Сетевой уровень (Network layer) На этом уровне решаются следующие задачи:
Маршрутизация и перевод логических адресов в физические
Понятие «сеть» на сетевом уровне аналогично его определению на канальном. Сеть – это структура с определенной базовой топологией. Для доставки данных в пределах каждой из таких сетей используются протоколы канального уровня.
Сетевой уровень обеспечивает доставку данных между любыми двумя узлами в составной вычислительной сети, объединяющей несколько сетей с различными базовыми топологиями. Это становиться возможным благодаря функциям маршрутизации, которые требуют наличия сетевого адреса в пакете.
Маршрутизацией называется выбор наилучшего маршрута доставки сообщения в сети. Критериями выбора являются время передачи данных или надежность. Время зависит от пропускной способности канала и интенсивности трафика. Оно может оцениваться в среднем за период.
Для выполнения функции маршрутизации сети соединяются между собой 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 англ. - прыжок), каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит сообщение.
На рис. 3.7 показаны четыре сети, связанные тремя маршрутизаторами. Между узлами А и В данной составной сети пролегают два маршрута: первый через маршрутизаторы 1 и 3, а второй через маршрутизаторы 1, 2 и 3.
Рис. 3.7 - Пример составной сети
согласование разных технологий,
упрощение адресации в крупных сетях
создание надежных и гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями.
Сообщения сетевого уровня называют пакетами (packets). При доставке пакетов на сетевом уровне используется номер сети. Адрес получателя состоит из старшей части - номера сети и младшей - номера узла в этой сети. Все узлы одной сети имеют одинаковую старшую часть адреса. Поэтому термин «сеть» на сетевом уровне можно определить более формально как совокупность узлов, сетевой адрес которых содержит один и тот же номер сети.
Есть два различных способа работы сетевого уровня:
Метод взаимодействия без логического соединения (метод дейтаграмм).
метод взаимодействия с логическим соединением (метод виртуальных каналов).
Метод дейтаграмм – простейший метод, в котором каждый пакет рассматривается как самостоятельный объект (рис. 3.8).
Рис. 3.8 – Метод дейтаграмм
Пакет передается без установления логического канала, т.е. без предварительного обмена служебными пакетами для выяснения готовности приемника, и без ликвидации логического канала, т.е. без пакета, подтверждающего окончание передачи.
При использовании метода виртуальных каналов (рис. 3.9) пакет передается только после того, как будет установлено логическое соединение между приемником и передатчиком. Каждому информационному пакету сопутствует один или несколько служебных пакетов: для подтверждения установки соединения, получения пакета, разрыва соединения, запроса на повторную передачу.
Рис. 3.9 – Метод виртуальных каналов