Cos'è il modello di rete OSI. Strati del modello OSI

Per armonizzare il funzionamento dei dispositivi di rete di diversi produttori, per garantire l'interazione di reti che utilizzano diversi mezzi di propagazione del segnale, è stato creato un modello di riferimento per l'interazione dei sistemi aperti (OSI). Il modello di riferimento è gerarchico. Ciascun livello fornisce un servizio al livello superiore e utilizza i servizi del livello inferiore.

L'elaborazione dei dati inizia a livello di applicazione. Successivamente, i dati passano attraverso tutti i livelli del modello di riferimento e attraverso il livello fisico vengono inviati al canale di comunicazione. Alla ricezione avviene il trattamento inverso dei dati.

Il modello di riferimento OSI introduce due concetti: protocollo e interfaccia.

Un protocollo è un insieme di regole sulla base delle quali interagiscono gli strati di vari sistemi aperti.

Un'interfaccia è un insieme di mezzi e metodi di interazione tra elementi di un sistema aperto.

Il protocollo definisce le regole per l'interazione tra moduli dello stesso livello in nodi diversi e l'interfaccia definisce le regole per moduli di livelli vicini in un nodo.

Ci sono sette livelli del modello di riferimento OSI in totale. Vale la pena notare che negli stack reali vengono utilizzati meno livelli. Ad esempio, il popolare TCP/IP utilizza solo quattro livelli. Perché? Spiegheremo un po 'più tardi. Ora diamo un'occhiata a ciascuno dei sette livelli separatamente.

Strati del modello OSI:

• Strato fisico. Determina il tipo di mezzo di trasmissione dati, le caratteristiche fisiche ed elettriche delle interfacce, il tipo di segnale. Questo livello si occupa di bit di informazioni. Esempi di protocolli di livello fisico: Ethernet, ISDN, Wi-Fi.
• Livello di collegamento. Responsabile dell'accesso al mezzo di trasmissione, della correzione degli errori, della trasmissione affidabile dei dati. Alla reception i dati ricevuti dal livello fisico vengono compressi in frame, dopodiché viene verificata la loro integrità. Se non ci sono errori, i dati vengono trasferiti al livello di rete. Se sono presenti errori, il frame viene scartato e viene generata una richiesta di ritrasmissione. Il livello link è suddiviso in due sottolivelli: MAC (Media Access Control) e LLC (Locical Link Control). MAC regola l'accesso ai media fisici condivisi. LLC fornisce un servizio a livello di rete. Gli interruttori funzionano a livello di collegamento. Esempi di protocolli: Ethernet, PPP.
• Livello di rete. I suoi compiti principali sono il routing: determinazione del percorso di trasmissione dati ottimale, indirizzamento logico dei nodi. Inoltre, a questo livello può essere assegnato il compito di troubleshooting della rete (protocollo ICMP). Il livello di rete funziona con i pacchetti. Esempi di protocolli: IP, ICMP, IGMP, BGP, OSPF).
• Strato di trasporto. Progettato per fornire i dati senza errori, perdite e duplicazioni nella sequenza in cui sono stati trasmessi. Esegue il controllo end-to-end della trasmissione dei dati dal mittente al destinatario. Esempi di protocolli: TCP, UDP.
• Livello di sessione. Gestisce la creazione/mantenimento/terminazione di una sessione di comunicazione. Esempi di protocolli: L2TP, RTCP.
• Livello rappresentativo. Esegue la trasformazione dei dati nella forma desiderata, crittografia/codifica, compressione.
• Livello di applicazione. Effettua l'interazione tra l'utente e la rete. Interagisce con le applicazioni lato client. Esempi di protocolli: HTTP, FTP, Telnet, SSH, SNMP.

Dopo aver familiarizzato con il modello di riferimento, diamo un'occhiata allo stack del protocollo TCP/IP.

Il modello TCP/IP definisce quattro livelli. Come puoi vedere dalla figura sopra, un livello TCP/IP può corrispondere a più livelli del modello OSI.

Livelli modello TCP/IP:

• Livello dell'interfaccia di rete. Corrisponde ai due livelli inferiori del modello OSI: canale e fisico. In base a ciò, è chiaro che questo livello determina le caratteristiche del mezzo trasmissivo (doppino, fibra ottica, radio aria), il tipo di segnale, il metodo di codifica, l'accesso al mezzo trasmissivo, la correzione degli errori, l'indirizzamento fisico (MAC indirizzi). Nel modello TCP/IP, il protocollo Ethrnet e i suoi derivati ​​(Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) operano a questo livello.
• Strato interoperativo. Conforme al livello di rete del modello OSI. Assume tutte le sue funzioni: routing, indirizzamento logico (indirizzi IP). A questo livello opera il protocollo IP.
• Strato di trasporto. Conforme al livello di trasporto del modello OSI. Responsabile della consegna dei pacchetti dall'origine alla destinazione. A questo livello sono coinvolti due protocolli: TCP e UDP. TCP è più affidabile di UDP a causa della pre-connessione e delle richieste di ritrasmissione quando si verificano errori. Tuttavia, allo stesso tempo, TCP è più lento di UDP.
• Livello di applicazione. Il suo compito principale è interagire con applicazioni e processi sugli host. Esempi di protocolli: HTTP, FTP, POP3, SNMP, NTP, DNS, DHCP.

L'incapsulamento è un metodo per impacchettare un pacchetto di dati in cui le intestazioni di servizio indipendenti del pacchetto sono astratte dalle intestazioni dei livelli inferiori includendole nei livelli superiori.

Consideriamo un esempio specifico. Supponiamo di voler andare dal computer al sito. Per fare ciò, il nostro computer deve preparare una richiesta http per ricevere le risorse del server web, che memorizza la pagina del sito di cui abbiamo bisogno. A livello di applicazione, ai dati (Data) del browser viene aggiunta un'intestazione HTTP. Successivamente, a livello di trasporto, viene aggiunta un'intestazione TCP al nostro pacchetto, contenente i numeri di porta del mittente e del destinatario (porta 80 per HTTP). A livello di rete, viene generata un'intestazione IP che contiene gli indirizzi IP del mittente e del destinatario. Immediatamente prima della trasmissione, a livello di collegamento viene aggiunta un'intestazione Ethrnet, che contiene gli indirizzi fisici (indirizzi MAC) del mittente e del destinatario. Dopo tutte queste procedure, il pacchetto sotto forma di bit di informazioni viene trasmesso sulla rete. Alla reception si svolge la procedura opposta. Il server web a ogni livello controllerà l'intestazione corrispondente. Se il controllo ha esito positivo, l'intestazione viene scartata e il pacchetto passa al livello superiore. In caso contrario, l'intero pacchetto viene scartato.

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Il sistema menzionato è composto da sette strati del modello OSI. Ogni protocollo funziona con protocolli del proprio livello, un livello inferiore o superiore a se stesso.

