Физический уровень это: Физический уровень | это… Что такое Физический уровень?

Физический Уровень OSI — Среды Передачи Данных

Физический уровень — это нижний уровень OSI модели взаимодействия открытых систем. Его задача — передача потока бит по среде передачи данных. Физический уровень не вникает в смысл информации которую передает и никак ее не анализирует. Единица передачи данных на физическом уровне называется бит. Основная задача физического уровня представить биты информации в виде сигналов, которые передаются по среде передачи данных. 

У нас есть некий цифровой сигнал, мы передаем его в среду. Но из-за того, что в среде передачи данных происходят искажения, сигнала, то получатель принимает не такой хороший сигнал, как мы отправили, а примерно как тот, что изображен на картинке ниже. И получатель по этому сигналу должен определить, что же ему передал отправитель. 

Модель канала связи

Мы воспользуемся преимуществом организации сетей в виде уровней, каждый из которых предоставляет сервис вышестоящему уровню и обеспечивает изоляцию решений. Мы будем считать, что физический уровень, каким-то образом передает биты, как он это делает нам не важно, нам важно, что у нас есть просто канал связи по которому мы можем передавать некоторые сообщения, от отправителя к получателю. 

У канала связи есть важные для нас характеристики: 

• Пропускная способность, которая измеряется в бит/с, т.е. сколько данных мы можем передать за единицу времени. Как правило пропускная способность современных каналов связи измеряется в Гб/с. 
• Следующая важная характеристика канала это задержка. Она говорит о том, сколько времени пройдет, прежде чем сообщение от отправителя дойдет до получателя. В современных КС задержка очень маленькая, но не нулевая. Совместно, пропускная способность и задержка характеризуют скорость работы канала. 
• Еще одна важная характеристика это то, насколько часто там возникают ошибки. Если ошибки в канале возникают часто, то протоколы или сетевые технологии должны обеспечивать исправление ошибок. А если ошибки в КС возникают редко, то их можно исправлять на вышестоящих уровня модели взаимодействия открытых систем OSI, например на транспортном. А само сетевое оборудование может не обеспечивать гарантию доставки данных и отсутствие ошибок. 

В зависимости от направления по которому можно передавать данные, КС бывают 3 типов: 

• Симплексный КС по которому можно передавать данные только в одну сторону;
• Дуплексный, можно передавать данные в обе стороны одновременно;
• Полудуплексный, можно передавать данные в обе стороны, но по очереди. 

Среды передачи данных

В сетях раньше использовалось и используется сейчас большое количество разных сред передачи данных. Используются кабели разных типов. Исторически первыми появились телефонные кабели и они же использовались для передачи данных на раннем этапе развития компьютерных сетей. 

В технологии классический Ethernet использовался коаксиальный, медный кабель, такие кабели еще недавно широко использовались для подключения антенн к телевизорам.  

Сейчас для построения компьютерных сетей, используются скрученные между собой медные кабели, которые называются витая пара. 

А также оптические кабели для передачи данных по которым используется свет. Есть технологии, которые позволяют передавать данные прямо по проводам электропитания, которые подходят к розеткам ваших домов. Для этого можно использовать специальные методы модуляции, но они применяются очень редко. 

Сейчас все большей и большей популярностью пользуются беспроводные технологии. В сетях сотовой связи и вай фай сетях для передачи данных используют радиоволны, а также используется инфракрасное излучение. 

Возможны использование для передачи данных спутниковые каналы связи (КС), однако такие КС дорогие и скорость таких каналов значительно уступают скорости передачи данных по оптическим кабелям. 

Также существуют технологии, которые позволяют использовать лазеры, для передачи данных без кабелей. Но сейчас они применяются редко из-за низкой скорости и большого количества помех. Таким образом, сейчас для построения сетей чаще всего используют витую пару, оптические кабели и радиоволны.  

Витая пара

Витая пара представляет из себя набор медных кабелей в одной оболочке. Кабели попарно скручены между собой, для того, чтобы меньше создавалось помех. В одном кабеле, как правило, находится 4 витые пары. Раньше разные витые пары использовались для передачи данных в разные стороны, но теперь передача данных по все четырем парам проводов выполняется в двух направлениях одновременно. 

Оптический кабель

В оптических кабелях для передачи данных используются тонкие световоды. Каждый световод покрывается защитной оболочкой и несколько световодов объединяются в один кабель. 

Радиоволны

Сейчас всё больше и больше для передачи данных используются беспроводные технологии на основе радиоволн. В отличии от кабелей, сигнал в беспроводной среде распространяется по разным направлениям. Один и тот же сигнал могут принимать несколько приемников.  

Если несколько источников радиоволн рядом друг с другом, то эти сигналы искажаются, поэтому использование радиоволн, регулируется законодательством. И разные раздел спектра выделены для использования различными технологиями. 

