Компютерні мережі

Розділ 1. Загальні принципи побудування обчислювальних мереж.

Зміст. 
1.1. Еволюція обчислювальних систем. 
1.2. Стандартні стеки комунікаційних протоколів. 
1.3. Модель OSI. Функціональні рівні моделі OSI. 
1.4. Основні проблеми побудування мереж. 
 
1.1. Еволюція обчислювальних систем. 
Концепція обчислювальних мереж є логічним результатом еволюції комп'ютерної технології. Перші комп'ютери 50-х років були громіздкі, дорогоцінні і призначалися для дуже невеликої кількості спеціально підготовлених користувачів. Такі комп'ютери не були призначені для інтерактивної роботи користувача і використовувалися у режимі пакетної обробки інформації. На цьому етапі розвитку комп'ютерних технологій інтересами користувачів в значній мірі нехтували, поскільки пакетний режим був самим ефективним для використання обчислювальної потужності найдорожчого пристрою обчислювальної машини - процесора. По мірі здешевлення процесорів на початку 60-х років з'явились нові способи організації обчислювального процесу, які дозволили врахувати інтереси користувачів. Почали розвиватися інтерактивні багатотермінальні системи розподілу часу. У таких системах комп'ютер віддавався у розпорядження одразу декільком користувачам. Кожний користувач отримував у своє розпорядження термінал, за допомогою якого він міг вести діалог із комп'ютером. Термінали розміщувалися за межами обчислювального центру і розосереджувалися по всьому підприємству. 
Багатотермінальні системи, що працювали у режимі розподілу часу, були першим кроком на шляху створення локальних комп'ютерних мереж. Але хронологічно першими з'явилися глобальні комп'ютерні мережі тому, що для об'єднання комп'ютерів використовувалися вже існуючі на той час лінії зв'яку - телефонні, телеграфні. Саме при побудуванні глобальних мереж було вперше запропоновано і відпрацьовано більшість основних ідей і концепцій сучасних обчислювальних мереж. 
Універсальний тезіс про користь стандартизації, справедливий для всіх галузей, у комп'ютерних мережах набуває особливого значення. Без прийняття всіма виробниками загальноприйнятих правил побудування обладнання прогрес у справі "будування" мереж був би неможливий. Поняття "відкрита система" стає звичним у комп'ютерній термінології. Взагалі, відкритою системою може бути названа будь-яка система, яка побудована у відповідності із загальнодоступними специфікаціями, які відповідають стандартам і прийнятими у результаті загального обговорення всіма зацікавленими сторонами. 
Використання при розробці систем відкритих специфікацій (формалізованого опису апаратних і програмних компонентів, способів їх функціонування, взаємодії з іншими компонентами, умов експлуатації, обмежень і особливих характеристик) дозволяє третім сторонам розробляти для цих систем різні апаратні або програмні засоби розширення та модифікації, а також створювати програмно-апаратні комплекси з продуктів різних виробників. 
В обчислювальній техніці початок розвитку ідеології побудування відкритих систем пов'язується із створенням комп'ютерів серії ІВМ 360, які дозволяли застосовувати одне й те ж системне і прикладне програмне забезпечення на будь-яких комп'ютерах із ІВМ подібною архітектурою. Даний підхід виявився достатньо ефективним і отримав подальший розвиток при побудуванні компютерів тієї ж фірми. У рамках мережних технологій "відкритість" систем застосовується з метою забезпечення можливості підключення до комп'ютерної мережі обладнання різних фірм без додаткового доопрацювання мережного апаратного і програмного забезпечення. Прямування до максимального упорядкування та спрощення процесів розробки, модернізації та розширення мереж визначило необхідність введення стандартів, що регламентують принципи та процедури організації взаємодії абонентів комп'ютерних мереж. Роботою по стандартизації обчислювальних мереж займається велика кількість організацій, які розробляють стандарти: окремих фірм, спеціальних комітетів і об'єднань, національні та міжнародні. Деякі стандарти, які безперервно розвиваються, можуть переходити з однієї категорії до іншої.  
Яскравим прикладом відкритої системи є міжнародна мережа Internet. Ця мережа розвивалася у повній відповідності до вимог, що пред'являються до відкритих систем. У розробці її стандартів приймали участь тисячі спеціалістів-користувачів цієї мережі з різних університетів, наукових організацій і фірм-виробників обчислювальної апаратури і програмного забезпечення, які працюють в різних країнах. Сама назва стандартів, які визначають роботу мережі Internet - Request For Comments (RFC), що можна перекласти як "запит на коментарі", - показує гласний та відкритий характер приймаємих стандартів. В результаті мережа Internet зуміла об'єднати в собі найрізноманітніше обладнання і програмне забезпечення великої кількості мереж, розкиданих по всьому світі. 
На особливу увагу в розвитку технічної і технологічної бази інформатизації заслуговують багатокористувацькі обчислювальні системи та мережі (БОСМ). Багатокористувацька обчислювальна система (БОСМ) – це зв’язана відкрита багатотермінальна система, яка працює під керуванням одного комп’ютера, чи зв’язана відкрита багатотермінальна і/або багатомашинна, і/або багатопроцесорна система, що працює з розподіленими обчислювальними, програмними та інформаційними ресурсами.  
 