Ogni livello opera con un tipo di dati specifico:

1. Fisico - bit;
2. Canale - cornice;
3. Rete - pacchetto;
4. Trasporto - segmenti/datagrammi;
5. Sessione - sessione;
6. Esecutivo - flusso;
7. Applicato - dati

Strati del modello OSI

Livello di applicazione ( livello di applicazione)

Questo è il più alto Livello del modello di rete OSI... È anche chiamato il livello dell'applicazione. Progettato per l'interazione dell'utente con la rete. Il livello fornisce alle applicazioni la possibilità di utilizzare vari servizi di rete.

Funzioni:

• accesso remoto;
• servizio postale;
• generazione di query al livello successivo ( livello di presentazione)

Protocolli di livello di rete:

• Bittorrent
• HTTP
• SMTP
• SNMP
• TELNET

Livello di presentazione ( livello di presentazione)

Questo è il secondo livello. Viene anche chiamato livello rappresentativo. Progettato per convertire i protocolli, nonché per la codifica e la decodifica dei dati. In questa fase, le richieste consegnate dal livello applicativo vengono trasformate in dati per la trasmissione sulla rete e viceversa.

Funzioni:

• compressione/decompressione dei dati;
• codifica/decodifica dati;
• reindirizzare le richieste

Protocolli di livello di rete:

• LPP
• NDR

Livello di sessione ( livello di sessione)

Questo Livello del modello di rete OSIè responsabile del mantenimento della sessione di comunicazione. Grazie a questo livello, le applicazioni possono interagire tra loro per molto tempo.

Funzioni:

• concessione di diritti
• creare / sospendere / ripristinare / terminare la comunicazione

Protocolli di livello di rete:

• ISO-SP
• L2TP
• NetBIOS
• PPTP
• SMPP

Livello di trasporto ( strato di trasporto)

Questo è il quarto livello, se contiamo dall'alto. Progettato per una trasmissione dati affidabile. Allo stesso tempo, la trasmissione potrebbe non essere sempre affidabile. Sono possibili la duplicazione e la mancata consegna dell'invio dei dati.

Protocolli di livello di rete:

• UDP
• SST
• RTP

Livello di rete ( livello di rete)

Il Livello del modello di rete OSI responsabile della determinazione del percorso migliore e più breve per la trasmissione dei dati.

Funzioni:

• assegnazione di un indirizzo
• rilevamento delle collisioni
• definizione del percorso
• commutazione

Protocolli di livello di rete:

• IPv4 / IPv6
  
• CLNP
• IPsec
• RIP
• OSPF

Livello di collegamento ( Livello di collegamento dati)

Questo è il sesto livello, responsabile della trasmissione dei dati tra dispositivi che si trovano nella stessa area di rete.

Funzioni:

• indirizzamento hardware
• controllo degli errori
• Correzione dell'errore

Protocolli di livello di rete:

• SCONTRINO
• LAPD
• LAN senza fili IEEE 802.11,
• FDDI
• ARCnet

livello fisico ( strato fisico)

Il più basso e il più recente Livello del modello di rete OSI... Serve a definire la modalità di trasmissione dei dati in ambiente fisico/elettrico. Diciamo qualsiasi sito, per esempio " giocare al casinò online http://bestforplay.net ", si trova su alcuni server, le cui interfacce trasmettono anche una sorta di segnale elettrico attraverso cavi e fili.

Funzioni:

• definire il tipo di trasferimento dei dati
• trasferimento dati

Protocolli di livello di rete:

• IEEE 802.15 (Bluetooth)
• Wi-Fi 802.11
• Interfaccia radio GSMUm
• ITU e ITU-T
• EIARS-232

Tabella del modello OSI a 7 strati

Nell'articolo di oggi, voglio tornare alle basi e parlare di Modelli di interoperabilità dei sistemi aperti OSI... Questo materiale sarà utile per gli amministratori di sistema alle prime armi e per tutti coloro che sono interessati alla creazione di reti di computer.

Tutti i componenti della rete, dal mezzo di trasmissione dati all'apparato, funzionano e interagiscono tra loro secondo un insieme di regole che sono descritte nel c.d. modelli di interazione dei sistemi aperti.

Modello di interazione dei sistemi aperti OSI(Open System Interconnection) è stato sviluppato dall'International Standards Organization ISO (Inernational Standards Organization).

Secondo il modello OSI, i dati trasmessi dalla sorgente alla destinazione passano attraverso sette livelli ... Ad ogni livello viene svolto un compito specifico, che in definitiva non solo garantisce la consegna dei dati alla destinazione finale, ma rende anche il loro trasferimento indipendente dai mezzi utilizzati per questo. Pertanto, si ottiene la compatibilità tra reti con diverse topologie e apparecchiature di rete.

La separazione di tutte le strutture in rete in livelli ne semplifica la progettazione e l'utilizzo. Più alto è il livello, più difficile è il problema che risolve. I primi tre strati del modello OSI ( fisico, canale, rete) sono strettamente correlati alla rete e alle apparecchiature di rete utilizzate. Gli ultimi tre livelli ( sessione, livello di presentazione, applicato) sono implementati per mezzo del sistema operativo e dei programmi applicativi. Livello di trasporto funge da intermediario tra questi due gruppi.

Prima di essere inviati in rete, i dati vengono suddivisi in pacchi , cioè. blocchi di informazioni organizzati in un certo modo in modo che siano comprensibili ai dispositivi riceventi e trasmittenti. Quando si inviano i dati, il pacchetto viene elaborato in sequenza per mezzo di tutti i livelli del modello OSI, dall'applicazione al fisico. Ad ogni livello, controlla le informazioni di quel livello (chiamato intestazione del pacchetto ), necessario per la corretta trasmissione dei dati in rete.

Di conseguenza, questo messaggio di rete inizia ad assomigliare a un sandwich a più strati che dovrebbe essere "commestibile" per il computer che lo ha ricevuto. Per fare ciò, è necessario rispettare determinate regole per lo scambio di dati tra computer in rete. Queste regole sono denominate protocolli .

Sul lato ricevente, il pacchetto viene elaborato per mezzo di tutti i livelli del modello OSI in ordine inverso, dal fisico all'applicazione. Ad ogni livello, i mezzi appropriati, guidati dal protocollo di livello, leggono le informazioni sul pacchetto, quindi rimuovono le informazioni aggiunte al pacchetto allo stesso livello dal lato mittente e trasmettono il pacchetto tramite il livello successivo. Quando il pacchetto raggiunge il livello dell'applicazione, tutte le informazioni di controllo verranno rimosse dal pacchetto e i dati torneranno alla forma originale.

Ora diamo un'occhiata più da vicino a come funziona ogni livello del modello OSI:

Livello fisico - il più basso, dietro di esso c'è un canale di comunicazione direttamente attraverso il quale vengono trasmesse le informazioni. Partecipa all'organizzazione della comunicazione, tenendo conto delle peculiarità del mezzo di trasmissione dei dati. Quindi, contiene tutte le informazioni sul mezzo di trasmissione dati: livello e frequenza del segnale, presenza di interferenze, livello di attenuazione del segnale, resistenza del canale, ecc. Inoltre, è lui che è responsabile della trasmissione del flusso di informazioni e della sua trasformazione secondo i metodi di codifica esistenti. Il livello fisico è inizialmente assegnato all'apparecchiatura di rete.
Vale la pena notare che è con l'aiuto del livello fisico che viene determinata la rete cablata e wireless. Nel primo caso viene utilizzato un cavo come supporto fisico, nel secondo qualsiasi tipo di comunicazione wireless, ad esempio onde radio o radiazioni infrarosse.

