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

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем рубрику Сервера и протоколы. Недавно я обновил на своем блоге публикацию о модели сетевого взаимодействия OSI, публикация получилась довольно-таки большой, но подробной и, надеюсь, понятной, в ней было два примера, которые должны помочь даже специально не подготовленному человеку понять процесс передачи данных между компьютерами и, собственно, понять, как работает сеть Интернет. Мне захотелось немного более подробно написать о процессах и особенностях каждого из уровней модели OSI: вспомнить чему меня учили в университете. Начну я с самых низов, поэтому первая публикация будет о физическом уровне сетевой модели.

Физический уровень модели OSI. Первый уровень

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.

Отметим, что в основе многих протоколов передачи данных лежит архитектура взаимодействия клиент-сервер. Так, например, протокол HTTP явно реализует данную модель. Мы можем утверждать, что на физическом уровне уже происходит разделение на клиент и сервер. Это видно из того, что передающее устройство и принимающее устройство ведут себя по-разному (происходит разделение задач), а в некоторых случаях используются разные коннекторы для оконечных устройств и устройств предоставляющих услугу.

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:

  1. Медиаконвертер, который преобразует электрический сигнал в оптический и наоборот.
  2. SFP модуль выполняется те же самые функции, что и медиаконвертер.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.

Не забывайте делиться своим мнением в комментариях и оставлять отзывы, это поможет сделать нашу работу лучше, с уважением ZametkiNaPolyah.ru!

Текст комментария: