Канальний рівень моделі OSI. Другий рівень еталонної моделі мережевої взаємодії
Канальний рівень моделі OSI. Другий рівень еталонної моделі мережевої взаємодії
Про все це та інших процесах, що відбуваються на канальному рівні мережевий моделі OSI. ми поговоримо нижче. Також для розуміння функцій другого рівня моделі OSI ми коротко розглянемо деякі протоколи, які можна віднести до канального рівня і перерахуємо деякі програмні і апаратні засоби, які так чи інакше виконують функції, покладені на другий рівень еталонної моделі.
Призначення, процеси і особливості другого рівня моделі OSI
Продовжуємо розбиратися рівнями моделі мережевої взаємодії OSI. Раніше ми розібралися з першим рівнем моделі OSI або фізичний рівень. тепер ми поговоримо про призначення, особливості та процеси, які відбуваються на канальному рівні еталонної моделі мережевої взаємодії.
Канальний рівень моделі OSI - другий за рахунком рівень моделі мережевої взаємодії, який відповідає за взаємодії між пристроями в одному сегменті локальної комп'ютерної мережі. Другий рівень моделі мережевої взаємодії відповідає за локальну зв'язок між пристроями, а також на другому рівні відбувається перевірка цілісності і правильності передачі даних фізичного рівня.
Якщо на фізичному рівні моделі мережевої взаємодії в якості середовища передачі може виступати мідна лінія, оптичне волокно, радіоефір (тобто якась фізична середовище, яке можна «помацати»), то на другому рівні моделі OSI в якості середовища передачі розглядається віртуальний канал. який вже в принципі не залежить від фізичного середовища, по якій поширюється сигнал, але для простоти розуміння віртуальний канал зв'язку можна порівняти з мідним дротом, хоча порівняння не зовсім правильне.
Але головне, потрібно враховувати, що на другому рівні моделі OSI біти приймаються в тому ж самому порядку, що і відправляються з передавача. Канальний рівень не працює безпосередньо з середовищем передачі даних, але враховує те, що під час передачі даних можуть відбуватися різноманітні помилки даних, сигнал з точки А в точку Б надходить не миттєво, а проходить якийсь час (нехай і не зовсім відчутне для людини ), а швидкість передачі даних обмежується багатьма факторами (в тому числі і перерахованими раніше).
Специфікація IEEE 802 розділяє канальний рівень на два підрівні: підрівень, який взаємодіє з фізичним середовищем або MAC (другий рівень може взаємодіяти з декількома фізичними рівнями одночасно) і підрівень, який забезпечує взаємодію з мережевим рівнем, цей підрівень отримав назву LLC.
Але канальний рівень виконує ще одну важливу роль, крім того, про що ми сказали раніше, на другому рівні моделі OSI відбувається управління потоком передачі даних. У мережі зустрічаються різні фізичні пристрої: одні новіше, інші старіше, одні більш продуктивні, інші менш продуктивні, і часто відбувається ситуація, коли сторона, що передає посилає біти набагато швидше, ніж можете їх обробити приймаюча сторона, приймач як би захлинається в цьому потоці. Канальний рівень управляє потоками передачі даних в цілях уникнення подібних ситуацій.
Для виправлення помилок на канальному рівні використовуються різні коди передачі, наприклад:
- коди Хеммінга;
- виконавчі згорткові коди;
- коди Ріда-Соломона;
- та інші.
Варто сказати, що канальний рівень дозволяє абстрагуватися від фізичного середовища передачі даних. Умовно, комутатора провайдера без різниці яка фізична середовище використовується: він передає і приймає дані по кручений парі від абонентів, а з комутаторами в сусідніх будинках зазвичай відбувається з'єднання по оптичному кабелю.
Протоколи і стандарти канального рівня моделі OSI
Ми коротко поговорили про функції та особливості канального рівня моделі OSI. Насправді - це велика тема, про яку можна писати багато і наполегливо, що, наприклад, і зробили Таненбаум Е. і Уезеролл Д. у своїй книзі «Комп'ютерні мережі», яку ми можемо порекомендувати для вивчення процесів і протоколів передачі даних і основ взаємодії в комп'ютерних мережах.
