Protokoly fyzickej vrstvy. Protokoly fyzickej vrstvy modemu

charakteristická impedancia a ďalšie. Na rovnakej úrovni sa určujú charakteristiky elektrické signály , prenášajúce diskrétne informácie, ako je strmosť hrán impulzov, úrovne napätia alebo prúdu prenášaného signálu, typ kódovania, rýchlosť prenosu signálu. Okrem toho sú tu štandardizované typy konektorov a účel každého kontaktu.

Fyzická vrstva:

• prenos bitov cez fyzické kanály ;
• tvorenie elektrické signály ;
• kódovanie informácií;
• synchronizácia;
• modulácia

Implementované v hardvéri.

Funkcie fyzickej úrovni implementované vo všetkých zariadeniach pripojených k sieti. Funkcie na strane počítača fyzickej úrovni sa vykonávajú sieťový adaptér alebo sériový port.

Príklad protokolu fyzickej úrovni môže slúžiť ako špecifikácia pre technológiu 10Base-T Ethernet, ktorá definuje použitý kábel ako netienený krútený pár kategórie 3 s charakteristickou impedanciou 100 Ohm, konektor RJ-45, maximálna dĺžka fyzického segmentu 100 metrov, Manchester kód reprezentovať dáta v kábli, ako aj niektoré ďalšie charakteristiky prostredia a elektrické signály.

Data Link Layer

Zapnuté fyzickej úrovni bity sa jednoducho odošlú. Toto nezohľadňuje, že v tých sieťach, v ktorých komunikačné linky používa (zdieľajú) striedavo niekoľko párov interagujúcich počítačov, môže byť fyzické prenosové médium obsadené. Preto jedna z úloh odkazová vrstva(Vrstva Data Link) je kontrola dostupnosť prenosového média. Ďalšia úloha odkazová vrstva- implementácia mechanizmov detekcia a oprava chýb. Za týmto účelom na úroveň odkazu- bity sú zoskupené do sád tzv personál ( rámy). Data Link Layer zaisťuje správny prenos každého rámca umiestnením špeciálnej sekvencie bitov na začiatok a koniec každého rámca, aby sa zvýraznil, a tiež vypočíta kontrolný súčet, spracuje všetky bajty rámca určitým spôsobom a pridá kontrolný súčet do rámu. Keď rámec dorazí cez sieť, prijímač znova vypočíta kontrolný súčet prijaté údaje a porovnáva výsledok s kontrolný súčet z rámu. Ak sa zhodujú, rámec sa považuje za správny a akceptovaný. Ak kontrolné súčty nezhodujú, zaznamená sa chyba. Data Link Layer dokáže chyby nielen odhaliť, ale aj opraviť opätovným prenosom poškodených snímok. Je potrebné poznamenať, že funkcia opravy chýb pre odkazová vrstva je voliteľný, takže niektoré protokoly na tejto vrstve ho nemajú, ako napríklad Ethernet a frame relay.

Funkcie prepojovacej vrstvy

Spoľahlivé doručenie balíka:

1. Medzi dvoma susednými stanicami v sieti s ľubovoľnou topológiou.
2. Medzi akýmikoľvek stanicami v sieti s typickou topológiou:
   • kontrola dostupnosti zdieľané prostredie;
   • výber rámcov z dátového toku prichádzajúceho cez sieť; vytváranie rámcov pri odosielaní údajov;
   • počítanie a kontrola kontrolný súčet.

Implementované v softvéri a hardvéri.

V zápisnici odkazová vrstva, používané v lokálnych sieťach, existuje určitá štruktúra spojení medzi počítačmi a spôsoby ich adresovania. Hoci odkazová vrstva a zabezpečuje doručovanie rámcov medzi ľubovoľnými dvoma uzlami lokálnej siete, robí to len v sieti s určitým topológia pripojenia, presne v topológii, pre ktorú bol navrhnutý. Takéto typické topológie podporované protokolmi odkazová vrstva lokálnych sietí, zahŕňajú „spoločnú zbernicu“, „prstenec“ a „hviezda“, ako aj štruktúry z nich odvodené pomocou mostíkov a prepínačov. Príklady protokolov odkazová vrstva Protokoly sú Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

Protokoly v lokálnych sieťach odkazová vrstva používané počítačmi, mostmi, prepínačmi a smerovačov. Funkcie v počítačoch odkazová vrstva sa realizujú spoločným úsilím sieťové adaptéry a ich vodičov.

V globálnych sieťach, ktoré majú len zriedka pravidelnú topológiu, odkazová vrstvačasto poskytuje výmena správ iba medzi dvoma susednými počítačmi spojenými samostatnou komunikačnou linkou. Príklady protokolov point-to-point (ako sa takéto protokoly často nazývajú) sú široko používané protokoly PPP a LAP-B. V takýchto prípadoch sa na doručovanie správ medzi koncovými uzlami v celej sieti používajú zariadenia sieťovej vrstvy. Takto sú organizované siete X.25. Niekedy funguje v globálnych sieťach odkazová vrstva je ťažké ich izolovať v ich čistej forme, pretože v rovnakom protokole sú kombinované s funkciami sieťovej vrstvy. Príkladmi tohto prístupu sú protokoly technológie ATM a frame relay.

