Протоколи на физическия слой на физическия слой. Протоколи на физическия слой на модема

вълново съпротивлениеи други. На същото ниво характеристиките електрически сигнали , предаващи дискретна информация, като стръмността на фронтовете на импулсите, нивата на напрежение или ток на предавания сигнал, вида на кодирането, скоростта на предаване на сигнала. Освен това тук са стандартизирани видовете конектори и предназначението на всеки щифт.

Физически слой:

• прехвърляне на битове физически канали ;
• образуване електрически сигнали ;
• кодиране на информация;
• синхронизация ;
• модулация .

Реализирано хардуерно.

Функции физически слойвнедрени във всички устройства, свързани към мрежата. Функции от страна на компютъра физически слойизпълнени мрежов адаптерили сериен порт.

Пример за протокол физически слойкато използван кабел може да служи спецификацията 10Base-T на Ethernet технологията, която определя неекранирана усукана двойка от категория 3 с характерен импеданс 100 ома, RJ-45 конектор, максималната дължина на физическия сегмент е 100 метра, Манчестър кодза представяне на данни в кабел, както и някои други характеристики на средата и електрически сигнали.

Връзков слой

На физическо нивобитовете просто се изпращат. Това не взема предвид, че в тези мрежи, в които комуникационните линии се използват (споделят) последователно от няколко двойки взаимодействащи си компютри, физическата среда за предаване може да е заета. Следователно една от задачите свързващ слой(Слой за връзка с данни) е проверка средна наличност. Друга задача свързващ слой- внедряване на механизми откриване и коригиране на грешки. За това на свързващ слойбитовете са групирани в набори, наречени персонал ( рамки). Връзков слойгарантира правилното предаване на всеки кадър чрез поставяне на специална битова последователност в началото и края на всеки кадър, за да го подчертае, и също така изчислява контролна сума, обработвайки всички байтове на рамката по определен начин и добавя контролна сумакъм рамката. Когато рамка пристигне по мрежата, приемникът отново изчислява контролна сумаполучени данни и сравнява резултата с контролна сумаот рамката. Ако съвпадат, рамката се счита за валидна и приета. Ако контролни сумине съвпадат, хвърля се грешка. Връзков слойможе не само да открива грешки, но и да ги коригира чрез повторно предаване на повредени рамки. Трябва да се отбележи, че функцията за коригиране на грешки за свързващ слойе незадължителен, така че някои протоколи на този слой го нямат, като Ethernet и frame relay.

Функции на слоя за връзка

Надеждна доставка на пакети:

1. Между две съседни станции в мрежа с произволна топология.
2. Между всякакви станции в мрежа с типична топология:
   • проверка на наличността споделена среда;
   • избор на кадри от потока данни, идващ по мрежата; рамкиране при изпращане на данни;
   • броене и проверка контролна сума.

Внедрено в хардуер и софтуер.

В протоколите свързващ слойизползвани в локални мрежи, се залага определена структура на връзките между компютрите и начините за тяхното адресиране. Макар че свързващ слойи осигурява доставката на рамка между всеки два възела на локалната мрежа, той прави това само в мрежа с определена топология на връзката, точно топологията, за която е проектиран. Към такива типични топологии, поддържани от протоколи свързващ слой локални мрежи, включват "обща шина", "пръстен" и "звезда", както и структурите, получени от тях с помощта на мостове и превключватели. Примери за протоколи свързващ слойса Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN протоколи.

В локални мрежи, протоколи свързващ слойизползвани от компютри, мостове, комутатори и рутери. Функции в компютрите свързващ слойреализирани съвместно мрежови адаптерии техните шофьори.

В WAN, които рядко имат правилна топология, свързващ слойчесто предоставя обмен на съобщениясамо между два съседни компютъра, свързани с индивидуална комуникационна линия. Примери за протоколи от точка до точка (както често се наричат ​​такива протоколи) са широко използваните протоколи PPP и LAP-B. В такива случаи съоръженията на мрежовия слой се използват за доставяне на съобщения между крайните възли в цялата мрежа. Ето как са организирани мрежите X.25. Понякога в глобалните мрежи, функции свързващ слойтрудно е да се отделят в чист вид, тъй като в същия протокол те се комбинират с функции на мрежовия слой. Примери за този подход са технологичните протоколи ATM и frame relay.

В общи линии свързващ слойе много мощен набор от функции за препращане на съобщениямежду мрежови възли. В някои случаи протоколи свързващ слойсе оказват самодостатъчни превозни средства и тогава протоколите или приложенията на приложния слой могат да работят директно върху тях, без да включват средствата на мрежовия и транспортния слой. Например, има изпълнение контролен протокол SNMP мрежа директно през Ethernet, въпреки че по подразбиране този протокол работи мрежов протокол IP и UDP транспортен протокол. Естествено, използването на такава реализация ще бъде ограничено - тя не е подходяща за композитни мрежи. различни технологии, като Ethernet и X.25, и дори за мрежа, в която всички сегменти използват Ethernet, но има връзки между сегментите. Но в двусегментна мостова Ethernet мрежа изпълнението на SNMP приключи свързващ слойще бъде напълно функционален.