Например, для сотовой связи стандарта GSM, который популярен сейчас в России используется диапазон 900 МГц. Однако этот диапазон не может использовать кто угодно, для этого необходимо сначала купить лицензию у государства. 

Для работы сетей вайфай используется два диапазона 2.4 ГГц и 5 ГГц. Это специальные диапазоны, частоты в которых можно использовать без получения лицензии, поэтому вы можете спокойно устанавливать у себя wi-fi роутер не спрашивая ни у кого разрешение. 

Ошибки в каналах связи

Количество ошибок в трех популярных средах передачи данных отличаются друг от друга значительно. Меньше всего ошибок возникает в оптическом кабеле. Как то повлиять на свет, который идет внутри темной оболочки очень сложно. В медных кабелях ошибки тоже возникают, но достаточно редко. А в беспроводной среде, ошибки напротив возникают очень часто. Частота возникновения ошибок в среде передачи данных, учитывалась при создании сетевых технологий, которые используют эту среду. 

Представление информации

Для представления информации в виде сигналов которые будут передаваться по каналам связи, есть два подхода. Первый подход это прямоугольные импульсы или цифровые, а второй синусоидальные волны или аналоговый. 

Цифровые сигналы используются при передаче данных по медным проводам. Самый простой способ цифрового представления использовать 0 отсутствием напряжения, а 1 повышенным уровнем напряжения, однако, на практике применяются более сложные схемы. Для представления информации в аналоговом виде используется модуляция. Можно менять частоту сигнала, фазу и амплитуду.  

Заключение

Задача физического уровня передавать поток бит по среде передачи данных. Сейчас для построения компьютерных сетей используют медные, оптические кабели и радиоволны.  

что это такое, протоколы и уровни взаимодействия, плюсы и минусы

Когда вы выкладываете селфи в соцсеть, его могут увидеть люди со всего мира. При этом неважно, из какой страны вы отправили фото. Разбираемся, как именно файл с вашего смартфона попадает во всемирную сеть и оказывается на экранах других пользователей интернета.

Что такое OSI model

Сетевая модель OSI (Open Systems Interconnection model) — это свод правил, который позволяет разным устройствам взаимодействовать друг с другом, пока они подключены к одной сети. С помощью этих правил, или протоколов, соединяют несколько компьютеров и пересылают данные между ними.

На практике для интернет-соединения практически всегда используют более современную модель TCP/IP. В то время как OSI помогает понять, из каких ключевых элементов состоит сеть и как она устроена.

Кому нужно разбираться в модели OSI

Модель OSI — это не конкретный профессиональный навык, который можно сразу применять в работе. При этом она дает базовое понимание, как работают компьютерные сети. Такой вопрос могут задать на собеседовании тестировщику или системному администратору.

На курсе «Инженер по тестированию» от Skypro вы научитесь писать тест-кейсы, чек-листы и тест-планы, работать в системах управления тестированием. А еще составлять и заводить отчеты в системах отслеживания ошибок, использовать SQL. Понадобится до двенадцати часов в неделю — и через пять месяцев освоите профессию с нуля, а мы поможем найти работу.

https://sky.pro/media/kak-stat-testirovschikom/

Представьте, что в сети произошла неполадка и в офисе пропал интернет. Проблема может быть в кабелях, провайдере, коммутаторе или со стороны сервера. Cистема OSI поможет понять, как и что проверить, чтобы быстро найти причину.

Модель OSI выделяет семь уровней в архитектуре сетевой системы: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления данных и прикладной.

Каждый из них выполняет свою функцию: например, на одном уровне изображение делится на биты, а на другом — сжимается, чтобы поместиться на экране получателя.

Физический уровень

📌 Какие задачи решает

Самый первый слой отвечает за обмен физическими сигналами в виде электрических импульсов или радиоволн. На этом этапе данные кодируются в биты и передаются по проводам или через радиосигналы. Физический уровень работает с железом: электрическими кабелями, оптоволокном, соединителями и разъемами.

Чтобы соединение на физическом уровне было исправным, нужно следить за физическими показателями: как расположены разъемы, под каким напряжением находятся кабели, какая частота у радиоволн. Если возникают неполадки, их обычно решает системный администратор.

📝 Какие протоколы использует

Проводные соединения и электрические сигналы работают по особым правилам. Когда разные компьютеры подключают к одной сети, чаще всего руководствуются протоколом Ethernet. Это свод правил, который позволяет обмениваться данными между разными устройствами.

Канальный уровень

📌 Какие задачи решает

На втором этапе отслеживаются ошибки в данных. Когда канальный уровень получает биты, то делит их на кадры. По-другому — фреймы, фрагменты данных, в которых записана информация о размере файла, MAC-адрес отправителя и адресата.