Vo všeobecnosti odkazová vrstva je veľmi výkonný súbor funkcií pre preposielanie správ medzi sieťovými uzlami. V niektorých prípadoch protokoly odkazová vrstva sa ukážu ako sebestačné vozidlá a protokoly alebo aplikácie na aplikačnej úrovni potom môžu pracovať priamo nad nimi bez toho, aby zapájali prostriedky sieťovej a transportnej vrstvy. Napríklad existuje implementácia kontrolný protokol SNMP sieť priamo cez Ethernet, hoci štandardne tento protokol beží cez sieťový protokol Transportný protokol IP a UDP. Prirodzene, použitie takejto implementácie bude obmedzené - nie je vhodná pre kompozitné siete rôzne technológie, ako je Ethernet a X.25, a dokonca aj pre sieť, v ktorej všetky segmenty využívajú Ethernet, ale medzi segmentmi existujú slučkové spojenia. Ale v dvojsegmentovej sieti Ethernet prepojenej mostom je implementácia SNMP cez odkazová vrstva bude plne funkčný.

Pre zaistenie kvality dopravy správy v sieťach akejkoľvek topológie a technologických funkcií odkazová vrstva sa ukazuje ako nedostatočné, preto je v modeli OSI riešenie tohto problému priradené k ďalším dvom vrstvám – sieťovej a transportnej.

Fyzická vrstva(Fyzická vrstva) sa zaoberá prenosom bitov Autor: fyzické kanály komunikácie, ako je koaxiálny kábel, krútená dvojlinka, kábel z optických vlákien alebo digitálny lokálny okruh. Táto úroveň súvisí s charakteristikami fyzických médií na prenos dát, ako je šírka pásma, odolnosť voči šumu, charakteristická impedancia a iné. Na rovnakej úrovni sa určujú charakteristiky elektrické signály, prenos diskrétnych informácií, ako je strmosť hrán impulzov, úrovne napätia alebo prúdu prenášaného signálu, typ kódovanie, rýchlosť prenosu signálu. Okrem toho sú tu štandardizované typy konektorov a účel každého kontaktu.

Fyzická vrstva :

vysielať bitov Autor: fyzické kanály;

tvorenie elektrické signály;

kódovanie informácie;

synchronizácia;

modulácia.

Implementované v hardvéri.

Funkcie fyzickej úrovni implementované vo všetkých zariadeniach pripojených k sieti. Funkcie na strane počítača fyzickej úrovni sa vykonávajú sieťový adaptér alebo sériový port.

Príklad protokolu fyzickej úrovni môže byť špecifikácia technológie 10Base-T Ethernet, ktorá definuje použitý kábel ako netienená krútená dvojlinka kategórie 3 s charakteristickou impedanciou 100 Ohm, konektor RJ-45, maximálna dĺžka fyzické segment 100 metrov, Manchester kód pre reprezentáciu dát v kábli, ako aj niektoré ďalšie charakteristiky prostredia a elektrické signály.

Data Link Layer

Zapnuté fyzickej úrovni práve preposlané bitov. Toto nezohľadňuje, že v tých sieťach, v ktorých komunikačné linky používa (zdieľajú) striedavo niekoľko párov interagujúcich počítačov, môže byť fyzické prenosové médium obsadené. Preto jedna z úloh odkazová vrstva (Vrstva dátového spojenia) je šek dostupnosť prenosového média. Ďalšia úloha odkazová vrstva- implementácia mechanizmov detekcia a oprava chýb. Za týmto účelom na úroveň odkazu bitov sú zoskupené do množín tzv personál (rámy ). Data Link Layer zabezpečuje správny prenos každého rám umiestnenie špeciálnej sekvencie trocha na začiatku a na konci každého rám, vyberte ho a tiež vypočíta kontrolný súčet, spracováva všetky bajty rám istým spôsobom a dodáva kontrolný súčet Komu rám. Kedy rám príde cez sieť, príjemca opäť vypočíta kontrolný súčet prijaté údaje a porovnáva výsledok s kontrolný súčet od rám. Ak sa zhodujú, rám sa považuje za správne a akceptované. Ak kontrolné súčty nezhodujú, zaznamená sa chyba. Data Link Layer dokáže chyby nielen odhaliť, ale aj opraviť opätovným odoslaním poškodených personál. Je potrebné poznamenať, že funkcia opravy chýb pre odkazová vrstva nie je povinný, takže niektoré protokoly na tejto úrovni ho nemajú, napríklad Ethernet a frame relay.

Funkcie prepojovacej vrstvy

Spoľahlivé doručenie balík:

Medzi dvoma susednými stanicami v sieti s ľubovoľnou topológiou.

Medzi akýmikoľvek stanicami v sieti s typickou topológiou:

kontrola dostupnosti zdieľaného prostredia;

pridelenie personál z dátového toku prichádzajúceho cez sieť; tvorenie personál pri odosielaní údajov;

počítanie a kontrola kontrolný súčet.

Implementované v softvéri a hardvéri.

V zápisnici odkazová vrstva, používané v lokálnych sieťach, existuje určitá štruktúra spojení medzi počítačmi a metódy pre ich adresovanie. Hoci odkazová vrstva a zabezpečuje doručenie rám medzi akýmikoľvek dvoma uzlami lokálnej siete, robí to len v sieti s určitou topológiou spojov, presne tou topológiou, pre ktorú bol navrhnutý. Takéto typické topológie podporované protokolmi odkazová vrstva miestne siete zahŕňajú „spoločnú zbernicu“, „kruh“ a „hviezda“, ako aj štruktúry z nich odvodené mosty A prepínače. Príklady protokolov odkazová vrstva Protokoly sú Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

Protokoly v lokálnych sieťach odkazová vrstva používané počítačmi mosty, prepínače A smerovačov. Funkcie v počítačoch odkazová vrstva sa realizujú spoločným úsilím sieťové adaptéry a oni vodičov.