Давайте перерахуємо деякі протоколи і стандарти, про які можна сказати, що вони працюють на канальному рівні моделі OSI. Відзначимо, що протоколи канального рівня еталонної моделі мережевої взаємодії розроблялися з тим, щоб вирішувати завдання, які ми описали раніше, звичайно, вирішує ці завдання кожен протокол по-своєму, але в основі кожного протоколу лежить модель взаємодії клієнт-сервер. Умовно ми можемо розглядати передавальний комп'ютер або пристрій як сервер, який надає послугу. а приймаючий пристрій як клієнт, який запитує послугу.
Це не зовсім так, тому що в процесі надання послуг і клієнтський комп'ютер, і серверний комп'ютер можуть як передавати дані, так і приймати їх. Давайте подивимося на деякі протоколи канального рівня моделі мережевої взаємодії:
- Технологія DSL. Це цілий набір протоколів і стандартів, що описують взаємодію між пристроями на фізичному і канальному рівнях моделі OSI. Середовищем передачі даних технології DSL є мідний кабель.
- Point-to-Point Protocol (PPP). PPP - це двоточковий протокол канального рівня, який використовується для встановлення з'єднання між двома пристроями. Протокол PPP дозволяє шифрувати дані, реалізує аутентифікацію і стиснення даних. У даного протоколу є кілька підвидів, про один з підвидів ми трохи поговоримо нижче.
- Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE). Протокол PPPoE описує процес передачі кадрів канального протоколу PPP через мережі, побудовані за технологією Ethernet.
- IEEE3 (Ethernet). Технологій Ethernet включає в себе набір стандартів і протоколів, що описують взаємодію між пристроями як на фізичному, так і на канальному рівнях моделі OSI. Спочатку принцип взаємодії в мережах Ethrenet був схожий на радіотрансляцію, коли один пристрій передавало дані, а всі інші пристрої ці дані брали, з появою комутаторів цей принцип змінився.
- І багато інших.
Тут ми не ставимо завдання перерахувати всі протоколи, які працюють на канальному рівні моделі OSI, це завдання швидше для довідника або статиста. Детальний опис протоколів і технологій ви зможете знайти в спеціалізованій літературі або в офіційних документах того чи іншого стандарту або тієї чи іншої технології.
Також важливо розуміти, що в одному фізичному середовищі (в одній фізичній лінії) може бути створено кілька віртуальних каналів і у кожного каналу своя певна роль. Одним каналом пристрої користується для обміну службовою інформацією, другий канал використовується для встановлення зв'язку, третій канал використовується для моніторингу пристроїв, а по четвертому каналу можуть передаватися дані.
Устаткування канального рівня моделі OSI
Ми вже згадували, що другий рівень моделі OSI дозволяє абстрагуватися від фізичного середовища поширення сигналу. тому ми можемо сказати, що обладнання другого рівня моделі OSI не залежить від середовища передачі даних. хоча це умовно, оскільки якщо у комутатора НЕ буде роз'ємів і модулів для прийому оптичного сигналу, то власне, ми не зможемо передавати і приймати дані з використанням світлової хвилі.
Давайте наведемо кілька прикладів обладнання канального рівня моделі OSI. щоб остаточно розібратися з функціями і призначенням другого рівня еталонної моделі мережевої взаємодії:
- Відзначимо, що хоча драйвери мережевих карт не є апаратною частиною, але вони працюють саме на другому рівні моделі OSI.
- Комутатори доступу, які є в кожному багатоквартирному будинку великого міста.
- Роутери і маршрутизатори, встановлені у нас в квартирах для підключення до мережі Інтернет, частково виконують функції канального рівня.
- Мережеві плати комп'ютера крім функцій третього рівня виконують функції канального рівня моделі OSI.
Повний список устаткування, яке можна віднести до канального рівня або яке частково виконує ці функції, а вже тим більше номенклатура даного обладнання, не уявляють зараз для нас особливого інтересу. З усього вищесказаного нам потрібно лише винести суть, функції та процеси, які відбуваються на канальному рівні моделі мережевої взаємодії OSI.