Dsl протокол какого уровня

Обновлено: 05.07.2024

Канальный уровень — уровень сетевой модели OSI, предназначенный для обмена данными между узлами находящимися в том же сегменте локальной сети, путем передачи специальных блоков данных, которые называются кадрами (frame).

В процессе формирования кадров данные снабжаются служебной информацией (заголовком), необходимой для корректной доставки получателю, и, в соответствии с правилами доступа к среде передачи, отправляются на физический уровень.

В локальных сетях канальный уровень разделяется на два подуровня:

1. Уровень доступа к среде (media access layer, MAC)

MAC-уровень появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети.

2. Уровень управления логическим каналом (logical link control, LLC).

LLC — это протокол управления логическим каналом. Как только станция получит разрешение на соединение на уровне MAC, устанавливается логическое соединение между передающей данные станцией и принимающей эти данные станцией. Протокол LLC управляет данным логическим соединением.

Функции канального уровня

Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру.

Когда кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

Также канальный уровень занимается:

установлением и расторжением канального соединения;
расщеплением канального соединения на несколько физических;
cериализацией (передачей объектов по сети и сохранение их в файлы);
обнаружением и исправлением ошибок;
управлением потоками;
управлением соединения физических каналов передачи данных.

Протоколы канального уровня

1. Технология DSL. Это целый набор протоколов и стандартов, описывающих взаимодействие между устройствами на физическом и канальном уровнях модели OSI. Средой передачи данных технологии DSL является медный кабель.

2. Point-to-Point Protocol (PPP). PPP – это двухточечный протокол канального уровня, который используется для установления соединения между двумя устройствами. Протокол PPP позволяет шифровать данные, реализует аутентификацию и сжатие данных.

3. Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE). Протокол PPPoE описывает процесс передачи кадров канального протокола PPP через сети, построенные по технологии Ethernet.

4. IEEE3 (Ethernet). Технология Ethernet включает в себя набор стандартов и протоколов, описывающих взаимодействие между устройствами как на физическом, так и на канальном уровнях модели OSI.

Изначально принцип взаимодействия в сетях Ethrenet был похож на радиотрансляцию, когда одно устройство передавало данные, а все остальные устройства эти данные принимали, с появлением коммутаторов этот принцип изменился.

Это самый нижний уровень модели, который предназначен непосредственно для передачи потока данных. Именно на данном уровне и происходит передача электрических или оптических сигналов в кабель и, соответственно, их прием и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Можно также сказать, что данный уровень осуществляет связь между сетевым носителем/проводником и сетевым устройством. Из вышеописанного вытекает, что на данном уровне работают концентраторы, повторители (ретрансляторы) сигнала и сетевые адаптеры. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов — такие, как требования к фронтам импульсов, уровням напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизируются типы разъемов и назначение каждого контакта. Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером. К слову сказать, повторители являются единственным типом оборудования, который работает только на физическом уровне. В качестве протоколов физического уровня рассмотрим два наиболее известных: ADSL и ISDN (напомню, что 10BASE* Ethernet мы рассмотрели в рамках канального уровня, хотя фактически он описывается в контексте физического уровня OSI).

Всем хорошо известная ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — Асимметричная цифровая абонентская линия) входит в число технологий высокоскоростной передачи данных, известных как технологии DSL (Digital Subscriber Line — Цифровая абонентская линия) и имеющих общее обозначение xDSL. В основе ADSL лежит работа модема ADSL и стойки модемов ADSL, называемой DSL Access Module. Практически все DSLAM оснащаются портом Ethernet 10Base-T. Это позволяет использовать на узлах доступа обычные концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы. На участке между ADSL- модемом и DSLAM функционируют три потока: высокоскоростной поток к абоненту, двунаправленный служебный и речевой канал в стандартном диапазоне частот канала ТЧ (0,3-3,4 КГц). Частотные разделители (POTS Splitter) выделяют телефонный поток и направляют его к обычному телефонному аппарату. Такая схема позволяет разговаривать по телефону одновременно с передачей информации и пользоваться телефонной связью в случае неисправности оборудования ADSL. Конструктивно телефонный разделитель представляет собой частотный фильтр, который может как быть интегрированным в модем ADSL, так и являться самостоятельным устройством.