V globálnych sieťach, ktoré majú len zriedka pravidelnú topológiu, odkazová vrstvačasto zabezpečuje výmenu správ len medzi dvoma susednými počítačmi spojenými individuálnou komunikačnou linkou. Príklady protokolov point-to-point (ako sa takéto protokoly často nazývajú) sú široko používané protokoly PPP a LAP-B. V takýchto prípadoch sa používajú prostriedky na doručovanie správ medzi koncovými uzlami v celej sieti. sieťová vrstva. Takto sú organizované siete X.25. Niekedy funguje v globálnych sieťach odkazová vrstva je ťažké izolovať v ich čistej forme, pretože v rovnakom protokole sú kombinované s funkciami sieťová vrstva. Príklady tohto prístupu zahŕňajú ATM a protokoly technológie frame relay.

Vo všeobecnosti odkazová vrstva je veľmi výkonný súbor funkcií na odosielanie správ medzi sieťovými uzlami. V niektorých prípadoch protokoly odkazová vrstva Ukázalo sa, že ide o sebestačné vozidlá a protokoly alebo aplikácie aplikačnej vrstvy môžu pracovať priamo nad nimi bez toho, aby museli získavať finančné prostriedky. siete a úrovne dopravy. Napríklad existuje implementácia protokolu správy siete SNMP priamo cez Ethernet, hoci štandardne tento protokol beží sieťový protokol Transportný protokol IP a UDP. Prirodzene, použitie takejto implementácie bude obmedzené - nie je vhodné pre kompozitné siete rôzne technológie, ako je Ethernet a X.25, a to aj pre sieť, v ktorej sú všetky segmentov Ethernet sa používa, ale medzi segmentov existujú slučkové spojenia. Ale v dvojsegmentovej ethernetovej sieti, zjednotenej Most, ukončenie implementácie SNMP odkazová vrstva bude plne funkčný.

Na zabezpečenie vysokokvalitného prenosu správ v sieťach akýchkoľvek topológií a technologických funkcií odkazová vrstva sa ukazuje ako nedostatočné, takže OSI modely riešenie tohto problému je zaradené do nasledujúcich dvoch úrovní - siete a dopravy.

Data Link Layer zabezpečuje prenos balíkov dáta prichádzajúce z protokolov vyššej úrovne do cieľového uzla, ktorého adresa je tiež indikovaná protokolom vyššej úrovne. Protokoly odkazová vrstva formalizovať dokumenty, ktoré im boli odovzdané balíkov V personál proprietárny formát, pričom zadanú cieľovú adresu umiestnite do jedného z polí rám, ako aj sprevádzanie rám kontrolný súčet. Protokol odkazová vrstva má miestny význam, je určený na doručenie personál dáta spravidla v rámci sietí s jednoduchou topológiou spojov a rovnakým typom resp podobná technológia, napríklad v jednosegmentovom Ethernetové siete alebo vo viacsegmentových sieťach Ethernet a Token Ring s hierarchickou topológiou, iba oddelene mosty A prepínače. Vo všetkých týchto konfiguráciách má cieľová adresa lokálny význam pre danú sieť a pri jej prechode sa nemení rám zo zdrojového uzla do cieľového uzla. Schopnosť prenášať dáta medzi lokálnymi sieťami rôznych technológií je spôsobená tým, že tieto technológie používajú adresy rovnakého formátu a výrobcovia sieťové adaptéry zabezpečiť jedinečnosť adries bez ohľadu na technológiu.

Iný rozsah protokolu odkazová vrstva sú point-to-point pripojenia rozsiahlych sietí, keď protokol odkazová vrstva zodpovedný za doručenie rám bezprostredný sused. Adresa v tomto prípade nemá zásadný význam a do popredia sa dostáva schopnosť protokolu obnoviť skreslené a stratené dáta. personál, pretože nízka kvalita teritoriálnych kanálov, najmä dial-up telefónnych kanálov, si často vyžaduje takéto kroky. Ak nie sú splnené podmienky uvedené vyššie, napríklad spojenia medzi segmentov Ethernet má štruktúru slučky alebo prepojené siete používajú rôzne metódy adresovanie, ako v sieťach Ethernet a X.25, protokol odkazová vrstva nedokáže zvládnuť úlohu prenosu sám rám medzi uzlami a vyžaduje si protokolovú asistenciu sieťová vrstva.

Sieťová vrstva

Sieťová vrstva (Sieťová vrstva ) slúži na vytvorenie jednotného transportného systému, ktorý spája viacero sietí, pričom tieto siete môžu využívať rôzne princípy na prenos správ medzi koncovými uzlami a majú ľubovoľnú štruktúru spojenia. Funkcie sieťová vrstva celkom pestrá. Zoberme si ich na príklade kombinovania lokálnych sietí.

Protokoly odkazová vrstva Lokálne siete poskytujú doručovanie údajov medzi ľubovoľnými uzlami iba v sieti s príslušnou štandardnou topológiou, napríklad hierarchickou hviezdicovou topológiou. Toto je prísne obmedzenie, ktoré neumožňuje budovať siete s rozvinutou štruktúrou, napríklad siete, ktoré kombinujú niekoľko podnikových sietí do jednej siete, alebo vysoko spoľahlivé siete, v ktorých existujú redundantné spojenia medzi uzlami. Protokoly by mohli byť komplikovanejšie odkazová vrstva zachovať nadbytočné spojenia podobné slučkám, ale princíp oddelenia zodpovedností medzi úrovňami vedie k inému riešeniu. Aby sa na jednej strane zachovala jednoduchosť postupov prenosu dát pre štandardné topológie a na druhej strane umožnilo použitie ľubovoľných topológií, sieťová vrstva.

Zapnuté úrovni siete Samotný pojem „sieť“ má špecifický význam. V tomto prípade sa sieťou rozumie súbor počítačov, ktoré sú navzájom prepojené v súlade s jednou zo štandardných typických topológií a používajúce jeden z protokolov na prenos údajov. odkazová vrstva, definované pre túto topológiu.

