Физический и канальный уровни модели OSI
Физический уровень описывает: все физические среды передачи данных (кабель,
оптоволокно, радиоволны и др.), сетевые разъемы, компоновку сети, методы
передачи и кодирования сигналов, устройства передачи, методы распознавания
ошибок при передаче сигналов. Сетевые сигналы могут быть представлены в
аналоговом или цифровом виде. Аналоговый сигнал может изменяться непрерывно и
выглядит как волна с положительными и отрицательными перепадами напряжения. В
цифровом сигнале для представления единиц и нулей используются фиксированные
уровни напряжения.
Физический уровень управляет скоростью передачи данных, анализом потока ошибок и
уровнями напряжения, используемыми для передачи сигнала.
Задача канального уровня в локальной сети – компоновать передаваемые биты данных
в виде фреймов, или кадры. Каждый фрейм должен быт сформирован таким образом,
чтобы после передачи данных от узла к узлу их можно было бы собрать в исходном
порядке. Этот уровень кодирует данные в виде фреймов, после чего
отформатированные фреймы поступают на физический уровень, где передающий узел
может отправить их в коммуникационную среду.
Принимающий узел получает фрейм от физического уровня, декодирует электрический
сигнал, преобразует отдельные разряды во фрейм и проверяет наличие ошибок во
фрейме.
Обычно фрейм содержит:
• признак начала фрейма;
• адрес устройства или передающего узла, отправляющего фрейм;
• адрес устройства или передающего узла, получающего переданный фрейм;
• административную или управляющую информацию;
• данные;
• информацию для обнаружения ошибок;
• трейлер или признак конца фрейма.
Канальный уровень содержит два подуровня: более высокий - управление логическим
соединением (LLC) и более низкий - протокол управления доступом к передающей
среде (MAC). Подуровень LLC обеспечивает надежность коммуникаций путем установки
канала передачи данных между двумя узлами и поддержки устойчивости этого канала.
Подуровень MAC распознает физический адрес, содержащий в каждом фрейме. Он
управляет совместной работой множества устройств внутри одной сети.
Два типа сервисов используются для взаимодействия подуровня LLC и сетевого
уровня. Первый тип представлен службой без установки соединения, которая не
требует наличие логического соединения между передающим и принимающим узлами. В
этом случае не выполняется проверка очередности фреймов. Второй тип представлен
службой с установкой соединения, для которой перед началом передачи данных
устанавливается логическая связь между передающим и принимающим узлами. Каждый
фрейм содержит порядковый номер, который проверяется принимающим узлом, и это
гарантирует то, что фреймы обрабатываются в том же порядке, в котором они были
посланы. Установленный канал связи обеспечивает скорость передачи информации.
Принимающий узел дает подтверждение передающему узлу в получении посланной
информации. При возникновении ошибок данные передаются повторно.