Hálózati réteg: típusai és tervezési kérdései

A teljes számítástechnika körében a Hálózat A réteg segít megismerni a tekervényes hálózati interakciókat. Sok hálózati rétegnek van kitéve, de az egyetlen jól ismert modell az OSI-megközelítés, 7 réteggel. Az OSI (Open System Interconnection) modell felvázolja az adatátvitel tiszta képét szabványos protokollokon keresztül. De pontosan mit teljesít ez a hét réteg? Ebben a hálózati keretrendszerben az alsó rétegek (1–4) többnyire az adatátvitelen dolgoznak, a felső rétegek (5–7) pedig az alkalmazásszintű adatokat kezelik. Minden réteget megadnak a megfelelő feladatokkal, majd továbbítja az információt a következő rétegre. Ebben a cikkben a hálózati réteg fogalmát, a funkciókat, a kérdéseket, protokollok és szolgáltatások.

Mi az a hálózati réteg?

A hálózati réteg felelős az irányításért alhálózat teljesítmény. Ez a réteg inkább az adatátvitel, az útválasztási és kapcsolási technológiák, a csomagok továbbításának és szekvenálásának, a hibakezelésnek, a logikai útvonalak létrehozásának kezelésére és a torlódások ellenőrzésére irányul.

A hálózati rétegek típusai

Az OSI hálózati modell mind a hét rétegének együttes teljesítménye a legszélesebb körben megvalósított megközelítéssé teszi az összes alkalmazást.

OSI megközelítés

Az alábbi munkamenet leírja az egyes rétegek funkcionalitását:

1). Alkalmazási réteg

Karbantartja az összes emberi és számítógépes interakciót, és ahol az alkalmazás hozzáférhetővé teheti a hálózati tevékenységeket. Ez azt jelenti, hogy az alkalmazási réteg olyan tevékenységeket kínál, mint az e-mail, a hálózati szoftver és a fájlátvitel. Az OSI modellben ez a réteg kommunikációs protokollokkal és interfészes megközelítésekkel rendelkezik, amelyeket a folyamatok közötti kommunikációhoz használnak egy IP-n keresztül. Ez a réteg csak szabványosítja a kommunikációt, és az alábbi szállítási réteg alapján kezeli az információcserét és meghatározza a hoszt-adat közötti adatátviteli útvonalakat.

2). Bemutató réteg

Itt az információkat felhasználható formátumban tárolják, és itt történik az adatok funkcionalitása Titkosítás . A bemutató réteg a modellben lévő információk továbbítására szolgál, amelyeket az alkalmazás réteg elfogad. Néhány esetben ezt a réteget szintaxis rétegnek nevezik. Ez a réteg biztosítja, hogy az alkalmazásréteg által az egyik rendszerben szállított adatok megfejthetők legyenek a másik rendszer alkalmazásrétege által.

3). Munkamenet réteg

A kapcsolatok működőképességén dolgozik, és felelős a különféle munkamenetek és portok kezeléséért. A munkamenet réteg koordinálja és befejezi a beszélgetéseket, az alkalmazások közötti beszélgetéseket és a cseréket.

4). Szállítási réteg

Ez a réteg az adatátvitel tevékenységét UDP és TCP protokollok segítségével hajtja végre. Információt továbbít a gazdagépeken és a végrendszereken. Kezeli a végponttól végpontig helyreállítást és az áramlásszabályozást. A szállítási réteg olyan szolgáltatásokat nyújt, mint az áramláskezelés, a multiplexelés, a kapcsolatorientált kommunikáció, és még a konzisztencia kezelése is. Ez a réteg felelős azért, hogy a fogadó számítógépeken keresztül a pontos alkalmazáshoz eljusson az információ. Statisztikai multiplexeléssel is rendelkezik, ahol ez megy az adatok szegmentálásával, a forrás és a cél port azonosítóinak hozzáadásával a szállítási réteg fejlécébe.

5.) Hálózati réteg

Dönti az információ továbbításának fizikai útvonalát. Ez a réteg inkább az adatátvitel, az útválasztási és kapcsolási technológiák, a csomagok továbbításának és szekvenálásának, a hibakezelésnek, a logikai útvonalak létrehozásának címzésére és a torlódások ellenőrzésére irányul.

6). Adatkapcsolati réteg

Ez a réteg az adatcsomagok titkosításának és visszafejtésének működésén dolgozik. Információt nyújt az átviteli protokollról és ellenőrzi a fizikai rétegben előforduló hibákat, az áramlásszabályozást és a keretszinkronizálást. Ez a réteg olyan szolgáltatásokat nyújt, mint az adatcsomag-keretezés, a keretszinkronizálás, a fizikai címzés, a tárolás és továbbítás kapcsolása és még sok más.