Livello di collegamento svolge il compito più difficile: garantisce la trasmissione dei dati garantita utilizzando algoritmi di livello fisico e verifica la correttezza dei dati ricevuti.

Prima di iniziare la trasmissione dei dati, viene determinata la disponibilità del canale di trasmissione dei dati. Le informazioni sono trasmesse da blocchi che portano il nome quadri , o cornici ... Ciascuno di questi frame è fornito con una sequenza di bit alla fine e all'inizio del blocco ed è anche integrato con un checksum. Quando un tale blocco viene ricevuto a livello di collegamento dati, il destinatario deve verificare l'integrità del blocco e confrontare il checksum ricevuto con il checksum incluso nella sua composizione. Se corrispondono, i dati sono considerati corretti, altrimenti viene registrato un errore e viene richiesta una ritrasmissione. In ogni caso viene inviato un segnale al mittente con l'esito dell'operazione, e questo avviene ad ogni frame. Pertanto, il secondo compito importante del livello di collegamento dati è la convalida dei dati.

Il livello di collegamento può essere implementato sia nell'hardware (ad esempio, utilizzando gli switch) che nel software (ad esempio, un driver della scheda di rete).

Livello di rete è necessario eseguire un lavoro sulla trasmissione dei dati con una determinazione preliminare del percorso ottimale per lo spostamento dei pacchetti. Poiché una rete può essere costituita da segmenti con diverse topologie, il compito principale del livello di rete è determinare il percorso più breve, convertendo gli indirizzi logici e i nomi dei dispositivi di rete nella loro rappresentazione fisica. Questo processo si chiama instradamento , e la sua importanza difficilmente può essere sopravvalutata. Avendo uno schema di routing costantemente aggiornato a causa del verificarsi di vari tipi di "congestione" nella rete, il trasferimento dei dati viene effettuato nel minor tempo possibile e alla massima velocità.

Livello di trasporto viene utilizzato per organizzare una trasmissione di dati affidabile, che escluda la perdita di informazioni, la loro inesattezza o duplicazione. Allo stesso tempo, viene monitorato il rispetto della corretta sequenza durante la trasmissione e la ricezione dei dati, suddividendoli in pacchetti più piccoli o combinandoli in pacchetti più grandi per preservare l'integrità delle informazioni.

Livello di sessione è responsabile della creazione, del mantenimento e del mantenimento di una sessione di comunicazione per il tempo necessario a completare il trasferimento dell'intera mole di dati. Inoltre, sincronizza la trasmissione dei pacchetti controllando la consegna e l'integrità del pacchetto. Nel processo di trasferimento dei dati, vengono creati punti di controllo speciali. Se si verifica un errore durante la trasmissione e la ricezione, i pacchetti mancanti vengono inviati nuovamente, partendo dal checkpoint più vicino, che consente di trasferire l'intera quantità di dati nel più breve tempo possibile, fornendo una velocità generalmente buona.

Livello di presentazione (o, come viene anche chiamato, livello rappresentativo ) è intermedio, il suo compito principale è convertire i dati da un formato per la trasmissione su una rete in un formato comprensibile a un livello superiore e viceversa. Inoltre, è responsabile della conversione dei dati in un unico formato: quando le informazioni vengono trasferite tra due reti completamente diverse con formati di dati diversi, quindi prima di elaborarle, è necessario portarle in una forma comprensibile sia al destinatario e il mittente. È a questo livello che vengono utilizzati gli algoritmi di crittografia e compressione dei dati.

Livello di applicazione - l'ultimo e il più alto nel modello OSI. Responsabile della comunicazione della rete con gli utenti - applicazioni che richiedono informazioni dai servizi di rete di tutti i livelli. Con il suo aiuto, puoi scoprire tutto ciò che è successo durante il trasferimento dei dati, nonché informazioni sugli errori che si sono verificati durante il trasferimento. Inoltre, questo livello garantisce il funzionamento di tutti i processi esterni eseguiti tramite l'accesso alla rete: database, client di posta, gestori di download di file, ecc.

Su Internet ho trovato una foto in cui si presentava un autore sconosciuto Modello di rete OSI sotto forma di hamburger. Penso che questa sia un'immagine davvero memorabile. Se improvvisamente in qualche situazione (ad esempio, a un colloquio quando fai domanda per un lavoro) devi elencare tutti e sette i livelli del modello OSI nell'ordine corretto dalla memoria, ricorda solo questa immagine e ti aiuterà. Per comodità ho tradotto i nomi dei livelli dall'inglese al russo: per oggi è tutto. Nel prossimo articolo continuerò l'argomento e ne parlerò.

Modello di rete OSI- questo è un modello di riferimento per l'interconnessione di sistemi aperti, in inglese suona come Open Systems Interconnection Basic Reference Model. Il suo scopo in una visione generalizzata degli strumenti di rete.

Cioè, il modello OSI è uno standard generalizzato per gli sviluppatori di software, grazie al quale qualsiasi computer può ugualmente decrittare i dati trasmessi da un altro computer. Per chiarire, darò un esempio di vita. È noto che le api vedono tutto ciò che le circonda nella luce viola del mattino. Cioè, i nostri occhi e le api percepiscono la stessa immagine in modi completamente diversi e ciò che vedono gli insetti potrebbe essere impercettibile alla visione umana.

Lo stesso vale per i computer: se uno sviluppatore scrive un'applicazione in qualsiasi linguaggio di programmazione che il suo computer comprende, ma non è disponibile per nessun altro, su qualsiasi altro dispositivo non sarai in grado di leggere il documento creato da questa applicazione. Pertanto, abbiamo avuto l'idea di seguire un'unica serie di regole, comprensibili per tutti, durante la scrittura delle applicazioni.

Per chiarezza, il processo di funzionamento della rete è solitamente suddiviso in 7 livelli, ognuno dei quali ha il proprio gruppo di protocolli.

Protocollo di rete Sono le regole e le procedure tecniche che consentono ai computer in rete di connettersi e scambiare dati.
Un gruppo di protocolli uniti da un unico obiettivo finale è chiamato stack di protocolli.

Esistono diversi protocolli coinvolti nella manutenzione dei sistemi per svolgere diverse attività, come lo stack TCP/IP. Diamo un'occhiata da vicino a come le informazioni da un computer vengono inviate tramite la rete locale a un altro computer.

Compiti del computer MITTENTE:

• Prendi i dati dall'applicazione
• Rompili in piccoli pacchetti se di grande volume
• Prepararsi per la trasmissione, ovvero indicare il percorso da seguire, crittografare e ricodificare nel formato di rete.

Compiti del computer del DESTINATARIO:

• Accetta pacchetti di dati
• Rimuovere le informazioni di servizio da esso
• Copia i dati negli appunti
• Dopo la ricezione completa di tutti i pacchetti, formare il blocco dati originale da essi
• Darlo all'applicazione

Per eseguire correttamente tutte queste operazioni è necessario un unico insieme di regole, ovvero il modello di riferimento OSI.