Затем канальный уровень проверяет кадры на целостность, исправляет в них ошибки или отправляет повторный запрос. Этот уровень разделяется на два подуровня:

• управление физической связью;
• управление логической связью.

Первый подуровень отслеживает помехи и сообщает о них физической стороне. Второй подуровень отправляет данные дальше по цепочке — на сетевой уровень.

📝 Какие протоколы использует

На канальном уровне работают коммутаторы и мосты. Они соединяют несколько узлов компьютерной сети и передают данные на следующий уровень. Их работа подчиняется протоколам Ethernet, PPP, HDLC.

Сетевой уровень

📌 Какие задачи решает

Ключевая задача сетевого уровня — построить маршрут, по которому данные будут передаваться адресату. Для этого используют маршрутизаторы. С помощью протоколов они узнают IP-адреса отправителя и получателя, а потом кодируют данные в пакеты.

Пакеты устроены как кадры в канальном уровне: в них есть сами данные и информация об исходной и конечной точках. Только вместо MAC-адресов в пакетах используются IP-адреса.

Разница в том, что MAC-адрес передает информацию только ближайшему устройству в сети, как локальная служба доставки. А IP-адрес больше похож на международную доставку: он может пересылать пакеты между разными сетями.

📝 Какие протоколы использует

На этом уровне используются протоколы IP, IPX, RIP. Всё зависит от размера сети.

Транспортный уровень

📌 Какие задачи решает

Когда маршрутизаторы установили кратчайший путь, данные передаются отправителю. Этим занимаются протоколы транспортного уровня, самые распространенные из них — TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol).

TCP можно сравнить с блюдом от шеф-повара: получается качественно, но долго. Этот протокол строго отслеживает передачу данных и смотрит, чтобы не затерялся ни один байт. Он помогает, когда важна точность. Например, в переписке или при вводе логина и пароля на сайт.

UDP больше похож на фастфуд: для него важнее скорость. Этот протокол не проверяет целостность пакетов, поэтому передает данные намного быстрее. Обычно его используют, чтобы отправить аудио и видео.

📝 Какие протоколы использует

TCP	UDP
Передает данные последовательно	Передает данные в произвольном порядке
Отслеживает ошибки	Отправляет информацию без проверки
Работает медленно	Работает быстро
Используется для текста и фотографий	Используется для видео и аудио

Сеансовый уровень

📌 Какие задачи решает

Создает качественную связь между приложениями. Например, когда созваниваетесь в зуме, у одного из участников может пропасть соединение. Тогда сеансовый уровень попытается переподключиться, а если сигнал не появится, то созвон закончится.

📝 Какие протоколы использует

На этом уровне данные собираются в привычные форматы: фото, видео, аудио. За их передачу отвечают протоколы управления сеансом, например L2TP и PPTP. Они проверяют, чтобы соединение было стабильным и не прерывалось.

Уровень представления данных

📌 Какие задачи решает

Уровень представления отвечает за декодирование и сжатие данных. Чтобы компьютер понимал обычный текст, сообщение переводится в двоичный код. А после того как сообщение достигло получателя, оно расшифровывается обратно. Весь процесс похож на упаковку и распаковку посылки.

Этот уровень особенно важен, если обмен информацией происходит между разными компьютерными системами. Если у систем разные «языки», они могут друг друга не понять.

В результате обработки картинки принимают привычный формат JPEG или PNG, видео — MP4, MOV или AVI. А если данные нужно дополнительно защитить, их шифруют на этом этапе.

📝 Какие протоколы использует

XDR, AFP, LPP и другие.

Прикладной уровень

📌 Какие задачи решает

Самое верхнее звено — уровень приложений. Его задача в том, чтобы пользовательские сервисы вроде скайпа и ВК подключались к одной сети.

Протоколы прикладного уровня позволяют приложениям получать доступ к удаленным базам данных и файлам. Например, когда вы заходите в любую соцсеть, то можете полистать список пользователей. Вся информация о чужих профилях — от фотографий до семейного положения — хранится на удаленных серверах, с которыми и связано ваше приложение.

📝 Какие протоколы использует

Данные между приложением и веб-сервером пересылаются через протоколы HTTP, SMTP и RDP.

Плюсы и минусы модели OSI

Рассказывает основатель сети туристических агентств «Солнцетур» Владимир Ровняго. Компания три года входит в рейтинг РБК «Топ-50 самых востребованных франшиз в России».

Преимущества модели OSI:

➕ Стандартизация. Модель OSI облегчает создание и разработку сетевых стандартов, позволяя разработчикам и инженерам работать с одними и теми же концепциями и терминами.

➕ Разделение функций. Разделение на слои помогает идентифицировать и решать проблемы на конкретном уровне и не затрагивать другие.