V rámci siete je doručovanie dát zabezpečené príslušnými odkazová vrstva, ale zaoberá sa doručovaním údajov medzi sieťami sieťová vrstva, ktorá podporuje možnosť správneho výberu trasu prenos správ aj vtedy, keď štruktúra spojení medzi konštitutívnymi sieťami má charakter odlišný od toho, ktorý je prijatý v protokoloch odkazová vrstva.

siete sú navzájom prepojené špeciálnymi zariadeniami tzv smerovačov. Router je zariadenie, ktoré zhromažďuje informácie o topológii sieťových pripojení a forwardov balíkov sieťová vrstva do cieľovej siete. Preniesť správu od odosielateľa umiestneného v jednej sieti, príjemca umiestnený v inej sieti potrebuje vykonať niekoľko tranzitných prenosov medzi sieťami, alebo chmeľ (od slova hop - skok), zakaždým vybrať ten vhodný trasu. teda trasu je sekvencia smerovačov, cez ktorý prechádza plastový sáčok.

Sieťová vrstva- doručenie balík:

medzi akýmikoľvek dvoma sieťovými uzlami s ľubovoľnou topológiou;

medzi akýmikoľvek dvoma sieťami v kompozitná sieť;

net - súbor počítačov využívajúcich jedinú sieťovú technológiu na výmenu údajov;

trasu - postupnosť prechodu balík smerovačov V kompozitná sieť.

Zapnuté ryža. 11.8 zobrazuje štyri siete spojené tromi smerovačov. Medzi uzlami A a B tejto siete sú dva trasu: prvý - cez smerovačov 1 a 3, a druhý - cez smerovačov 1, 2 a 3.

Ryža. 11.8. Príklad zloženej siete.

Problém výberu najlepšej cesty sa nazýva smerovanie a jeho riešenie je jedným z hlavných problémov sieťová vrstva. Tento problém komplikuje fakt, že najkratšia cesta nie je vždy najlepšia. Často kritériom pri výbere trasu je čas prenosu údajov; závisí od kapacity komunikačných kanálov a intenzity dopravy, ktorá sa môže v čase meniť. Niektoré smerovacie algoritmy sa snažia prispôsobiť zmenám zaťaženia, zatiaľ čo iné sa rozhodujú na základe dlhodobých priemerov. Výber trasu možno uskutočniť podľa iných kritérií, ako napr spoľahlivosť prevody.

Vo všeobecnosti funkcie sieťová vrstvaširšie ako funkcie prenosu správ cez spojenia s neštandardnou štruktúrou, ktoré sme skúmali na príklade kombinovania viacerých lokálnych sietí. Sieťová vrstva tiež rieši problém zosúladenia rôznych technológií, zjednodušovania adresovanie vo veľkých sieťach a vytváranie spoľahlivých a flexibilných bariér pre nežiaducu prevádzku medzi sieťami.

Správy sieťová vrstva zvyčajne nazývaný balíkov (paket ). Pri zabezpečovaní doručenia balíkov na úrovni siete Používa sa pojem „číslo siete“. V tomto prípade adresu Príjemca pozostáva z hlavnej časti - čísla siete a vedľajšej časti - čísla uzla v tejto sieti. Všetky uzly v rovnakej sieti musia mať rovnakú najvýznamnejšiu časť adresy, preto pojem "sieť" úrovni siete Môže byť uvedená iná, formálnejšia definícia: net je zbierka uzlov sieťová adresa ktoré obsahujú rovnaké číslo siete.

Zapnuté úrovni siete sú definované dva typy protokolov. Prvý typ - smerované protokoly- realizovať propagáciu balíkov cez sieť. Toto sú protokoly, ktoré ľudia zvyčajne myslia, keď hovoria o protokoloch sieťová vrstva. Avšak často úrovni siete zahŕňajú aj iný typ protokolov nazývaných protokoly výmeny informácií o smerovaní alebo jednoducho smerovacie protokoly. Pomocou týchto protokolov smerovačov zhromažďovať informácie o topológii internetových pripojení. Protokoly sieťová vrstva realizované softvérovými modulmi operačného systému, ako aj softvérom a hardvérom smerovačov.

Zapnuté úrovni siete Existuje ďalší typ protokolov, ktoré sú zodpovedné za zobrazovanie adresy uzol použitý na úrovni siete, na adresu lokálnej siete. Takéto protokoly sa často nazývajú Protokol na rozlíšenie adresy , ARP . Niekedy nie sú klasifikované ako úrovni siete, a do kanál, hoci jemnosti klasifikácie nemenia podstatu.

Príklady protokolov sieťová vrstva sú medzisieťový protokol IP stoh TCP/IP a internetový protokol balíkov IPX stoh Novell.

Sieťový model OSI je referenčným modelom pre komunikáciu otvorené systémy, v angličtine znie ako Open Systems Interconnection Basic Reference Model. Jeho účelom je zovšeobecnená reprezentácia nástrojov sieťovej interakcie.

To znamená, že model OSI je zovšeobecnené štandardy pre vývojárov programov, vďaka ktorým môže každý počítač rovnako dešifrovať údaje prenášané z iného počítača. Aby to bolo jasné, uvediem príklad zo života. Je známe, že včely vidia všetko okolo seba v ultrafialovom svetle. To znamená, že naše oko a včely vnímajú ten istý obraz úplne odlišnými spôsobmi a to, čo vidí hmyz, môže byť ľudskému zraku neviditeľné.