7). Fizikai réteg

Nyers fajta információt továbbít a fizikai közegen keresztül. A fizikai réteg biztosítja az átviteli közeg mechanikai, eljárási és elektromos interfészét. Még leírja a műsorszórási frekvenciákat, az elektromos csatlakozók tulajdonságait és más alacsony szintű tényezőket.

A hálózati réteg funkciói

Tisztázzuk egyértelműen a fenti terminológiákat, amelyeket a hálózati réteg végez:

• Címzés - Mind a forrás, mind a cél címet fenntartja a keret fejlécénél. A hálózati réteg címzéssel végzi el a hálózat egyes eszközeit.
• Csomagolás - A hálózati réteg azon csomagok átalakításán dolgozik, amelyeket a felső rétegéből kaptak. Ezt a funkciót az Internet Protocol (IP) biztosítja.
• útvonalválasztás - Mivel a legfőbb funkcionalitásnak számít, a hálózati réteg kiválasztja a legjobb utat az adatátvitelhez egy forrásponttól a célig.
• Internetmunka - Az internetes munka logikai kapcsolatot biztosít több eszközön keresztül.

Hálózati réteg tervezési kérdések

A hálózati réteg bizonyos tervezési problémákkal áll elő, amelyek az alábbiak szerint írhatók le:

1). Store-and-forward csomagváltás

Itt a legfontosabb elemek a hordozó berendezései (az útválasztók közötti összeköttetés a távvezetéken keresztül) és az ügyfél felszerelése.

tárolás és továbbítás csomagváltás

• A H1 közvetlen kapcsolatban áll az „A” hordozó útválasztóval, míg a H2 LAN kapcsolaton az „F” hordozó útválasztóval.
• Az egyik „F” hordozó útválasztó a hordozó berendezésén kívül helyezkedik el, mivel nem tartozik a hordozó alá, miközben protokollként, szoftverként és konstrukcióként tekinthető rá.
• Ez a kapcsoló hálózat akkor működik, amikor az adatátvitel akkor történik, amikor a gazdagép (H1) egy csomaggal a közeli útválasztóra továbbítja LAN (vagy) pont-pont kapcsolat a hordozóval. A hordozó addig tárolja a csomagot, amíg teljesen meg nem érkezik, így megerősíti az ellenőrző összeget.
• Ezután a csomagot továbbítják az útvonalon, amíg el nem éri a H2-t.

2). A szállítási réteg számára nyújtott szolgáltatások

A hálózati / szállítási réteg interfészen keresztül a hálózati réteg szállítja szolgáltatásait a szállítási réteghez. Felmerülhet a kérdés, hogy a hálózati réteg milyen típusú szolgáltatásokat nyújt?

Tehát ugyanazzal a lekérdezéssel haladunk, és megtudjuk a kínált szolgáltatásokat.

A hálózati réteg által kínált szolgáltatások kevés célt figyelembe véve vannak felvázolva. Ezek:

• A szolgáltatások nyújtása nem függhet az útválasztó technológiájától
• A szállítási réteget meg kell védeni a rendelkezésre álló útválasztók típusától, számától és topológiájától.
• A szállítási réteg címzéséhez a hálózatnak következetes számozási forgatókönyvet kell követnie a LAN és WAN kapcsolatoknál is.

Jegyzet: Ezután következik a kapcsolat-orientált vagy kapcsolat nélküli forgatókönyv

Itt két csoportosítás lehetséges a felajánlott szolgáltatások alapján.

Kapcsolat nélküli - Itt a csomagok továbbítása és behelyezése az alhálózatba egyenként történik. Nincs szükség további beállításra

Kapcsolat orientált - Az alhálózatnak megbízható szolgáltatást kell nyújtania, és az összes csomagot egyetlen útvonalon továbbítják.

3). Connectionless szolgáltatás megvalósítása

Ebben a forgatókönyvben a csomagokat datagrammaként, a megfelelő alhálózatokat datagram alhálózatokként nevezik meg. A datagram alhálózat útvonala a következő:

datagram alhálózat

igazságtábla

Amikor az átadandó üzenetméret négyszerese a csomag méretének, akkor a hálózati réteg 4 csomagra oszlik, majd néhány protokollt néhány protokollon keresztül továbbít az „A” útválasztóhoz. Minden útválasztó rendelkezik egy útválasztási táblával, ahol eldönti a célpontokat.
A fenti ábrán egyértelmű, hogy az „A” -tól érkező csomagokat továbbítani kell B-nek vagy C-nek akkor is, ha a rendeltetési hely „F”. Az „A” útválasztási táblázata a fentiekben egyértelműen vázolt.