1.2. Стандартні стеки комунікаційних протоколів. 
Протокол, інтерфейс та сервіс. Стек протоколів. 
Поняття протоколу, інтерфейсу та сервісу є фундаментальними при здійсненні вибору на етапах проектування, розробки, упровадження, доопрацювання, супроводу та встановлення взаємозв’язків у мережі. Для цього всю процедуру поділяють на декілька ієрархічно пов'язаних між собою задач. Для здійснення передавання необхідно мати систему правил, які забезпечать обмін даними між двома системами належним чином. До цих правил можна внести, наприклад, такі умови: яка із систем починає або закінчує передавання; чи має бути підтвердження при надходженні даних і яким воно має бути; чи будуть серед отриманих даних виділені особливо та якими будуть подальші дії. Систему правил, яка керує обміном даними між системами (або обміном даними між еквівалентними рівнями в системах), називають протоколом. Ієрархічно організована сукупність протоколів називається стеком комунікаційних протоколів. 
Комунікаційні протоколи можуть бути реалізовані як програмно, так і апаратно. Програмний модуль що реалізує деякий протокол, часто для скорочення називають "протоколом". При цьому співвідношення між протоколом - формально визначеною процедурою і протоколом - програмним модулем, який реалізує цю процедуру, аналогічно співвідношенню між алгоритмом розв'язання деякої задачі і програмою, що розв'язує цю задачу. Розглянемо тепер дві системи А і В, які обмінюватимуться даними через деяке середовище (рис. 1.2.2).

Рис. 1.2.1. Логічний обмін даними.

