Мережний рівень

Мережний рівень (Network layer) призначений для утворення єдиної транспортної системи, що поєднує кілька мереж, причому ці мережі можуть використовувати різні принципи передачі повідомлень (технологію) між кінцевими вузлами й мати довільну структуру зв'язків. Функції мережного рівня досить різноманітні. Почнемо їхній розгляд на прикладі об'єднання локальних мереж.

Усередині мережі доставка даних забезпечується відповідним канальним рівнем, а от доставкою даних між мережами займається мережний рівень, що і підтримує можливість правильного вибору маршруту передачі повідомлення навіть у тому випадку, коли структура зв'язків між складовими мережами має характер, відмінний від прийнятого в протоколах канального рівня. Мережі з'єднуються між собою спеціальними пристроями, — маршрутизаторами. Маршрутизатор — це пристрій, що збирає інформацію про топологію міжмережевих з'єднань і на її основі пересилає пакети мережного рівня в мережу призначення. Щоб передати повідомлення від відправника, що перебуває в одній мережі, одержувачеві, що перебуває в іншій мережі, потрібно зробити деяку кількість транзитних передач між мережами, або хопів (від hop — стрибок), щоразу вибираючи підходящий маршрут. Таким чином, маршрут являє собою послідовність маршрутизаторів, через які проходить пакет.

На рис.2.3 показані чотири мережі, зв'язані трьома маршрутизаторами. Між вузлами А и В даної мережі пролягають два маршрути: перший через маршрутизатори 1 і 3, а другий через маршрутизатори 1, 2 і 3.

Рис.2.3. Приклад складеної мережі

Проблема вибору найкращого шляху називається маршрутизацією, і її рішення є однією з головних завдань мережного рівня. Ця проблема ускладнюється тим, що найкоротший шлях не завжди найкращий. Часто критерієм при виборі маршруту є час передачі даних по цьому маршруті; він залежить від пропускної здатності каналів зв'язку та інтенсивності трафіку, що може змінюватися із часом . Деякі алгоритми маршрутизації намагаються пристосуватися до зміни навантаження, у той час як інші приймають рішення на основі середніх показників за тривалий час. Вибір маршруту може здійснюватися й за іншими критеріями, наприклад надійності передачі.

Мережний рівень вирішує також завдання узгодження різних технологій, спрощення адресації у великих мережах і створення надійних і гнучких бар'єрів на шляху небажаного трафіку між мережами.

Повідомлення мережного рівня прийнято називати пакетами (packets). При організації доставки пакетів на мережному рівні застосовують поняття "номер мережі". У цьому випадку адреса одержувача складається зі старшої частини — номера мережі й молодшої — номера вузла в цій мережі. Всі вузли однієї мережі повинні мати однакову старшу частину адреси, тому можна сказати, що мережа —- це сукупність вузлів, мережна адреса яких містить однаковий номер мережі.

На мережному рівні визначаються два види протоколів. Перший вид — мережні протоколи (routed protocols) — реалізують просування пакетів через мережу. Саме ці протоколи звичайно мають на увазі, коли говорять про протоколи мережного рівня. Однак часто до мережного рівня відносять і інший вид протоколів, називаних протоколами обміну маршрутною інформацією або просто протоколами маршрутизації (routіng protocols). За допомогою цих протоколів маршрутизатори збирають інформацію про топологію міжмережевих з'єднань.

Протоколи мережного рівня реалізуються програмними модулями операційної системи, а також програмними та апаратними засобами маршрутизаторів.

На мережному рівні працюють протоколи ще одного типу, які відповідають за відображення адреси вузла, що використовується на мережному рівні, у локальну адресу мережі. Такі протоколи часто називають протоколами дозволу адрес — Address Resolutіon Protocol, ARP. Іноді їх відносять не до мережного рівня, а до канального, хоча тонкощі класифікації не змінюють їхньої суті.

Прикладами протоколів мережного рівня є протокол міжмережевої взаємодії ІP стека TCP/ІP і протокол міжмережевого обміну пакетами ІPX стека Novell.