Физический и канальный уровни коммуникационных технологий.

Протокол. Стек протоколов.

Обмен данными между устройствами с помощью того или иного цифрового коммуникационного канала требует от устройств, подключенными к этому каналу, соблюдения определенных правил общения. Эти правила определяют:

1) параметры физической среды, по которой передаются данные, и физические параметры сигналов, передаваемых и принимаемых устройствами;

2) порядок получения устройством доступа к среде передачи данных;

3) способы адресации устройств;

4) способы кодирования передаваемых данных, структуру данных, способы проверки правильности принятых данных и исправления ошибок.

Весь этот набор правил называется протоколом коммуникационного канала.

Как правило, протоколы обмена данных, реализуемые тем или иным устройством, являются весьма сложными. При этом некоторые элементы этих протоколов одинаковы для всех такого рода устройств (например – уровни и форма импульсов в последовательном канале), другие являются абсолютно уникальными. Для упрощения решения такой сложной задачи используется стандартный принцип декомпозиции, то есть разбиения одной задачи на несколько более простых задач – модулей. Весь сложный протокол разбивается на несколько уровней. При этом каждый уровень взаимодействует только с двумя соседними (верхним и нижним), это взаимодействие определяются стандартными правилами. То есть каждый из уровней образует свой собственный протокол, весь же набор протоколов образует стек протоколов. Полезная информация передается по этому стеку сверху вниз (при передаче) или снизу вверх (при приеме).

Часть из этих уровней стандартизирована, поэтому разработчику нет необходимости реализовывать их самому – он использует уже готовые аппаратные и/или программные решения. В идеале разработчик реализует только элементы самого верхнего уровня, являющиеся уникальными для каждого устройства.

Модель OSI.

В начале 80-х готов ряд международных организаций по стандартизации – ISO, ITU-T и некоторые другие – разработали модель, описывающую стандартные уровни стека сетевых протоколов. Каждому уровню было дано стандартное имя, для него определены выполняемые функции. Это – Модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI). Модель описывает только действия, которые могут быть стандартными для всех устройств, не включая реализацию прикладных задач.

Модель включает 7 уровней протоколов:

1. Физический (самый низший) – Physical layer.

2. Канальный – Data Link layer.

3. Сетевой – Network layer.

4. Транспортный – Transport layer.

5. Сеансовый – Session layer.

6. Представительный – Presentation layer.

7. Прикладной (самый высший) – Application layer.

При выполнении передачи сообщение последовательно проходит через все уровни сверху вниз. При этом в идеале каждый последующий уровень вкладывает получаемое им от предыдущего уровня сообщение в свое собственное, присоединяя к нему свой заголовок и конечную часть, кодируя его. Таким образом каждое сообщение вначале состоит из поля данных, содержащего полезную информацию, к началу и концу которого подстыковываются начальные и конечные части каждого уровня.

При выполнении приема происходит обратный процесс.

Уровни модели OSI