➕ Модульность. Благодаря модульному подходу разработчики могут заменять или обновлять компоненты на одном уровне, не влияя на другие. Так проще обновлять систему.

➕ Упрощение обучения. Модель OSI предоставляет простой и структурированный подход к изучению сетевых протоколов и стандартов.

Недостатки модели OSI:

➖ Неидеальное соответствие реальности. Не все сетевые протоколы и стандарты соответствуют строгому разделению на слои, предложенному моделью OSI. Например, стандарты TCP/IP имеют меньше слоев и иногда смешивают функции разных уровней.

➖ Избыточность. Некоторые функции модели OSI могут повторяться на разных уровнях — это неэффективно.

➖ Производительность. Дополнительная обработка и передача данных между слоями могут снизить производительность сети.

Главное о работе интернета в модели OSI

• Модель OSI (OSI model) объясняет, как устроен интернет и по каким алгоритмам электрические сигналы превращаются в селфи и голосовые сообщения. Эти знания пригодятся тестировщикам, программистам и системным администраторам.
• Модель выделяет семь уровней в обмене данными: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления и прикладной.
• Каждый уровень работает по своим правилам, или протоколам. Они отвечают за то, чтобы данные кодировались и доставлялись без ошибок.

Что такое физический уровень? I Определение от TechTarget

Сеть

К

• Александр С. Гиллис, Технический писатель и редактор
• Эндрю Фрелих, Сети Западных ворот

Что такое физический уровень?

Физический уровень — это первый и самый нижний уровень модели связи Open Systems Interconnection (OSI). Функция физического уровня заключается в передаче данных с использованием электрических, механических или процедурных интерфейсов.

OSI — это эталонная модель, используемая для демонстрации взаимодействия приложений по сети. Модель фокусируется на предоставлении визуального представления о том, как каждый уровень связи строится поверх другого, начиная с физического кабеля и заканчивая приложением, которое пытается взаимодействовать с другими устройствами в сети. Специалисты по ИТ-сетям используют модель OSI для осмысления того, как данные отправляются и принимаются по сети.

Модель OSI начинается с физического уровня, который действует как основа для других уровней, вплоть до верхнего прикладного уровня.

Физический уровень — это уровень, ближайший к физическому соединению между устройствами. Этот уровень охватывает различные устройства и носители, в том числе кабели, разъемы, приемники, приемопередатчики и повторители. Физический уровень не связан с физической средой, но определяет свойства и физическую связь низкоуровневых параметров, таких как электрические разъемы. Физический уровень выступает в качестве основы для других уровней. Это также полезно для понимания связей между устройствами, а добавление видимости может помочь в некоторых процессах снижения рисков.

Физический уровень определяет, как использовать электричество для размещения потока необработанных битов от Уровня 2, уровня канала передачи данных, на контакты и по проводам кабеля витой пары. С оптической точки зрения физический уровень преобразует поток нулей и единиц в волокно, используя свет в качестве физической среды. Наконец, физический уровень использует беспроводной передатчик для преобразования этих битов в радиоволны для транспортировки.

Функции физического уровня

Физический уровень отвечает за отправку компьютерных битов с одного устройства на другое по сети. Его роль заключается в определении того, как устанавливаются физические соединения с сетью, а также то, как биты представляются в предсказуемые сигналы — при их передаче электрическим, оптическим или радиоволнами.

Для этого физический уровень выполняет множество функций, включая следующие:

• Определение битов. Определяет, как биты преобразуются из нулей и единиц в сигнал.
• Скорость передачи данных. Определяет скорость передачи данных в битах в секунду.
• Синхронизация. Обеспечивает синхронизацию отправляющего и принимающего устройств.
• Режим передачи. Определяет направление передачи данных и является ли она симплексной (один сигнал передается в одном направлении), полудуплексной (данные передаются в обоих направлениях, но не одновременно) или дуплексной (данные передаются в обоих направлениях одновременно).
• Интерфейс. Определяет способ подключения устройств к среде передачи, такой как Ethernet или радиоволны.
• Конфигурация. Обеспечивает двухточечные конфигурации и многоточечные конфигурации.
• Модуляция. Преобразует данные в радиоволны.
• Механизм переключения. Отправляет пакеты данных с одного порта на другой.
• Выравнивание сигнала. Помогает создавать более надежные соединения и упрощает мультиплексирование.