Rovnako je to aj s počítačmi – ak jeden vývojár napíše aplikáciu na niektorý programový jazyk, ktorému rozumie vlastný počítač, ale nie je prístupný žiadnemu inému, potom nebudete môcť čítať dokument vytvorený touto aplikáciou na žiadnom inom zariadení. Preto sme prišli s nápadom, že pri písaní aplikácií sa riaďte jednotným súborom pravidiel, ktoré sú zrozumiteľné pre každého.

úrovne OSI

Pre prehľadnosť je proces sieťovej prevádzky zvyčajne rozdelený do 7 úrovní, z ktorých každá má svoju vlastnú skupinu protokolov.

Sieťový protokol sú pravidlá a technické postupy, ktoré umožňujú počítačom pripojeným v sieti pripojiť sa a vymieňať si údaje.
Skupina protokolov spojených spoločným konečným cieľom sa nazýva zásobník protokolov.

Na vykonávanie rôznych úloh existuje niekoľko protokolov, ktoré obsluhujú systémy, napríklad zásobník TCP/IP. Pozrime sa bližšie na to, ako sa informácie z jedného počítača odosielajú cez lokálnu sieť do iného počítača.

Úlohy počítača ODOSIELATEĽA:

• Získajte údaje z aplikácie
• Ak je objem veľký, rozdeľte ich na malé balíčky
• Pripravte sa na prenos, to znamená označte trasu, zašifrujte a prekódujte do sieťového formátu.

Úlohy počítača PRÍJEMCU:

• Príjem dátových paketov
• Odstráňte z neho servisné informácie
• Skopírujte údaje do schránky
• Po úplnom prijatí všetkých paketov z nich vytvorte počiatočný dátový blok
• Dajte to aplikácii

Na správne vykonanie všetkých týchto operácií je potrebný jeden súbor pravidiel, teda referenčný model OSI.

Vráťme sa k úrovniam OSI. Zvyčajne sa počítajú v opačnom poradí a sieťové aplikácie sú umiestnené v hornej časti tabuľky a fyzické médium na prenos informácií je v spodnej časti. Ako dáta z počítača tečú dole priamo do sieťový kábel, protokoly fungujúce na rôznych úrovniach ich postupne transformujú a pripravujú na fyzický prenos.

Pozrime sa na ne podrobnejšie.

7. Aplikačná vrstva

Jeho úlohou je zbierať dáta zo sieťovej aplikácie a posielať ich na úroveň 6.

6. Prezentačná vrstva

Prekladá tieto údaje do jedného univerzálneho jazyka. Faktom je, že každý počítačový procesor má svoj vlastný formát spracovania údajov, ale musí vstúpiť do siete v 1 univerzálny formát– presne to robí prezentačná vrstva.

5. Vrstva relácie

Má veľa úloh.

1. Vytvorte komunikačnú reláciu s príjemcom. Softvér upozorní prijímajúci počítač, že sa doň majú odoslať údaje.
2. Tu prebieha rozpoznávanie a ochrana mien:
   • identifikácia – rozpoznávanie mena
   • autentifikácia – overenie hesla
   • registrácia - pridelenie právomoci
3. Implementácia toho, ktorá strana prenáša informácie a ako dlho to bude trvať.
4. Umiestnenie kontrolných bodov do celkového toku údajov tak, aby v prípade straty ktorejkoľvek časti bolo ľahké určiť, ktorá časť je stratená a mala by byť znovu odoslaná.
5. Segmentácia je rozdelenie veľkého bloku na malé pakety.

4. Transportná vrstva

Poskytuje aplikáciám požadovanú úroveň ochrany pri doručovaní správ. Existujú dve skupiny protokolov:

• Protokoly, ktoré sú orientované na spojenie – sledujú doručovanie údajov a prípadne požadujú opakovaný prenos, ak zlyhá. Toto je TCP - Information Transfer Control Protocol.
• Nie sú orientované na spojenie (UDP) - jednoducho posielajú bloky a ďalej nesledujú ich doručenie.

3. Sieťová vrstva

Poskytuje end-to-end prenos paketu výpočtom jeho trasy. Na tejto úrovni sa v paketoch IP adresy odosielateľa a príjemcu pridávajú ku všetkým predchádzajúcim informáciám generovaným na iných úrovniach. Od tohto momentu sa dátový paket nazýva samotný PACKET, ktorý má (IP protokol je medzisieťový protokol).

2. Vrstva dátového spojenia

Tu sa paket prenáša v rámci jedného kábla, teda jednej lokálnej siete. Funguje len po okrajový smerovač jednej lokálnej siete. K prijatému paketu linková vrstva pridá svoju hlavičku – MAC adresy odosielateľa a príjemcu a v tejto podobe sa dátový blok už nazýva FRAME.

Pri prenose mimo jednej lokálnej siete sa paketu nepridelí MAC adresa hostiteľa (počítača), ale smerovača inej siete. Tu vzniká otázka šedej a bielej IP, o ktorej sa hovorilo v článku, na ktorý bol uvedený odkaz vyššie. Šedá je adresa v rámci jednej lokálnej siete, ktorá sa mimo nej nepoužíva. Biela – jedinečná adresa vo všetkom globálny internet.

Keď paket dorazí na okrajový smerovač, IP paketu sa nahradí IP tohto smerovača a celá lokálna sieť sa pripojí ku globálnej sieti, teda k internetu, pod jednou IP adresou. Ak je adresa biela, časť údajov s IP adresou sa nemení.

1. Fyzická vrstva (prepravná vrstva)

Zodpovedný za konverziu binárne informácie V fyzický signál, ktorý sa odosiela fyzickým dátovým kanálom. Ak ide o kábel, potom je signál elektrický, ak ide o sieť z optických vlákien, ide o optický signál. Táto transformácia sa vykonáva pomocou sieťový adaptér.