Torniamo ai livelli OSI. È consuetudine contarli in ordine inverso e nella parte superiore della tabella ci sono le applicazioni di rete e nella parte inferiore il mezzo fisico di trasmissione delle informazioni. Man mano che i dati viaggiano dal computer direttamente al cavo di rete, i protocolli a diversi livelli li trasformano gradualmente in preparazione della trasmissione fisica.

Diamo un'occhiata più da vicino a loro.

7. Livello dell'applicazione

Il suo compito è prendere i dati dall'applicazione di rete e inviarli al 6° livello.

6. Livello di presentazione

Traduce questi dati in un unico linguaggio universale. Il fatto è che ogni processore del computer ha il proprio formato di elaborazione dei dati, ma devono entrare nella rete in un formato universale: questo è ciò che fa il livello di presentazione.

5. Livello di sessione

Ha molti compiti.

1. Stabilire una sessione di comunicazione con il destinatario. Il software avverte il computer ricevente che i dati gli verranno inviati ora.
2. Il riconoscimento e la protezione del nome avviene qui:
   • identificazione - riconoscimento del nome
   • autenticazione - controllo password
   • registrazione - conferimento di poteri
3. Attuazione di quale parte effettua il trasferimento di informazioni e quanto tempo ci vorrà.
4. Disposizione dei punti di controllo nel flusso di dati generale in modo che in caso di perdita di una parte, sia facile stabilire quale parte è persa e deve essere inviata di nuovo.
5. La segmentazione è una scomposizione di un grande blocco in piccoli pacchetti.

4. Strato di trasporto

Fornisce alle applicazioni il grado di protezione richiesto durante la consegna dei messaggi. Esistono due gruppi di protocolli:

• Protocolli orientati alla connessione: tengono traccia della consegna dei dati e, se necessario, richiedono il reinvio in caso di errore. Questo è TCP, il protocollo di controllo della trasmissione.
• Senza connessione (UDP): inviano semplicemente blocchi e non tracciano più la loro consegna.

3. Livello di rete

Fornisce la trasmissione end-to-end di un pacchetto calcolandone il percorso. A questo livello, nei pacchetti, gli indirizzi IP del mittente e del destinatario vengono aggiunti a tutte le informazioni precedenti generate da altri livelli. È da questo momento che il pacchetto dati viene chiamato PACCHETTO stesso, che ha >> indirizzi IP (il protocollo IP è un protocollo di internetworking).

2. Livello collegamento dati

Qui, un pacchetto viene trasmesso all'interno di un cavo, ovvero una rete locale. Funziona solo fino al router edge di una LAN. Al pacchetto ricevuto, il livello di collegamento aggiunge la propria intestazione - gli indirizzi MAC del mittente e del destinatario, e in questa forma il blocco di dati è già chiamato FRAME.

Quando viene trasmesso all'esterno di una rete locale, al pacchetto viene assegnato il MAC non dell'host (computer), ma del router dell'altra rete. Quindi, appare la questione dell'IP grigio e bianco, di cui si è discusso nell'articolo a cui è stato fornito il collegamento sopra. Gray è un indirizzo all'interno di una rete locale che non viene utilizzato al di fuori di essa. White è un indirizzo univoco in tutta Internet globale.

Quando un pacchetto arriva al router di confine, il pacchetto IP viene sostituito con l'IP di questo router e l'intera rete locale va al globale, cioè Internet, sotto un unico indirizzo IP. Se l'indirizzo è bianco, la parte dei dati con l'indirizzo IP non cambia.

1. Livello fisico (livello di trasporto)

Responsabile della conversione delle informazioni binarie in un segnale fisico, che viene inviato al canale di trasmissione dati fisici. Se è un cavo, il segnale è elettrico, se è una rete in fibra ottica, allora è un segnale ottico. Questa conversione viene eseguita utilizzando un adattatore di rete.

Stack di protocollo

TCP/IP è uno stack di protocollo che controlla la trasmissione dei dati sia sulla rete locale che su Internet globale. Questo stack contiene 4 livelli, ovvero, secondo il modello di riferimento OSI, ognuno di essi combina diversi livelli.

1. Applicato (da OSI - Applicato, Presentazione e Sessione)
   I seguenti protocolli sono responsabili di questo livello:
   • TELNET - una sessione di comunicazione remota sotto forma di riga di comando
   • FTP - Protocollo di trasferimento file
   • SMTP - Protocollo di trasferimento della posta
   • POP3 e IMAP - ricezione della posta
   • HTTP - lavorare con documenti ipertestuali
2. Il trasporto (secondo l'OSI lo stesso) è il TCP e l'UDP già descritti sopra.
3. Internet (secondo OSI - rete) è il protocollo IP
4. Livello dell'interfaccia di rete (secondo OSI - canale e fisico) I driver della scheda di rete sono responsabili del funzionamento di questo livello.

Terminologia dei blocchi di dati

• Stream: i dati gestiti a livello di applicazione
• Un datagramma è un blocco di dati in uscita da un UPD, cioè che non ha una consegna garantita.
• Segmento - un blocco garantito per la consegna in uscita dal protocollo TCP
• Un pacchetto è un blocco di dati in uscita dal protocollo IP. poiché a questo livello non è ancora garantito che venga consegnato, può anche essere chiamato datagramma.
• Un frame è un blocco con indirizzi MAC assegnati.

Per una rappresentazione unificata dei dati in reti con dispositivi e software eterogenei, l'International Standardization Organization (ISO) ha sviluppato un modello di comunicazione di base per sistemi aperti OSI (Open System Interconnection). Questo modello descrive le regole e le procedure per la trasmissione dei dati in vari ambienti di rete quando si stabilisce una sessione di comunicazione. Gli elementi principali del modello sono i livelli, i processi applicativi e la connettività fisica. Nella fig. 1.10 mostra la struttura del modello base.

Ciascun livello del modello OSI svolge un compito specifico nel processo di trasmissione dei dati sulla rete. Il modello base è la base per lo sviluppo dei protocolli di rete. OSI divide le funzioni di comunicazione della rete in sette livelli, ognuno dei quali serve una parte diversa del processo di interconnessione dei sistemi aperti.

Il modello OSI descrive solo le comunicazioni di sistema, non le applicazioni dell'utente finale. Le applicazioni implementano i propri protocolli di comunicazione accedendo agli strumenti di sistema.

Riso. 1.10. Modello OSI

Se un'applicazione può assumere le funzioni di alcuni livelli superiori del modello OSI, per lo scambio di dati accede agli strumenti di sistema che svolgono le funzioni dei restanti livelli inferiori del modello OSI.

Interazione livello modello OSI

Il modello OSI può essere classificato in due diversi modelli, come mostrato in Fig. 1.11:

Un modello orizzontale basato su protocollo che fornisce un meccanismo per l'interazione di programmi e processi su macchine diverse;

Un modello verticale basato su servizi forniti da livelli adiacenti tra loro sulla stessa macchina.

Ogni livello del computer mittente interagisce con lo stesso livello del computer ricevente come se fosse direttamente connesso. Tale collegamento è chiamato collegamento logico o virtuale. In realtà, l'interazione avviene tra livelli adiacenti dello stesso computer.

Quindi, le informazioni sul computer di invio devono passare attraverso tutti i livelli. Quindi viene trasmesso attraverso il supporto fisico al computer ricevente e attraversa nuovamente tutti i livelli fino a raggiungere lo stesso livello da cui è stato inviato sul computer mittente.

Nel modello orizzontale, i due programmi richiedono un protocollo comune per lo scambio di dati. Nel modello verticale, i livelli adiacenti comunicano tramite API (Application Programming Interface).

Riso. 1.11. Il diagramma dell'interazione dei computer nel modello di riferimento di base OSI

I dati vengono suddivisi in pacchetti prima di essere inviati alla rete. Un pacchetto è un'unità di informazione trasmessa tra stazioni su una rete.

Quando si inviano dati, il pacchetto passa in sequenza attraverso tutti i livelli del software. Ad ogni livello, al pacchetto vengono aggiunte le informazioni di controllo di questo livello (intestazione), necessarie per la corretta trasmissione dei dati sulla rete, come mostrato in Fig. 1.12, dove Zag è l'intestazione del pacchetto, Kon è la fine del pacchetto.

Sul lato ricevente, il pacchetto attraversa tutti gli strati in ordine inverso. Ad ogni livello, il protocollo di questo livello legge le informazioni sul pacchetto, quindi rimuove le informazioni aggiunte al pacchetto allo stesso livello dal lato mittente e passa il pacchetto al livello successivo. Quando il pacchetto raggiunge il livello Applicazione, tutte le informazioni di controllo verranno rimosse dal pacchetto e i dati torneranno alla forma originale.

Riso. 1.12. Formazione del pacchetto di ogni livello del modello a sette livelli

Ogni livello del modello svolge la sua funzione. Più alto è il livello, più difficile è il problema che risolve.

È conveniente pensare ai singoli livelli del modello OSI come gruppi di programmi progettati per eseguire funzioni specifiche. Un livello, ad esempio, è responsabile della conversione dei dati da ASCII a EBCDIC e contiene i programmi necessari per svolgere questo compito.

Ciascun livello fornisce un servizio al livello superiore, richiedendo a sua volta il servizio dal livello inferiore. I livelli superiori richiedono un servizio quasi allo stesso modo: di norma è necessario instradare alcuni dati da una rete all'altra. L'attuazione pratica dei principi di indirizzamento dei dati è assegnata ai livelli inferiori. Nella fig. 1.13 fornisce una breve descrizione delle funzioni di tutti i livelli.

Riso. 1.13. Funzioni del livello del modello OSI

Il modello considerato definisce l'interazione di sistemi aperti di diversi produttori nella stessa rete. Pertanto, svolge per loro azioni di coordinamento su:

Interazione dei processi applicati;

Moduli di presentazione dei dati;

Archiviazione uniforme dei dati;

Gestione delle risorse di rete;

Sicurezza dei dati e protezione delle informazioni;

Diagnostica di programmi e mezzi tecnici.

Livello di applicazione

Il livello applicativo fornisce ai processi applicativi i mezzi di accesso all'area di interazione, è il livello superiore (settimo) e confina direttamente con i processi applicativi.

In realtà, il livello dell'applicazione è un insieme di protocolli diversi che consentono agli utenti della rete di accedere a risorse condivise come file, stampanti o pagine Web ipertestuali e di organizzare la loro collaborazione, ad esempio utilizzando il protocollo di posta elettronica. Gli elementi di servizio specifici dell'applicazione forniscono un servizio per programmi applicativi specifici come il trasferimento di file e i programmi di emulazione di terminale. Se, ad esempio, un programma deve inviare file, verrà utilizzato il protocollo di trasferimento file, accesso e gestione FTAM (File Transfer, Access e Management). Nel modello OSI, un'applicazione che deve eseguire un'attività specifica (ad esempio, aggiornare un database su un computer) invia dati specifici come Datagramma al livello dell'applicazione. Uno dei compiti principali di questo livello è determinare come la richiesta di un'applicazione dovrebbe essere gestita, in altre parole, che tipo di richiesta dovrebbe accettare una data richiesta.

L'unità di dati su cui opera il livello dell'applicazione è solitamente chiamata messaggio.

Il livello dell'applicazione svolge le seguenti funzioni:

1. Esecuzione di vari tipi di lavoro.

Trasferimento di file;

Gestione del lavoro;

Gestione del sistema, ecc.

2. Identificazione degli utenti tramite password, indirizzi, firme elettroniche;

3. Determinazione degli iscritti funzionanti e possibilità di accesso a nuovi processi applicativi;

4. Determinazione dell'adeguatezza delle risorse disponibili;

5. Organizzazione delle richieste di collegamento con altri processi applicativi;

6. Trasferimento delle domande al livello rappresentativo per le necessarie modalità di descrizione delle informazioni;

7. Selezione delle procedure per il dialogo pianificato dei processi;

8. Gestione dei dati scambiati dai processi applicativi e sincronizzazione dell'interazione dei processi applicativi;

9. Determinazione della qualità del servizio (tempi di consegna dei blocchi dati, tasso di errore ammissibile);

10. Accordo sulla correzione degli errori e la convalida dei dati;

11. Negoziazione delle restrizioni imposte alla sintassi (set di caratteri, struttura dei dati).

Queste funzioni definiscono i tipi di servizi che il livello dell'applicazione fornisce ai processi dell'applicazione. Inoltre, il livello dell'applicazione trasferisce ai processi dell'applicazione il servizio fornito dai livelli fisico, di canale, di rete, di trasporto, di sessione e di presentazione.

A livello di applicazione, è necessario fornire agli utenti le informazioni già elaborate. Il software di sistema e utente può gestirlo.

Il livello dell'applicazione è responsabile dell'accesso alle applicazioni alla rete. Le attività di questo livello sono il trasferimento di file, la messaggistica e-mail e la gestione della rete.

I protocolli più comuni nei tre livelli superiori sono:

Protocollo di trasferimento file FTP (File Transfer Protocol);

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) è il protocollo di trasferimento file più semplice;

posta elettronica X.400;

Telnet funziona con un terminale remoto;

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) è un semplice protocollo di scambio di posta;

CMIP (Common Management Information Protocol) protocollo di gestione delle informazioni generali;

SLIP (Serial Line IP) IP per linee seriali. Protocollo di trasferimento dati seriale carattere per carattere;

SNMP (Simple Network Management Protocol) è un semplice protocollo di gestione della rete;

FTAM (File Transfer, Access, and Management) è un protocollo di trasferimento file, accesso e gestione.

Livello di presentazione

Le funzioni di questo livello sono la presentazione dei dati trasferiti tra i processi applicativi nella forma richiesta.