Читателю, вероятно, будет интересно узнать, каким образом организована ADSL-передача, ведь согласно теореме Шеннона невозможно с помощью модемов достичь скоростей выше 33,6 Кбит/с. А все дело в том, что в ADSL-технологии цифровая информация передается вне диапазона частот стандартного канала ТЧ. Это приводит к тому, что фильтры, установленные на телефонной станции, отсекают частоту выше 4 КГц, поэтому необходимо на каждой из них установить оборудование доступа к территориальнораспределенным сетям (коммутатор или маршрутизатор). Передача к абоненту осуществляется на скоростях от 1,5 до 6,1 Мбит/с, скорость служебного канала составляет от 15 до 640 Кбит/с. Каждый канал может быть разделен на несколько логических низкоскоростных каналов. Скорости, предоставляемые модемами ADSL, кратны скоростям цифровых каналов T1 и E1. В минимальной конфигурации передача ведется на скорости 1,5 или 2,0 Мбит/с. В принципе, сегодня существуют устройства, передающие данные со скоростью до 8 Мбит/с, однако в стандартах такая скорость не определена. Максимально возможная скорость линии зависит от ряда факторов, включающих длину линии и толщину телефонного кабеля. Характеристики линии ухудшаются с увеличением его длины и уменьшением сечения провода. Существует ряд смежных технологий. Принцип работы их аналогичен принципу ADSL. Как было сказано выше, их общее название — xDSL. Рассмотрим некоторые из них: High Data-Rate Digital Subscriber Line (HDSL). HDSL является технологией, обеспечивающей передачу на скорости 1,536 или 2,048 Мбит/с в обоих направлениях. Протяженность линии может достигать 3,7 км. Ориентирована на роль более дешевой альтернативы выделенным каналам E1, T1. Требует четырехпроводной абонентской линии.

Single-Line Digital Subscriber Line (SDSL). Аналогичен HDSL, отличается тем, что для организации линии достаточно двухпроводной абонентской линии. Протяженность линии может достигать 3 км.
Very High Data-Rate Digital Subscriber Line (VDSL). Аналогична HDSL, скорость до 56 Мбит/с. Расстояние до 1,5 км. Технология весьма дорогая и не находит широкого применения.
Rate Adaptive Digital Subscriber Line (RADSL). Технология ADSL обладает одним существенным недостатком. Она не позволяет изменять скорость в зависимости от качества линии. В таких модемах выбор скорости, кратной 1,5 или 2 Мбит/с, производится с помощью программного обеспечения. Оборудование, построенное на базе технологии RADSL, позволяет автоматически снижать скорость в зависимости от качества линии.
Universal ADSL (UADSL). Технология ADSL обладает рядом мелких недостатков, препятствующих ее широкому внедрению в сетях абонентского доступа. Это сложность установки устройств ADSL — они требуют серьезной настройки на конкретную абонентскую линию (как правило, с участием технического сотрудника компании — оператора сети) и имеют относительно большую стоимость.

Рис. 1. Варианты доступа пользователей в сеть Интернет при помощи ISDN

ISDN — сокращение от integrated services digital network. Представляет собой международный стандарт связи для передачи голоса, видео и данных по цифровым телефонным линиям или обычным телефонным проводам. ISDN поддерживает скорости передачи данных от 64 Kbps (64.000 бит в секунду). Большинство линий ISDN, предоставляемых телефонными компаниями, являются на деле двумя линиями, объединенными в один канал. Одну линию можно использовать для голосовой связи, вторую — для передачи данных; либо можно использовать обе линии для передачи данных, получив скорость передачи 128 Kbps. Область применения ISDN включает быстродействующие системы обработки изображений, дополнительные телефонные линии в домах для обслуживания индустрии дистанционного доступа, высокоскоростную передачу файлов и проведение видеоконференций.

