28. Проектирование сетевого уровня. Реализация сервиса без установления соединения.

Сетевой уровень занимается разработкой маршрутов доставки пакетов от отправителя до получателя. Чтобы добраться до пункта назначения, пакету может потребоваться преодолеть несколько транзитных участков между маршрутизаторами.

Для достижения этих целей сетевой уровень должен обладать информацией о топологии подсети связи (то есть о множестве всех маршрутизаторов) и выбирать нужный путь по этой подсети. Он должен также заботиться о том, чтобы нагрузка на маршрутизаторы и линии связи была, по возможности, более равномерной. Наконец, если источник и приемник находятся в различных сетях, именно сетевой уровень должен уметь решать проблемы, связанные с различиями в сетях.

Реализация сервиса без установления соединения

Если транспортному уровню сетевой уровень предоставляет сервис без установления соединения, пакеты внедряются в подсеть по отдельности и их маршруты рассчитываются независимо. При этом никакой предварительной настройки не требуется. В этом случае пакеты часто называют дейтаграммами, по аналогии с телеграммами, а подсети, соответственно, — дейтаграммными.

Принцип работы дейтаграммных подсетей.

Пусть процесс Р1(рис) хочет послать длинное сообщение для Р2. Он передает свое послание транспортному уровню, сообщает ему о том, что доставить данные необходимо процессу Р2, выполняющемуся на хосте Н2. Код транспортного уровня исполняется на хосте Н1; более того, обычно он является частью операционной системы.

Предположим, что сообщение в четыре раза длиннее максимального размера пакета, поэтому сетевой уровень должен разбить его на четыре пакета (1, 2, 3 и 4) и послать их все поочередно на маршрутизатор А. Здесь вступает в игру оператор связи. Каждый маршрутизатор имеет свою внутреннюю таблицу, по которой он определяет дальнейший путь пакета при каждом из возможных адресов назначения. Каждая запись таблицы состоит из двух полей: пункт назначения (адресат) и выходящая линия для данного адресата. Во втором поле могут использоваться только линии, непосредственно соединенные с данным маршрутизатором. Так, например, на рис у маршрутизатора А имеются только две исходящие линии — ведущие к В и к С, поэтому все входящие пакеты должны пересылаться на какой-то из этих двух маршрутизаторов, даже если они не являются адресатами. Изначальная таблица маршрутизации А показана на рисунке под соответствующей надписью.

Пакеты 1, 2 и 3, прибывая на маршрутизатор А, кратковременно сохраняются для того, чтобы можно было проверить их корректную доставку по контрольной сумме. Затем в соответствии с таблицей А все они пересылаются на маршрутизатор С. После этого пакет 1 уходит на Е, откуда доставляется на маршрутизатор локальной сети, F. Когда он прибывает на F, он инкапсулируется в кадр уровня передачи данных и передается на хост Н2 по локальной вычислительной сети. Пакеты 2 и 3 следуют по тому же маршруту. Однако с пакетом 4 связана несколько иная история. После прибытия на А он пересылается на маршрутизатор В несмотря на то, что адресом назначения является F, как и у первых трех пакетов. По каким-то своим причинам маршрутизатор А решил послать пакет 4 по новому маршруту. Может быть, это стало следствием затора где-то на линии АСЕ, возникшего при пересылке трех пакетов, в результате чего маршрутизатор решил обновить свою таблицу.