· 4 ниво - транспортът осигурява контрол на връзката между различни абонати, т.е. адресиране до крайните потребители, както и разглобяване и сглобяване на съобщения, запазване на блокове от данни, доставяне на данни от възел до определено местоназначение, присвоено на възела, и обратно, избира маршрут за изпращане на данни в мрежата. По този начин транспортният слой предоставя услуги на сесийния слой. Границата между тези нива е границата между собственика на мрежата и потребителя.

Трите най-високи нива е процес на кандидатстване. Четвъртото ниво осигурява взаимодействие между приложни процеси, установяване на логически канали между тях и осигуряване на предаване на информационни пакети (група байтове, предавани от мрежови абонати един към друг) през тези канали, които процесите обменят. Обърнете внимание, че Интернет, толкова популярен днес, е транспортният слой. Логическите канали, създадени от транспортния слой, се наричат ​​транспортни канали.

· 3 ниво - мрежа , осигурява интерфейс на терминално оборудване за данни с мрежа за комутация на пакети, маршрутизиране на пакети в комуникационна мрежа и взаимодействие. Мрежовият слой осигурява релейни функции, според които данните се изпращат по маршрута в желаната посока чрез устройства за комутация на пакети, т.е. до необходимите възли в съответствие с таблиците за маршрутизиране.

· 2 ниво - канал осигурява процеса на предаване на данни по информационния канал. Информационен канал е логически канал, който се установява между устройства, свързани с физически канал. Слоят за връзка с данни осигурява контрол на потока от данни под формата на кадри, открива грешки в предаването, внедрява алгоритми за възстановяване на информация в случай на откриване на повреди или загуби на данни. Второто ниво е разделено на два нива: LLC (Logical Link Control), което осигурява контрол на логическата връзка за данни, и MAC (Media Access Control), който осигурява контрол на достъпа до носителя. Вторият подраздел поддържа метод, който осигурява прилагането на набор от правила, чрез които възлите на мрежата получават достъп до информационен ресурс.



· 1 ниво - физическо , осигурява механични, електрически, функционални и процедурни средства за осъществяване на физически връзки, тяхното поддържане и разделяне. Средата за разпространение на сигнала също е физически слой.

Фиг. 6. 1. Модел на взаимодействие на OSI комуникационни слоеве на отворени системи

За да се осигури необходимата съвместимост на всяко от седемте възможни нива на архитектурата на компютърната мрежа, се прилагат специални стандарти, наречени протоколи. Те определят естеството на хардуерното взаимодействие на мрежовите компоненти (хардуерни протоколи) и естеството на взаимодействието на програми и данни (софтуерни протоколи). Физически функциите за поддръжка на протоколи се изпълняват от хардуерни устройства (интерфейси) и софтуер (програми за поддръжка на протоколи). Програмите, които поддържат протоколи, също се наричат ​​протоколи. Така например, ако два компютъра са свързани един с друг чрез директна връзка, тогава на най-ниското (физическо) ниво протоколът за тяхното взаимодействие се определя от специфичните устройства на физическия порт (паралелен или сериен) и механични компоненти (конектори, кабел и т.н.). На по-високо ниво взаимодействието между компютрите се определя от софтуера, който контролира прехвърлянето на данни през портове. За стандартните портове те са разположени в основната система за вход / изход (BIOS). На най-високо ниво протоколът за взаимодействие се осигурява от приложения на операционната система. Например за Windows това е стандартната програма за директно свързване с кабел.

В съответствие с използваните протоколи компютърните мрежи обикновено се делят на локални (LAN - Local Area Network) и глобални (WAN - Wide Area Network). LAN компютрите използват главно един набор от протоколи за всички участници. На териториална основа локалните мрежи са компактни. Те могат да комбинират компютри от една стая, етаж, сграда, група компактно разположени структури. Като цяло глобалните мрежи увеличават географските размери. Те могат да интегрират както отделни компютри, така и отделни локални мрежи, включително такива, използващи различни протоколи.

Локалната мрежа е група от компютри, свързани с комуникационни линии и разположени в няколко компактно разположени сгради на ограничена територия, принадлежаща на една организация.

