Сетевой уровень модели OSI
7 |
ПРИКЛАДНОЙ |
Сетевой процесс к приложениям |
6 |
ПРЕДСТАВЛЕНИЙ |
Представление данных |
5 |
СЕАНСОВЫЙ |
Обмен данными между узлами |
4 |
ТРАНСПОРТНЫЙ |
Сквозные соединения |
3 |
СЕТЕВОЙ |
Доставка данных *Маршрутизирует пакеты данных;*Выбирает оптимальный путь для
доставки данных;*Обеспечивает логическую адресацию и выбор
пути. |
2 |
КАНАЛЬНЫЙ |
Доступ к среде |
1 |
ФИЗИЧЕСКИЙ |
Передача двоичных
данных |
Сетевой
уровень (NetworkLayer) служит
для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей,
причемэти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи
сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой
связей.
На сетевом уровне сам термин сеть наделяют специфическим значением.
До сих пор мы понимали сеть, как совокупность компьютеров, соединенных между
собой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использующих для
передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой
топологии (т.е. технологию).
Внутри сети доставка данных обеспечивается соответствующим
канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой
уровень, который и поддерживает возможность правильного выбора маршрута передачи
сообщения даже в том случае, когда структура связей между составляющими сетями
имеет характер, отличный от принятого в протоколах канального
уровня.
Сети
соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами.
Маршрутизатор – это устройство,
которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании
пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Чтобы передать сообщение от
отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети,
нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями, или хопов (от hop– прыжок),
каждый раз, выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет
собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит
пакет.
На
рис.5 показаны
четыре сети, связанные тремя маршрутизаторами. Между узлами А и В данной сети
пролегают два маршрута: первый через маршрутизаторы 1 и 3, а второй через
маршрутизаторы 1,2 и 3.
Рисунок 5. Пример составной
сети
Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией, и ее решение является
одной из главных задач сетевого уровня. Эта проблема осложняется тем, что самый
короткий путь не всегда самый лучший. Часто критерием при выборе маршрута
является время передачи данных по этому маршруту; оно зависит от пропускной
способности каналов связи и интенсивности трафика, которые могут изменяться с
течением времени. Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к
изменению нагрузки, в то время как другие принимают решения на основе средних
показателей за длительное время. Выбор маршрута может осуществляться и по другим
критериям, например надежности передачи.
Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к
получателю и могут быть разделены на два класса: протоколы с установкой
соединения и без него.
Протоколы
с установкой соединения
начинают передачу данных с вызова или установки маршрута следования пакетов от
источника к получателю. После чего начинают последовательную передачу данных и
затем по окончании передачи разрывают связь.
Протоколы
без установки соединения
посылают данные, содержащие полную адресную информацию в каждом пакете. Каждый
пакет содержит адрес отправителя и получателя. Далее каждое промежуточное
сетевое устройство считывает адресную информацию и принимает решение о
маршрутизации данных. Письмо или пакет данных передается от одного
промежуточного устройства к другому до тех пор, пока не будет доставлено
получателю. Протоколы без установки соединения не гарантируют поступление
информации получателю в том порядке, в котором она была отправлена, так как
разные пакеты могут пройти разными маршрутами. За восстановление порядка данных
при использовании сетевых протоколов без установки соединения отвечают
транспортные протоколы.
Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packets). При организации доставки
пакетов на сетевом уровне используется понятие “номер сети”. В этом случае адрес
получателя состоит из старшей части – номера сети и младшей – номера узла в этой сети. Все
узлы одной сети должны иметь одну и ту же старшую часть адреса, поэтому термину
“сеть” на сетевом уровне можно дать и другое, более формальное определение: сеть– это совокупность узлов, сетевой
адрес которых содержит один и тот же номер сети.
Функции Сетевого уровня:
·
Для моделей с установлением соединения – установление
соединения:
·
Присвоение
адреса сетевому узлу. Каждый хост в сети должен иметь уникальный адрес, который
определяет, где он находится. Этот адрес обычно назначается из иерархической
системы. В Internet
адреса известны как адреса протокола IP.
·
Продвижение данных. Так как многие сети разделены на подсети и
соединяются с другими сетями широковещательными каналами, сети используют шлюзы
или роутеры (маршрутизаторы) для доставления пакетов между сетями. Это также
используется в интересах мобильных приложений, когда пользователь двигается от
одной базовой станции к другой, в этом случае пакеты (сообщения) должны
следовать за ним.
На сетевом уровне определяются два вида протоколов. Первый вид –сетевыепротоколы (routedprotocols) – реализуют
продвижение пакетов через сеть. Именно эти протоколы обычно имеют в виду, когда
говорят о протоколах сетевого уровня. Однако часто к сетевому уровню относят и
другой вид протоколов, называемых протоколами обмена маршрутной информацией или
просто протоколамимаршрутизации (routingprotocols). С помощью этих
протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений.
Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями операционной
системы, а также программными и аппаратными средствами
маршрутизаторов.
На сетевом уровне работают протоколы еще одного типа, которые
отвечают за отображение адреса узла, используемого на сетевом уровне, в
локальный адрес сети. Такие протоколы часто называют протоколамиразрешенияадресов–AddressResolutionProtocol, ARP. Иногда их относят не к сетевому
уровню, а к канальному, хотя тонкости классификации не изменяют их
сути.
Работающие на этом уровне устройства (маршрутизаторы) условно
называют устройствами третьего уровня (по номеру уровня в модели
OSI).