Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключѐнных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. Примером протокола может быть 10Base-T технологии Ethernet.
Канальный уровень (Data Link layer). На физическом уровне пересылаются только биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи данных может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого биты группируются в группы, называемые кадрами (frames). Примерами протоколов канального уровня являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.
Изначально планировалось транспортировку сообщений полностью возложить на этот уровень, но он явно не справляется со своей задачей, поэтому в модели OSI решение этой задачи возлагается на два следующих уровня – сетевой и транспортный.
Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причѐм эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей.
Протоколы канального уровня локальных сетей обеспечивают доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией. Это очень жѐсткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой, то есть гетерогенные сети. Можно было бы усложнять протоколы канального уровня, но для сохранения простоты процедур передачи данных для типовых топологи, и для сохранения возможности ввода произвольных топологий вводится дополнительный сетевой уровень.
На сетевом уровне работают протоколы ещѐ одного типа, которые отвечают за отображение адреса узла, используемого на сетевом уровне, в локальный адрес сети. Такие протоколы часто называют протоколами разрешения адресов – Address Resolution Protocol, ARP.
Транспортный уровень (Transport layer) обеспечивает приложениям или верхним уровням стека – прикладному и сеансовому – передачу данных с той степенью надѐжности, которая им требуется. Модель OSI определяет 5 классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг.
Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети – компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell.
Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать всѐ с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.
Представительный уровень (Presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом еѐ содержания. За счѐт уровня представления информации, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.
Прикладной уровень (Application layer) – это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message). Примерами служб прикладного уровня могут являться файловые службы NFS и FTP.
Для избежания несоответствий протоколов, стали появляться комитеты по стандартизации. В настоящее время в сетях используется большое количество стеков коммуникационных протоколов. Наиболее распространѐнными являются следующие стеки: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS,SMB, DECnet, SNA и OSI. Все эти стеки, кроме SNA на нижних уровнях – физическом и канальном, - используют одни и те же хорошо стандартизованные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и некоторые другие, которые позволяют использовать во всех сетях одну и ту же аппаратуру.
Основные протоколы Протоколы Telnet.
Протоколы Telnet выполняют эмуляцию терминала, позволяющую на удаленном компьютере, называемом клиентом Telnet, получить доступ к ресурсам другого компьютера - сервера Telnet. Протоколы Telnet осуществляют проекцию клиентского компьютера на сервер Telnet так, что этот компьютер выглядит как терминал, подключенный непосредственно к локальной сети. Данная проекция, по сути, является образом программного обеспечения, виртуальным терминалом, способным взаимодействовать с удаленной хост-системой. Эмулированные терминалы работают в текстовом режиме и могут выполнять такие процедуры, как просмотр меню (позволяя пользователям выбирать из них нужные опции) или доступ к приложениям сервера. Пользователи начинают сеанс Telnet с запуска клиентского программного обеспечения Telnet, а затем регистрируются на сервере Telnet.
Возможности протоколов Telnet ограничены выполнением приложений и просмотром информации, хранящейся на сервере. Они являются протоколами "только для просмотра" и неприменимы для операций корпоративного использования файлов типа выгрузки информации из основной системы.
Протокол FTP.
Протокол FTP обеспечивает эффективную передачу файлов между двумя компьютерами, на которых он применяется. В качестве протокола FTP используется приложениями, а пользователи применяют его как программу для выполнения операций с файлами. FTP обеспечивает доступ к файлам и каталогам, а также позволяет выполнять определенные операции, типа перемещения различных каталогов. Он взаимодействует с Telnet, обеспечивая успешную регистрацию на сервере FTP и последующий перенос файлов.
Даже тогда, когда FTP применяется пользователями вручную в качестве программы, его функции ограничены просмотром каталогов и манипуляциями с ними, печатанием содержимого файлов и копированием файлов между хост-системами. Он не может выполнять удаленные файлы в виде программ.
Истоки FTP лежат в UNIX, и многие устройства и сети используют UNIX в качестве своей операционной системы. Использование FTP в качестве команды в сетевом мире вне данного контекста может привести к неприятностям, так как UNIX чувствительна к регистру. Большинство ее команд, каталогов и имен файлов допускают только нижний регистр. Система Windows NT нечувствительна к регистру, хотя распознает в именах файлов символы обоих регистров. Работая с Windows NT, можно печатать команду любым способом, однако следует помнить, что не все применяют NT, и поэтому надежнее вводить команду в нижнем регистре - ftp.
Протокол TFTP.
Простейший протокол передачи файлов TFTP - это сокращенная стандартная версия FTP, которую можно применять по выбору, когда точно известно, что нужно и где это найти. В нем нет средств для просмотра каталогов, он позволяет лишь посылать и получать файлы, причем блоки посылаемых данных намного меньше, чем в FTP. Важно и то, что TFTP открывает только публичные файлы и не предоставляет доступа к специальной информации. Протокол NFS.
Протокол сетевой файловой системы NFS, применяемый для корпоративной работы с файлами, обеспечивает взаимодействие двух файловых систем различных типов. Предположим, что программное обеспечение сервера NFS работает на сервере NetWare, а клиентское программное обеспечение NFS - на хост-системе UNIX. NFS позволяет прозрачным образом сохранить файлы UNIX в области оперативной памяти сервера NetWare, которая, в свою очередь, доступна пользователям UNIX. Несмотря на различия между файловыми системами NetWare и UNIX (по чувствительности к регистру, длине имен файлов, защите и т.д.), пользователи обеих систем могут получить доступ к одному и тому же файлу своим обычным способом.
NFS имеет более широкие возможности, чем FTP и TFTP. Он может выполнять удаленные файлы, открывать графические приложения на вашем рабочем компьютере, импортировать и экспортировать материалы, т.е. манипулировать приложениями на расстоянии.
Протокол SMTP.
Простой протокол пересылки почты SMTP регулирует работу электронной почты, применяя метод буферизации, или очередности. После того как сообщение послано адресату, оно записывается в буфер (обычно на диск). Программное обеспечение адресата регулярно проверяет этот буфер, и обнаруженное в нем сообщение достигает пункта назначения.
Протокол LPD.
Данный протокол предназначен для корпоративного использования принтера. Демон LPD вместе с программой Line Printer (LPR) позволяет буферизовывать задания для печати и посылать их на сетевые принтеры.