 
Рис. 1.2.2. Логічний обмін даними через  середовище. 
Можна розглядати цей процес або з фізичного боку (тобто яким чином дані передаються в середовище системою, що надсилає їх, та передаються із середовища до системи, що їх приймає), або з логічного боку (тобто яким чином система, що передає дані, адресує, формує їх та забезпечує, щоб система яка їх приймає, розуміла ці дані). Отже, фізично кожна система взаємодіє із середовищем; логічно кожна система взаємодіє з іншою системою. Взаємодія будь-якої системи та середовища також потребує деякого набору правил для керування фізичним передаванням даних. Цей набір правил називають інтерфейсом. У загальному випадку, коли система являє собою набір шарів, інтерфейс охоплює набір правил передавання інформації через межу між суміжними об'єктами. 
Іншим важливим поняттям є сервіс (послуги). У відкритих системах сервіс є просто забезпечення певних функцій або зручностей верхньому рівню, набор яких забезпечує інтерфейс. Крім прикладного шару кожний рівень застосовує власні особливості та можливості, щоб забезпечити сервіс або послуги верхньому рівню.  
Найважливішим напрямком стандартизації у області обчислювальних мереж є стандартизація комунікаційних протоколів. На сьогодні у мережах застосовується велика кількість стеків комунікаційних протоколів. Найпопулярнішими є стеки: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, DECnet, SNA i OSI. Усі ці стеки, крім SNA на нижніх рівнях - фізичному і канальному, - застосовують одні й ті ж добре стандартизовані протоколи Ethernet, Token Ring, FDDI та деякі інші, які дозволяють застсовувати у всіх мережах одну й ту ж апаратуру. Зато на верхніх рівнях всі стеки працюють за своїми власними протоколами. Ці протоколи часто не відповідають поділу на рівні, пропонуємому моделлю OSI. Наприклад, функції сеансового та рівня подання, як правило, об'єднані з прикладним рівнем. Така невідповідність пов'язана з тим, що модель OSI з'явилась як результат узагальнення вже існуючих і реально використовуємих стеків, а не навпаки. 
Стек OSI. Слід чітко відрізняти модель OSI і стек OSI. В той час як модель OSI є концептуальною схемою взаємодії відкритих систем, стек OSI являє собою набір конкретних специфікацій протоколів. На відміну від інших стеків протоколів стек OSI повністю відповідає моделі OSI, він поєднує специфікації протоколів для всіх семи рівнів взаємодії, визначених у цій моделі. На нижніх рівнях стек OSI підтримує Ethernet, Token Ring, FDDI, протоколи глобальних мереж X.25 i ISDN, - тобто застосовує розроблені зовні стека протоколи нижніх рівнів, як і всі інші стеки. Протоколи мережного, транспортного і сеансового рівнів стека OSI специфіційовані та реалізовані різними виробниками, але розповсюджені поки що мало. Найпопулярними протоколами стека OSI є прикладні протоколи. До них відносяться : протоколи передачі файлів FTAM, протокол емуляції термінала VTP, протоколи довідкової служби Х.500, електронної почти Х.400 і ряд інших. 
З-за своєї складності протоколи OSI потребують великих витрат обчислювальної потужності процесора, що робить їх такими, що підходять для потужних машин, а не для мереж персональних комп'ютерів. 
Стек OSI - міжнародний, незалежний від виробників стандарт. Його підтримує уряд США у своїй програмі GOSIP, у відповідності з якою всі комп'ютерні мережі, які встановлюються у урядових закладах США після 1990 року, повинні або безпосередньо підтримувати стек OSI, або забезпечувати засоби для переходу до стеку OSI, і таких, що почали створювати пілотні проекти дуже мало. З тих, хто працює у цьому напрямку, можна назвати Військово-морське відомство США і мережа NFSNET. Один з найкрупніших виробників, який підтримує OSI, є компанія AT&T, її мережа Stargroup повністю базується на цьому стеці. 
Стек ТСР/ІР. Стек ТСР/ІР був розроблений за ініціативою Міністерства оборони США майже 30 років тому для зв'язку експериментальної мережі ARPAnet з іншими мережами як набір загальних протоколів різнорідного обчислювального середовища. Сьогодні це найпопулярніший стек протоколів і використовується для зв'язку комп'ютерів всесвітньої інформаційної мережі Internet, а також у великій кількості корпоративних мереж. 
Стек ТСР/ІР на нижньому рівні підтримує всі популярні стандарти фізичного і канального рівнів: для локальних мереж - це Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальних - протоколи роботи на аналогових комутуємих і виокремлених лініях SLIP, PPP, протоколи територіальних мереж X.25 i ISDN. 
Основними протоколами стека, що дали йому назву, є протоколи ІР і ТСР. Ці протоколи у термінології моделі OSI відносяться до мережного та транспортного рівнів відповідно. ІР забезпечує просування пакета по складеній мережі, а ТСР гарантує надійність його доставки. 
Поскільки стек ТСР/ІР з самого початку розроблявся для глобальної мережі Internet, він має ряд особливостей, що дають йому переваги перед іншими протоколами (ці переваги будуть розглянуті під час детального розгляду роботи протоколів стека ТСР/ІР), коли мова йдеться про побудування мереж, які охоплюють глобальні зв'язки. Сьогодні велика кількість локальних, корпоративних і територіальних мереж використовують протоколи ТСР/ІР. 
Стек ІРX/SPX. Цей стек є орігінальним стеком протоколів фірми Novell, що розроблений для мережної операційної системи NetWare, ще на початку 80-х років. Протоколи мережного та сеансового рівнів Internetwork Packet Exchange (IPX) i Sequenced Packet Exchange (SPX), які дали назву стекові, є прямою адаптацією протоколів XNS фірми Xerox. Популярність стека IPX/SPX безпосередньо пов'язана із операційною системою Novell NetWare, яка до недавнього часу зберігала світове лідерство по числу встановлених систем. 
Більшість особливостей стека IPX/SPX обумовлені орієнтацією перших версій OC NetWare (до версії 4.0) на роботу у локальних мережах невеликих розмірів, які складалися з комп'ютерів із незначними ресурсами. В результаті протоколи стека IPX/SPX на свою реалізацію вимагали менший обсяг оперативної пам'яті ніж протоколи стека ТСР/ІР і до недавнього часу добре працювали у локальних мережах.