Questo livello garantisce che le informazioni trasmesse dal livello dell'applicazione vengano comprese dal livello dell'applicazione in un altro sistema. Se necessario, il livello di presentazione, al momento del trasferimento delle informazioni, converte i formati dei dati in un certo formato di presentazione comune e, al momento della ricezione, esegue di conseguenza la trasformazione inversa. In questo modo, i livelli applicativi possono superare, ad esempio, le differenze sintattiche nella presentazione dei dati. Questa situazione può verificarsi su una LAN con computer eterogenei (IBM PC e Macintosh) che devono scambiare dati. Quindi, nei campi dei database, le informazioni dovrebbero essere presentate sotto forma di lettere e numeri e spesso sotto forma di un'immagine grafica. È necessario elaborare questi dati, ad esempio, come numeri in virgola mobile.

La presentazione generale dei dati si basa sul sistema ASN.1 unificato per tutti i livelli del modello. Questo sistema serve a descrivere la struttura dei file, e permette anche di risolvere il problema della cifratura dei dati. A questo livello, è possibile eseguire la crittografia e la decrittografia dei dati, grazie alle quali è garantita la segretezza dello scambio di dati per tutti i servizi applicativi contemporaneamente. Un esempio di tale protocollo è Secure Socket Layer (SSL), che fornisce messaggistica sicura per i protocolli a livello di applicazione dello stack TCP/IP. Questo livello fornisce la conversione dei dati (codifica, compressione, ecc.) del livello dell'applicazione in un flusso di informazioni per il livello di trasporto.

Il livello rappresentativo svolge le seguenti funzioni principali:

1. Generazione di richieste per stabilire sessioni di interazione tra processi applicativi.

2. Coordinamento della presentazione dei dati tra i processi applicativi.

3. Implementazione di moduli di presentazione dei dati.

4. Presentazione del materiale grafico (disegni, immagini, schemi).

5. Classificazione dei dati.

6. Trasferimento delle richieste di chiusura delle sessioni.

I protocolli del livello di presentazione fanno solitamente parte dei primi tre protocolli del livello del modello.

Livello di sessione

Il livello di sessione è il livello che definisce la procedura per condurre sessioni tra utenti o processi applicativi.

Il livello di sessione fornisce il controllo della conversazione per registrare quale lato è attualmente attivo e fornisce anche un mezzo di sincronizzazione. Questi ultimi consentono di inserire punti di interruzione in passaggi lunghi in modo che, in caso di errore, sia possibile tornare all'ultimo punto di interruzione invece di ricominciare da capo. In pratica, poche applicazioni utilizzano il livello di sessione e raramente viene implementato.

Il livello di sessione gestisce il trasferimento delle informazioni tra i processi applicativi, coordina la ricezione, la trasmissione e l'emissione di una sessione di comunicazione. Inoltre, il livello di sessione contiene anche le funzioni di gestione delle password, gestione dei dialoghi, sincronizzazione e cancellazione della comunicazione nella sessione di trasmissione dopo un errore dovuto a errori nei livelli inferiori. Le funzioni di questo livello sono di coordinare la comunicazione tra due applicazioni in esecuzione su workstation diverse. Questo avviene sotto forma di un dialogo ben strutturato. Queste funzionalità includono la creazione di una sessione, il controllo della trasmissione e della ricezione dei pacchetti di messaggi durante una sessione e la chiusura di una sessione.

A livello di sessione, si determina quale sarà il trasferimento tra due processi applicativi:

Half-duplex (i processi trasmetteranno e riceveranno i dati a turno);

Duplex (i processi trasmetteranno i dati e li riceveranno allo stesso tempo).

In modalità half-duplex, il livello di sessione invia un token di dati al processo che avvia il trasferimento. Quando arriva il momento per il secondo processo di rispondere, gli viene passato un token di dati. Il livello di sessione consente la trasmissione solo al lato che possiede il token di dati.

Il livello di sessione fornisce le seguenti funzioni:

1. Instaurazione e cessazione a livello di sessione della connessione tra sistemi interagenti.

2. Eseguire lo scambio di dati normale e urgente tra i processi applicativi.

3. Gestione dell'interazione dei processi applicati.

4. Sincronizzazione delle connessioni di sessione.

5. Notifica ai processi applicativi di situazioni eccezionali.

6. Stabilire etichette nel processo di applicazione che consentano, dopo un errore o un errore, di ripristinarne l'esecuzione dall'etichetta più vicina.

7. Interruzione, ove necessario, del procedimento di candidatura e sua corretta ripresa.

8. Chiusura della sessione senza perdita di dati.

9. Invio di messaggi speciali sullo svolgimento della sessione.

Il livello di sessione è responsabile dell'organizzazione delle sessioni di scambio di dati tra le macchine finali. I protocolli di sessione fanno solitamente parte dei primi tre livelli del modello.

Livello di trasporto

Il livello di trasporto è progettato per la trasmissione di pacchetti su una rete di comunicazione. A livello di trasporto, i pacchetti sono suddivisi in blocchi.

Lungo il percorso dal mittente al destinatario, i pacchetti possono essere confusi o persi. Sebbene alcune applicazioni dispongano delle proprie funzionalità di gestione degli errori, altre preferiscono gestire immediatamente una connessione affidabile. Il compito del livello di trasporto è garantire che le applicazioni oi livelli superiori del modello (applicazione e sessione) trasferiscano i dati con il grado di affidabilità richiesto. Il modello OSI definisce cinque classi di servizio fornite dal livello di trasporto. Tali tipologie di servizi si distinguono per la qualità dei servizi erogati: urgenza, capacità di ripristinare una connessione interrotta, disponibilità di impianti di multiplexing per connessioni multiple tra protocolli applicativi diversi tramite un protocollo di trasporto comune e, soprattutto, capacità di rilevare e correggere errori di trasmissione come distorsione, perdita e duplicazione di pacchetti.

Il livello di trasporto determina l'indirizzamento dei dispositivi fisici (sistemi, loro parti) nella rete. Questo livello garantisce la consegna di blocchi di informazioni ai destinatari e controlla tale consegna. Il suo compito principale è fornire forme efficienti, convenienti e affidabili di trasferimento delle informazioni tra i sistemi. Quando viene elaborato più di un pacchetto, il livello di trasporto controlla l'ordine in cui passano i pacchetti. Se passa un duplicato di un messaggio ricevuto in precedenza, questo livello lo riconosce e ignora il messaggio.

Le funzioni del livello di trasporto includono:

1. Gestione della trasmissione in rete e garanzia dell'integrità dei blocchi di dati.

2. Rilevazione degli errori, loro eliminazione parziale e segnalazione degli errori non corretti.

3. Ripristino della trasmissione dopo guasti e malfunzionamenti.

4. Consolidamento o divisione di blocchi di dati.

5. Assegnazione delle priorità nel trasferimento dei blocchi (normali o urgenti).

6. Conferma di Trasferimento.

7. Eliminazione dei blocchi in caso di deadlock della rete.

A partire dal livello di trasporto, tutti i protocolli sovrastanti sono implementati dal software, solitamente incluso nel sistema operativo di rete.