Локалната мрежа може да бъде разделена на отделни сегменти. Всеки мрежов сегмент се разбира като част от локалната мрежа, отвъд която се разпространяват само тези пакети съобщения, които са адресирани до компютри извън този сегмент. В рамките на LAN сегмент се реализира метод за множествен достъп, когато пакет съобщения, изпратен от сегментен компютър, се доставя на всички други компютри в този сегмент и се получава само от компютъра, към който е адресиран. Други компютри трябва да игнорират този пакет съобщения в нормален режим на работа.

Разделянето на локална мрежа на сегменти подобрява нейната ефективност, намалявайки трафика. Това се дължи на факта, че пакетите от отделни компютри в сегмент, чието местоназначение е в един и същ сегмент, не се разпространяват в цялата мрежа. Трябва обаче да се има предвид, че подобряването на ефективността на локалната мрежа чрез разделянето й на сегменти ще бъде постигнато само ако избраните сегменти съответстват на работни групи, в които се осъществява интензивен обмен на информация. При липса на разделяне на локалната мрежа на сегменти се счита, че тази мрежа се състои от един мрежов сегмент.

Корпоративната, регионална, глобална мрежа интегрира географски разпределени локални мрежи, използвайки комуникационни канали. Основната характеристика на корпоративната мрежа е принадлежността към една организация, регионална - покритие на регион, например един град, глобална - покритие на териториални райони, например държави и континенти. Голяма регионална мрежа може да обедини по-малки регионални и корпоративни мрежи, глобална - всякакъв вид компютърна мрежа.

За изграждане и интегриране на компютърни мрежи се използват различни видове хардуерни и софтуерни устройства:

- Повторители - ви позволяват да увеличавате размера на мрежовия сегмент поради усилването и разклоняването на електрическия сигнал, работете на физическо ниво на OSI модела (Фигура 1). Повторителите са прозрачни и не адресируеми мрежови устройства. В допълнение към усилването и разклоняването на електрическия сигнал, ретранслаторите осигуряват функциите за обработка на грешки и възстановяване на сигнала. Ако сигналите са изкривени / шумни, но въпреки това различими към ретранслатора, ретранслаторът възстановява тези сигнали, преди да се пренасочи към други портове. В случай, че погрешни сигнали пристигнат в който и да е порт на ретранслатора, ретранслаторът блокира по-нататъшното им разпространение. В момента, за да се гарантира безопасното използване на мрежовите адреси на физическия слой, наречени MAC адреси (MAC - контрол на достъпа до медии), започват да се използват ретранслатори, разширяващи сферата си на влияние върху слоя за връзка с данни. MAC - адресът, който обикновено се състои от 48 бита, е уникален за всеки възел в локалната мрежа и е присвоен на мрежовия адаптер по време на неговото производство. Всички мрежови адаптери имат различни MAC адреси. Изключение прави локалната мрежа ArcNet, чиито адаптери имат 8-битови адреси, зададени от мрежовия администратор.

Фигура 1. Нивото на модела на мрежово взаимодействие с ретранслатори, мостове, рутери, шлюзове

- Мостовете и комутаторите са предназначени за разделяне на локална мрежа на сегменти, както и за комбиниране на получените сегменти и малки локални мрежи и работят на слоя за връзка с данни на OSI модела (Фигура 1). Комбинираните сегменти и локални мрежи трябва да работят в съответствие със същите протоколи на средното и високото ниво на референтния модел (от мрежата до нивото на приложение). Протоколите за връзка и физически слой могат да варират. Съответно мостовете и комутаторите осигуряват комбинацията от сегменти и локални мрежи с различни топологии, като Ethernet и Token Ring. Отделни мостове и комутатори, като мост за маршрутизиране, в допълнение към функциите си поддържат някои функции на мрежовия слой за оптимизиране на прехвърлянето на данни. Съвременните превключватели позволяват комбиниране на сегменти и локални мрежи с различни протоколи не само на физическите слоеве и слоевете за връзка с данни, но и на мрежовия слой, например с IP и IPX протоколи. Съвременните превключватели служат и като ретранслатори.

Мостовете имат доста проста архитектура и са специализиран компютър с два или повече мрежови адаптера. Комбинираните LAN сегменти са свързани към мостовите портове, които са мрежови адаптери (Фигура 2). Всеки мрежов сегмент е свързан към мрежов адаптер, чийто тип съответства на типа на този сегмент. Мостът най-често има два до четири пристанища.

