесів.

Модель взаємодії відкритих систем (OSI) була розроблена організацією ISO для формування платформи і створення набору протоколів відкритих систем. Ідея полягала в тому, щоб даний набір протоколів можна було використовувати для розробки міжнародної мережі, яка б не залежала від запатентованих систем.

Фізичний рівень - протоколи фізичного рівня описують електричні, механічні, функціональні і процедурні засоби для активації, підтримання і деактивації фізичного з’єднання, яке забезпечує передавання бітів від одного мережевого пристрою до іншого.

Канальний рівень - протоколи канального рівня описують способи передавання кадрів при обміні даними між пристроями в спільному середовищі.

Мережевий рівень - мережевий рівень надає функції для передавання окремих компонентів даних через мережу між вказаними кінцевими пристроями.

Транспортний рівень - транспортний рівень визначає сервіси для сегментації, передавання і складання даних для окремих повідомлень між кінцевими пристроями.

Сеансовий рівень - сеансовий рівень забезпечує сервіси рівню представлення для організації діалогу і управління обміном даними.

Рівень представлення - рівень представлення забезпечує загальне представлення даних, що передаються сервісами прикладного рівня.

Прикладний рівень - прикладний рівень підтримує методи наскрізного зв’язку між користувачами мережі за допомогою передавання даних.

Модель ТСР/ІР визначає чотири категорії функцій необхідних для ефективної мережевої взаємодії. Архітектура протоколів ТСР/ІР побудована на базі даної моделі.

Основна відповідність між моделями OSI та TCP/IP знаходиться на мережевому і транспортному рівнях. При цьому обидві моделі відрізняються способами відношення до верхніх і нижніх рівнів.

4. Компоненти фізичного рівня.

Стандарти фізичного рівня направлені на три функціональні області:

• Фізичні компоненти. Фізичні компоненти - це електронні апаратні пристрої, засоби передавання даних, а також інші блоки з’єднання, які передають і переносять сигнали для представлення бітів.

• Кодування. Кодування або кодування каналу - це спосіб перетворення потоку біт в відповідний «код». Коди - це групи бітів, що використовуються для забезпечення заданого шаблону, який може розпізнати як адресат, так і відправник. В мережі кодування визначається правилом зміни напруги або струму, використовуваного для представлення біт: нулів і одиниць. Крім кодування даних, кодування на фізичному рівні також може створювати коди з метою контролю, наприклад, для визначення початку і кінця кадру.

• Передавання сигналу. Фізичний рівень повинен створювати електричні, оптичні і безпроводові сигнали, які представляють в середовищі «1» і «0».

Метод представлення бітів називається методом передачі сигналу.

Сигнали передаються одним із двох способів:

• Асинхронний: сигнали передаються без відповідного тактового сигналу. Часові проміжки між символами чи групами даних можуть бути довільними, тобто вони не мають стандартів. Тому для позначення початку і кінця кадру необхідні флаги (маркери).

• Синхронний: сигнали даних посилаються відповідно до тактового сигналу, який задає рівні проміжки часу, які називаються часом передачі біта.

Поширений метод передавання даних - із застосуванням технології модуляції. Модуляція - це процес, при якому характеристика однієї хвилі (сигнал) змінює іншу хвилю (модульований сигнал).

При передаванні даних через середовище поширені такі методи модуляції:

• Частотна модуляція (ЧМ): спосіб передавання, при якому несуча частота залежить від сигналу.

• Амплітудна модуляція (AM): спосіб передавання, при якому несуча амплітуда залежить від сигналу.

• Імпульсно-кодова модуляція (ІКМ): спосіб передачі, при якому аналоговий сигнал, наприклад голос, перетворюється в цифровий сигнал шляхом дискретизації амплітуди сигналу і представленням амплітуд в двійковій системі. Частота дискретизації повинна бути як мінімум удвічі вище максимальної частоти в спектрі сигналу.

Різні фізичні середовища передавання даних підтримують різні швидкості передачі бітів. Як правило, передавання даних визначається з точки зору заявленої пропускної здатності (bandwidth) і продуктивності (throughput).

Пропускна здатність (bandwidth) - це здатність середовища передавати дані. Цифрова пропускна здатність визначає обсяг даних, який передається з одного пункту в інший за певний час. Зазвичай пропускна здатність вимірюється в кілобітах за секунду (Кбіт/с) або мегабітах за секунду (Мбіт/с).

Фактична пропускна здатність мережі визначається сукупністю наступних факторів:

• Властивості фізичної середовища.

• Технології, що використані для передавання і виявлення сигналів в мережі.

Продуктивність (throughput) - це вимірювання швидкості передавання бітів через середовище за вказаний проміжок часу. На продуктивність (throughput) впливає ряд факторів, у тому числі:

• Обсяг трафіку.

• Тип трафіку.

• Час очікування, викликаний конфліктом декількох мережевих пристроїв між відправником і адресатом.

Час очікування (Latency) - це загальний час, який включає затримк (delays) для переміщення даних від однієї точки до іншої.

Існує третій спосіб вимірювання передачі використовуваних даних, який називається корисною пропускною здатністю (goodput). Корисна пропускна спроможність (goodput) - вимірювання даних, переданих за вказаний проміжок часу. Корисна пропускна спроможність (goodput) - це продуктивність смуги мінус втрати трафіку для створення сеансів, підтверджень та інкапсуляції.

Середовища передачі:

• Мідне (вита пара, коаксіальний кабель);

• Оптоволоконне (одномодове, мультимодове);

• Безпровідне.

Кабель типу неекранована вита пара (UTP) - найбільш поширене мережеве середовище. Кабелі UTP з роз'ємами RJ-45 використовуються для зв'язку мережевих вузлів з проміжними мережевими пристроями, такими як комутатори і маршрутизатори.

У локальних мережах кабель UTP складається з чотирьох пар проводів з кольоровим маркуванням.

ВОК можна класифікувати за двома типами:

• Одномодовий ВОК (ОВОК): складається з сердечника невеликого діаметру і для передачі променя світла використовує дорогу лазерну технологію. Такий кабель широко використовується для створення з’єднань на кілька сотень кілометрів, наприклад для дальньої телефонії та програм кабельного телебачення.

• Багатомодовий ВОК (БВОК): складається з серцевини великого діаметру і для передачі світлових імпульсів використовує світлодіоди. Імпульс із світло-випромінюючого індикатора входить в багатомодове волокно під різними кутами. БВОК часто використовується в локальних мережах, оскільки може функціонувати за допомогою недорогих світлодіодів. Такий тип кабелю забезпечує пропускну здатність до 10 Гбіт/с на відстані до 550 метрів.