Структура сети (модель OSI)

Структура (или архитектура) сети определяет протоколы и компоненты, необходимые для удовлетворения требований выполняемых в ней приложений. Одним из популярных стандартов, на основе которого можно рассмотреть структуру сети, является Эталонная модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection (OSI) reference model), разработанная Международной организацией по стандартизации (International Standards Organization, ISO). Модель OSI охватывает все сетевые функции, группируя их в так называемые уровни, задачи которых выполняются различными компонентами сети (рис. 2.6). Эталонную модель OSI удобно также использовать при рассмотрении различных стандартов и возможности взаимодействия беспроводных сетей.

Уровни OSI обеспечивают выполнение следующих функций сети.

• Уровень 7

— уровень приложений. Обеспечивает связь пользователей и работу основных коммуникационных служб (передача файлов, электронная почта). Примеры программного обеспечения, выполняемого на этом уровне — простой протокол электронной почты (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP), протокол передачи гипертекстовых файлов (Hypertext Transfer Protocol, HTTP) протокол передачи файлов (File Transfer Protocol, FTP).

• Уровень 6

— уровень представления данных. Регламентирует синтаксис передачи данных для уровня приложений и при необходимости осуществляет преобразование форматов данных. Например, этот уровень может преобразовать код, представляющий данные, при обеспечении связи между удаленными системами различных производителей.

• Уровень 5

— сеансовый уровень. Устанавливает сеансы связи между приложениями, управляет ими и завершает их. Промежуточное программное обеспечение и контроллеры доступа обеспечивают такую форму связи через беспроводную сеть. Если работа беспроводной сети нарушается из-за помех, задачей сеансового уровня является приостановление связи до момента снижения уровня помех до допустимого.

• Уровень 4

— транспортный уровень. Обеспечивает механизмы для создания, сопровождения и должного завершения виртуальных цепей, позволяя более высоким уровням не заботиться о деталях реализации сети. В общем случае эти цепи представляют собой соединения, устанавливаемые между приложениями, выполняемыми на разных концах коммуникационных цепей (например, между Web-браузером ноутбука и Web-страницей сервера). На этом уровне работает, например, протокол управления передачей (Transmission Control Protocol, TCP).

• Уровень 3

— сетевой уровень. Обеспечивает маршрутизацию пакетов при их следовании от отправителя к получателю. Механизм маршрутизации обеспечивает отправку пакетов в направлении, ведущем к указанной точке назначения. На этом уровне работает протокол Internet (Internet Protocol, IP).

• Уровень 2

— канальный уровень. Обеспечивает доступ к среде, а также синхронизацию между объектами сети и контроль ошибок. В беспроводных сетях на этом уровне также осуществляется координация доступа к совместно используемой среде и повторная передача в случае возникновения ошибок при передаче данных от отправителя к получателю. В большинстве разновидностей беспроводных сетей используется общий метод выполнения функций на канальном уровне, независимо от реально используемых средств передачи.

• Уровень 1

— физический уровень. Обеспечивает реальную передачу информации через среду. К физическому уровню можно.отнести радиоволны и ИК- излучение.

За счет комбинирования уровней сетевые структуры обеспечивают выполнение необходимых функций, но беспроводные сети непосредственно используют только нижние уровни вышеописанной модели. Например, плата интерфейса сети выполняет функции канального и физического уровней. Другие составляющие, такие как промежуточное программное обеспечение беспроводной сети, обеспечивают выполнение функций, характерных для сеансового уровня. В некоторых случаях добавление беспроводной сети может повлиять только на нижние уровни, но для обеспечения эффективной работы приложений в случае ухудшения характеристик беспроводной сети не стоит забывать и о более высоких уровнях.

Каждый уровень модели OSI обеспечивает потребности вышестоящего уровня. Так, TCP, работающий на транспортном уровне, устанавливает соединение с приложениями, выполняемыми на удаленном хосте, не учитывая то, как нижние уровни обеспечивают синхронизацию и передачу сигналов.

Как следует из рис. 2.6, протоколы на каждом уровне взаимодействуют через сеть с уровнем соответствующего ранга. Однако реальная передача данных происходит на физическом уровне. В результате такая структура обеспечивает процесс расслоения, при котором конкретный уровень вставляет информацию своего протокола во фреймы, размещающиеся во фреймах нижних уровней. Фрейм, пересылаемый на физическом уровне, в действительности содержит фреймы всех верхних уровней. В пункте назначения каждый уровень передает соответствующие фреймы всем вышестоящим уровням, обеспечивая работу протоколов на уровнях одинакового ранга.