На каких уровнях модели osi работают сетевой адаптер и драйвер сетевого адаптера

Сетевая архитектура Windows и модель OSI

В этом разделе рассматривается сетевая архитектура Windows и то, как сетевые драйверы Windows реализуют четыре нижних уровня модели OSI.

Общие сведения о всех семи уровнях модели см. в разделе Модель OSI.

Операционные системы Microsoft Windows используют сетевую архитектуру, основанную на семиуровневой сетевой модели, разработанной Международной организацией по стандартизации (ISO).

Представленная в 1978 году эталонная модель ISO Open Systems Interconnection (OSI) описывает сеть как «ряд уровней протокола с определенным набором функций, выделенных для каждого уровня. Каждый слой предлагает определенные службы для более высоких слоев, экранируя эти уровни от сведений о том, как они реализуются. Четко определенный интерфейс между каждой парой смежных слоев определяет службы, предлагаемые нижним и более высоким уровнями, и способ доступа к этим службам».

На следующей схеме показана модель OSI.

Сетевые драйверы Microsoft Windows реализуют четыре нижних уровня модели OSI.

Физический уровень

Физический уровень — это самый низкий уровень модели OSI. Этот уровень управляет приемом и передачей неструктурированного потока необработанных битов через физическую среду. В нем описываются электрические и оптические, механические и функциональные интерфейсы для физической среды. Физический слой несет сигналы для всех более высоких слоев.

В Windows физический уровень реализуется с помощью сетевого интерфейса карта (NIC), его приемопередатчика и среды, к которой подключен сетевой адаптер.

Уровень канала данных

Уровень связи данных отправляет кадры между физическими адресами и отвечает за обнаружение ошибок и восстановление, происходящие на физическом уровне.

Уровень канала данных также разделен Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE) на два подслоя: управление доступом к мультимедиа (MAC) и управление логическими ссылками (LLC).

MAC

Подслой MAC управляет доступом к физическому уровню, проверяет ошибки кадров и управляет распознаванием адресов полученных кадров.

В сетевой архитектуре Windows подслой MAC реализуется в сетевом адаптере. Сетевой адаптер управляется драйвером программного устройства, который называется драйвером мини-порта. Windows поддерживает несколько вариантов драйверов мини-портов, включая драйверы мини-портов WDM, диспетчеры вызовов мини-портов (MCM) и промежуточные драйверы минипорта.

LLC

Подслой LLC обеспечивает безошибочной передачу кадров данных с одного узла на другой. Подслой LLC устанавливает и завершает логические связи, управляет потоком кадров, последовательностью кадров, подтверждением кадров и повторной передачой непризнанных кадров. Подслой LLC использует подтверждение кадра и повторную передачу для обеспечения практически безошибочной передачи по ссылке на указанные выше слои.

В Windows подслой LLC реализуется программным драйвером, известным как драйвер протокола.

Сетевой уровень

Сетевой уровень управляет работой подсети. Этот уровень определяет физический путь, который должны пройти данные, на основе следующего:

• условия сети;
• Приоритет службы
• Другие факторы, такие как маршрутизация, управление трафиком, фрагментация кадров и повторная сборка, сопоставление логических и физических адресов и учет использования

Сетевой уровень реализуется драйвером протокола.

Транспортный уровень

Транспортный уровень гарантирует, что сообщения доставляются без ошибок, последовательно и без потери или дублирования. Этот уровень избавляет протоколы более высокого уровня от заботы о передаче данных со своими коллегами.

Минимальный транспортный уровень требуется в стеках протоколов, которые включают в себя надежную сеть или подслой LLC, предоставляющий возможности виртуального канала. Например, так как драйвер транспорта NetBEUI для Windows является подслоем LLC, совместимым с OSI, его функции транспортного уровня минимальны. Если стек протоколов не включает в себя подслой LLC и если сетевой уровень ненадежный и (или) поддерживает датаграммы (как в случае со слоем IP TCP/IP или уровнем IPX NWLink), транспортный уровень должен включать виртуализацию и подтверждение кадров, а также повторную передачу непризнанных кадров.

В сетевой архитектуре Windows транспортный уровень реализуется драйвером протокола, который иногда называется драйвером транспорта.

Источник

Функциональное соответствие видов коммуникационного оборудования уровням модели osi

Лучшим способом для понимания отличий между сетевыми адаптерами, повторителями, мостам, коммутаторами и маршрутизаторами является рассмотрение их работы в терминах модели OSI. Соотношение между функциями этих устройств и уровнями модели OSI показано на рисунке 1.12.

Повторитель, который регенерирует сигналы, за счет чего позволяет увеличивать длину сети, работает на физическом уровне.

Сетевой адаптер работает на физическом и канальном уровнях. К физическому уровню относится та часть функций сетевого адаптера, которая связана с приемом и передачей сигналов по линии связи, а получение доступа к разделяемой среде передачи, распознавание МАС-адреса компьютера — это уже функция канального уровня.

Мосты выполняют большую часть своей работы на канальном уровне. Для них сеть представляется набором МАС-адресов устройств. Они извлекают эти адреса из заголовков, добавленных к пакетам на канальном уровне, и используют их во время обработки пакетов для принятия решения о том, на какой порт отправить тот или иной пакет. Мосты не имеют доступа к информации об адресах сетей, относящейся к более высокому уровню. Поэтому они ограничены в принятии решений о возможных путях или маршрутах перемещения пакетов по сети.