Въпреки това, за да се гарантира качество транспортсъобщения в мрежи от всякакви топологии и технологии на функции свързващ слойне е достатъчно, поради което в OSI модела решението на този проблем се възлага на следващите две нива – мрежово и транспортно.

Физически слой(Физически слой) се занимава с предаването битовеот физически каналикомуникации като коаксиален кабел, усукана двойка, оптичен кабел или цифрова териториална верига. Това ниво е свързано с характеристиките на физическата среда за предаване на данни, като честотна лента, устойчивост на шум, вълнов импеданс и други. На същото ниво характеристиките електрически сигнали, предаващи дискретна информация, като стръмността на фронтовете на импулсите, нивата на напрежение или ток на предавания сигнал, тип кодиране, скорост на сигнализиране. Освен това тук са стандартизирани видовете конектори и предназначението на всеки щифт.

Физически слой :

излъчване битовеот физически канали;

образуване електрически сигнали;

кодиранеинформация;

синхронизация;

модулация.

Реализирано хардуерно.

Функции физически слойвнедрени във всички устройства, свързани към мрежата. Функции от страна на компютъра физически слойизпълнени мрежов адаптерили сериен порт.

Пример за протокол физически слойможе да служи като спецификация на технологията 10Base-T Ethernet, която определя категория 3 неекраниран кабел с усукана двойка с характерен импеданс от 100 ома, RJ-45 конектор, максимална дължина на кабела физически сегмент 100 метра, Манчестър код за представяне на данни в кабел, както и някои други характеристики на средата и електрически сигнали.

Връзков слой

На физическо нивотоку що препратен битове. Това не взема предвид, че в тези мрежи, в които комуникационните линии се използват (споделят) последователно от няколко двойки взаимодействащи си компютри, физическата среда за предаване може да е заета. Следователно една от задачите свързващ слой (слой за връзка за данни) е чекът средна наличност. Друга задача свързващ слой- внедряване на механизми откриване и коригиране на грешки. За това на свързващ слой битовегрупирани в набори т.нар персонал (рамки ). Връзков слойгарантира правилното предаване на всеки кадърпоставяне на специална последователност малков началото и в края на всеки кадър, за да го извлече и също така изчислява контролна сума, обработвайки всички байтове кадърпо определен начин и добавя контролна сумаДа се кадър. Кога кадърпристига по мрежата, получателят изчислява отново контролна сумаполучени данни и сравнява резултата с контролна сумаот кадър. Ако съвпадат, кадърсчитан за правилен и приет. Ако контролни сумине съвпадат, хвърля се грешка. Връзков слойможе не само да открие грешки, но и да ги коригира чрез повторно предаване на повредени персонал. Трябва да се отбележи, че функцията за коригиране на грешки за свързващ слойе незадължителен, така че някои протоколи на този слой го нямат, като Ethernet и frame relay.

Функции на слоя за връзка

Надеждна доставка пакет:

Между две съседни станции в мрежа с произволна топология.

Между всякакви станции в мрежа с типична топология:

проверка на наличието на споделена среда;

селекция персоналот потока от данни, идващ по мрежата; образуване персоналпри изпращане на данни;

броене и проверка контролна сума.

Внедрено в хардуер и софтуер.

В протоколите свързващ слойизползвани в локални мрежи, определена структура на връзките между компютрите и методи за тяхното адресиране. Макар че свързващ слойи осигурява доставка кадърмежду всеки два възела на локалната мрежа, той прави това само в мрежа с определена топология на връзките, точно топологията, за която е проектиран. Към такива типични топологии, поддържани от протоколи свързващ слойлокалните мрежи включват "обща шина", "пръстен" и "звезда", както и структури, получени от тях с помощта мостовеИ превключватели. Примери за протоколи свързващ слойпротоколите са Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

В локални мрежи, протоколи свързващ слойизползвани от компютри мостове, превключвателиИ рутери. Функции в компютрите свързващ слойреализирани съвместно мрежови адаптерии тях драйвери.

В WAN, които рядко имат правилна топология, свързващ слойчесто осигурява обмен на съобщения само между два съседни компютъра, свързани с отделна комуникационна линия. Примери за протоколи от точка до точка (както често се наричат ​​такива протоколи) са широко използваните протоколи PPP и LAP-B. В такива случаи се използват средства за доставяне на съобщения между крайните възли в цялата мрежа. мрежов слой. Ето как са организирани мрежите X.25. Понякога в глобалните мрежи, функции свързващ слойтрудно е да се отделят в чист вид, тъй като в същия протокол те се комбинират с функции мрежов слой. Примери за този подход са технологичните протоколи ATM и frame relay.

