Rețele de calculatoare - Modele fundamentale - Nivelul fizic

1. Niveluri și protocoale în rețele de calculatoare. Fluxuri de date între niveluri.

Majoritatea rețelelor sunt organizate pe niveluri. Numărul nivelurilor, numele, conținutul și funcția variază de la o rețea la alta. Scopul unui nivel este oferirea de servicii nivelului superior Nivelul n comunică cu nivelul n de pe altă mașină.

Regulile și convențiile utilizate în comunicarea dintre două niveluri omoloage aflate pe mașini diferite formează un protocol specific nivelului n. O mulțime de niveluri și protocoale formează o arhitectură de rețea. [1]

2. Modelul ISO-OSI

OSI (Open System Interconnection) a fost emis in 1984 și este un model în șapte straturi dezvoltat de ISO (International Standardization Organization) pentru descierea modului în care se pot combina diverse dispozitive pentru a comunica intre ele

Modelul ISO-OSI împarte arhitectura rețelei în șapte nivele, construite unul deasupra altuia, adaugând funcționalitate serviciilor oferite de nivelul inferior.

Modelul nu precizează cum se construiesc nivelele, dar insistă asupra serviciilor oferite de fiecare și specifică modul de comunicare între nivele prin intermediul interfețelor. Proiectarea arhitecturii pe nivele determină extinderea sau îmbunătățirea facila a sistemului. În figura 1 puteți vedea cele sapte nivele ale modelului arhitectural OSI.

Primele trei nivele de la bază ierarhiei (fizic, legatura de date, rețea) sunt considerate ca formând o subrețea de comunicație. Subrețeaua este răspunzătoare pentru realizarea transferului efectiv al datelor, pentru verificarea corectitudinii transmisiei și pentru dirijarea fluxului de date prin diversele noduri ale rețelei. Acest termen trebuie înțeles ca desemnând "subrețeaua logică", adică mulțimea protocoalelor de la fiecare nivel care realizează funcțiile de mai sus.

Modelul OSI este un model orientativ, strict teoretic, realizările practice fiind mai mult sau mai puțin diferite.

Cel mai bun exemplu despre cum se realizează un transfer de date între două mașini gazdă este modul în care putem citi o pagină web aflată pe un calculator situat la mare distanță:

- Utilizatorul lansează un program pentru vizualizarea paginilor web (browser)

- Browserul este entitatea aplicație care va "negocia" pentru noi obținerea paginii

Figura 1 Nivele ale modelului arhitectural OSI

4

- Nivelul aplicație va identifica existența resursei cerute de client (clientul este browserul, care-l reprezintă pe utilizator în această "tranzacție") și a posesorului acesteia (serverul-înteles ca fiind entitatea ce oferă resursa cerută, nu calculatorul central al unei rețele; î cazul nostru avem de-a face cu un server de web). Se realizează autentificarea serverului (se verifică dacă partenerul este într-adevăr cine pretinde că este și se stabilește dacă acesta este disponibil).

- Nivelul sesiune va stabili o conexiune între procesul client și procesul server

- Nivelul transport se va ocupa de intreținerea conexiunii și de corectarea erorilor netratate la nivelul rețea

- Nivelul rețea va asigura transferul datelor în secvențe (pachete), stabilind drumul acestora între server și client

Datele sosesc prin intermediul mediului de comunicație ca un flux de biți. La nivelul legăturii de date, biții sunt transformați în cadre, iar la nivelul rețea în pachete. În cele din urmă, datele ajung la nivelul aplicație unde sunt preluate de browser și ne sunt prezentate. Fiecare nivel adaugă sau șterge o parte din informațiile de control atașate datelor de celelalte nivele. [2]

3. Comunicarea între niveluri

Înainte ca datele să fie transmise, ele trec printr-un proces numit încapsulare. Încapsularea adaugă informații specifice fiecărui nivel prin adăugarea unui antet și a unui trailer la fiecare nivel. Acest proces este vital în comunicare.

Prin încapsulare, protocoalele de pe fiecare nivel pot comunica între sursă și destinație independent de celelalte niveluri. Fiecare nivel își adaugă informații specifice pe parcursul încapsulării. Astfel, în cadrul procesului de decapsulare, protocoalele de pe un anumit nivel pot primi aceste date la destinație și pot da informații nivelurilor superioare în funcție de aceste date.

Fiecare nivel comunică cu nivelurile analoge prin intermediul unor unități de date proprii (PDU = Protocol Data Unit). Aceste unități de date sunt constituite din datele primite de la nivelurile superioare, încadrate de un antet și un trailer specifice nivelului respectiv.

Prin procesul de încapsulare fiecare nivel adaugă un anumit identificator la informația primită (antete/headers, secvențe terminale/trailers și alte informații) și o trimite mai departe. Astfel, de la emițător datele pornesc de la nivelul 7 Aplicație și ajung să fie împachetate până la nivelul 1 Fizic iar la receptor se va derula procesul invers, despachetând de la nivelul 1 spre nivelul 7. [3]