Физически слоеве и слоеве за връзка с данни на OSI модела, блог nomeNNescio за Lifecity
Физическият слой е най-ниският слой на OSI мрежовия модел, проектиран директно за пренос на данни. Извършва предаване на електрически или оптични сигнали към кабела или радиото и съответно тяхното приемане и преобразуване в битове данни в съответствие с методите за кодиране на цифрови сигнали. С други думи, той осигурява интерфейс между мрежов оператор и мрежово устройство.
На това ниво работят концентратори (хъбове), повторители (ретранслатори) на сигнала и медийни преобразуватели.
Функциите на физическия слой се изпълняват на всички устройства, свързани към мрежата. От страна на компютъра функциите на физическия слой се изпълняват от мрежов адаптер или сериен порт. Физическият слой се отнася до физическите, електрическите и механичните интерфейси между две системи. Физическият слой определя такива свойства на мрежовата среда за данни като влакно, усукана двойка, коаксиален кабел, сателитна връзка за данни и др. Стандартните типове мрежови интерфейси, свързани с физическия слой, са: V.35, RS-232C, RJ-11, RJ-45, AUI и BNC конектори.
Характеристиките на физическия слой на модела OSI се разглеждат удобно с помощта на следната фигура:
Могат да се разграничат следните поднива:
Помирение - подниво на помирение. Служи за преобразуване на командите на MAC-слоя в съответните електрически сигнали на физическия слой. MII - Среден независим интерфейс. Осигурява стандартен интерфейс между MAC слоя и физическия слой. PCS - Physical Coding Sublayer, физически кодиращ подслой. Извършва кодиране и декодиране на последователности от данни от единпрезентации на друг. PMA - Прикрепване към физически носител, подниво на връзка с физическия носител. Преобразува данни в битов поток от серийни електрически сигнали и обратно. В допълнение, той осигурява синхронизация на приемане / предаване. PMD - Зависимо от физическа среда, подниво на комуникация с физическата среда. Отговаря за предаването на сигнали във физическата среда (усилване на сигнала, модулация, оформяне на сигнала). AN - Автоматично договаряне, скоростно договаряне. Използва се за автоматичен избор на комуникационен протокол от устройства. MDI - интерфейс, зависим от среда. Дефинира различни типове конектори за различни физически среди и PMD устройства.
Можете да прочетете повечетук.
Комуникационна среда
Средата за предаване е физическа среда, подходяща за предаване на сигнал. За да могат компютрите да обменят кодирана информация, средата трябва да гарантира, че те са физически свързани един с друг. Има няколко вида носители, използвани за свързване на компютри: • коаксиален кабел; • неекранирана усукана двойка; • екранирана усукана двойка; • оптичен кабел.
Коаксиалният кабел е първият тип кабел, използван за свързване на компютри в мрежа. Този тип кабел се състои от централен меден проводник, покрит с пластмасов изолационен материал, който от своя страна е заобиколен от медна мрежа и/или алуминиево фолио. Този външен проводник осигурява заземяване и екранира централния проводник от външни електромагнитни смущения. При полагане на мрежи се използват два вида кабели - "Дебел коаксиален кабел" (Thicknet) и "Тънък коаксиален кабел" (Thinnet). Максималната дължина на сегмента варира от 185до 500 м в зависимост от вида на кабела.
Оптичните кабели са най-модерната кабелна технология, осигуряваща високоскоростно предаване на данни на дълги разстояния, устойчиви на смущения и подслушване. Кабелът от оптични влакна се състои от централен стъклен или пластмасов проводник, заобиколен от слой от стъкло или пластмасово покритие и външна защитна обвивка. Предаването на данни се извършва с помощта на лазерен или LED предавател, който изпраща еднопосочни светлинни импулси през централния проводник. Сигналът в другия край се приема от фотодиоден приемник, който преобразува светлинните импулси в електрически сигнали, които могат да бъдат обработени от компютър. Скоростта на предаване за оптични мрежи варира от 100 Mbps до 2 Gbps. Ограничението за дължина на сегмента е 2 км.
Слоят на връзката за данни (англ. Data Link layer) е слоят на мрежовия модел OSI, който е проектиран да гарантира взаимодействието на мрежите на физическия слой и да контролира грешките, които могат да възникнат. Той пакетира данните, получени от физическия слой, в рамки, проверява за цялост, коригира грешки, ако е необходимо (изпраща повторна заявка за повреден кадър) и ги изпраща на мрежовия слой. Слоят на връзката може да взаимодейства с един или повече физически слоеве, като контролира и управлява това взаимодействие. Спецификацията IEEE 802 разделя това ниво на 2 поднива - MAC (Media Access Control) регулира достъпа до споделена физическа среда, LLC (Logical Link Control) предоставя услуга на ниво мрежа.
Превключвателите и мостовете работят на това ниво.
В програмирането, например, това ниво представлява драйверамрежова карта, операционните системи имат програмен интерфейс за взаимодействие на каналните и мрежовите нива помежду си, това не е ново ниво, а просто реализация на модел за конкретна ОС.
Задачата на слоя за връзка е да осигури взаимодействието на устройствата в локалната мрежа чрез предаване на специални блокове от данни, които се наричат рамки (рамки). В процеса на формиране те се снабдяват със служебна информация (заглавие), необходима за правилното доставяне до получателя, и в съответствие с правилата за достъп до предавателната среда се изпращат на физическия слой.
При получаване на данни от PHY слоя е необходимо да изберете кадрите, предназначени за това устройство, да ги проверите за грешки и да ги прехвърлите към услугата или протокола, към който са предназначени.
Трябва да се обърне внимание, че нивото на връзката изпраща, получава и повтаря кадри в случай на сблъсък. Но физическият слой определя състоянието на споделената среда. Следователно процесът на достъп (с необходимите пояснения) е описан подробно в предишната глава.
Информационното взаимодействие на нивото на връзката на Ethernet мрежите, както и на физическото, обикновено се разделя на допълнителни поднива, които не са предвидени от стандарта OSI-7.
LLC (контрол на логическата връзка). Контролен слой на логическия канал; MAC (контрол на достъпа до медии). Нивото на достъп до околната среда.
В идеологията на множествения достъп до Ethernet средата, предаването на данни трябва да се реализира съгласно принципа на излъчване "всеки за всички" (broadcasting). Това не може да не остави отпечатък върху процеса на формиране и разпознаване на рамки. Нека разгледаме структурата на Ethernet DIX рамката, като най-често използваната за пренос на IP трафик.
Този подслой предоставя единичен, независим отизползвания метод за достъп, интерфейса към горния (мрежов) слой. Всъщност можем да кажем, че той определя логическата структура на заглавката на Ethernet рамката. .