Всеки пакет, изпратен от компютър до който и да е мрежов сегмент, пристига на порта на моста, към който е свързан този сегмент. Ако приемникът на този пакет е в друг мрежов сегмент, тогава мостът препраща този пакет към порта, към който е свързан сегментът с приемника. Този процес се нарича реле. Пакет релейно означава, че той се получава от един порт на моста и се предава през друг. В случай, че пакетът, получен от мостовия порт, има адреса на получателя, разположен в сегмента, прикрепен към този мост, този пакет не се препредава. Този процес се нарича филтриране. Пакетът е филтриран - това означава, че е получен от един порт на моста, а не е препредаван от друг. Решението на моста да препредаде получения пакет или да филтрира се основава на съхранение на MAC адресите на компютрите, включени в сегментите, свързани към мостовите портове. Данните за адрес се съхраняват в паметта на моста под формата на таблица, която определя, според MAC адреса на всеки компютър, номера на порта, към който е свързан сегментът с този компютър. Мостът попълва самата таблица с адреси.

Функциите на моста могат да се изпълняват и от обикновен компютър, свързан към мрежата със специален софтуер и няколко мрежови адаптера, всеки от които е проектиран за един от свързаните мрежови сегменти. Ако сървърът се използва като мост, такъв мост се нарича вътрешен, а ако работната станция се нарича външен. Когато използвате работна станция като мост, тази станция не трябва да се използва за други функции, тъй като всяко отказ на потребителската програма, работеща върху нея, може да доведе до нарушаване на обмена на информация в мрежата.

Фигура 2. Схема на свързване на LAN сегменти към моста

- Маршрутизаторите се използват за свързване към глобални мрежи, както и за комбиниране на локални мрежи и техните големи части и работят на мрежово ниво на OSI модела (Фигура 1). Рутер, като мост, е специализиран компютър с два или повече порта. Отделни интелигентни маршрутизатори, които поддържат разширено филтриране на пакети за съобщения, могат да се справят с пакетите на транспортния слой. За разлика от мостовете и комутаторите, маршрутизаторите осигуряват търсенето на оптимален маршрут при предаване на пакети съобщения между мрежовите сегменти и локалните мрежи. Мостовете и комутаторите не осъществяват функцията за избор на оптимален маршрут, а само препращат пакети съобщения от един сегмент от локалната мрежа към друг или от една локална мрежа в друга. Съществуват и комбинирани мрежови устройства от тип мост / рутер, които обикновено работят като маршрутизатори с много протоколи и когато получавате пакет с неизвестен мрежов протокол, третирайте го като мост.

- шлюзовете (специализирани компютри) изпълняват функции за маршрутизиране и са проектирани да комбинират компютърни мрежи, които работят върху несъвместими протоколи за взаимодействие с информация. Ако локалните мрежи са изградени съгласно протоколи, които се различават не само във физическия, връзката и мрежовите слоеве на OSI модела, но и на по-високи нива, тогава шлюзите трябва да се използват за комбиниране на такива мрежи или мрежови сегменти. Шлюзите обикновено работят на приложно ниво на OSI модела, осигурявайки маршрутизиране на предавана информация и преобразуване на протоколи за всички нива на модела на мрежово взаимодействие. Например, шлюзовете са необходими за свързване на наследени компютри към съвременните локални мрежи. Обикновено шлюзите позволяват на потребителите на федерални системи да се възползват от услуги като имейл, трансфер на файлове и достъп до база данни.

В съвременните мрежи LAN сегментите са свързани към моста, превключвателя или рутера само чрез ретранслатори (Фигура 3).

- хъбовете са проектирани да свързват няколко устройства заедно. В някои мрежи с пръстеновидна и звездообразна топология главините действат като повторители. Такива хъбове се наричат ​​активни или също се наричат ​​хъбове, които обединяват групи компютри в мрежовия сегмент. Активните хъбове също осигуряват функции за усилване на сигнала. Пасивните концентратори изпълняват само функции за разклоняване. Съответно, повече компютри, например 16 или 32, могат да бъдат свързани към активни хъбове, а кабелните връзки могат да имат по-голяма дължина, например от 45 до 200 m, в зависимост от кабела. Пасивният концентратор се използва в допълнение към активен и осигурява връзка само с няколко компютъра, например три. В този случай максималната възможна дължина на кабела не трябва да надвишава няколко метра. Освен това в активните хъбове всички налични портове са едновременно вход и изход.