I protocolli di livello di trasporto più comuni includono:

TCP (Transmission Control Protocol) Protocollo di controllo della trasmissione stack TCP/IP;

UDP (User Datagram Protocol) protocollo datagramma utente stack TCP/IP;

NCP (NetWare Core Protocol) è il protocollo di base per le reti NetWare;

SPX (Sequenced Packet eXchange) lo scambio ordinato di pacchetti nello stack Novell;

TP4 (Transmission Protocol) è un protocollo di trasmissione di classe 4.

Livello di rete

Il livello di rete fornisce la posa di canali che collegano l'abbonato e i sistemi amministrativi attraverso la rete di comunicazione, la scelta del percorso del modo più veloce e affidabile.

Il livello di rete stabilisce la comunicazione in una rete di computer tra due sistemi e prevede la posa di canali virtuali tra di loro. Un canale virtuale o logico è un tale funzionamento dei componenti di rete che crea l'illusione di stabilire il percorso necessario tra i componenti interagenti. Inoltre, il livello di rete segnala gli errori al livello di trasporto. I messaggi a livello di rete sono comunemente indicati come pacchetti. In essi vengono inseriti blocchi di dati. Il livello di rete è responsabile del loro indirizzamento e consegna.

Posizionare il percorso migliore per la trasmissione dei dati è chiamato routing e la sua soluzione è il compito principale del livello di rete. Questo problema è aggravato dal fatto che il percorso più breve non è sempre il migliore. Spesso il criterio per la scelta di un percorso è il tempo di trasmissione dei dati lungo quel percorso; dipende dalla larghezza di banda dei canali di comunicazione e dall'intensità del traffico, che può variare nel tempo. Alcuni algoritmi di routing cercano di adattarsi alle variazioni di carico, mentre altri prendono decisioni basate su medie nel tempo. La selezione del percorso può essere effettuata in base ad altri criteri, ad esempio l'affidabilità della trasmissione.

Il protocollo del livello di collegamento garantisce la consegna dei dati tra qualsiasi nodo solo in una rete con una topologia tipica appropriata. Si tratta di una limitazione molto grave che non consente di realizzare reti con una struttura sviluppata, ad esempio reti che combinano più reti aziendali in un'unica rete, oppure reti altamente affidabili in cui sono presenti connessioni ridondanti tra i nodi.

Pertanto, all'interno della rete, la consegna dei dati è regolata dal livello di collegamento, mentre il livello di rete è responsabile della trasmissione dei dati tra le reti. Quando si organizza la consegna dei pacchetti a livello di rete, viene utilizzato il concetto di numero di rete. In questo caso, l'indirizzo del destinatario è costituito da un numero di rete e da un numero di computer su quella rete.

Le reti sono interconnesse da dispositivi speciali chiamati router. Un router è un dispositivo che raccoglie informazioni sulla topologia dell'internetworking e, in base ad esso, inoltra i pacchetti del livello di rete alla rete di destinazione. Per trasferire un messaggio da un mittente situato in una rete a un destinatario situato in un'altra rete, è necessario effettuare una serie di passaggi tra le reti, scegliendo ogni volta un percorso adatto. Quindi, un percorso è una sequenza di router attraverso i quali viaggia un pacchetto.

Il livello di rete è responsabile della divisione degli utenti in gruppi e dell'instradamento dei pacchetti in base alla traduzione degli indirizzi MAC in indirizzi di rete. Il livello di rete fornisce anche la trasmissione trasparente dei pacchetti al livello di trasporto.

Il livello di rete svolge le funzioni:

1. Creazione di connessioni di rete e identificazione delle loro porte.

2. Rilevazione e correzione degli errori che si verificano durante la trasmissione attraverso la rete di comunicazione.

3. Controllo del flusso dei pacchetti.

4. Organizzazione (ordinamento) di sequenze di pacchetti.

5. Instradamento e commutazione.

6. Segmentazione e consolidamento dei pacchetti.

A livello di rete, sono definiti due tipi di protocolli. Il primo tipo riguarda la definizione di regole per il trasferimento di pacchetti con dati di nodi finali da un nodo a un router e tra router. Questi sono i protocolli a cui si fa comunemente riferimento quando si parla di protocolli a livello di rete. Tuttavia, un altro tipo di protocollo, chiamato protocolli di scambio di informazioni di routing, viene spesso definito livello di rete. I router utilizzano questi protocolli per raccogliere informazioni sulla topologia dell'interconnessione.

I protocolli del livello di rete sono implementati dai moduli software del sistema operativo, nonché dal software e dall'hardware dei router.

I protocolli più comunemente utilizzati a livello di rete sono:

IP (Internet Protocol) Internet Protocol, un protocollo di rete dello stack TCP/IP che fornisce informazioni su indirizzo e routing;

IPX (Internetwork Packet Exchange) è un protocollo di scambio di pacchetti di Internetworking per l'indirizzamento e l'instradamento dei pacchetti nelle reti Novell;

X.25 è uno standard internazionale per le comunicazioni globali a commutazione di pacchetto (questo protocollo è parzialmente implementato al livello 2);

CLNP (Connection Less Network Protocol) è un protocollo di rete senza connessione.

Collegamento dati

L'unità di informazione del livello di collegamento è frame (frame). I frame sono una struttura organizzata in modo logico in cui è possibile inserire dati. Il compito del livello di collegamento è trasferire i frame dal livello di rete al livello fisico.

A livello fisico, i bit vengono semplicemente trasferiti. Ciò non tiene conto del fatto che in alcune reti, in cui le linee di comunicazione sono utilizzate alternativamente da più coppie di computer interagenti, il mezzo fisico di trasmissione può essere occupato. Pertanto, uno dei compiti del livello di collegamento è verificare la disponibilità del mezzo di trasmissione. Un altro compito del livello di collegamento dati è implementare meccanismi di rilevamento e correzione degli errori.

Il livello di collegamento assicura che ogni frame venga trasmesso correttamente posizionando una sequenza speciale di bit all'inizio e alla fine di ogni frame per contrassegnarlo e calcola anche un checksum sommando tutti i byte di un frame in un certo modo e aggiungendo il checksum al telaio. Quando arriva un frame, il ricevitore calcola nuovamente il checksum dei dati ricevuti e confronta il risultato con il checksum del frame. Se corrispondono, il frame è considerato corretto e accettato. Se i checksum non corrispondono, viene registrato un errore.

Il compito del livello di collegamento è quello di prelevare i pacchetti provenienti dal livello di rete e prepararli per la trasmissione, inserendoli in un frame della dimensione appropriata. Questo livello è necessario per determinare dove inizia e dove finisce il blocco, nonché per rilevare errori di trasmissione.

Allo stesso livello, vengono determinate le regole per l'utilizzo del livello fisico da parte dei nodi di rete. La rappresentazione elettrica dei dati nella LAN (bit di dati, metodi di codifica dei dati e marcatori) viene riconosciuta a questo e solo a questo livello. Qui è dove vengono rilevati e corretti gli errori (tramite richieste di ritrasmissione).