В общи линии свързващ слойе много мощен набор от функции за изпращане на съобщения между мрежови възли. В някои случаи протоколи свързващ слойсе оказват самодостатъчни превозни средства и след това протоколите или приложенията на приложния слой могат да работят директно върху тях, без да включват средства мрежаи транспортни нива. Например има реализация на протокола за управление на мрежата SNMP директно върху Ethernet, въпреки че по подразбиране този протокол работи върху мрежов протокол IP и UDP транспортен протокол. Естествено, използването на такова изпълнение ще бъде ограничено - не е подходящо за композитни мрежиразлични технологии, като Ethernet и X.25, и дори за мрежа, в която всички сегментиИзползва се Ethernet, но между сегментисъществуват подобни на цикъл връзки. Но в двусегментна Ethernet мрежа, комбинирана мост, изпълнението на SNMP приключи свързващ слойще бъде напълно функционален.

Въпреки това, за да се осигури висококачествен транспорт на съобщения в мрежи с всякаква топология и технология, функционира свързващ слойне е достатъчно, така че OSI моделиРешението на този проблем е поверено на следните две нива - мрежаи транспорт.

Връзков слойосигурява предаване пакетиданни, идващи от протоколите на горния слой към целевия възел, чийто адрес също показва протокола на горния слой. протоколи свързващ слойизготви пакети V рамкисобствен формат, поставяйки посочения целеви адрес в едно от полетата на такъв кадър, както и придружаващите кадър контролна сума. протокол свързващ слойима местно значение, то е предназначено да бъде доставено персоналданни, като правило, в мрежи с проста топология на връзки и един и същи тип или близка технология, например в едносегментни Ethernet мрежиили в многосегментни Ethernet и Token Ring мрежи с йерархична топология, разделени само от мостовеИ превключватели. Във всички тези конфигурации адресът на местоназначение е локален за мрежата и не се променя при преминаване кадърот изходния възел до целевия възел. Възможността за прехвърляне на данни между локални мрежи с различни технологии се дължи на факта, че тези технологии използват адреси от същия формат, освен това производителите мрежови адаптеригарантира уникалност на адреса, независимо от технологията.

Друг обхват на протокола свързващ слойса WAN връзки от точка до точка, когато протоколът свързващ слойотговорен за доставката кадърнепосредствен съсед. Адресът в този случай не е от основно значение и на преден план излиза способността на протокола да възстановява изкривени и изгубени данни. рамки, тъй като лошото качество на териториалните канали, особено комутираните телефонни канали, често изисква предприемането на такива действия. Ако горните условия не са изпълнени, например връзки между сегменти Ethernet мрежите имат циклична структура или комбинираните мрежи използват различни методи адресиране, както в Ethernet и X.25 мрежите, протоколът свързващ слойне може да се справи сам със задачата за предаване кадърмежду възли и изисква съдействие на протокола мрежов слой.

мрежов слой

мрежов слой (мрежов слой ) служи за формиране на единна транспортна система, която комбинира няколко мрежи, като тези мрежи могат да използват различни принципи за предаване на съобщения между крайните възли и да имат произволна структура на връзките. Функции мрежов слойдоста разнообразен. Помислете за тях на примера за комбиниране на локални мрежи.

протоколи свързващ слойлокалните мрежи гарантират, че данните се доставят между всички възли само в мрежа с подходяща типична топология, например йерархична звездна топология. Това е твърдо ограничение, което не позволява изграждането на мрежи с развита структура, като например мрежи, които комбинират няколко корпоративни мрежи в една мрежа, или високонадеждни мрежи, в които има излишни връзки между възлите. Би било възможно да се усложнят протоколите свързващ слойза поддържане на зациклени излишни връзки, но принципът на разделяне на задълженията между нивата води до различно решение. За да се запази, от една страна, простотата на процедурите за пренос на данни за типични топологии, а от друга страна, да се позволи използването на произволни топологии, допълнителен мрежов слой.

На мрежов слойсамият термин "мрежа" е надарен със специфично значение. В този случай мрежата се разбира като набор от компютри, свързани помежду си в съответствие с една от стандартните типични топологии и използващи един от протоколите за пренос на данни. свързващ слойопределени за тази топология.

В рамките на мрежата доставката на данни се осигурява от подходящи свързващ слой, но се занимава с доставка на данни между мрежите мрежов слой, което подпомага възможността за правилен избор маршрутпредаване на съобщение дори когато структурата на връзките между съставните мрежи има характер, различен от възприетия в протоколите свързващ слой.

мрежисвързани помежду си чрез специални устройства, наречени рутери. рутер е устройство, което събира информация за топологията на взаимовръзките и препраща пакети мрежов слойкъм целевата мрежа. Да мина съобщениеот подател в една мрежа към получател в друга мрежа трябва да направи определен брой преходи между мрежите, или хмел (от думата хоп - скок), всеки път избирайки правилното маршрут. По този начин, маршрут е последователност рутерипрез който минава найлонов плик.