Рис. 1.12. Соответствие функций коммуникационного оборудования модели OSI

Маршрутизаторы работают на сетевом уровне модели OSI. Для маршрутизаторов сеть — это набор сетевых адресов устройств и множество сетевых путей. Маршрутизаторы анализируют все возможные пути между любыми двумя узлами сети и выбирают самый короткий из них. При выборе могут приниматься во внимание и другие факторы, например, состояние промежуточных узлов и линий связи, пропускная способность линий или стоимость передачи данных.

Для того, чтобы маршрутизатор мог выполнять возложенные на него функции ему должна быть доступна более развернутая информация о сети, нежели та, которая доступна мосту. В заголовке пакета сетевого уровня кроме сетевого адреса имеются данные, например, о критерии, который должен быть использован при выборе маршрута, о времени жизни пакета в сети, о том, какому протоколу верхнего уровня принадлежит пакет.

Благодаря использованию дополнительной информации, маршрутизатор может осуществлять больше операций с пакетами, чем мост. Поэтому программное обеспечение, необходимое для работы маршрутизатора, является более сложным.

На рисунке 1.12показан еще один тип коммуникационных устройств — шлюз, который может работать на любом уровне модели OSI.Шлюз(gateway) — это устройство, выполняющее трансляцию протоколов. Шлюз размещается между взаимодействующими сетями и служит посредником, переводящим сообщения, поступающие из одной сети, в формат другой сети. Шлюз может быть реализован как чисто программными средствами, установленными на обычном компьютере, так и на базе специализированного компьютера. Трансляция одного стека протоколов в другой представляет собой сложную интеллектуальную задачу, требующую максимально полной информации о сети, поэтому шлюз использует заголовки всех транслируемых протоколов.

Источник

Как работают сетевые устройства согласно сетевой модели OSI

Для облегчения понимания работы всех сетевых устройств, перечисленных в статье Сетевые устройства, касательно уровней сетевой эталонной модели OSI, Я сделал схематичные рисунки с небольшими комментариями.

Посмотрите, как происходит передача данных между двумя соединенными компьютерами. Заодно Я выделю работу сетевой карты на компьютерах, т.к. именно она является сетевым устройством, а компьютер – в принципе нет. (Все картинки кликабельны — для увеличения картинки кликните по ней.)

Приложение на компьютере PC1 отправляет данные другому приложению находящемуся на другом компьютере PC2. Начиная с верхнего уровня (уровень приложений) данные направляются к сетевой карте на канальный уровень. На нём сетевая карта преобразует фреймы в биты и отправляет в физическую среду (например, кабель витую пару). На другой стороне кабеля поступает сигнал, и сетевая карта компьютера PC2 принимает эти сигнала, распознавая их в биты и формируя из них фреймы. Данные (содержащиеся в фреймах) декапсулируются к верхнему уровню, и когда доходят до уровня приложений, соответствующая программа на компьютере PC2 получает их.

Повторитель. Концентратор.

Репитер и концентратор работают на одном и том же уровне, поэтому касательно сетевой модели OSI они изображаются одинаково. Для удобства представлений сетевых устройств будем их отображать между нашими компьютерами.

Репитер и концентратор устройства первого (физического) уровня. Они принимают сигнал, распознают его, и пересылают сигнал далее во все активные порты.

Сетевой мост. Коммутатор.

Сетевой мост и коммутатор тоже работают на одном уровне (канальном) и изображаются они соответственно одинаково.

Оба устройства уже второго уровня, поэтому помимо распознавания сигнала (подобно концентраторам на первом уровне) они декапсулируют его (сигнал) в фреймы. На втором уровне сравнивается контрольная сумма трейлера (прицепа) фрейма. Затем из заголовка фрейма узнаётся MAC-адрес получателя, и проверяется его наличие в коммутируемой таблице. Если адрес присутствует, то фрейм обратно инкапсулируется в биты и отправляется (уже в виде сигнала) на соответствующий порт. Если адрес не найден, происходит процесс поиска этого адреса в подключенных сетях.

Маршрутизатор.

Как Вы видите, маршрутизатор (или роутер) – это устройство третьего уровня. Вот как примерно роутер функционирует: На порт поступает сигнал, и роутер распознаёт его. Распознанный сигнал (биты) формируют фреймы (кадры). Сверяется контрольная сумма в трейлере и MAC-адрес получателя. Если все проверки прошли успешно, фреймы формируют пакет. На третьем уровне маршрутизатор исследует заголовок пакета. В нем присутствует IP адрес пункта назначения (получателя). На основе IP-адреса и собственной таблицы маршрутизации роутер выбирает наилучший путь следования пакеты к получателю. Выбрав путь, роутер инкапсулирует пакет в фреймы, а затем в биты и отправляет их в виде сигналов на соответствующий порт (выбранный в таблице маршрутизации).

Заключение

Теперь у Вас достаточно знаний, чтобы определить какие устройства и как работают. Если у Вас остались вопросы, задавайте их мне и в ближайшее время Вам или Я или другие пользователи непременно помогут.

Источник