Сразу скажу, что резать провода и распиливать коммутаторы мы не будем. Часть аудитории, возможно, огорчится. В этой статье мы поговорим о том, как работает сеть, точнее как преобразовывается информация при её передаче. Постараюсь изложить доступно для новичков.
Основная задача сети — передавать информацию. Естественно, что информация передается не как угодно, а по определенным правилам. Совокупность правил называют протоколом. При передаче информации образуется взаимодействие программ, протоколов, железа и среды передачи данных (например, проводов). Все этапы преобразования информации от программы до электрических импульсов в проводах разделяется на этапы (уровни). Их семь. По русски их называют именно уровнями, а по английски Layer.
Перечислим эти семь уровней:
- Layer 1 — физический
- Layer 2 — канальный
- Layer 3 — сетевой
- Layer 4 — транспортный
- Layer 5 — сеансовый
- Layer 6 — уровень представления
- Layer 7 — прикладной
Первый уровень самый нижний, тут идет работа с сигналами в среде передачи данных. Например, если у нас сеть на витой паре, то на первом уровне у нас идет обработка электрических сигналов, которые распространяются по этой витой паре.
Второй уровень отвечает за физическую адресацию. У кажого устройства в сети есть свой уникальный физический адрес (его называют MAC-адресом), который назначается для каждой железки на заводе изготовителе. Эти MAC-адреса нужны для взаимодействия устройств в сети по некоторой упрощенной схеме. Есть даже протокол второго уровня, называется ARP. Представим себе сеть из трех ПК и все они включены в один коммутатор. Например, ПК1 отправляет информацию для ПК2. Коммутатор принимает информацию от ПК1 и в этот момент у коммутатора возникает вопрос, а на каком-же порту у меня находится ПК2? За это как раз и отвечает Layer 2. У коммутатора в памяти хранится таблица соответствия номеров портов и MAC-адресов тех устройств, которые подключены к портам коммутатора. На основе этих соответствий коммутатор всегда знает на каком его порту находится ПК2. Таблица эта обновляется при подключении или отключении устройств от коммутатора.
На третьем уровне уже появляются логическая адресация. Самая распространенная на данный момент адресация в сетях — это IP. Каждому устройству в сети назначается IP-адрес. Это делается или автоматически или вручную. IP адресация предоставляет больше возможностей, чем физическая адресация на уровне 2 и благодаря IP адресации впринципе возможно существование сложных и масштабных сетей, таких как интернет. Здесь нужно сделать одну ремакру. Работа третьего уровня и IP-адресация невозможна, если не будет работать второй уровень. Иными словами, если устройства «увидят» друг друга в сети на втором уровне, то тогда можно переходить на уровень выше. Так же как и без первого уровня, т.е. без проводов невозможна работа всех вышестоящих уровней. Какие же «бонусы» дает IP-адресация, будет рассказано в следующих статьях, а пока главное принять за веру этот факт. Например, некоторые коммутаторы умеют подсматривать значения IP-адресов в проходящих данных и на основе определенных правил могут преобразовывать данные. Такие коммутаторы называют коммутаторами третьего уровня или сокращенно L3.
Четверый уровень работает непосредственно с протоколами. На третьем уровне все получили IP-адреса и по этим адресам устройства могут найти друг друга в сети (точнее сказать — в правильно настроенной сети), где бы они не находились физически. На четвертом уровне осуществляется непосредственная передача информации согласно правилам (протоколам) от одного IP-адреса до другого IP-адреса. Наиболее известные протоколы четвертого уровня TCP и UDP. Передача информации как правило осуществляется в виде посылок опредленного размера. Эти посылки называют пакетам. У каждого пакета есть полезная емкость для передаваемых данных и служебная часть, в которую записаны IP-адрес отправителя, IP-адрес получателя и другие вещи, которыми пока можно голову не забивать.
Пятый, шестой и седьмой уровни для упрощения можно объединить в один и сказать так — это драйвера сетевых плат, операционная система, пользовательские программы. Мы не можем влезть внутрь операционной системы и сказать как там информация подготавливается для передачи. Поэтому здесь данное объединение уровней совсем не влияет ни на понимание ни на сам процесс передачи данных.
Понимание работы всех этих уровней необходимо как правило при возникновении различного рода проблем в сети. Если интересно узнать об изложенном более подробно, то можно посмотреть хорошую статью на Wikipedia.
