Fyzická a linková vrstva ISO OSI
Sedmivrstvý referenční model ISO OSI - fyzická a linková vrstva. Referenční model ISO OSI je pravděpodobně nejznámější metodou popisu komunikačních systémů. Znalost této architektury je základním předpokladem pro pochopení funkce počítačových sítí, přenosu dat a návazných technologií.
Pravděpodobně nejznámější metodu popisu komunikačních systémů představuje sedmivrstvá architektonická struktura, nazývaná referenční model OSI. Znalost této architektury je základním předpokladem pro pochopení funkce počítačových sítí, přenosu dat a návazných technologií.
Existují určité příměry usnadňující pochopení funkce datových přenosů. Tím nejoblíbenějším je srovnání s poštou. Srovnání s poštou dělí vrstvy na dvě části :
· 5 až 7 - uživatelská část
· 1 až 3 - síťová část
Uživatelská část odpovídá v poštovní analogii psaní dopisu a splnění konvencí používaným pro doručení dopisů.
Síťová část je v poštovní analogii přirovnávána ke službám zajišťujícím přenos dopisu mezi sběrnou schránkou do schránky domovní.
Mezi těmito částmi je 4. vrstva, která je chápána jako interfejs mezi uživatelskou částí a síťovými službami. Lze ji přirovnat k přepážkové službě, kde se rozhoduje zda dopis půjde standardní službou, expres, letecky, jako balíček, stylem dopisu v láhvi, ...
7. aplikační |
6. presentační |
5. spojová |
4. transportní |
3. síťová |
2. linková |
1. fyzická |
Zatímco první čtyři vrstvy jsou poměrně exaktně definovány, zbylé tři vrstvy nemusí být striktně použity tak, jak jsou definovány podle tohoto modelu. (Příkladem kdy nejsou v modelu použity všechny vrstvy je např. IP protokol).
Teoreticky každá vrstva přidává zepředu k balíku dat vlastní hlavičku s údaji této vrstvy a na závěr kontrolní součet nebo informaci o ukončení dat vrstvy. Paket si pak lze představit např. následovně:
Velikost celého balíku i jeho režijní části je značně závislá na použité přenosové technologii, použitých protokolech a typu aplikace. Např. Ethernet umožňuje variabilitu v délce rámce 64 až 1518 byte, samotná hlavička tohoto protokolu je min. xy byte. Pokud je pro přenos použit protokol IP, představuje IP hlavička velikost min. 20 byte. Hlavička protokolu TCP má velikost min. 24 byte.
Fyzická vrstva (Physical Layer)
Tato vrstva specifikuje bitový přenos z jednoho zařízení na druhé prostřednictvím fyzického média. Samotné fyzické médium není součástí vrstvy, v OSI modelu je pod touto vrstvou.
Fyzická vrstva zajišťuje synchronizaci (synchronní vs. asynchronní komunikace) a multiplexing – několik logických spojení lze realizovat jedním fyzickým médiem.
Datové jednotky přenášené fyzickou vrstvou jsou bity.
Tato vrstva je závislá technologicky (Ethernet, Token Ring, ATM, FDDI, ...), ale protokolově (IP, IPX, Vines IP, XNS, ...) je nezávislá! Prvky pracující na této vrstvě jsou opakovače a rozbočovače. Tyto prvky rozšiřují kolizní i broadcastovou doménu!
Linková vrstva (Data Link Layer)
Zajišťuje přístup ke sdílenému médiu a adresaci na fyzickém spojení – tj. v jednom síťovém segmentu. K adresaci jsou používány fyzické neboli MAC (Media Access Control) adresy. MAC adresa je 48 bitová adresa a je svázána se síťovým adaptérem připojujícím zařízení do sítě (např. 00-00-64-65-73-74). První tři oktety znamenají výrobce, další oktety zajišťují unikátnost MAC adresy. Výrobce je v tomto případě Xircom. Relaci mezi ostatními registrovanými výrobci a přidělenými čísly lze nalézt např. v RFC 1700.
Formát hlavičky linkové vrstvy je většinou ve formátu podle obrázku.
Úvodní sekvence | cílová adresa | zdrojová adresa | ... |
Úvodní sekvence (preamble) je často řazena do informace fyzické vrstvy. Cílová adresa (destination address) a zdrojová adresa (source address) jsou velmi významné součásti hlavičky linkové vrtsvy. Lze je nalézt téměř u všech síťových technologií (např. ArcNet, Ethernet, Token Ring, FDDI). Další části paketu jsou tvořeny zbývajícími údaji hlavičky, hlavičkami vyšších vrstev, přenášenými daty a údaji o ukončení příslušné vrstvy.
V závislosti na hodnotě prvního bitu prvního oktetu adresy určení se adresy (a tím i pakety) dělí na Unicastové a NonUnicastové. Unicastové adresy slouží pro komunikaci s konkrétním uzlem, adresa určení odpovídá MAC adrese tohoto uzlu sítě (nebo MAC adrese směrovače).NonUnicastové adresy slouží pro komunikaci s určitou skupinou uzlů (je-li adresa ve tvaru ff-ff-ff-ff-ff-ff-ff-ff, jde o tzv. Broadcast a příjemci jsou všechny uzly sítě; všechny ostatní jsou nazývané Multicastové adresy). Pokud binární adresa určení začíná číslem 1 jedná se vždy o NonUnicast adresu. Význam Broadcastů je např. pro vyhledávání specifických zařízení nebo zjišťování např. IP adresy. Význam Multicastových adres je v komunikaci určitých specifických aplikací (např. video stream) nebo protokolů (RIPv2, OSPF, ...).
Bylo řečeno, že MAC adresa je provázána s konkrétním adaptérem. Některé drivery umožňují náhradu pevně dané adresy adresou libovolnou (obvzlášťpovedený šprým je identifikovat svoji stanici MAC adresou 00-00-00-0a-ba-ba-da), jenom pozor aby si stejnou adresu nezvolilo víc uživatelů. MAC adresa musí být v rámci broadcastové domény unikátní!.
Datové jednotky přenášené linkovou vrstvou jsou rámce (frame).
Tato vrstva je závislá technologicky (Ethernet, Token Ring, ATM, FDDI, ...), ale protokolově (IP, IPX, Vines IP, XNS, ...) je nezávislá ! Prvky pracující na této vrstvě jsou můstky a přepínače. Tyto prvky rozšiřují broadcastovou doménu, ale rozdělují kolizní domény!