мрежов слой- доставка пакет:

между всеки два мрежови възела с произволна топология;

между произволни две мрежи композитна мрежа;

нето - набор от компютри, които използват единна мрежова технология за обмен на данни;

маршрут - последователност на преминаване пакет рутери V композитна мрежа.

На ориз. 11.8показва четири мрежи, свързани с три рутери. Между възли A и B на тази мрежа има два маршрут: първи - през рутери 1 и 3, а вторият - през рутери 1, 2 и 3.

Ориз. 11.8.Пример за съставна мрежа.

Проблемът с избора на най-добрия път се нарича маршрутизиране и неговото решение е една от основните задачи мрежов слой. Този проблем се усложнява от факта, че най-краткият път не винаги е най-добрият. Често критерият за избор маршруте времето за трансфер на данни; зависи от честотната лента на комуникационните канали и интензивността на трафика, които могат да се променят с времето. Някои алгоритми за маршрутизиране се опитват да се адаптират към промените в натоварването, докато други вземат решения въз основа на дългосрочни средни стойности. Избор маршрутможе да бъде предмет на други критерии, като напр надеждностпредаване.

Като цяло функциите мрежов слойпо-широки от функциите за съобщения за връзки с нестандартна структура, които разгледахме на примера за комбиниране на няколко локални мрежи. мрежов слойсъщо решава проблемите с хармонизирането на различни технологии, опростяване адресиранев големи мрежи и създава надеждни и гъвкави бариери за нежелан трафик между мрежите.

Съобщения мрежов слойНаречен пакети (пакет ). При уреждане на доставка пакетиНа мрежов слойизползва се понятието "мрежов номер". В такъв случай адресПолучателят се състои от високата част - номера на мрежата и ниската част - номера на възела в тази мрежа. Всички възли в една и съща мрежа трябва да имат една и съща горна част адреси, така че терминът "мрежа" на мрежов слойМоже да се даде друго, по-формално определение: нето е колекция от възли мрежови адрескойто съдържа същия мрежов номер.

На мрежов слойдефинирани са два вида протоколи. Първият вид - мрежови протоколи- прилагане на промоция пакетипрез мрежата. Именно тези протоколи обикновено се имат предвид, когато се говори за протоколи. мрежов слой. Въпреки това, често до мрежов слойвключват друг вид протоколи, наречени протоколи за обмен на информация за маршрутизиране или просто протоколи за маршрутизиране. С тези протоколи рутерисъбира информация за топологията на взаимовръзките. протоколи мрежов слойреализирани от софтуерни модули на операционната система, както и от софтуер и хардуер рутери.

На мрежов слойима друг тип протоколи, които отговарят за показването адресивъзел, използван на мрежов слой, към адрес в локална мрежа. Такива протоколи често се наричат Протокол за разрешаване на адреси , ARP . Понякога те не се вземат предвид мрежов слой, и към канал, въпреки че тънкостите на класификацията не променят същността.

Примери за протоколи мрежов слойса протоколът за IP мрежа стек TCP/IP и интернет протокол пакети IPX стек Novell.

мрежа OSI моделе референтният модел на взаимодействие отворени системи, на английски звучи като Open Systems Interconnection Basic Reference Model. Целта му е обобщено представяне на средствата за мрежово взаимодействие.

Тоест моделът OSI е обобщените стандарти за разработчиците на софтуер, благодарение на които всеки компютър може еднакво да дешифрира данни, предавани от друг компютър. За да стане ясно, ще дам пример от реалния живот. Известно е, че пчелите виждат всичко около себе си в ултравиолетова светлина. Тоест нашето око и пчелата възприемат една и съща картина по напълно различни начини и това, което виждат насекомите, може да бъде незабележимо за човешкото зрение.

Същото е и с компютрите - ако един разработчик напише приложение на който и да е програмен език, който разбира собствения си компютър, но не е достъпен за никой друг, тогава на никое друго устройство няма да можете да прочетете документа, създаден от това приложение. Затова стигнахме до идеята, когато пишете приложения, да следвате единен набор от правила, които са разбираеми за всички.

OSI нива

За по-голяма яснота процесът на работа на мрежата обикновено се разделя на 7 нива, всяко от които има своя собствена група протоколи.

мрежов протокол- това са правилата и техническите процедури, които позволяват на свързаните в мрежа компютри да се свързват и да обменят данни.
Група от протоколи, обединени от една крайна цел, се нарича протоколен стек.

За изпълнение на различни задачи има няколко протокола, които се занимават с поддръжката на системата, като TCP/IP стека. Нека разгледаме по-отблизо как информацията от един компютър се изпраща през локална мрежа към друг компютър.

