Analiza modelu OSI – warstwa fizyczna (cz. 2)

W poprzednim artykule omówiliśmy ogólne znaczenie modelu OSI, który pozwala nam lepiej zrozumieć, jak dane przepływają przez całą sieć.

Analiza modelu OSI w prostych słowach – wstęp (cz. 1) – Grupa E

Dziś na tapet weźmiemy pierwszą warstwę tego modelu – czyli warstwę fizyczną.

To ona stanowi fundament całej komunikacji sieciowej. W teorii jest to dość proste, jednak w praktyce kryje wiele zagadnień, które mogą sprawiać potencjalne problemy, jeśli nie zostaną odpowiednio zrozumiane.

Warto przyjrzeć się jej dokładniej, bo to od niej wszystko się zaczyna – dlatego dziś to zrobimy.

Czym jest warstwa fizyczna?

Przytoczmy definicję z pierwszej części artykułu:

Warstwa fizyczna, odpowiada za przesyłanie sygnałów elektrycznych lub optycznych między urządzeniami. W praktyce oznacza to wszystko, co wiąże się z fizycznym połączeniem – kable, złącza czy nawet fale radiowe w przypadku Wi-Fi. To tutaj dane przekształcane są w sygnały, które mogą być zrozumiane przez urządzenia po obu stronach połączenia.

Metaforycznie, kiedy robimy drogę, musimy położyć asfalt – bez tego nie da się po niej jechać.

Elementy warstwy fizycznej

Warstwa fizyczna składa się z kilku elementów, które wspólnie tworzą fundament każdej sieci. Zrozumienie ich roli pozwala lepiej zdiagnozować problemy związane z siecią.

Są to:

1. Media transmisyjne:

• Kable miedziane (tzw. skrętka): Jest to najczęściej spotykany nośnik danych w sieciach lokalnych (LAN). Ich działanie opiera się na przesyłaniu impulsów elektrycznych.
• Światłowody: Wykorzystują impulsy świetlne do transmisji danych, oferując przy tym wyższą prędkość i dłuższy zasięg aniżeli kable miedziane.
• Fale radiowe: Bazują bezprzewodowe sieci Wi-Fi. Oferują wygodę, lecz są bardziej podatne na zakłócenia.

2. Złącza i interfejsy:

• RJ-45: To standardowe złącze używane w kablach miedzianych do Ethernetu.
• Złącza światłowodowe: Np. SC (Subscription Channel) czy LC (Lucent/Little Channel), służące do łączenia światłowodów.
• Antena Wi-Fi: Najważniejszy element dla połączeń bezprzewodowych przekształcający sygnał radiowy na dane.

3. Sygnały:

• Sygnały elektryczne: Przesyłane przez kable miedziane.
• Sygnały optyczne: Wykorzystywane w światłowodach.
• Sygnały radiowe: Używane w komunikacji bezprzewodowej.

4. Topologia sieci:

• Gwiazda, magistrala, pierścień: Sposób, w jaki urządzenia sieciowe są połączone. Każda z nich ma swoje wady i zalety oraz określony wpływ na sposób przesyłania sygnałów.

Najczęstsze problemy z warstwą fizyczną

Nawet najlepiej doinwestowana infrastruktura sieciowa może być podatna na awarię, jeśli elementy warstwy fizycznej nie są właściwie skonstruowana lub użytkowane.

Oto kilka najczęstszych problemów:

1. Zakłócenia elektromagnetyczne:

• Występują, gdy kable miedziane są blisko źródeł silnych pól elektromagnetycznych, takich jak np. silniki elektryczne. Może to powodować spadki prędkości lub przerwy w transmisji danych.

2. Zasięg sygnału:

• Kable miedziane mają ograniczony zasięg (do ok. 100 metrów). Światłowody natomiast, pozwalają nam na dużo większe odległości, ale za to instalacja jest kosztowniejsza.

3. Zakłócenia radiowe:

• Sieci Wi-Fi mogą być zakłócane przez inne urządzenia pracujące na tych samych częstotliwościach, np. przez kuchenki mikrofalowe czy inne sieci bezprzewodowe. Rozwiązaniem tego problemu jest odpowiednie umiejscowienie routera i wybór mniej zatłoczonego kanału.

4. Jakość złącz:

• Słabej jakości złącza mogą prowadzić do utraty sygnału lub niestabilnego połączenia. Należy stosować sprawdzone i odpowiednio zainstalowane złącza (zwłaszcza przy światłowodach – tutaj nawet niewielkie zanieczyszczenie może wpłynąć drastycznie jakość sygnału).

Diagnostyka problemów w warstwie fizycznej

Kiedy sieć nie działa prawidłowo, warto zacząć od podstaw, czyli sprawdzić elementy warstwy fizycznej.

Oto kilka kroków, które mogą pomóc w identyfikacji problemu:

1. Sprawdzenie okablowania:

• Upewnij się, że kable są prawidłowo podłączone, sprawne i nie są skręcone lub zagięte w sposób, który mógłby negatywnie wpłynąć na przepływ sygnału.

2. Testowanie zasięgu:

• W przypadku sieci Wi-Fi sprawdź zasięg sygnału w różnych miejscach. Może okazać się, że potrzebne jest wzmocnienie sygnału za pomocą dodatkowych punktów dostępowych.

3. Analiza zakłóceń:

• Zidentyfikuj potencjalne źródła zakłóceń elektromagnetycznych i spróbuj oddalić od nich urządzenia.

4. Użycie narzędzi diagnostycznych:

• Można zastosować specjalistyczne urządzenia, takie jak np. testery kabli, aby dokładnie zlokalizować źródło problemu.

Tym samym omówiliśmy bardziej szczegółowo pierwszą warstwę modelu OSI.

Do zobaczenia w części trzeciej!