В число компонентов ISDN входят:
. терминалы;
. терминальные адаптеры (ТА);
. устройства завершения работы сети;
. оборудование завершения работы линии и оборудование завершения коммутации.

Имеется два типа терминалов ISDN:
. Специализированные терминалы ISDN называются терминальным оборудованием типа 1 (terminal equipment type 1) (TE1).
. Терминалы, разрабатывавшиеся не для ISDN — такие, как DTE, которые появились раньше стандартов ISDN, — называются терминальным
оборудованием типа 2 (terminal equipment type 2) (TE2).

Терминалы ТЕ1 подключают к сети ISDN через цифровую линию связи из четырех скрученных пар проводов. Терминалы ТЕ2 подключают к сети ISDN через терминальный адаптер. Teрминальный адаптер (ТА) ISDN может быть либо автономным устройством, либо платой внутри ТЕ2. Если ТЕ2 реализован как автономное устройство, то он подключается к ТА через стандартный интерфейс физического уровня (например, EIA232, V.24 или V.35). Следующей точкой присоединения в сети ISDN является NT1 или NT2 — т.н. устройства завершения работы сети, которые подключают
четырехпроводной абонентский монтаж к традиционному контуру двухпроводной локальной сети. NT2 является более сложным устройством, которое обычно применяется в частных цифровых телефонных станциях с выходом в общую сеть (PBX) и выполняет функции протоколов уровней 2 и 3 и услуги концентрации данных.

Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 17 за 2007 год в рубрике сети

Физический уровень модели OSI. Первый уровень: нижний уровень или фундамент передачи данных?

Физический уровень модели OSI. Первый уровень

Итак, в данной публикации мы с вами поговорим о процессах, особенностях и назначении физического уровня модели OSI. Стоит заметить, что это первый уровень модели сетевого взаимодействия или нижний уровень модели OSI. Процессы, происходящие на первом уровне эталонной не стоит недооценивать, так как это по своей сути фундамент, на котором базируются вся передача данных. Физический уровень описывает естественные или природные процессы и дает им характеристики, которыми можно манипулировать. Также в данном записи мы с вами посмотрим на некоторые стандарты и протоколы, которые можно отнести к первому уровню эталонной модели и разберемся с функциями и назначением оборудования, которое работает на физическом уровне сетевой модели.

Назначения, процессы и особенности первого уровня модели OSI: единицы измерения

Ранее мы подробно рассмотрели особенности эталонной модели сетевого взаимодействия OSI. Давайте теперь поговорим детально о том, что происходит на физическом уровне модели OSI. Во-первых, нужно разобраться с назначением первого уровня эталонной модели, а затем поговорить про процессы, которые описывает физический уровень модели OSI.

Начнем по порядку и разберемся с назначением первого уровня модели OSI. Пожалуй, если смотреть на модель OSI с материальной точки зрения, то первый уровень – это основной уровень эталонной модели, который отвечает за непосредственную передачу данных и связь между устройствами. Первый уровень модели OSI представляет собой физическую среду для передачи данных: радиоэфир, коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно и другие.

Физический уровень описывает то, как будут передаваться данные между устройствами в той или иной среде. Единицей измерения на физическом уровне является бит. Поэтому, можно сказать, что физический уровень описывает способы передачи битов между устройствами по различным линиям связи. Физический уровень описывает параметры сигналов, которые передаются в той или иной среде, например: частоту, уровень нуля и единицы, амплитуду сигнала, тип модуляции сигнала и другие параметры.

Физический уровень модели OSI – это фундамент, на котором держится передача данных, так как на этом уровне происходит манипуляция естественными характеристиками, такими как: напряжение, сила тока, время и прочее. Мы сейчас не будем вдаваться в детали передачи электросигналов, но стоит заметить, что данный процесс описывается в математике при помощи рядов Фурье.