Компютърни задачи на SENDER:

• Вземете данни от приложението
• Разбийте ги на малки опаковки, ако обемът е голям
• Подгответе се за предаване, тоест посочете маршрута, шифровайте и прекодирайте в мрежов формат.

Задачи на компютъра на ПОЛУЧАТЕЛЯ:

• Получаване на пакети данни
• Премахнете сервизната информация от него
• Копиране на данни в клипборда
• След пълното получаване на всички пакети, формирайте първоначалния блок данни от тях
• Дайте го на приложението

За правилното извършване на всички тези операции е необходим единен набор от правила, тоест референтният OSI модел.

Да се ​​върнем към OSI слоевете. Прието е те да се броят в обратен ред, като в горната част на таблицата са мрежовите приложения, а в долната част - физическият носител на информация. Тъй като данните от компютъра се спускат директно към мрежов кабел, протоколите, работещи на различни нива, постепенно ги трансформират, подготвяйки ги за физическо предаване.

Нека ги анализираме по-подробно.

7. Приложен слой (Приложен слой)

Неговата задача е да вземе мрежово приложениеданни и изпращане до ниво 6.

6. Презентационен слой

Превежда тези данни на един универсален език. Факт е, че всеки компютърен процесор има свой собствен формат за обработка на данни, но те трябва да влязат в мрежата в 1 универсален форматТочно това прави презентационният слой.

5. Слой на сесията

Той има много задачи.

1. Установете сесия с получателя. Софтуерът предупреждава получаващия компютър, че данните ще бъдат изпратени до него.
2. Тук идва разпознаването и защитата на името:
   • идентификация - разпознаване на име
   • автентификация - проверка на парола
   • регистрация - възлагане на правомощия
3. Реализация на това коя страна прехвърля информация и колко време ще отнеме.
4. Подреждане на контролни точки в общия поток от данни, така че в случай на загуба на част да е лесно да се установи коя част е загубена и трябва да бъде изпратена повторно.
5. Сегментирането е разделянето на голям блок на малки пакети.

4. Транспортен слой

Осигурява на приложенията необходимата степен на защита при доставяне на съобщения. Има две групи протоколи:

• Протоколи, които са ориентирани към връзката - те наблюдават доставката на данни и по избор изискват повторно предаване при повреда. Това е TCP, протоколът за контрол на трансфера.
• Без връзка (UDP) - те просто изпращат блокове и не проследяват допълнително доставката им.

3. Мрежов слой (мрежов слой)

Осигурява предаване от край до край на пакет, като изчислява неговия маршрут. На това ниво, в пакетите, към цялата предишна информация, генерирана от други нива, се добавят IP адресите на подателя и получателя. От този момент нататък пакетът от данни се нарича самият ПАКЕТ, който има (IP протоколът е протокол за мрежа).

2. Слой за връзка с данни

Тук пакетът се предава в рамките на един и същ кабел, тоест една локална мрежа. Работи само до крайния рутер на една LAN. Слоят на връзката добавя собствен хедър към получения пакет - MAC адресите на подателя и получателя, като в този си вид блокът от данни вече се нарича FRAME.

Когато се предава извън една локална мрежа, на пакета се присвоява MAC не на хоста (компютъра), а на рутера на друга мрежа. От тук излиза въпросът за сиво-белите IP-та, които бяха обсъдени в статията, към която беше даден линк по-горе. Сивото е адрес в една локална мрежа, който не се използва извън нея. Бяло - уникален адрес във всичко глобален интернет.

Когато пакет пристигне в граничния рутер, IP-то на пакета се заменя с IP-то на този рутер и цялата локална мрежа отива към глобалната, т.е. Интернет, под един единствен IP адрес. Ако адресът е бял, значи частта от данните с IP адреса не се променя.

1. Физически слой (Транспортен слой)

Отговорен за трансформацията двоична информация V физически сигнал, който се изпраща по физическата връзка за данни. Ако е кабел, тогава сигналът е електрически, ако е оптична мрежа, тогава е оптичен сигнал. Тази трансформация се извършва с помощта на мрежов адаптер.

Протоколни стекове

TCP/IP е протоколен стек, който управлява предаването на данни както в локална мрежа, така и в глобална мрежаИнтернет. Този стек съдържа 4 нива, т.е. според референтния модел на OSI всяко от тях комбинира няколко нива.

1. Приложен (по OSI - приложен, презентационен и сесиен)
   Следните протоколи са отговорни за този слой:
   • TELNET - отдалечена комуникационна сесия във формата командна линия
   • FTP - Протокол за прехвърляне на файлове
   • SMTP - протокол за прехвърляне на поща
   • POP3 и IMAP - получаване пощенски пратки
   • HTTP - работа с хипертекстови документи
2. Транспорт (същото за OSI) - това са вече описаните по-горе TCP и UDP.
3. Internetwork (през OSI - мрежа) е IP протокол
4. Нивото на мрежовите интерфейси (според OSI - канал и физически) Драйверите на мрежовия адаптер са отговорни за работата на това ниво.

Терминология при обозначаване на блок от данни

• Потокът е данните, с които се работи на ниво приложение.
• Дейтаграмата е блок от изходни данни с UPD, т.е. който няма гарантирана доставка.
• Сегмент - блок, гарантиран за доставка на изхода с TCP протокол
• Пакетът е блок от изходни данни от IP протокола. тъй като все още не е гарантирано, че ще бъде доставен на това ниво, той може да се нарече и дейтаграма.
• Рамката е блок с присвоени MAC адреси.

RS-232 протокол.

Има няколко протокола на физическия слой, които са фокусирани върху работата с портове тип UART. Един такъв протокол е RS-232.

Съкращението RS означава Препоръчителен стандарт (т.е. де юре това не е стандарт). Протоколът RS-232 дефинира протокол на физически слой, който често се използва във връзка с UART (тоест използва асинхронен старт-стоп режим, метода на физическо кодиране NRZ, за предаване). Основни характеристики на RS-232:

· Комуникационна среда – Меден проводник. Сигналът е небалансиран (потенциален). В този случай сигналът се предава по един отделен проводник на кабела, предавателят и приемникът имат по един изход, за разлика от диференциалния сигнал (всеки сигнал се предава по отделна двойка). Вторият проводник е общ (земя), използва се от всички сигнали наведнъж и е свързан към общите изходи за захранване на приемника и предавателя. Този метод намалява цената на свързващия кабел, но също така влошава шумоустойчивостта на системата.

· Броят на възлите винаги е 2. Предавателят на първия възел е свързан с приемника на втория и обратно. Съответно винаги се използва работа в пълен дуплекс - данните се предават в двете посоки едновременно и независимо.

· Максималната дължина на кабела е 15,25 m за скорост на предаване от 19,2 Kbps.

· Нива на сигнално напрежение на изхода на трансмитера: биполярен сигнал, логическа “1” съответства на напрежение -5 ¸ -15 V., логическа “0” - +5 ¸ +15 V.

· Минималните нива на напрежение на входа на приемника ± 3 V.

· Ток в линията - 500 mA (реално произведените RS-232 драйвери позволяват ток в рамките на 10 mA).

В момента има голям бройдрайвери, които преобразуват сигнали от цифрови нива (еднополярен сигнал, ограничен от нивото цифрова мощност) до ниво RS-232.

RS-485 протокол.

Осигурява опростено равно (на физическо ниво) свързване на произволен брой устройства към линията за данни.

Основни характеристики:

· средата за предаване на данни винаги е усукана двойка. Обикновено се използва 1 чифт (полудуплексен режим), могат да се използват 2 чифта (пълен дуплексен режим, който не е стандартен). Двойните линии също са означени с A и B. Препоръчва се екранирана усукана двойка;

· метод на предаване - полудуплекс (при използване на една двойка) или пълен дуплекс (при използване на две двойки). В последния случай режимът на комуникация е подобен на режима RS-422.

максимален обхват на предаване - 1220 m при скорост 100 kbps;

· максимална скоростпредавания - 10 Mbit / s на разстояние до 15 m;

Сигналът на предавателя е биполярен. Потенциални съотношения на линии A и B: състояние 0 - A>B, състояние 1 - B>A. Потенциалната разлика между A и B трябва да бъде 1,5 - 5 V, нивото на тока в линията трябва да бъде до 250 mA.

Първоначално протоколът предвиждаше свързване на до 32 устройства към една линия, но производителите на линейни драйвери увеличиха този брой до 128-256.

Локалните мрежи са изградени с помощта на няколко типа протоколи на физическия слой, които се различават по вида на предавателната среда, честотния диапазон на сигналите, нивата на сигнала и методите на кодиране.

Първите технологии изграждане на LANкоито получиха търговско признание, бяха патентовани решения ARCNET (Приложено ресурс компютър МРЕЖА) И жетон пръстен(marker ring), но в началото на 90-те години на миналия век те постепенно бяха заменени почти навсякъде от мрежи, базирани на фамилията протоколи ethernet.

Този протокол е разработен от изследователския център на Xerox в Пало Алто (PARC) през 1973 г. През 1980 г. Digital Equipment Corporation, Intel Corporation и Xerox Corporation съвместно разработиха и приеха Ethernet спецификацията (Версия 2.0). В същото време IEEE (Институт на инженерите по електротехника и електроника) организира комитет 802 за стандартизация на локални мрежи, в резултат на което беше приета фамилията стандарти IEEE 802.x, които съдържат препоръки за проектиране на по-ниски нива на локални мрежи. Това семейство включва няколко групи стандарти:

802.1 - мрежово агрегиране.