Zásobníky protokolov

TCP/IP je zásobník protokolov, ktorý riadi prenos dát v lokálnej sieti aj v nej globálnej siete internet. Tento zásobník obsahuje 4 úrovne, tj. referenčný model OSI každý z nich kombinuje niekoľko vrstiev.

1. Aplikácia (OSI – aplikácia, prezentácia a relácia)
   Za túto úroveň sú zodpovedné nasledujúce protokoly:
   • TELNET – vzdialená komunikačná relácia vo forme príkazový riadok
   • FTP – protokol na prenos súborov
   • SMTP – protokol na preposielanie pošty
   • POP3 a IMAP - príjem poštové zásielky
   • HTTP – práca s hypertextovými dokumentmi
2. Transport (to isté pre OSI) – to sú TCP a UDP už popísané vyššie.
3. Internetwork (OSI - network) je IP protokol
4. úroveň sieťové rozhrania(podľa OSI - kanál a fyzický) Za fungovanie tejto úrovne sú zodpovedné ovládače sieťového adaptéra.

Terminológia pri označovaní dátového bloku

• Stream – dáta, s ktorými sa pracuje na aplikačnej úrovni
• Datagram je blok dátového výstupu z UPD, to znamená, že nemá garantované doručenie.
• Segment je blok garantovaný pre doručenie na výstupe z TCP protokol
• Paket – blok dátového výstupu z IP protokolu. keďže na tejto úrovni ešte nie je zaručené jeho doručenie, možno ho nazvať aj datagram.
• Rámec – blok s pridelenými MAC adresami.

Protokol RS-232.

Existuje niekoľko protokolov fyzickej vrstvy, ktoré sú navrhnuté na prácu s portami typu UART. Jedným z týchto protokolov je RS-232.

Skratka RS znamená Odporúčaný štandard (čiže de iure to nie je štandard). Protokol RS-232 definuje vrstvu fyzického protokolu, ktorá sa často používa v spojení s UART (to znamená, že na prenos používa asynchrónny režim štart-stop, metódu fyzického kódovania NRZ). Hlavné charakteristiky RS-232:

· Médium na prenos údajov – medený drôt. Signál je nevyvážený (potenciálny). V tomto prípade je signál prenášaný po jednom samostatnom vodiči kábla, vysielač a prijímač majú na rozdiel od diferenciálneho signálu (každý signál je prenášaný cez samostatný pár) každý jeden terminál. Druhý vodič je spoločný (zem), ktorý používajú všetky signály naraz a je pripojený k spoločným napájacím kolíkom prijímača a vysielača. Tento spôsob znižuje náklady na prepojovací kábel, ale zároveň zhoršuje odolnosť systému voči rušeniu.

· Počet uzlov je vždy 2. Vysielač prvého uzla je pripojený k prijímaču druhého a naopak. V súlade s tým sa vždy používa plne duplexný prevádzkový režim - dáta sa prenášajú v oboch smeroch súčasne a nezávisle.

· Maximálna dĺžka kábla je 15,25 m pre prenosovú rýchlosť 19,2 Kbps.

· Úrovne napätia signálu na výstupe vysielača: bipolárny signál, logická „1“ zodpovedá napätiu -5 ¸ -15 V, logická „0“ - +5 ¸ +15 V.

· Minimálne úrovne napätia na vstupe prijímača sú ±3 V.

· Linkový prúd – 500 mA (v skutočnosti vyrábané budiče RS-232 umožňujú prúd do 10 mA).

V súčasnosti existuje veľké množstvo ovládače, ktoré konvertujú signály z digitálnych úrovní (unipolárny signál obmedzený úrovňou digitálna sila) na úroveň RS-232.

Protokol RS-485.

Poskytuje zjednodušené peer-to-peer (na fyzickej úrovni) pripojenie ľubovoľného počtu zariadení k dátovej linke.

Hlavné charakteristiky:

· Médium na prenos údajov je vždy krútená dvojlinka. Zvyčajne sa používa 1 pár (polovičný duplexný režim), je možné použiť 2 páry (plnoduplexný režim, ktorý nie je štandardom). Línie páru sú tiež označené písmenami A a B. Odporúča sa tienený krútený párový kábel;

· spôsob prenosu – polovičný duplex (pomocou jedného páru) alebo plne duplexný (pomocou dvoch párov). V druhom prípade je režim komunikácie podobný režimu RS-422.

· maximálny dosah prenosu – 1220 m pri rýchlosti 100 kbit/s;

· maximálna rýchlosť prenos – 10 Mbit/s na vzdialenosť do 15 m;

· Signál vysielača je bipolárny. Potenciálne pomery čiar A a B: stav 0 – A>B, stav 1 – B>A. Potenciálny rozdiel medzi A a B by mal byť 1,5 - 5 V, úroveň prúdu vo vedení by mala byť do 250 mA.

Pôvodne protokol umožňoval pripojenie až 32 zariadení k jednej linke, ale výrobcovia linkových ovládačov zvýšili tento počet na 128-256.

Lokálne počítačové siete boli budované pomocou niekoľkých typov protokolov fyzickej vrstvy, líšiacich sa typom prenosového média, frekvenčným rozsahom signálov, úrovňami signálov a metódami kódovania.

Prvé technológie budovanie LAN ktoré získali komerčné uznanie, boli patentované riešenia ARCNET (Priložené Zdroj Počítač NETwork) A Žetónový prsteň(marker ring), no začiatkom 90. rokov minulého storočia ich postupne takmer všade nahradili siete založené na rodine protokolov Ethernet.