Протоколы и стандарты физического уровня модели OSI

Стоит заметить, что на физическом уровне очень много стандартов и протоколов. Например, есть несколько стандартов, которые описывают способы «обжимки» витой пары. Мы рекомендуем вам искать необходимый стандарт в рамках ваших задач, так как даже их полное перечисление без описания займет очень много время и места. Перечислим лишь некоторые протоколы физического уровня модели OSI, которые сейчас на слуху:

IEEE15. IEEE 802.15 или Bluetooth – это стандарт или стек протоколов, описывающих передачу данных, где в качестве среды распространения используются радиоволны. Протоколы Bluetooth описывают передачу данных, как на физическом уровне, так и на канальном, сетевом и транспортном уровнях модели OSI;
IRDA. IRDA представляет собой группу стандартов и протоколов логического и физического уровня модели сетевого взаимодействия, описывающих передачу данных в инфракрасном диапазоне световых волн;
RS-232 или последовательный порт персонального компьютера – это стандарт физического уровня модели OSI;
11. 802.11, как и предыдущие, является набором протоколов и стандартов канального и физического уровней модели OSI, которые описывают передачу данных по радиоканалу. 802.11 знаком нам по термину Wi-Fi и зачастую Wi-Fi используется, как синоним 802.11, хотя по сути Wi-Fi является торговой маркой;
GSM – это еще один стандарт, описывающий передачу данных на канальном и физическом уровнях по средствам радиоэфира;
DSL – это целое семейство технологий, которые описывают передачу данных на физическом уровне, средой распространения сигнала в различных стандартах DSL является медная линия.

На самом деле протоколов и стандартов, которые можно было бы отнести к первому уровню модели OSI гораздо больше, поэтому рекомендуем вам для более детального изучения обращаться к специализированной литературе, описывающую ту или иную технологию передачи данных.

Оборудование физического уровня модели OSI

Помимо того, что на физическом уровне описываются естественные характеристики сигналов и среда, в которой эти сигналы распространяются, есть еще и оборудование, которое можно отнести к физическому уровню. Обычно оборудование физического уровня модели OSI используется для изменения основных характеристик сигнала:

Медиаконвертер, который преобразует электрический сигнал в оптический и наоборот.
SFP модуль выполняется те же самые функции, что и медиаконвертер.
Концентратор. Концентратор – типичное устройство первого уровня модели OSI, которое на данный момент практически везде вытеснено коммутаторами. Принцип действия концентраторам очень прост: сигнал, приходящий на один из портов концентратора, ретранслируется на все порты, кроме того порта, откуда пришел сигнал.
Повторитель (усилитель сигнала). Наш мир не идеален, не идеальна и среда передачи данных и ее окружения, в следствии чего могут возникать всевозможные помехи как внутренние, так и внешние, которые уменьшают дальность передачи сигналов. Повторители используется, чтобы увеличить дальность передачи физического сигнала.
POE-инжектор. POE-инжектор не совсем правильно относить к физическому уровню модели OSI, но всё же мы его сюда отнесем, так как POE-инжектор используется для того, чтобы вместе с данными была возможность запитать устройство по одной физической линии.
Всевозможные разъемы, коннекторы, розетки и делители сигнала.

Список оборудования первого уровня модели OSI можно было бы продолжать, но, как нам кажется, данных примеров достаточно, чтобы понять основное назначения оборудования, которое работает на физическом уровне эталонной модели сетевого взаимодействия.

Стек протоколов TCP/IP - это альфа и омега Интернета. Тот самый стек, на базе которого построена всемирная система объединенных компьютерных сетей Интернет, его важно знать и нужно понимать.

Изначально данный стек создавался для объединения больших компьютеров в университетах по телефонным линиям связи соединения «точка-точка». Но когда появились новые технологии, широковещательные (Ethernet) и спутниковые, возникла необходимость адаптировать TCP/IP, что оказалось непростой задачей. Именно поэтому наряду с OSI появилась модель TCP/IP.

Через модель описывается, как необходимо строить сети на базе различных технологий, чтобы в них работал стек протоколов TCP/IP.