Физическая топология

Физическая топология относится к тому, как связаны устройства. К физическим топологиям относятся следующие:

• Сетчатая топология. Топологии Mesh состоят из устройств, также называемых узлами , которые связаны с каждым другим узлом в сети. Эти сети настроены для эффективной маршрутизации данных между устройствами и клиентами.
• Топология «звезда». Топология «звезда» — это топология локальной сети, в которой все узлы напрямую подключены к общему центральному компьютеру.
• Топология шины. Топологии шины состоят из нескольких устройств, соединенных одним кабелем, называемым магистральным кабелем . Устройства, подключенные к шинной топологии, напрямую соединяются и передают данные друг другу.
• Кольцевая топология. Кольцевая топология — это конфигурация, в которой каждый узел напрямую соединяется с двумя другими узлами в сети, образуя круг. Данные, отправленные узлу, передаются от одного узла к другому по кольцу, пока не достигнут пункта назначения.
• Топология дерева. Топологии дерева структурированы в виде иерархической структуры, в которой узлы связаны друг с другом подобно дереву, когда они отображаются в виде схемы сети.
• Гибридная топология. Гибридные топологии представляют собой комбинацию двух или более других топологий и используются в зависимости от факторов, связанных с производительностью, надежностью или стоимостью.

Физические топологии показывают схему и структуру узлов в сети.

Физический уровень также обеспечивает ранее упомянутые режимы передачи:

• Симплексный режим , в котором только один узел может передавать данные, а другой узел принимает данные.
• Полудуплексный режим , в котором два узла могут отправлять и получать данные, но не одновременно.
• Полнодуплексный режим , в котором данные могут быть отправлены и получены от обоих узлов одновременно.

Физический уровень выполняет ряд функций, включая направление передачи данных, а также является ли она симплексной, полудуплексной или полнодуплексной.

Примеры протоколов физического уровня

Физический уровень обычно представляет собой комбинацию программного и аппаратного программирования. Он включает в себя ряд протоколов, которые управляют передачей данных в сети. Ниже приведены некоторые примеры протоколов уровня 1:

.

• Ethernet 1000BASE-T.
• Ethernet 1000BASE-SX.
• Ethernet 100BaseTX.
• Синхронная оптическая сеть/синхронная цифровая иерархия.
• Варианты физического уровня 802.11.
• Bluetooth.
• Локальная сеть контроллера.
• Универсальная последовательная шина.

Узнайте больше о модели OSI , а также о том, чем она отличается от TCP/IP.

Последнее обновление: март 2023 г.

Продолжить чтение О физическом уровне

• Как стандарты безопасности и соответствия предотвращают уязвимости уровня OSI

• Введение в инкапсуляцию и декапсуляцию в сети

• Знакомство с 8 типами сетевых устройств

• Описание 6 уровней и компонентов архитектуры IoT

• 6 типов топологий сети

Копать глубже в сетевой инфраструктуре

• компьютерная сеть

  Автор: Кинза Ясар

• Оптоволоконный канал

  Автор: Стивен Бигелоу

• Корешковый лист (архитектура корешкового листа)

  Автор: Александр Гиллис

• оверлейная сеть

  Автор: Джон Фруэ

Унифицированные коммуникации

• 4 распространенные проблемы с гибридными собраниями и способы их решения

  Гибридные встречи могут быть затруднены из-за технических и нетехнических проблем. Узнайте, как решать распространенные проблемы гибридных совещаний, чтобы…

• Взвесьте преимущества и проблемы устойчивого развития видеоконференций

  Устойчивость видеоконференций — это больше, чем сокращение поездок. Узнайте, какую роль видеотехнологии могут играть в достижении целей ESG, как …

• Гибридным рабочим местам нужны доступные, интегрируемые платформы унифицированных коммуникаций.

  Пользователи хотят, чтобы видеоконференцсвязь взаимодействовала с локальным оборудованием, виртуальными досками, которые интегрировались в рабочие процессы и дизайн …

Мобильные вычисления

• Сравнение Microsoft Intune Suite и Endpoint Manager

  С выпуском Intune Suite ИТ-администраторы могут задаться вопросом, что это означает для Microsoft Endpoint Manager и всех его …

• Свежий взгляд на бизнес-примеры использования AR и VR

  AR и VR с течением времени развивались как технологии, но варианты их использования в бизнесе не были такими устойчивыми.

  Однако будущее…

• Как обеспечить соответствие мобильным требованиям в бизнес-среде

  Когда организации планируют соответствие требованиям и безопасность данных, им необходимо учитывать мобильные устройства из-за их распространения в …

Центр обработки данных

• Пользователи RHEL сомневаются в том, что Red Hat полагается на CentOS Stream

  Несмотря на критику со стороны разработчиков, Red Hat продолжает использовать CentOS в качестве средства доставки RHEL, полагая, что …

• 8 преимуществ виртуализации ЦОД

  Организации с виртуализированными компонентами центров обработки данных могут сэкономить на оборудовании, упростить соблюдение нормативных требований и повысить скорость. …