Tento protokol vyvinulo Palo Alto Research Center (PARC) spoločnosti Xerox Corporation v roku 1973. V roku 1980 Digital Equipment Corporation, Intel Corporation a Xerox Corporation spoločne vyvinuli a prijali špecifikáciu Ethernetu (verzia 2.0). IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) zároveň zorganizoval Výbor 802 pre štandardizáciu lokálnych sietí, v dôsledku čoho bola prijatá rodina štandardov IEEE 802.x, ktoré obsahujú odporúčania pre návrh nižších úrovní lokálnych sietí. Táto rodina zahŕňa niekoľko skupín noriem:

802.1 - sieťovanie.

802.2 - Logické riadenie komunikácie.

802.3 - Viacnásobný prístup LAN s rozpoznávaním nosnej frekvencie a detekciou kolízie (Ethernet).

802.4 - „zbernica“ topológie LAN s odovzdávaním tokenov.

802.5 - LAN topológia “ring” s odovzdávaním tokenov.

802.6 - sieť mestského rozsahu (Metropolitan Area Network, MAN).

802.7 - Vysielanie Technical Advisory Group.

802.8 -- Technická poradenská skupina pre optické vlákna.

802.9 - Integrované hlasové/dátové siete.

802.10 - Zabezpečenie siete.

802.11 - Bezdrôtová sieť.

802.12 - LAN s prístupom podľa priority požiadavky (Demand Priority Access LAN,

lOObaseVG-AnyLan).

802.13 – číslo nebolo použité!!!

802.14 – Prenos dát cez siete káblovej televízie (neaktívne od roku 2000)

802.15 - Bezdrôtové osobné siete (WPAN), napr. Bluetooth, ZigBee, 6loWPAN

802.16 – bezdrôtové siete WiMAX ( Wpo celom svete jainteroperability pre Mmikrovlnná rúra Access, čítať v ruštine Vimax)

802.17 sa nazýva RPR (Resilient Packet Ring). Vyvíja sa od roku 2000 ako moderná mestská chrbticová sieť.

Každá skupina má svoj vlastný podvýbor, ktorý vyvíja a prijíma aktualizácie. Štandardy série IEEE 802 pokrývajú dve vrstvy modelu OSI, zatiaľ nás zaujímajú len tie z nich a časť, ktorá popisuje fyzickú vrstvu.

Ethernet (802 .3) - LAN s viacnásobným prístupom, rozpoznávaním nosiča a detekciou kolízií.

Ethernet je dnes najbežnejším protokolom lokálnej siete. Okrem toho špecifikácia IEEE 802.3 dnes popisuje niekoľko možností fyzickej implementácie LAN s rôznymi prenosovými médiami a rýchlosťami dát.

Základnou vlastnosťou, ktorá spája všetky tieto špecifikácie je metóda kontroly prístupu na médium na prenos údajov. Pre Ethernet je to tak viacnásobný prístup s detekciou nosiča a detekciou kolízie(CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). V ethernetovej sieti majú všetky uzly rovnaké práva, neexistuje žiadna centralizovaná kontrola ich činnosti alebo diferenciácie právomocí (ako napríklad v Token ringu). Každý uzol nepretržite počúva prenosové médium a analyzuje obsah všetkých dátových paketov, ak paket nie je určený pre tento uzol, nemá oň záujem a horné úrovne neprechádzať. Problémy zvyčajne vznikajú počas prenosu, pretože nie je zaručené, že sa dva uzly nepokúsia vysielať súčasne (čo má za následok nepostrehnuteľnú superpozíciu dvoch signálov v kábli). Aby sa predišlo takýmto situáciám ( kolízie) pred spustením prenosu sa každý uzol uistí, že v kábli nie sú žiadne signály z iných uzlov sieťové zariadenia (nosný zmysel). To ale nestačí na zabránenie kolíziám z dôvodu obmedzenej rýchlosti šírenia signálu v prenosovom médiu. Je možné, že prenos už spustil nejaký iný uzol, no signál z neho ešte nedosiahol zariadenie, o ktorom uvažujeme. To znamená, že v ethernetovej sieti sú možné a normálne situácie, keď sa dva alebo viac uzlov súčasne pokúša prenášať údaje, ktoré si navzájom interferujú. Postup na vyriešenie takejto kolízie je taký, že po zistení prítomnosti signálu niekoho iného v kábli počas procesu prenosu všetky uzly zachytené v takejto situácii zastavia prenos a pokúsia sa ho obnoviť cez rôznečasových intervaloch.

Nevýhodou metódy pravdepodobnostného prístupu je neurčitý čas prenosu rámca, ktorý sa prudko zvyšuje so zvyšujúcim sa zaťažením siete, čo obmedzuje jeho použitie v systémoch reálneho času.

Pozrime sa bližšie na postup detekcie kolízií a vzájomnú závislosť povolených veľkostí siete od rýchlosti prenosu dát a dĺžky informačných paketov prenášaných cez sieť. Budeme analyzovať obsah a vnútornú štruktúru ethernetových rámcov na úrovni dátového spojenia. Zatiaľ jednoducho vezmeme do úvahy, že pri rýchlosti šírenia signálu vo vodiči cca 200 000 000 m/s pri prevádzke siete Ethernetový adaptér IEEE 802.3 s rýchlosťou prenosu dát 10 Mbit/s, odoslanie jedného bajtu trvá 0,8 µs a ide o vlnový paket s dĺžkou cca 150 m.

Teraz sa opäť vráťme ku kresbe. Aby pracovná stanica A vedela, že počas prenosu došlo ku kolízii, superpozícia kolidujúcich signálov ju musí dosiahnuť pred dokončením prenosu. To ukladá obmedzenia na možnú minimálnu dĺžku odosielaných paketov. Ak totiž používate pakety kratšie ako je dĺžka kábla medzi pracovnými stanicami „A“ a „B“, môže nastať situácia, keď je paket úplne odoslaný prvou stanicou (a tá už rozhodla, že prenos bol úspešný), ale ešte to nedosiahlo ani ten druhý a ona má plné právo kedykoľvek začať prenášať svoje údaje. Nie je ťažké vidieť, že takýmto nedorozumeniam sa dá vyhnúť len používaním paketov takej dĺžky, že počas ich prenosu má signál čas dostať sa k najvzdialenejšej stanici a vrátiť sa späť.