1.3. Модель OSI. Функціональні  рівні моделі OSI. 
Основні принципи архітектури відкритих систем. 
Організація взаємодії між пристроями у мережі є складною задачею. Як відомо, для розв'язання складних задач використовується універсальний прийом - декомпозиція, тобто поділ однієї складної задачі на декілька простіших задач-модулів. Процедура декомпозиції поєднує в собі чітке визначення функцій кожного модуля, що розв'язує окрему задачу, і інтерфейс між ними. У результаті досягається логічне спрощення задачі, а крім того з'являється можливість модифікації окремих модулів без зміни іншої частини системи.  
При декомпозиції часто використовують багаторівневий підхід. Він полягає в наступному. Всю множину модулів поділяють на рівні. Рівні утворюють ієрархію, тобто мають вищерозташовані та нижчерозташовані рівні. Множину модулів, що складають кожний рівень, сформовано таким чином, що для виконання своїх задач вони звертаються із запитами тільки до модулів безпосередньо прилежного нижчерозташованого рівня. З іншої сторони, результати роботи всіх модулів, що належать деякому рівню, можуть бути передані тільки модулям сусіднього вищерозташованого рівня. Така ієрархічна декомпозиція задачі передбачає чітке визначення функції кожного рівня та інтерфейсів між рівнями. 
На початку 80-х років ряд міжнародних організацій по стандартизації - ISO, ITU-T та деякі інші - розробили модель, яка відіграла значну роль у розвитку мереж. Ця модель називається моделлю взаємодії відкритих систем OSI, (Open System Interconnection). У моделі OSI засоби взаємодії поділяються на сім рівнів.  
Еталонна модель взаємодії відкритих систем має на меті визначати абстрактні межі, всередині яких можуть розроблятися стандарти. Конкретні системи розробляються на базі цих стандартів. Надзвичайно важливо розуміти різницю між архітектурою та конкретною реалізацією. Треба чітко усвідомити, що багаторівнева архітектура зовсім не обов'язково приводить до багаторівневої реалізації. Для того, щоб це відбулося, система має бути спроектована та реалізована як багаторівнева система.