Il livello di collegamento fornisce la creazione, la trasmissione e la ricezione di frame di dati. Questo livello serve le richieste del livello di rete e utilizza il servizio del livello fisico per ricevere e trasmettere i pacchetti. Le specifiche IEEE 802.X dividono il livello di collegamento dati in due livelli secondari:

LLC (Logical Link Control) è un controllo di collegamento logico. Il sottolivello LLC fornisce servizi a livello di rete ed è associato all'invio e alla ricezione di messaggi utente.

Controllo dell'accesso ai media MAC (Media Assess Control). Il sottolivello MAC regola l'accesso al supporto fisico condiviso (trasferimento di token o rilevamento di collisioni o collisioni) e controlla l'accesso al canale di comunicazione. Il sottolivello LLC è sopra il sottolivello MAC.

Il livello di collegamento definisce l'accesso ai media e il controllo della trasmissione attraverso una procedura di collegamento dati.

Quando la dimensione dei blocchi di dati trasmessi è grande, il livello di collegamento li divide in frame e trasmette i frame sotto forma di sequenze.

Durante la ricezione dei frame, il livello forma i blocchi di dati trasmessi da essi. La dimensione del blocco di dati dipende dal metodo di trasmissione, dalla qualità del canale su cui viene trasmesso.

Nelle reti locali, i protocolli a livello di collegamento vengono utilizzati da computer, bridge, switch e router. Nei computer, le funzioni del livello di collegamento sono implementate congiuntamente dagli adattatori di rete e dai relativi driver.

Il livello di collegamento può eseguire i seguenti tipi di funzioni:

1. Organizzazione (stabilimento, gestione, terminazione) delle connessioni di canale e identificazione dei loro porti.

2. Organizzazione e trasferimento del personale.

3. Rilevamento e correzione degli errori.

4. Controllo del flusso di dati.

5. Garantire la trasparenza dei canali logici (trasmissione di dati comunque codificati).

I protocolli di livello di collegamento più comunemente utilizzati includono:

Protocollo di controllo del collegamento dati ad alto livello HDLC (High Level Data Link Control) per connessioni seriali;

IEEE 802.2 LLC (Tipo I e Tipo II) fornisce MAC per ambienti 802.x;

Tecnologia di rete Ethernet secondo lo standard IEEE 802.3 per reti che utilizzano una topologia a bus e accesso condiviso con ascolto portante e rilevamento delle collisioni;

Tecnologia di rete Token Ring secondo lo standard IEEE 802.5 che utilizza una topologia ad anello e un metodo di accesso all'anello Token Passing;

FDDI (Fiber Distributed Date Interface Station) è una tecnologia di rete IEEE 802.6 che utilizza supporti in fibra ottica;

X.25 è uno standard internazionale per le comunicazioni globali a commutazione di pacchetto;

Rete frame relay, organizzata con tecnologie X25 e ISDN.

Livello fisico

Il livello fisico è progettato per interfacciarsi con i mezzi fisici della connessione. La connettività fisica è la raccolta di supporti fisici, hardware e software che trasferisce i segnali tra i sistemi.

L'ambiente fisico è una sostanza materiale attraverso la quale vengono trasmessi i segnali. L'ambiente fisico è la base su cui è costruita la connettività fisica. Etere, metalli, vetro ottico e quarzo sono ampiamente utilizzati come mezzo fisico.

Il livello fisico è costituito da un sottolivello di aggancio medio e un sottolivello di conversione di trasmissione.

Il primo di essi fornisce l'interfaccia del flusso di dati con il canale di comunicazione fisico utilizzato. Il secondo esegue trasformazioni relative ai protocolli applicati. Il livello fisico fornisce un'interfaccia fisica con un canale dati e descrive anche le procedure per trasmettere segnali da e verso il canale. Questo livello definisce i parametri elettrici, meccanici, funzionali e procedurali per la comunicazione fisica nei sistemi. Il livello fisico riceve pacchetti di dati dal livello di collegamento superiore e li converte in segnali ottici o elettrici corrispondenti a 0 e 1 del flusso binario. Questi segnali vengono inviati attraverso il mezzo di trasmissione al nodo ricevente. Le proprietà meccaniche ed elettriche/ottiche del mezzo di trasmissione sono determinate a livello fisico e comprendono:

Tipologia di cavi e connettori;

Pinout nei connettori;

Schema di codifica del segnale per i valori 0 e 1.

Il livello fisico svolge le seguenti funzioni:

1. Instaurazione e disconnessione di connessioni fisiche.

2. Trasmissione e ricezione del codice sequenziale.

3. Ascolto, se necessario, dei canali.

4. Identificazione dei canali.

5. Segnalazione di malfunzionamenti e guasti.

La notifica di guasti e guasti è dovuta al fatto che a livello fisico viene rilevata una certa classe di eventi che interferiscono con il normale funzionamento della rete (collisione di frame inviati da più sistemi contemporaneamente, interruzione del canale, mancanza di alimentazione, perdita di contatto meccanico, ecc.). I tipi di servizio forniti al livello del collegamento dati sono determinati dai protocolli del livello fisico. L'ascolto di un canale è necessario quando un gruppo di sistemi è collegato a un canale, ma solo uno di essi può trasmettere segnali contemporaneamente. Pertanto, l'ascolto del canale consente di determinare se è libero per la trasmissione. In alcuni casi, per una più chiara definizione della struttura, lo strato fisico è suddiviso in più sottolivelli. Ad esempio, il livello fisico di una rete wireless è suddiviso in tre sottolivelli (Figura 1.14).

Riso. 1.14. Livello fisico della LAN wireless

Le funzioni del livello fisico sono implementate in tutti i dispositivi connessi alla rete. Dal lato del computer, le funzioni del livello fisico vengono eseguite dall'adattatore di rete. I ripetitori sono l'unico tipo di apparecchiatura che funziona solo a livello fisico.

Il livello fisico può fornire sia la trasmissione asincrona (seriale) che sincrona (parallela), utilizzata per alcuni mainframe e mini-computer. Al livello fisico, è necessario definire uno schema di codifica per rappresentare i valori binari per la trasmissione su un canale di comunicazione. Molte reti locali utilizzano la codifica Manchester.

Un esempio di protocollo di livello fisico è la specifica 10Base-T Ethernet, che definisce il cavo da utilizzare come cavo a doppino intrecciato non schermato di categoria 3 con un'impedenza caratteristica di 100 Ohm, un connettore RJ-45, una lunghezza massima di un segmento fisico di 100 metri, un codice Manchester per la rappresentazione dei dati e altre caratteristiche, ambiente e segnali elettrici.

Alcune delle specifiche del livello fisico più comuni sono:

EIA-RS-232-C, CCITT V.24 / V.28 - caratteristiche meccaniche/elettriche di un'interfaccia seriale sbilanciata;

EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - Caratteristiche meccaniche, elettriche e ottiche dell'interfaccia seriale bilanciata;

Ethernet è una tecnologia di rete secondo lo standard IEEE 802.3 per reti che utilizzano una topologia a bus e accesso condiviso con ascolto portante e rilevamento delle collisioni;

Token ring è una tecnologia di rete IEEE 802.5 che utilizza una topologia ad anello e un metodo di passaggio di token per accedere all'anello.