Pri rýchlosti prenosu dát 10 Mbit/s tento problém nehral podstatnú rolu a minimálna dĺžka rámca bola obmedzená na 64 bajtov. Pri ich prenose stihnú prvé bity prejsť cca 10 km a pre siete s maximálnou dĺžkou segmentu 500 m sú splnené všetky potrebné podmienky.

Pri prechode na 100 Mbit/s sa dĺžka minimálneho rámca skráti 10-krát. Tým sa výrazne sprísňujú prevádzkové parametre siete a maximálna vzdialenosť medzi stanicami sa znížila na 100 m.

Pri rýchlosti 1000 Mbit/s sa 64 bajtov prenesie len za 0,512 μs, a preto bolo v gigabitových sieťach potrebné zvýšiť minimálnu dĺžku rámca 8-krát na 512 bajtov. Ak nie je dostatok údajov na vyplnenie rámca, sieťový adaptér ich jednoducho pripojí špeciálnou sekvenciou znakov s touto dĺžkou. Táto technika sa nazýva „rozšírenie nosiča“.

Vyriešením problému detekcie kolízií, rozšírenie médií plytvá šírkou pásma dátového spojenia pri prenose malých paketov. Aby sa znížil vplyv tohto faktora, adaptér Gigabit Ethernet umožňuje, ak je na prenos pripravených niekoľko krátkych rámcov, z nich určitým spôsobom vytvoriť jeden spoločný rámec „normálnej“ dĺžky do 1518 bajtov.

Okrem toho bolo navrhnuté povoliť dlhšie rámce ako predchádzajúce štandardy Ethernet. Tento návrh bol implementovaný vo forme takzvaných „jumbo“ - rámcov s dĺžkou až 9018 bajtov alebo aj viac.

IEEE 802.3 definuje niekoľko rôznych štandardov fyzickej vrstvy. Každý zo štandardov protokolu fyzickej vrstvy IEEE 802.3 má svoj názov.

Charakteristika
Rýchlosť, Mbps
Max.
dĺžka segmentu, m	50 ohmový koaxiálny (hrubý)		FOC 1270 nm			FOC, 830, 1270 nm
Topológia
Typ prevodovky	polovičný duplex

Tabuľka ukazuje, že pôvodnú topológiu spoločnej zbernice (hrubý Ethernet, tenký Ethernet) rýchlo nahradila hviezda.

TokenRing (IEEE 802.5)

Sieť Token Ring bola predstavená spoločnosťou IBM v roku 1984 ako súčasť navrhovaného spôsobu prepojenia celého radu počítačov a počítačových systémov IBM. V roku 1985 výbor IEEE 802 prijal štandard IEEE 802.5 založený na tejto technológii. Zásadný rozdiel oproti Ethernetu - deterministický pervitínóda na prístup k prostrediu v preddefinovanom poradí. Implementovaný prístup s odovzdávaním tokenov (používaný aj v sieťach ARCnet a FDDI).

Kruhová topológia znamená riadený prenos informácií z jednej stanice na druhú v jednom smere, striktne v poradí zaradenia. Prstencová logická topológia je implementovaná na báze fyzickej hviezdy, v strede ktorej sa nachádza viacstaničná prístupová jednotka (MSAU - Multi-Station Access Unit).

V každom danom čase môže dáta prenášať iba jedna stanica, ktorá ich zachytila značka horemalta(token). Pri prenose údajov sa v hlavičke značky vytvorí značka obsadenosti a značka sa zmení na rámec pre začiatok rámca. Zostávajúce stanice vysielajú rámec bit po bite z predchádzajúcej (upstream) stanice do nasledujúcej (downstream). Stanica, ktorej je aktuálna snímka adresovaná, uloží jej kópiu do svojej vyrovnávacej pamäte na následné spracovanie a vysiela ju ďalej v kruhu, čím vytvorí značku prijatia. Takto sa rám po prstenci dostane k vysielacej stanici, ktorá ho z prstenca odstráni (nevysiela ďalej). Keď stanica ukončí vysielanie, označí token ako voľný a odovzdá ho ďalej po kruhu. Čas, počas ktorého má stanica právo používať označník, je regulovaný. Získavanie tokenov sa vykonáva na základe priorít priradených staniciam.

S rastúcou aktivitou uzlov sa šírka pásma dostupná pre každý uzol zužuje, ale nedochádza k masívnej degradácii výkonu (ako v Ethernete). Mechanizmus priority a limity držby tokenov navyše umožňujú privilegovaným uzlom prideľovať garantovanú šírku pásma bez ohľadu na celkové zaťaženie siete. Počet uzlov v jednom kruhu by nemal presiahnuť 260 (segment Ethernet teoreticky umožňuje 1024 uzlov). Prenosová rýchlosť je 16 Mbit/s, veľkosť rámca môže dosiahnuť 18,2 KB.

Časový limit na odoslanie paketu Token-Ring 10 ms. Pri maximálnom počte účastníkov 260 bude celý cyklus zvonenia 260 x 10 ms = 2,6 s. Počas tejto doby bude môcť všetkých 260 účastníkov prenášať svoje pakety (ak, samozrejme, majú čo prenášať). Počas toho istého času sa bezplatný token určite dostane ku každému predplatiteľovi. Rovnaký interval je horná hranica času prístupu Token-Ring