1. Физический уровень

Физический уровень (Physical Layer - PL) обеспечивает побитовую транспортировку кадров (часто называемую пакетом) между узлами по требуемой физической среде передачи (металлический кабель, оптоволоконная линия связи, радиоканал)

На физическом уровне данные представлены в виде электрических или оптических сигналов, соответствующие 1 и 0 бинарного потока.

На физическом уровне нельзя вникнуть в смысл данных, так как он представлена в виде битов.

Параметры среды передачи определяются на физическом уровне:
• тип разъемов и кабелей
• разводка контактов в разъемах
• схема кодирования сигналов 0 и 1

Самые распространенные виды спецификаций на этом уровне:
• EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 — параметры несбалансированного последовательного интерфейса
• EIA-RS-422/449, CCITT V.10 — параметры сбалансированного последовательного интерфейса
• IEEE 802.3 — Ethernet
• IEEE 802.5 — Token ring

2. Канальный уровень

На канальном уровне (Data Link Layer - DLL) реализуются механизмы обнаружения и коррекции ошибок, возникающих в канале связи между узлами.

Задачи уровня звена передачи данных состоят в следующем:
• Цикловая синхронизация. Канальный уровень данных преобразует поток битов, полученных от сетевого уровня в управляемые модули данных, которые называются кадрами.

• Физическая адресация. Если кадры должны быть распределены
между несколькими различными приемниками, уровень звена передачи данных добавляет заголовок к кадру, чтобы определить конкретный передатчик и/или приемникадра. Если кадр предназначен для системы вне сети передатчика, добавляется адрес приемника или адрес устройства, которое подключает его к другой сети.

• Управление потоком. Если скорость, на которой данные поглощаются приемником, меньше, чем скорость, порождаемая в передатчике, уровень звена передачи данных применяет механизм управления потоком, чтобы предотвратить переполнение приемника.

• Контроль ошибок. Для этого пакет, поступающий с вышележащего (сетевого) уровня, преобразуется в кадр, т. е. дополняется контрольной суммой и обрамляется специальной последовательностью "Флаг", позволяющей определить начало и конец кадра. Наприеме "Флаги" отбрасываются, и снова вычисляется контрольная сумма. Если вычисленная контрольная сумма совпадает с суммой, принятой из кадра, то кадр считается правильным и в виде пакета передается на сетевой уровень, а на передающую сторону высылается квитирующий кадр. В случае искажения или пропажи кадра квитирующий кадр не высылается, и передающая сторона через некоторый промежуток времени возобновляет повторную передачу. Поскольку к узлу (например, маршрутизато ру) обычно подключено несколько каналов связи с различными технологиями передачи кадра, то для каждой технологии передачи канальный уровень добавляет к пакету соответствующее дополнительное поле. Сетевому уровню поставляются пакеты единообразного вида.

• Управление доступом. Когда два или более устройств могут использовать одну и ту же линию связи, протоколы уровня звена передачи данных необходимы для того, чтобы определить, какое устройство может иметь доступ к линии связи в конкретный момент времени.

Самые распространенные протоколы на канальном уровне:
• Протокол последовательной передачи HDLC
• IEEE 802.2 LLC и MAC
• Ethernet
• Token Ring
• FDDI
• х 25
• Frame Relay

----- Объяснение, что такое канальный уровень на другом сайте -----
Канальный уровень идет вторым по счету в семиуровневой модели. На этом уровне у устройств появляются адреса, которые однозначно их идентифицируют, сейчас я говорю про MAC-адреса.

У канального уровня есть две очень важных задачи:

• Первая задача заключается в формирование сообщений из последовательности бит. Эти сообщения имеют строгий формат, благодаря которому будет легко управлять логикой передачи в канале связи, а также процессом доступа к ресурсам канальной среды.

• Вторая задача заключается в обнаружении ошибок, некоторые технологии канального уровня умеют только обнаруживать ошибки, некоторые обнаруживать и исправлять, а некоторые обнаруживать и запрашивать повторную передачу. Количество ошибок, которые можно обнаружить и/или исправить зависит от используемых канальных кодов (подробнее читайте у Таненбаума и Скляра, список литературы есть в первой публикации, в которой мы говорили о данном курсе по компьютерным сетям).

Иногда на канальном уровне решается проблема быстрого передатчика и медленного приемника, то есть может быть реализован механизм, который позволяет приемнику давать указанию передатчику о том, с какой скоростью следует передавать данные.

Типичным устройством канального уровня является сетевой коммутатор, именно благодаря появлению коммутатора в Ethernet сетях появилась возможность реализовать топологию звезда, а после того, как появился протокол STP, у нас появилась возможность строить кольца в Ethernet сетях.