802.2 - Управление на логическа връзка.

802.3 - LAN с множествен достъп, разпознаване на превозвач и откриване на сблъсъци (Ethernet).

802.4 - LAN топология "шина" с прехвърляне на токена.

802.5 - LAN топология "пръстен" с прехвърляне на токена.

802.6 - градска мрежа (Metropolitan Area Network, MAN).

802.7 - Техническа консултативна група за излъчване.

802.8 -- Техническа консултативна група за оптични влакна.

802.9 - Интегрирани мрежи за глас/данни.

802.10 – Мрежова сигурност.

802.11 - Безжична мрежа.

802.12 - LAN с достъп по приоритет на заявка (LAN с приоритетен достъп при поискване,

lOObaseVG-AnyLan).

802.13 - номерът не е използван!!!

802.14 - Пренос на данни през кабелни телевизионни мрежи (неактивен от 2000 г.)

802.15 - Безжични лични мрежи (WPAN), напр. Bluetooth, ZigBee, 6loWPAN

802.16 - WiMAX безжични мрежи ( Ув световен мащаб азоперативна съвместимост за Ммикровълнова печка Аcceсс, прочетете на руски wymax)

802.17 се нарича RPR (Resilient Packet Ring). Разработена е от 2000 г. като модерна градска опорна мрежа.

Всяка група има своя собствена подкомисия, която разработва и приема актуализации. Стандартите от серията IEEE 802 обхващат два слоя от модела OSI, засега се интересуваме само от тези от тях и частта, която описва физическия слой.

ethernet (802 .3) - LAN с множествен достъп, разпознаване на превозвача и откриване на сблъсък.

Ethernet е най-широко използваният протокол за локална мрежа днес. Освен това спецификацията IEEE 802.3 днес описва няколко опции за физическо внедряване на LAN с различна среда за предаване и скорости на трансфер на данни.

Основното свойство, което обединява всички тези спецификации, е метод за контрол на достъпакъм комуникационната среда. За Ethernet е така множествен достъп със сензор за превозвач с откриване на сблъсък(CSMA/CD, множествен достъп за разпознаване на носител с откриване на сблъсък). В Ethernet мрежата всички възли са равни, няма централизиран контрол върху тяхната дейност или разграничаване на мощностите (както например в Token ring). Всеки възел непрекъснато слуша предавателната среда и анализира съдържанието на всички пакети данни, ако пакетът не е предназначен за този възел, той не представлява интерес за него и горни ниване преминавам. Проблеми обикновено възникват по време на предаване, тъй като никой не гарантира, че два възела няма да се опитат да предават едновременно (което води до незабележимо наслагване на два сигнала в кабела). За предотвратяване на подобни ситуации сблъсъци) всеки възел, преди да започне предаването, се уверява, че няма сигнали от други в кабела мрежови устройства (разпознаване на носителя). Но това не е достатъчно за предотвратяване на сблъсъци поради ограничената скорост на разпространение на сигнала в предавателната среда. Възможно е някой друг възел вече да е започнал предаването, просто сигналът от него все още не е достигнал до устройството, което обмисляме. Тоест, в Ethernet мрежа са възможни и редовни ситуации, когато два или повече възли едновременно се опитват да предават данни, които си пречат един на друг. Процедурата за разрешаване на такъв сблъсък е, че след като са открили наличието на чужд сигнал в кабела по време на предаване, всички възли, които са изпаднали в такава ситуация, спират предаването и се опитват да го възобновят чрез различнивремеви интервали.

Недостатъкът на вероятностния метод за достъп е неопределеното време за преминаване на рамката, което рязко се увеличава с увеличаване на натоварването на мрежата, което ограничава използването му в системи в реално време.

Нека разгледаме по-подробно процедурата за откриване на сблъсък и взаимозависимостта на допустимите размери на мрежата от скоростта на трансфер на данни и дължината на информационните пакети, предавани по мрежата. Ще анализираме съдържанието и вътрешната структура на Ethernet фреймовете на ниво връзка. Засега просто ще вземем предвид, че при скорост на разпространение на сигнала в проводника от около 200 000 000 m/s по време на работа на мрежата Ethernet адаптер IEEE 802.3 със скорост на данни от 10 Mbps, отнема 0,8 µs за изпращане на един байт и е вълнов пакет с дължина около 150 m.

Сега да се върнем към чертежа. За да знае работна станция А, че е възникнал сблъсък по време на предаване, наслагването на "сблъскващите се" сигнали трябва да достигне до него преди предаването да приключи. Това налага ограничения върху възможната минимална дължина на изпратените пакети. Наистина, ако използвате пакети, по-къси от дължината на кабела между работните станции "A" и "B", възможно е пакетът да е бил изпратен изцяло от първата станция (и тя вече е решила, че прехвърлянето е успешно) и дори не е стигнала до секундата и има пълното право да започне да прехвърля данните си по всяко време. Лесно е да се види, че подобни недоразумения могат да бъдат избегнати само чрез използване на пакети с такава дължина, че по време на тяхното предаване сигналът има време да достигне до най-отдалечената станция и да се върне обратно.

