Назначение физического уровня
Физическое подключение
Независимо от того, подключаетесь ли вы к домашнему локальному принтеру или же к веб-сайту в другой стране, для передачи данных по сети необходимо сначала установить физическое подключение к локальной сети. В качестве физического подключения может использоваться проводное соединение с помощью кабеля или беспроводное соединение по радиоканалу.
Тип используемого физического подключения зависит от конфигурации сети. Например, в офисах многих компаний сотрудники используют настольные компьютеры или ноутбуки, физически подключенные кабелями к общему коммутатору. Сети такого типа называют проводными. Данные в них передаются по физическому кабелю.
Помимо возможности проводного подключения многие компании обеспечивают беспроводное подключение для ноутбуков, планшетных компьютеров и смартфонов. При использовании беспроводных устройств данные передаются с помощью радиоволн. Беспроводное подключение широко распространено, так как частные пользователи и предприятия одинаково раскрывают его преимущества. При беспроводном подключении устройства в беспроводной сети должны подключаться к беспроводной точке доступа (AP) или беспроводному маршрутизатору, как показано на рисунке.
Беспроводной маршрутизатор
Компоненты точки доступа:
- Беспроводные антенны (они встроены в версию маршрутизатора, показанную на рисунке выше.)
- Несколько коммутационных портов Ethernet
- Порт подключения к сети Интернет
Подобно корпоративному офису, большинство домов предлагают как проводное, так и беспроводное подключение к сети. На рисунках показан домашний маршрутизатор и ноутбук, подключенный к локальной сети (LAN).
Проводное подключение к беспроводному маршрутизатору
Сетевые интерфейсные платы
Сетевые интерфейсные платы (Network Interface Card, NIC) служат для подключения устройства к сети. Сетевые платы Ethernet используются для проводного подключения, как показано на рисунке, а сетевые платы беспроводной локальной сети (Wireless Local Area Network, WLAN) — для беспроводного подключения. Устройство конечного пользователя может содержать один или оба типа сетевых плат. Например, если сетевой принтер оснащен только сетевой платой Ethernet, то он должен подключаться к сети с помощью кабеля Ethernet. Другие устройства, например планшеты и смартфоны, могут быть оснащены только сетевой платой WLAN и поэтому для них необходимо использоваться беспроводное подключение.
Проводное подключение с использованием сетевой интерфейсной платы Ethernet
С точки зрения производительности не все физические соединения равноценны.
Физический уровень
Физический уровень OSI обеспечивает средства транспортировки битов, образующих кадр данных канального уровня, по средствам сетевого подключения. Этот уровень принимает от канального уровня целый кадр данных и кодирует его в виде последовательности сигналов, которые затем пересылаются по средству подключения локальной сети. Закодированные биты, из которых состоит кадр, принимаются либо оконечным, либо промежуточным устройством.
Нажмите кнопку «Воспроизведение» на рисунке и посмотрите процесс инкапсуляции. Последняя часть этого процесса показывает биты, отправляемые через физический носитель. Физический уровень кодирует кадры и формирует электрические, оптические или радиосигналы, с помощью которых представлена информация о битах в каждом кадре. Затем эти сигналы последовательно передаются по средствам подключения.
Физический уровень узла назначения принимает эти отдельные сигналы от средств подключения, восстанавливает представляемые ими биты и передает эти биты на канальный уровень в виде целого кадра.
Анимация показывает небольшую сеть с веб-сервером и веб-клиентом. Рисунок показывает компоненты, которые составляют сообщение. Ethernet кадр и IP-пакет, сегмент TCP и пользовательские данные. Анимация начинается с подготовки веб-сервером страницы на языке гипертекстовой разметки (HTML) в качестве данных для отправки. Заголовок протокола HTTP уровня приложений добавляется в начало данных в формате HTML. Заголовок содержит различные данные, включая версию HTTP, которую использует сервер, а также код состояния, указывающий, что у него имеется информация для веб-клиента. Протокол уровня приложений HTTP передает данные веб-страницы в формате HTML на транспортный уровень TCP. Протокол транспортного уровня добавляет дополнительную информацию к данным HTTP для управления обменом информацией между веб-сервером и веб-клиентом. Информация IP добавляется к информации TCP. IP назначает соответствующие IP-адреса источника и места назначения. Такая информация называется IP-пакетом. Протокол Ethernet добавляет информацию в начало и конец IP-пакета, чтобы создать кадр. Затем кадр преобразуется в строку бинарных битов, отправляемых по сетевому пути веб-клиенту.