 
Рис. 1.3.1. Еталонна модель взаємодії  відкритих систем. 
Як і в системах телеобробки, основним, з точки зору користувача, є прикладний, сьомий рівень. 
Модель OSI описує тільки системні засоби взаємодіі, що реалізуються операційною системою, системними утілітами, системними апаратними засобами. Модель не поєднує засоби взаємодії прикладних програм кінцевих користувачів. Свої власні протоколи взаємодії прикладні програми користувачів реалізують звертаючись до системних засобів. Тому необхідно відрізняти рівень взаємодії прикладних програм кінцевих користувачів і прикладний рівень. 
Цей рівень забезпечує виконання прикладних процесів користувачів і визначає семантику, тобто смисловий зміст інформації, якою обмінюються відкриті системи у процесі їх взаємодії. З цією метою даний рівень, крім протоколів взаємодії прикладних процесів, підтримує протоколи передачі файлів, віртуального терміналу, електронної пошти та їм подібні. Всі інші рівні зв’язують прикладні процеси, розміщені на верхньому рівні, з фізичним середовищем передавання, що розташоване на найнижчому рівні. Одиниця даних, якою оперує прикладний рівень, звичайно називається повідомленням (message). Існує велика кількість служб прикладного рівня. Як приклад протоколів прикладного рівня можна навести: NCP у операційній системі Novell NetWare, SMB у Microsoft Windows NT, NFS, FTP i TFTP, що входять до стеку протоколів ТСР/ІР. 
Слід також мати на увазі, що прикладна програма кінцевого користувача може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI. Наприклад, деякі СУБД мають вбудовані засоби віддаленого доступу до файлів. У цьому випадку додаток, виконуючи доступ до віддалених ресурсів, не використовує системну файлову службу, він обходить верхні рівні OSI і звертається напряму до системних засобів, відповідальних за транспортування повідомлень по мережі, які розташовуються на нижчих рівнях моделі OSI.  
Наступний (шостий) рівень називається рівнем подання (даних). Він визначає єдиний для всіх відкритих систем синтаксис інформації, що передається, і виконує перетворення даних між пристроями з різними форматами даних (наприклад, з ANCII у EBCDIC. Необхідність цього рівня обумовлена різною формою подання інформації в мережі передачі даних і комп'ютерах. Даний рівень відіграє важливе значення у забезпеченні "відкритості" систем, дозволяючи їм спілкуватися між собою незалежно від внутрішньої мови і гарантує, що інформація, яка передається прикладним рівнем однієї системи, буде зрозуміла прикладному рівню іншої системи. На цьому рівні може виконуватися шифрування та дешифрування даних, завдяки якому захист інформації під час обміну данимизабезпечується відразу для всіх прикладних служб. Прикладом такого протоколу є протокол Secure Socket Layer (SSL), який забезпечує захист інформації під час обміну даними для протоколів прикладного рівня стека ТСР/ІР. 
П'ятий рівень називають сеансовим тому, що основним його призначенням є організація сеансового зв'язку між прикладними процесами, розташованими в різних абонентських системах. На даному рівні створюються порти для прийому і передачі повідомлень і організуються з'єднання - логічні канали між процесами. Необхідність протоколів даного рівня визначається відносною складністю мережі передачі даних і прямуванням забезпечити достатньо високу надійність передачі інформації. 
На сеансовому рівні визначається, яка з сторін є активною на даний момент, а також надає засоби синхронізації. Останні дозволяють організовувати контрольні точки у довгих передачах, щоб у випадку відмови можна було повернутися назад до останньої контрольної точки, не починаючи всю передачу даних спочатку. На практиці небагато прикладних програм застосовують сеансовий рівень і він рідко реалізується у вигляді окремих протоколів, хоч функції цього рівня часто поєднують з функціями прикладного рівня і реалізують у одному протоколі. 
Четвертий рівень – транспортний рівень відкритих систем – відповідає за прозоре передавання інформації надійним та економічно вигідним способом між об’єктами (ПК) сеансового рівня. Транспортний рівень звільняє об’єкти сеансового рівня від проблем реального транспортування даних. Він також оптимізує послуги мережі з метою досягнення мінімального рівня вартості експлуатаційних характеристик та відповідає за цілісність даних, що передаються в мережі. Функції транспортного рівня містять наскрізне послідовне керування, наскрізне керування потоком, знаходження та виправлення помилок, поточний контроль якості послуг. Транспортний рівень забезпечує передачу даних з тією степінню надійності, яка потрібна прикладним програмам. Модель OSI визначає п’ять класів сервісу, який надає транспортний рівень. Ці класи сервісу відрізняються послугами, що надаються: терміновістю, можливістю поновлення перерваного зв’язку, мультиплексуванням декількох з’єднань, утворених для різних прикладних протоколів через загальний транспортний протокол, а головне – виявлення та виправлення похибок передавання, таких як викривлення, втрата та дублювання пакетів. Вибір класу сервісу транспортного рівня визначається вмінням прикладної програми перевіряти дані та надійністю всієї системи транспортування у мережі. 
Починаючи з транспортного рівня, всі вищерозташовані протоколи реалізуються програмними засобами, які звичайно підключаються до складу мережної операційної системи.  
В якості прикладу транспортних протоколів можна навести протоколи TCP i UDP стека ТСР/ІР і протокол SPX стека Novell. 
Протоколи нижніх чотирьох рівнів узагалнено називають транспортною підсистемою, або транспортною службою, так як вони повністю розв'язують задачу транспортування повідомлень із заданим рівнем якості у составних мережах з довільною топологією та різними технологіями. Інші три рівні розв'язують задачі надання прикладних сервісів на основі транспортної підсистеми, що є.  
Третій рівень – мережний рівень відкритих систем – реалізує додаткові функції маршрутизації для того, щоб “кадри” канального рівня були прозорі (доступні) для різноманітного мережного обладнання, засобів передавання та доступу. Мережний рівень слугує для роботи у довільних мережних топологіях із збереженням простоти передавання пакету у базових топологіях. Раніше взаємодію неоднорідних (за топологією) мереж забезпечували за допомогою прикладних програм. 
Канальний рівень не дозволяє виконувати адресацію у складених мережах. Тому під час об’єднання мереж у кадри канального рівня додається заголовок мережного рівня. Цей заголовок дозволяє знаходити адресата у мережі із будь-якою топологією. 
Повідомлення мережного рівня прийнято називати пакетами (packets). Заголовок пакета мережного рівня має уніфікований формат, який не залежить від форматів кадрів канального рівня мереж, які входять у об’єднану мережу. Основне місце у заголовку мережного рівня відводиться адресі отримувача. При цьому застосовується не МАС-адреса, а складена адреса – номер мережі і номер абонента у цій мережі. Така адресація дозволяє протоколам мережного рівня складати точну схему зв’язку та вибирати оптимальні маршрути за будь-якої топології. Заголовок пакета мережного рівня може також містити додаткову інформацію, наприклад, час життя пакета у мережі, інформацію про зв’язки між мережами, дані для фрагментації та збирання пакету, інформацію про завантаженість мережі, вимоги до якості обслуговування і таке інше. 
Логічне з’єднання на мережному рівні забезпечує механізм доставки пакетів від відправника до отримувача у масштабі часу, який визначається мережним протоколом, що застосовується. За цим різні мережні протоколи можуть вносити різні технологічні затримки у передачу даних. 
Ключовим поняттям мережного рівня є поняття абстрактної комутаційної системи або міжмережного обміну. Комутація під час передавання маленьких блоків, а не файлів або великих повідомлень, має ряд переваг. По-перше, вона напряму відображається у базове мережне обладнання, що робить її дуже ефективною. По-друге, вона відокремлює процеси передачі даних від прикладних програм, дозволяючи комп’ютерам обробляти мережний трафік, не знаючи, які прикладні програми передають його. По-третє, вона робить систему гнучкою, підтримуючи мережні протоколи загального призначення. В-четверте, вона дозволяє адміністраторам мереж вводити нові мережні технології, модифікуючи тільки програмне забезпечення мережного рівня, не вносячи при цьому ніяких змін у прикладні програми. Логіка об’єднаної мережі відокремлює мережну взаємодію від деталей мережних технологій і приховує низькорівневі подробиці від користувача. Вона визначає проектування програм і фізичну адресацію та маршрутизацію.  
Є два методи призначення мережної адреси:

• у першому методі мережна та канальна адреси не співпадають, що забезпечує гнучкість за рахунок незалежності від формату адреси канального рівня. Недоліком методу є необхідність повторної (найчастіше вручну) нумерації станцій у мережі. Даний метод знайшов застосування у мережах, побудованих на базі протоколу ІР;
• у другому методі на мережному рівні застосовується адреса канального рівня. Це позбавляє адміністратора від привласнювання адрес вручну і встановлення відповідності між мережними та канальними адресами одного й того ж абонента у мережі. Однак цей метод призводить до складностей інтерпретації адреси вузла в мережах із різними форматами адрес. Метод знайшов застосування у мережах, побудованих на базі протоколу ІРХ.

На мережному рівні діють  два види протоколів. Перший відноситься  до визначення правил передачі пакетів  від кінцевих вузлів до маршрутизаторів  і між маршрутизаторами. Протоколи  мережного рівня реалізуються драйверами операційної системи, а також програмними та апаратними засобами маршрутизаторів. Прикладами протоколів мережного рівня є протокол ІР стека ТСР/ІР і протокол міжмережного обміну пакетами ІРХ Novell.  
Другий рівень– канальний рівень відкритих систем – формує з даних, що передаються на фізичному рівні, так звані кадри (frame) або послідовності кадрів. На цьому рівні здійснюється також керування доступом до передавального середовища, яке використовується кількома машинами. У локальних мережах застосовується поділюване середовище. Основним призначенням канального рівня є прийом кадру з мережі та відправлення його в мережу. Під час виконання цієї задачі канальний рівень здійснює:

• фізичну адресацію повідомлень, що передаються;
• дотримання правил застосування фізичного каналу;
• виявлення несправностей;
• керування потоками інформації.