Míg a 4-es csomag esetében az „A” -tól érkező csomagot „B” -re irányítják, még a célcsomópont is „F”. Az „A” csomag úgy dönt, hogy a 4-es csomagot más útvonalon továbbítja, mint az első három út. Ez az ACE útvonal mentén tapasztalható forgalmi torlódások miatt történhet. Így a

4). Kapcsolat-orientált szolgáltatás megvalósítása

Itt a kapcsolat-orientált szolgáltatás funkcionalitása működik a virtuális alhálózaton. A virtuális alhálózat végrehajtja az új útvonal elkerülésének műveletét minden egyes csomagátvitelnél. Ennek helyettesítéseként, amikor kapcsolat jön létre, a forrás csomópont és a cél csomópont közötti útvonalat választják ki és tartják fenn a táblákban. Ez az útvonal a forgalmi torlódások idején hajtja végre a műveletet.

A kapcsolat felszabadulásakor a virtuális alhálózatot is elutasítják. Ebben a szolgáltatásban minden csomag hordozza a saját azonosítóját, amely megadja a virtuális áramkör pontos címét. Az alábbi ábra a útválasztási algoritmus a virtuális alhálózaton.

Kapcsolat-orientált szolgáltatás megvalósítása

Hálózati réteg útválasztási protokollok

A hálózati útválasztási protokollok sokféle típusúak. Az összes protokollt az alábbiakban ismertetjük:

1). Routing Information Protocol

Ez a protokoll főként a LAN és WAN hálózatban valósul meg. Itt egy belső átjáró protokollnak van osztályozva, amely a távolság-vektor algoritmus használatának belső része.

2). Belső átjáró útválasztási protokoll

Ezt a protokollt a belső információ belső, a független rendszerbe történő továbbításához használják. A protokoll mögött álló fő cél a RIP korlátozásainak megsemmisítése a bonyolult hálózatokban. Sőt, kezel minden útvonal különféle mutatóit, a konzisztenciát, a sávszélességet és a késleltetett terhelést. A legnagyobb ugrás a 255-ből származik, és az útválasztási frissítéseket 90 másodperc sebességgel továbbítják.

3). Először nyissa meg a legrövidebb utat

Aktív útválasztási protokollnak tekintik, amelyet leginkább az internetes protokollokban használnak. Különösen a kapcsolat állapotú útválasztási protokoll, és a belső átjáró protokoll osztályozásába kerül.

4). Külső átjáró protokoll

Az internetes tevékenységhez a legjobb útválasztási protokoll a külső átjáró protokoll. Más a forgatókönyve, mint az út- és távolságvektor-protokollokhoz képest. Ez a protokoll a topológiát követi, mint egy fa.

5.) Továbbfejlesztett belső átjáró-útválasztási protokoll

A sávszélesség és a feldolgozási képesség mellett a topológia módosítása után történik a távolság-vektor útválasztási protokoll, amely javítja az optimalizálást és csökkenti az útválasztás instabilitását. Az optimalizálás általában az SRI DUAL munkájától függ, amely biztosítja a hurok nélküli folyamatot, és lehetőséget biztosít a gyors összekapcsolásra.

6). Határátjáró protokoll

Ez a protokoll felelős az AS közötti hálózati megközelítési képességet kezelő internetes protokollhálózatok táblázatának karbantartásáért. Ez egy útvektor-protokoll formájában fogalmazódik meg. Itt az általános IGP-mérőszámok nem kerülnek megvalósításra, hanem az útvonal és a hálózati szabályok függvényében kerülnek a döntésekbe.

7). Intermediate System-Intermediate System

Ezt leginkább hálózati eszközök használják, ahol ez dönt a legjobb módszer a datagram továbbítására, és ezt a forgatókönyvet útválasztásnak nevezik.

Hálózati réteg szolgáltatások

A hálózati réteg olyan szolgáltatásokat nyújt, amelyek lehetővé teszik a végberendezések számára az információcserét a hálózaton keresztül. Ennek elérése érdekében négy folyamatot alkalmaz, ahol ezekből áll

• Végeszközök címzése
• Egységbezárás
• útvonalválasztás
• Kapszulásmentesítés

Az összes útválasztási protokoll, típus, szolgáltatás és egyéb keretrendszer mellett a hálózati réteg nagyszerű támogatást jelent az OSI modell számára. A hálózati réteg funkcionalitása minden útválasztóban megtalálható. A hálózati réteghez viszonyított legáltalánosabb protokollok a következők Internet Protokoll és a Netware IPX / SPX. Mivel a hálózati réteget számos szervezet végrehajtotta, ismerje meg mélyebben a hálózati réteghez kapcsolódó megközelítéseket.