Физическая среда вычислительных сетей

Характер топологии оказывает влияние на организацию обмена информацией между ее абонентами. Как правило, такой обмен информацией между абонентами сети осуществляется с помощью фиксированных блоков (фрагментов) информации, которые называют пакетами. Любой пакет независимо от типа структуры ЛВС включает в себя адреса получателя и отправителя, собственно данные и, а правило, контрольную сумму.

Каждое устройство принимает пакеты, которые ему адресованы, проверяет корректность полученных данных по контрольной сумме и посылает соответствующий ответ устройству-отправителю. Поскольку одно устройство может получать пакеты от нескольких устройств, адрес отправителя является обязательной частью формата.

Стремительное развитие ЛВС, использование в них технических и программных средств, производимых часто в разных странах, сделали необходимым принятие международных соглашений, стандартов на передачу информации, т. е. на характеристики каналов связи, стыковки ПЭВМ с каналами связи, правила стыковки сетей друг с другом.

Международная организация по стандартизации ISO подготовила проект эталонной модели взаимодействия открытых информационных сетей. Модель разработана и принята в качестве международного стандарта и включает в себя семь уровней, характеризующих любую существующую систему связи и взаимодействующих на строго иерархической основе по принципу «снизу вверх».

Определены следующие уровни взаимодействия:

• v физический
• v канальный
• v сетевой
• v транспортный
• v сеансовый
• v прикладной
• v уровень представления данных.

Физический и канальный уровни образуют нижнюю группу и непосредственно связаны с каналом передачи данных.

Физический уровень осуществляет как соединение с физическим каналом, так и расторжение, управление каналом, а также определяет скорость передачи данных, топологию сети, механические и электрические характеристики, требуемые для подключения, поддержания соединения и отключения физической цепи. Здесь определяются правила передачи каждого бита через физический канал. Канал может быть параллельным или последовательным.

Канальный уровень представляет собой комплекс процедур и методов на основе физического соединения. Управление каналом — достаточно сложный процесс, включающий:

• Ш генерацию стартового канала и организацию начала передачи информации;
• Ш передачу информации по каналу;
• Ш проверку получаемой информации и исправление ошибок;
• Ш отключение канала при его неисправности и восстановление передачи после его ремонта;
• Ш генерацию сигнала окончания передачи и перевод канала в пассивное состояние.

В следующую группу входят сетевой и транспортный уровни, которые «прокладывают» путь информации между системой-отправителем и системой-получателем и управляют процессом передачи по этому пути.

Сетевой уровень — устанавливает связь в вычислительной сети между двумя абонентами. Соединение происходит благодаря функциям маршрутизации, которые требуют наличия сетевого адреса в пакете. Сетевой уровень должен обеспечивать обработку ошибок, мультиплексирование, управление потоками данных.

Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом удаленными пользовательскими процессами. Качество транспортировки, безошибочность передачи, независимость вычислительных сетей, сервис транспортировки из конца в конец, минимизация затрат и адресация связи гарантирует непрерывную и безошибочную передачу данных.

Третью группу образуют сеансовый, прикладной и уровень представления данных. Они непосредственно связаны с организацией взаимодействия прикладных программ пользователей, а также с вводом, хранением, обработкой данных и выдачей результатов. Все процессы, проходящие на перечисленных уровнях, носят название прикладных. Это главные процессы в коммутационных системах; именно ради них создаются сети, в том числе ЛВС.

Сеансовый уровень — на данном уровне осуществляется управление сеансами (сессиями) связи между двумя взаимодействующими прикладными пользовательскими процессами (пользователями). Определяется начало и окончание сеанса связи: нормальное или аварийное; определяется время, длительность и режим сеанса связи, точки синхронизации для промежуточного контроля и восстановления при передаче данных, восстанавливается соединение после ошибок во время сеанса связи без потери данных.

Прикладной уровень — (уровень прикладных программ или приложений) — определяет протоколы обмена данными этих прикладных программ — в его ведении находятся прикладные сетевые программы, обслуживающие файлы, а также выполняются вычислительные, информационно-поисковые работы, логические преобразования информации, передача почтовых сообщений и т. п.

Уровень представления данных — управляет представлением данных в необходимой для программы пользователя форме, осуществляет генерацию и интерпретацию взаимодействия процессов, кодирование/декодирование данных, в том числе компрессию и декомпрессию Каждый из названных выше уровней выполняет указания уровня, расположенного над ним. Так физический уровень обслуживает канальный уровень, который принимает распоряжения сетевого уровня и т. д. В результате прикладной уровень использует сервис всех остальных уровней процессов взаимодействия.