Функції канального рівня реалізуються встановленими у комп’ютерах  мережними адаптерами та відповідними драйверами, а також різним комунікаційним обладнанням: мостами, комутаторами, маршрутизаторами. 
ІЕЕЕ (Institute of Electrical and Electronics Engenierings, Інститут електротехніки та електроніки) запропонував інший, такий що широко застосовується, варіант моделі OSI. ІЕЕЕ-модель відрізняється тим, що у локальних мережах канальний рівень поділяється на два підрівня:

• рівен керування логічним каналом (Logical Link Control – LLC);
• рівень доступу до середовища ((Media Access Layer – MAC).

Рівень LLC відповідає за достовірну передачу кадрів між станціями мережі і  взаємодіє з мережним рівнем. МАС-рівень лежить нижче LLC-рівня і забезпечує доступ до каналу передачі даних. Рівень LLC дає вищим рівням можливість керувати якістю послуг. LLC забезпечує сервіс трьох типів:

• cервіс без підтвердження доставки і встановлення з’єднання. Цей вид сервісу називають дейтаграмним, він не гарантує доставку кадрів;
• сервіс із встановленням з’єднання, здатний забезпечити надійний обмін кадрами;
• сервіс без встановлення з’єднання із підтвердженням доставки.

Головною функцією МАС-рівня є  забезпечення доступу до каналу. На цьому рівні формується фізична адреса пристрою, під’єднаного до каналу. Ця фізична адреса також називається МАС-адресою. Кожен пристрій мережі ідентифікується цією унікальною адресою, яка привласнюється всім мережним інтерфейсам пристрою. МАС-адреса дозволяє виконувати точечну адресацію кадрів, групову і широкомовну. Під час передачі даних у мережі відправник вказує МАС-адресу отримувача у кадрі, що передається. 
Крім того, МАС-рівень повинен узгоджувати дуплексний режим роботи рівня LLC із фізичним рівнем. Для цього він буферизує кадри для передачі їх за призначенням у момент отримання доступу до середовища. 
Перший рівень – фізичний рівень систем – визначає межу між фізичним середовищем (лінією зв’язку) та канальним рівнем. Еталонна модель відкритих систем фізичний рівень визначає так: ”Фізичний рівень забезпечує механічні, електричні, функціональні та процедурні способи активації, підтримки та деактивації фізичних з’єднань за побітової передачі між канальними об’єктами.” Для відкритих систем фізичний рівень забезпечує інтерфейс між комп'ютером, що бере (беруть) участь у взаємодії, та середовищем передавання дискретних сигналів. Фізичний рівень через інтерфейс керує потоком даних. 
Функції фізичного рівня реалізуються у всіх пристроях, підключених до мережі. У комп’ютері фізичний рівень підтримується мережним адаптером. Єдиним типом обладнання, яке працює тільки на фізичному рівні, є повторювачі. 
Прикладом протокола фізичного рівня може слугувати специфікація 10Base-T технології Ethernet, яка визначає в якості кабеля, що використовується, неекрановану кручену пару категорії 3 із хвильовим опором 100 Ом, з'єднувач RJ-45, максимальну довжину фізичного сегменту 100 метрів, манчестерський код для подання даних у кабелі, а також деякі інші характеристики середовища та електричних сигналів. 
Нульовий рівень - фізичне середовище передавання БОСМ (усі існуючі засоби та носії сигналу): багатожильні кабелі; звійні пари провідників; бі- та триаксиальні і силові кабелі; волоконно-оптичний кабель; телефонні кабелі; коаксіальні кабелі; радіоканали; супутникові телеметричні канали. 
Розглянуті фізичний, канальний та мережний рівні моделі OSI є обов’язковими практично для всіх технологій. Саме на цих рівнях формуються інформаційні потоки, відбувається комутація і маршрутизація по мережах та здійснюється доставка даних отримувачеві. У зв’язку з тим, що багато технологій розроблялися паралельно із прийняттям еталонної моделі OSI, назви і призначення їх підрівнів змінювалися для узгодження з цією моделлю. У таблиці 1.2.1 наведено відповідність трьох нижніх рівнів різних сучасних технологій рівням еталонної моделі OSI. 
Табл. 1.2.1