• Оценка воздействия центров обработки данных на окружающую среду

  Центры обработки данных в последние годы подвергались тщательной проверке на предмет их воздействия на окружающую среду. Оцените их влияние, чтобы найти способы уменьшить…

ИТ-канал

• Партнеры Microsoft уделяют особое внимание оптимизации затрат на ИТ и миграции

  Хотя ИИ был главной достопримечательностью Microsoft Inspire, партнеры компании также заняты сокращением затрат на инфраструктуру, помогая …

• Партнерская экосистема Microsoft переживает бум искусственного интеллекта и программные изменения

  На Microsoft Inspire 2023 компания перезапустила свою партнерскую программу, чтобы справиться с ожидаемым бумом искусственного интеллекта. Партнеры обсуждают…

• Тенденции в сфере ИИ и облачных вычислений формируют предложения управляемых услуг следующего поколения

  Поставщики услуг запускают новые услуги, возможности и модели доставки, чтобы удовлетворить потребности клиентов, борющихся с искусственным интеллектом …

Физический уровень в модели OSI — полное руководство

Содержание

Переключатель

Введение

Что такое физический уровень в модели OSI? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны сначала понять, что такое OSI.

Модель взаимодействия открытых систем (OSI) можно определить как концептуальную структуру, состоящую из семи уровней, используемых компьютерными системами для связи и взаимодействия. Модель OSI состоит из семи уровней, каждый из которых имеет уникальную функциональность и следует набору заранее определенных правил, обеспечивающих взаимодействие между различными продуктами и услугами в сети. Эти слои работают вместе для передачи данных от одного человека к другому из любой точки земного шара.

Уровень 1 в модели OSI называется физическим уровнем. Это соединение первого уровня между устройствами, обеспечивающее аппаратное обеспечение и поддержку подключения ко всей сети. Чтобы углубиться, нам потребуется лучше понять всю модель и понять функцию физического уровня в модели OSI.

Что такое физический уровень в модели OSI?

Что касается сетевой безопасности и аппаратной поддержки, физический уровень в модели OSI является базовым уровнем для всей сети. Он идентифицирует оборудование, включая провода, устройства, частоты и импульсы, необходимые для соединения между компьютерами. Информация хранится в битах и ​​передается между устройствами через узлы этого физического уровня.

Теперь, когда вы понимаете ответы на такие вопросы, как , что такое физический уровень в модели OSI? , вам также придется обратить внимание на его значение для безопасности всей сети. Физический уровень необходим для видимости сетевого оборудования. Существующее поколение программных решений часто игнорирует уровень 1 в модели OSI. Отсутствие идентифицируемости устройств уровня 1 может привести к тому, что мошеннические устройства будут имплантированы в оборудование и представлять угрозу безопасности для всей сети. Физический уровень идентифицирует устройства и устраняет таких злоумышленников. Уровень также состоит из отдельной процедуры безопасности для обеспечения сетевой безопасности.

Функции модели OSI на физическом уровне

1. Представление битов

Физический уровень в модели OSI (уровень 1) отвечает за передачу отдельных битов от одного узла к другому через физическую среду. Он определяет процедуру кодирования битов, например, сколько вольт должно представлять бит 0 и бит 1 в случае электрических сигналов.

2. Скорость передачи данных

Скорость передачи данных поддерживается функцией физического уровня в модели OSI. Количество битов, отправляемых в секунду, называется скоростью передачи данных. Это определяется множеством факторов, в том числе:

• Пропускная способность: физическое ограничение базовой среды.

• Кодирование: Количество уровней, используемых для сигнализации.

• Частота ошибок: Неправильный прием информации из-за шума.

3. Синхронизация

Функция физического уровня в модели OSI включает синхронизацию битов. Отправитель и получатель синхронизированы по битам. Это достигается включением часов. Эти часы отвечают как за отправителя, так и за получателя. Таким образом, синхронизация достигается на битовом уровне.

4. Интерфейс

Интерфейс передачи между устройствами и средой передачи определяется физическим уровнем в модели OSI. PPP, ATM и Ethernet — три наиболее часто используемых фрейма на физическом интерфейсе. При рассмотрении стандартов обычно, но не обязательно, физический уровень делится на два:

• Уровень физической среды (PM): самый нижний подуровень физического уровня.

• Уровень конвергенции передачи (TC): верхний подуровень физического уровня.

5. Конфигурация линии

Функция физического уровня в моделях OSI включает в себя подключение устройств к средней или линейной конфигурации. Конфигурация линии, также известная как соединение, представляет собой метод, с помощью которого два или более устройств подключаются к каналу. Выделенный канал соединяет два устройства в конфигурации «точка-точка». Устройством может быть компьютер, принтер или любое устройство, способное отправлять и получать данные.