При скорост на предаване на данни от 10 Mbps този проблем не играе съществена роля и минималната дължина на рамката е ограничена до 64 байта. По време на предаването си първите битове имат време да изминат около 10 км, а за мрежи с максимална дължина на сегмента 500 м са изпълнени всички необходими условия.

При преминаване към 100 Mbps дължината на минималния кадър ще бъде намалена с коефициент 10. Това значително стеснява параметрите на мрежата и максималното разстояние между станциите е намалено до 100 m.

При скорост от 1000 Mbps 64 байта се прехвърлят само за 0,512 µs и следователно в гигабитовите мрежи минималната дължина на рамката трябваше да бъде увеличена 8 пъти до 512 байта. Ако няма достатъчно данни за запълване на рамката, мрежовият адаптер просто я допълва със специална последователност от знаци до тази дължина. Тази техника се нарича "разширяване на носителя".

За да реши проблема с откриването на сблъсък, медийното разширение губи честотната лента на връзката за данни при предаване на малки пакети. За да се намали влиянието на този фактор в гигабитов Ethernet адаптер, ако има няколко кратки кадъра, готови за предаване, е разрешено да се формира един общ кадър с „нормална“ дължина до 1518 байта от тях по определен начин.

Освен това беше предложено да се позволи по-голяма дължина на рамката от предишните Ethernet стандарти. Това предложение беше реализирано под формата на така наречените "джъмбо" - рамки с дължина до 9018 или дори повече байта.

IEEE 802.3 дефинира няколко различни стандарта за физически слой. Всеки от стандартите за протоколи на физическия слой IEEE 802.3 има име.

Характеристики
Скорост, Mbps
Макс. дължина на сегмента, m
Предавателна среда	50 ома коаксиален (дебел)		FOC 1270 nm			FOC, 830, 1270 nm
Топология
Тип трансмисия	половин дуплекс

Таблицата показва, че оригиналната топология на общата шина (дебел Ethernet, тънък Ethernet) бързо е заменена със звезда.

Token Ring (IEEE 802.5)

Мрежата Token Ring е въведена от IBM през 1984 г. като част от предложения метод за свързване в мрежа на цялата гама компютри и компютърни системи на IBM. През 1985 г. комитетът IEEE 802 прие стандарта IEEE 802.5, базиран на тази технология. Фундаментална разлика от Ethernet - детерминистичен метКод за достъп до средата в предварително определен ред. Въведен достъп за преминаване на токени (използван също в ARCnet и FDDI мрежи).

Топологията на пръстена означава подредено предаване на информация от една станция към друга в една посока, строго по реда на включване. Логическата топология на пръстена е реализирана на базата на физическа звезда, в центъра на която има устройство за многостанционен достъп (MSAU - Multi-Station Access Unit).

По всяко време само една станция може да предава данни, заснемайки маркер предихоросан(токен). Когато данните се предават, в заглавката на маркера се прави знак за заето и маркерът се превръща в рамка за начало на рамка. Останалите станции предават малко по бит рамката от предишната (нагоре) станция към следващата (надолу). Станцията, към която е адресиран текущият кадър, съхранява копие от него в своя буфер за по-нататъшна обработка и го излъчва по-нататък по пръстена, маркирайки го като получен. Така рамката през пръстена достига до предавателната станция, която го отстранява от пръстена (не излъчва по-нататък). Когато станцията завърши предаването, тя маркира токена като свободен и го предава по-нататък по пръстена. Регламентирано е времето, през което станцията има право да използва маркера. Придобиването на жетон се основава на приоритетите, присвоени на станциите.

С нарастването на активността на възлите, честотната лента, достъпна за всеки от възлите, се стеснява, но няма рязко влошаване на производителността (както в Ethernet). В допълнение, механизмът за приоритизиране и ограниченията за владеене на токени позволяват на привилегированите хостове да разпределят гарантирана честотна лента, независимо от общото натоварване на мрежата. Броят на възлите в един пръстен не трябва да надвишава 260 (един Ethernet сегмент теоретично позволява 1024 възела). Скоростта на предаване е 16 Mbps, размерът на рамката може да бъде до 18,2 KB.

Времево ограничение за предаване на пакети жетон пръстен 10 ms. При максимален брой абонати от 260, пълният цикъл на позвъняване ще бъде 260 x 10 ms = 2,6 s. През това време всички 260 абонати ще могат да прехвърлят своите пакети (ако, разбира се, имат какво да прехвърлят). През същото време безплатен токен определено ще достигне до всеки абонат. Същият интервал е горната граница на времето за достъп жетон пръстен