3. Сетевой уровень

На этом уровне происходит деление пользователей сети на группы.
Здесь реализуется маршрутизация пакетов на основе MAC-адресов.
Сетевой уровень реализует прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.
На этом уровне стираются границы сетей разных технологий.
Маршрутизаторы работают на этом уровне.

Протоколы сетевого уровеня:
ПIP
IPX
X 25
CLNP

----- Объяснение, что такое сетевой уровень на другом сайте -----
Сетевой уровень (Network Layer - NL) служит для образования сквозной транспортной системы между оконечными устройствами пользователя через все промежуточные сети связи - "из конца в конец".

Он выполняет следующие задачи:
• Логическая адресация. Чтобы передать пакет, средства сетевого уровня собирают информацию о топологии сетевых соединений и используют ее для выбора наилучшего пути. Каждый пакет содержит адрес получателя, который состоит из старшей части - номера сети и младший - номера компьютера (узла) в этой сети. Все компьютеры одной сети имеют один и тот же номер сети, т. е. сеть - это совокупность компьютеров, сетевой адрес которых содержит один и тот же номер сети.
Сетевой уровень добавляет заголовок к пакету, прибывающему от верхнего уровня, который среди других атрибутов включает логические адреса передатчика и приемника.

• Маршрутизация. Когда независимые сети или линии связи включены вместе, чтобы создать интернет-сети (сеть сетей) или большую сеть, то используются подключающие устройства (называемые маршрутизаторами, или коммутаторами). Они последовательно направляют или коммутируют пакеты к конечному пункту назначения. Одна из функций сетевого уровня должна обеспечить этот механизм.

4. Транспортный уровень

На этом уровне потоки информации делятся на пакеты для передачи их на сетевом уровне.

Протоколы транспортного уровня уровня:
TCP — протокол управления передачей
NCP
SPX
TP4

----- Объяснение, что такое транспортный уровень на другом сайте -----
На транспортном уровне ТСР/IP определяет два протокола:
• протокол управления передачей (ТСР)
• протокол пользовательских дейтаграмм (UDP).

UDP и ТСР … транспортные протоколы уровня, которые отвечают за
доставку сообщения от процесса (функционирующей программы) к другому процессу.

Протокол пользовательских дейтаграмм (UDP - User Datagram Protocol) - наиболее простой из двух стандартных транспортных протоколов.
Он выполняет функции передачи между прикладными уровнями разных рабочих станций, по адресу порта, контролирует ошибки по контрольной сумме и передает информацию верхним уровням.

Протокол управления передачей (TCP - Transmission Control Protocol) обеспечивает полные услуги транспортного уровня к приложениям.
ТСР - достоверный транспортный протокол потока, ориентированный на дуплексный режим связи с установлением логического соединения.
Для этого каждый передаваемый пакет снабжается порядковым номером, и правильный его прием должен быть подтвержден приемной стороной.

В этом контексте термин поток означает передачу данных, рассчитанную на то, что соединение должно быть установлено между обоими концами передачи прежде, чем начнется передача данных. Протокол ТСР имеет код протокола 6 (в шестнадцатеричном коде - 0х06) и используется для гарантированной транспортировки информации.

В конце каждой передачи ТСР делит поток данных в меньшие модули, называемые сегментами. Каждый сегмент включает порядковый номер, необходимый, чтобы переупорядочить информацию после приема, и номер подтверждения для полученных сегментов. Сегменты переносятся через сеть в дейтаграммах IP. В конце получения ТСР собирает каждую дейтаграмму в том виде, как она поступила, и переупорядочивает, основываясь на порядковых номерах.

5. Сеансовый уровень (Session)

Сеансовый уровень в ответе за организацию сеансов связи между приложениями на компьютерах. Он отвечает за создание и окончание сеанса, обмен данными, за синхронизацию и другие процессы.

К протоколам сеансового уровня, например, относятся X.225, ISO 8327, SMPP (через него отправляются СМС сообщения), PAP.

6. Уровень представления (Presentation)

На этом уровне осуществляется преобразование форматов данных, например, сжатие и кодирование.

7. Уровень приложений (Application)

Верхний уровень модели, где располагаются сетевые службы, с которыми напрямую взаимодействуют пользователи. Данный уровень описывает взаимосвязь приложений на ПК и внешней сети. Сюда относятся протоколы для просмотра страниц в интернете (HTTPS, HTTP), для работы с почтовыми службами (SMTP, POP3), для передачи файлов (FTP, TFTP) и другие.

Когда осуществляется передача с верхнего на нижний, это именуется инкапсуляцией данных, а в обратном порядке – декапсуляцией.