6. Топологии

Физический уровень в модели OSI определяет, как различные вычислительные устройства в сети должны соединяться друг с другом. Топология сети — это конфигурация, посредством которой компьютерные системы или сетевые устройства связаны друг с другом. Топологии могут определять как физические, так и логические аспекты сети. Для подключения устройств требуются топологии Mesh, Star, Ring и Bus.

7. Режимы передачи

Физический уровень в модели OSI определяет направление передачи между двумя устройствами. Режим передачи относится к методу, который используется для передачи данных с одного устройства на другое. Физический уровень в модели OSI в первую очередь определяет направление движения данных, необходимое для достижения принимающей системы или узла. Режимы передачи подразделяются на три типа:

• Симплексный режим
• Полудуплексный режим
• Полнодуплексный режим

  👀Хотите узнать больше об уровнях блокчейна? Ознакомьтесь с нашим подробным руководством о том, что такое слои блокчейна.  

Физические топологии: 

Теперь, когда мы знаем основы физического уровня в модели OSI, пришло время изучить соответствующие физические топологии: 

1. Сетчатая топология

Это высокозащищенное соединение устройств, при котором каждое устройство подключается через ссылки ко всем другим устройствам в сети. Присутствует выделенное двухточечное соединение, которое сложно сформировать.

2. Топология «звезда»

При таком типе подключения все устройства подключаются к центральному концентратору через выделенное двухточечное соединение. Он прост в установке, но не имеет отказоустойчивости.

3. Топология шины

Здесь все устройства подключаются одним магистральным кабелем, который дешевле и легко переустанавливается.

Существует также несколько других способов работы физического уровня в модели OSI, например сквозная конфигурация.

4. Кольцевая топология

Здесь одно устройство подключено к двум отдельным устройствам, по одному с каждой стороны, образуя круглую кольцевую структуру. Все устройства связаны между собой циклическим образом, и данные передаются от одного устройства к другому только в одном направлении. Эта передача происходит в виде кольца.

В случае возникновения какой-либо неисправности в каком-либо одном устройстве этой кольцевой сети это конкретное устройство может быть легко удалено. Это не означает, что другие устройства перестают функционировать, а значит, вся система продолжает функционировать. Если в кабеле передачи произойдет какая-либо ошибка, то вся сеть может быть нарушена, потому что все устройства подключены друг к другу через этот кабель.

Конфигурация «точка-точка»

Мы говорим, что соединение установлено только тогда, когда два или более объекта соединены вместе. Одним из двух типов соединений является конфигурация «точка-точка», также известная как P2P. Это простое и эффективное соединение между двумя устройствами. При этом два устройства соединяются друг с другом специальной линией или кабелем, и эта ссылка служит только для передачи данных между двумя устройствами.

Возьмем в качестве примера телефонную сеть, в которой связь может осуществляться как в прямом, так и в обратном направлении, но задействованы только два узла, между которыми сформирована связь.

Многоточечная конфигурация

Здесь канал или кабель, используемый для передачи данных, не только между двумя устройствами, но и служит для передачи данных между несколькими устройствами. Многочисленные устройства подключены друг к другу в этом типе конфигурации.

Возьмем в качестве примера широковещательную сеть, в которой отправляющее устройство передает пакет данных, который принимается и интерпретируется всеми устройствами в сети. Если принимающее данные устройство проверяет, что данные не предназначены для него, оно просто отбрасывает пакет. Когда данные достигают соответствующего устройства, это устройство сохраняет данные и возвращает соответствующий ответ отправляющему устройству.

Режимы среды передачи: 

Итак, теперь мы знаем, что такое физический уровень в модели OSI? Однако каковы общие способы передачи данных?

То, как данные передаются между двумя взаимосвязанными устройствами, направление передачи и время, когда происходит эта передача, зависят от режима или среды передачи.

Вот 3 распространенных режима передачи:

• Симплексный режим: Здесь данные передаются из одной точки в другую только в одном направлении. Данные передаются только от одного устройства в одном направлении, а другое устройство просто получает данные, поступающие из этого направления. Возьмем в качестве примера компьютер, в котором устройства ввода, такие как клавиатура, могут только посылать сигнал на монитор, который получает данные и отображает вывод.

• Полудуплексный режим: Здесь два устройства, участвующие в процессе передачи данных, могут отправлять и получать данные. Это происходит только по одному, а не оба одновременно. Это означает, что при двунаправленном потоке данных данные не поступают с обоих устройств одновременно. Возьмем в качестве примера рацию, в которой сигналы отправляются и принимаются одним и тем же устройством, но отправка и прием не происходят одновременно.
• Полнодуплексный режим: Здесь связь между двумя устройствами происходит в двух направлениях, и оба устройства могут отправлять или получать данные одновременно. Для этой цели существуют два канала, так как отправка и получение могут происходить одновременно. Наиболее распространенным примером полнодуплексного режима, который вы увидите, является мобильный телефон, по которому вы можете говорить с кем-то и слышать его одновременно.

