6. Мережний рівень

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.