Инкапсулирование данных

Чтобы понять структуру и принципы функционирования сети, необходимо уяснить, что любой обмен данными в сети осуществляется от источника к получателю (рис. 1.6). Информацию, посланную в сеть, называют данными, или пакетами данных. Если один компьютер (источник) хочет послать данные другому компьютеру (получателю), то данные сначала должны быть собраны в пакеты в процессе инкапсуляции; который перед отправкой в сеть погружает их в заголовок конкретного протокола. Этот процесс можно сравнить с подготовкой бандероли к отправке — обернуть содержимое бумагой, вложить в транспортный конверт, указать адрес отправителя и получателя, наклеить марки и бросить в почтовый ящик.

Рисунок 1.6. Обмен данными в сети осуществляется от источника к получателю

 

Каждый уровень эталонной модели зависит от услуг нижележащего уровня. Чтобы обеспечить эти услуги, нижний уровень при помощи процесса инкапсуляции помещает PDU, полученный от верхнего уровня, в свое поле данных; затем могут добавляться заголовки и трейлеры, необходимые уровню для реализации своей функции. Впоследствии, по мере перемещения данных вниз по уровням модели OSI, к ним будут прикрепляться дополнительные заголовки и трейлеры.

Например, сетевой уровень обеспечивает поддержку уровня представлений, а уровень представлений передает данные в межсетевую подсистему (рис. 1.7).

Задачей сетевого уровня является перемещение данных через сетевой комплекс. Для выполнения этой задачи данные инкапсулируются в заголовок который содержит информацию, необходимую для выполнения передачи, например логические адреса отправителя и получателя.

В свою очередь, канальный уровень служит для поддержки сетевого уровня (рис. 1.8) и инкапсулирует информацию от сетевого уровня в кадре. Заголовок кадра содержит данные (к примеру, физические адреса), необходимые канальному уровню Для выполнения его функций.

Физический уровень служит для поддержки канального уровня. Кадры канального уровня преобразуются в последовательность нулей и единиц для передачи по физическим каналам (как правило, по проводам) (рис. 1.9).

При выполнении сетями услуг пользователям, поток и вид упаковки информации изменяются. В показанном на рис. 1-10 примере инкапсуляции имеют место пять этапов преобразования:

1. Формирование данных. Когда пользователь посылает сообщение электронной почтой, алфавитно-цифровые символы сообщения преобразовываются в данные, которые могут перемещаться в сетевом комплексе.

2. Упаковка данных для сквозной транспортировки. Для передачи через сетевой комплекс данные соответствующим образом упаковываются. Благодаря использованию сегментов, транспортная функция гарантирует надежное соединение участвующих в обмене сообщениями хост-машин на обоих концах почтовой системы.

3. Добавление сетевого адреса в заголовок. Данные помещаются в пакет или дейтаграмму, которая содержит сетевой заголовок с логическими адресами отправителя и получателя. Эти адреса помогают сетевым устройствам посылать пакеты через сеть по выбранному пути.

4. Добавление локального адреса в канальный заголовок. Каждое сетевое устройство должно поместить пакеты в кадр. Кадры позволяют взаимодействовать с ближайшим непосредственно подключенным сетевым устройством в канале. Каждое устройство, находящееся на пути движения данных по сети, требует формирования кадров для соединения со следующим устройством.

1. Преобразование в последовательность битов для передачи. Для передачи по физическим каналам (обычно по проводам) кадр должен быть преобразован в последовательность единиц и нулей. Функция тактирования дает возможность устройствам различать эти биты в процессе их перемещения в среде передачи данных. Среда на разных участках пути следования может меняться. Например, сообщение электронной почты может выходит из локальной сети, затем пересекать магистральную сеть комплекса зданий и дальше выходить в глобальную сеть, пока не достигнет получателя, находящегося в удаленной локальной сети.

Рисунок 1.9 Кадры канального уровня преобразуются в последовательность нулей и единиц для передачи по физическим каналам

Рисунок 1.8. Канальный уровень оказывает услуги сетевому, помещая информацию, полученную от сетевого уровня, в кадр

 

Рисунок 1.9. Кадр, полученный от канального уровня, преобразуется физическим уровнем в последовательность нулей и единиц для дальнейшей передачи

Резюме

• Организацией сети называется обеспечение взаимосвязи между рабочими станциями, периферийным оборудованием (принтерами, накопителями на жестких дисках, сканерами, приводами CD-ROM) и другими устройствами.
• Протокол — это формальное описание набора правил и соглашений, регламентирующих процессы обмена информацией между устройствами в сети.
• Эталонная модель OSI — это описательная схема сети; ее стандарты гарантируют высокую совместимость и взаимодействие сетевых технологий различных типов.
• В эталонной модели OSI отдельные сетевые функции организованы в семь нумерованных уровней: -уровень 7 (уровень приложений); -уровень 6 (уровень представлений); -уровень 5 (сеансовый); -уровень 4 (транспортный); -уровень 3 (сетевой); -уровень 2 (канальный); -уровень 1 (физический);

Многоуровневая модель OSI исключает прямую связь между равными по положению уровнями, находящимися в разных системах. Инкапсуляция — это процесс погружения данных в заголовок конкретного протокола перед отправкой их в сеть.

Глава 2 Физический и канальный уровни

В этой главе:

• Описание уровня 1 (физического) эталонной модели OSI
• Кодирование
• Название и определение четырех сред передачи данных
• Критерии для оценки качественных характеристик среды передачи данных
• Описание уровня 2 (канального) эталонной модели OSI
• Описание и назначение МАС-адреса
• Описание и назначение сетевого адаптера.

Введение

Вглаве 1, "Организация сети и эталонная модель OSI", были рассмотрены два различных типа сетей локальные и глобальные, которые используются предприятиями для реализации коллективного пользования компьютерами, файлами и устройствами. Было также указано, что эталонная модель OSI стала основной архитектурной моделью процесса обмена информацией в сети. Несмотря на то, что были разработаны и другие архитектурные модели, на сегодня большинство поставщиков сетевых решений, рассказывая пользователям о возможностях своих сетевых продуктов, связывают их с эталонной моделью OSI. Кроме того, в этой главе говорилось, что данные всегда движутся по направлению от отправителя к получателю. В данной главе будут рассмотрены основные функции физического и канального уровней эталонной модели OSI. Будет рассказано о различных средах передачи данных, используемых физическим уровнем, включая экранированную и неэкранированную витую пару, коаксиальный и оптоволоконный кабели. Также будет рассмотрена зависимость величины и скорости информационного потока от типа используемой среды передачи данных. Наконец, будет показано, что доступ к среде передачи данных осуществляется на канальном уровне эталонной модели OSI. В частности, будет рассказано, за счет чего данные имеют возможность определять местонахождение своего пункта назначения в сети.

Физический уровень

Термин " физический уровень" используется для того, чтобы показать, как сетевые функции привязаны к эталонной модели OSI. Как здание нуждается в фундаменте, так и сеть должна иметь основание, на котором она будет строиться. В эталонной модели OSI таким фундаментом служит физический уровень (рис. 2.1).

Физический уровень определяет электрические, механические, процедурные и Функциональные спецификации для активизации, поддержания и деактивизации физической связи между конечными системами.

Назначением физического уровня является передача данных. Данные, которыми является любой тип информации (рисунки, тексты и звуки), представлены в виде импульсов: либо электрических, называемых напряжением — при передаче по медному кабелю, либо световых — при передаче по оптоволоконному кабелю. Процесс передачи, называемый кодированием, выполняется с помощью среды передачи данных — кабелей и разъемов.