Какие уровни есть в модели OSI?

Модель OSI состоит из семи отдельных уровней, которые обычно описываются сверху вниз. В модели OSI есть 7 уровней: прикладной, презентационный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Эти слои визуально представляют то, что происходит в сетевой системе. Понимание модели OSI может помочь в определении источника сетевых проблем, разработке приложений и лучшем понимании того, какие сетевые продукты работают с какими уровнями. Каждый уровень модели OSI отвечает за определенную функцию и взаимодействует с уровнями выше и ниже него. DDoS-атаки нацелены на определенные сетевые уровни; прикладной уровень атакует целевой уровень 7, а уровень протокола атакует целевые уровни 3 и 4.

1. Физический уровень

В модели взаимодействия открытых систем (OSI) физический уровень является самым нижним уровнем. Физический уровень в модели OSI отвечает за передачу данных с одного компьютера на другой. Это касается не данных этих битов, а установления физического соединения с сетью. Он взаимодействует с реальным оборудованием, а также с сигнальными механизмами.

2. Канальный уровень

Вторым уровнем модели OSI является канальный уровень. Он также известен как уровень 2. Канальный уровень управляет доставкой сообщений от узла к узлу. Основная цель этого уровня — обеспечить безошибочную передачу данных от одного узла к другому через физический уровень. Уровень канала передачи данных скрывает нижележащие аппаратные детали и представляет себя как средство связи с верхним уровнем.

3. Сетевой уровень Источник: Freepik

На физическом уровне в модели OSI сетевой уровень является третьим уровнем. Он служит двум основным целям. На «сетевом уровне» процесса интернет-коммуникаций эти соединения устанавливаются путем пересылки пакетов данных туда и обратно между разными сетями. Кроме того, сетевой уровень определяет схему адресации для уникальной идентификации каждого устройства в объединенной сети.

4. Транспорт

Уровень 4 модели OSI, известный как транспортный уровень, обеспечивает прозрачную передачу данных между конечными пользователями, а также предоставляет услуги надежной передачи данных на верхние уровни. Транспортный уровень отвечает за доставку всего сообщения из прикладной программы исходного устройства в прикладную программу целевого устройства.

5. Сеанс 

Сеансовый уровень — это уровень модели взаимодействия открытых систем ISO (OSI), который управляет компьютерными диалогами (соединениями). Он отвечает за установление, поддержку, синхронизацию и завершение сеансов между приложениями конечного пользователя. Он использует службы транспортного уровня, позволяя приложениям устанавливать и поддерживать сеансы, а также синхронизировать их.

6. Представление

Шестой уровень модели взаимодействия открытых систем (OSI) — уровень представления. Это гарантирует, что сообщение будет доставлено на верхний уровень в согласованном формате. Это связано с синтаксисом и семантикой сообщений. Данные, полученные с прикладного уровня, извлекаются и обрабатываются на этом уровне, чтобы их можно было передавать по сети.

7. Приложение  Источник: Freepik

Верхним уровнем модели взаимодействия открытых систем (OSI) является уровень приложения. Уровень приложений содержит ряд протоколов, которые часто требуются пользователям. Этот уровень также запрашивает различные типы информации из своего нижнего уровня, который является уровнем представления. Этот уровень служит основой для пересылки и хранения электронной почты.

Заключение 

Физический уровень взаимосвязи устройств в модели OSI помог обеспечить безопасную и беспрепятственную передачу данных через устройства и поддерживать подключение служб приложений. Все это возможно благодаря семи слоям, из которых он состоит. Наземный уровень, физический уровень, обеспечивает все аппаратные соединения с сетью и гарантирует, что следующие процессы могут происходить без ошибок. Таким образом, функция физического уровня в модели OSI весьма значительна, что делает его важным с точки зрения безопасности и эффективности.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Что означает физический уровень?

Физический уровень в модели OSI — это самый нижний уровень эталонной модели OSI. Он отвечает за передачу данных с одного компьютера на другой. Он определяет оборудование, необходимое для подключения компьютеров, например провода, устройства, частоты и импульсы. Для видимости сетевого оборудования необходим физический уровень.

2. Что такое протоколы физического уровня?

Протокол физического уровня — это набор правил, регулирующих передачу данных между компьютерами в сети. В качестве примеров можно привести волоконно-оптические кабели, цифровые сети с интеграцией служб, Ethernet, универсальную последовательную шину (USB), Bluetooth и другие протоколы физического уровня.

3. Какие устройства используют физический уровень?

Повторители, концентраторы, сетевые карты (NIC), кабели и разъемы являются примерами устройств физического уровня.