Сравнение моделей OSI и TCP/IP

Последняя включает в себя 4 уровня:

Самый нижний, уровень сетевых интерфейсов, обеспечивает взаимодействие с сетевыми технологиями (Ethernet, Wi-Fi и т. д.). Это объединение функций канального и физического уровней OSI.

Уровень Интернет стоит выше, и по задачам перекликается с сетевым уровнем модели OSI. Он обеспечивает поиск оптимального маршрута, включая выявление неполадок в сети. Именно на этом уровне работает маршрутизатор.

Транспортный отвечает за связь между процессами на разных компьютерах, а также за доставку переданной информации без дублирования, потерь и ошибок, в необходимой последовательности.

Прикладной объединил в себе 3 уровня модели OSI: сеансовый, представления и собственно, прикладной. То есть он выполняет такие функции, как поддержка сеанса связи, преобразование протоколов и информации, а также взаимодействие пользователя и сети.

Иногда специалисты пытаются объединить обе модели в нечто общее. Например, приведено пятиуровневое представление симбиоза от авторов [«Компьютерные сети»] Э.Таненбаума и Д. Уэзеролла.

Модель OSI обладает хорошей теоретической проработкой, но протоколы не используются. С моделью TCP/IP все иначе: протоколы широко используются, но модель подходит исключительно для описания сетей на базе TCP/IP.

Важно не путать их:

TCP/IP -- это стек протоколов, представляющий собой основу Интернета.

Модель OSI (Базовая Эталонная Модель Взаимодействия Открытых Систем) - подходит для описания самых разных сетей.

Стек протоколов TCP/IP

Рассмотрим каждый уровень более подробно:

Нижний уровень сетевых интерфейсов включает в себя Ethernet, Wi-Fi и DSL (модем). Данные сетевые технологии формально не входят в состав стека, но крайне важны в работе интернета в целом.

Основной протокол сетевого уровня -- IP (Internet Protocol). Это маршрутизированный протокол, частью которого является адресация сети (IP-адрес). Здесь также работают такие дополнительные протоколы, как ICMP, ARRP и DHCP. Они обеспечивают работу сетей.

На транспортном уровне расположились TCP -- протокол, обеспечивающий передачу данных с гарантией доставки, и UDP -- протокол для быстрой передачи данных, но уже без гарантии.

Стек протоколов TCP/IP задает стандарты связи между устройствами и содержит соглашения о межсетевом взаимодействии и маршрутизации.

Сети подразумевают передачу информации.

Самый простой способ передачи информации - это текст.

Протоколы - это наборы соглашений, что обеспечивают передачу данных.

Поток может быть большим. Как же в этом случае работает протокол? Допустим, вы скачиваете файл, который весит несколько Гб. В протоколе поток будет разбиваться на сегменты, и каждый из этих сегментов - отправляться получателю. На стороне получателя все части снова собираются.

Как это работает?

От отправителя к получателю "уходит" некий сегмент данных.

Приняв этот сегмент, получатель посылает отправителю подтверждение (ACK или Acknowledgement).

Данный процесс повторяется, пока передаются данные.

А вот что происходит, если при передаче произошла ошибка: сегмент теряется в сети, не доходит до получателя, и подтверждение не отправляется. Со стороны отправителя есть таймер, который задает время ожидания подтверждения. По истечении этого времени и за неимением ACK сегмент отправляется повторно.

Вот только в протоколе TCP подтверждаются сразу несколько сегментов, которые отправляются друг за другом (механизм скользящего окна). В противном случае скорость обмена данными была бы ужасающе медленной.

Грубо говоря, это тип разметки, которая добавляется в текстовые документы для определенного отображения текста. Например, в HTML используются теги. Так это выглядит в браузере, все знают.

Он использует протокол TCP и порт сервера 80 (для клиента порт генерируется операционной системой).

Это очень простой интерфейс управления данными, в котором не предусмотрены дополнительные внутренние «прослойки». Такой механизм означает передачу информации в точно том же виде, что и сама информация. Грубо говоря, мы НЕ заворачиваем ее в XML, что присуще SOAP, НЕ юзаем AMF, как Flash, etc.

Читайте также: