Сетевой Канальный Физический Прикладной Представит. Сеансовый Транспортный Сетевой Канальный Физический Прикладной Представит. Сеансовый Транспортный Сетевой Канальный Физический Модель взаимодействия открытых систем (ВОС,ISO) Данные

Сетевой уровень Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей. Такие сети могут быть построены на различных базовых технологиях и использовать различные принципы передачи сообщений между конечными узлами. На сетевом уровне под понятием сеть подразумевают совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии со стандартной базовой технологией и использующих для передачи данных один из стандартных протоколов канального уровня. Объединенную сеть, состоящую из нескольких сетей, называю интерсетью (интернет). Примеры протоколов: IP, IPX

Основные функции сетевого уровня: 1.согласование используемых в интерсети локальных технологий; 2.выбор оптимального маршрута для продвижения пакетов по сети со сложной топологией; 3.адресация узлов в разнородных сетях; 4.создание барьеров на пути нежелательного трафика между сетями.

Принципы маршрутизации М1 М3 C1 C2 С3С3 C4 C5 C6 М4 М2 Сети соединяются между собой специальными устройствами - маршрутизаторами. Маршрутизатор – это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых связей и на ее основе пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Маршрут – последовательность маршрутизаторов через которые должен пройти пакет

Задачу выбора маршрута решают рабочие станции и маршрутизаторы сети. 1 М3 3 М1 4 М2 2 М4 6 Internet 5

Таблица маршрутизации составляется администратором сети или автоматически - в результате обмена узлами информацией о топологии сети с помощью протоколов маршрутизации. Таблицы маршрутизации содержат следующие обязательные поля: адрес назначения, шлюз (следующий маршрутизатор на пути продвижения пакета) и идентификатор интерфейса, через который должен быть передан пакет. Информация о текущей конфигурации маршрутов хранится в информационной структуре называемой таблицей маршрутизации.

Адресация узлов на сетевом уровне Адреса сетевого уровня часто строят на основе иерархической схемы. Иерархический адрес состоит из нескольких частей каждая из которых идентифицирует группу узлов сети. Группа узлов идентифицируемая старшей частью адреса включает группу узлов идентифицируемых младшей частью. Примером иерархических адресов являются адреса обычной почтовой службы, которые состоят из следующих частей: страна город улица дом кв. 1. Страна 2. Город 3. Улица 4. Номер дома 5. Квартира 6. Ф.И.О.

В простейшем случае адрес состоит из двух частей: идентификатора сети и идентификатора узла. Например адрес может иметь вид: N.W где N – идентификатор (номер) сети, W – идентификатор узла. Использование иерархических адресов позволяет упростить протоколы маршрутизации и сократить адресные таблицы (таблицы маршрутизации) В адресных таблицах маршрутизаторов достаточно хранить адреса сетей а не адреса узлов.

Номер сетиШлюзИнтерфейс N1A4.1A4.1 N2A1.1A4.1 N3A4.2 N4A3.1A4.2 N5A3.1A4.2 N6A1.1A4.1 Номер сетиШлюзИнтерфейс N2A2.1 N6A2.2 defaultA1.2A2.1 M4 M2 Номер сетиШлюзИнтерфейс N6Aw defaultA1.2Aw W N1 N2 N3 N4 N5 N6 M1 M3 A 1.1 A 1.2 A 1.3 A 3.1 A 3.2 A 3.3 M4 A 4.1 A 4.2 M2 A 2.1 A 2.2 W Aw

Получая из сети кадр, маршрутизатор в общем случае выполняет следующие действия: 1. Извлекает из кадра пакет сетевого уровня. 2. Извлекает из заголовка пакета сетевой адрес получателя. 3. На основе таблицы маршрутизации определяет предназначен ли кадр узлу сети подключенной непосредственно к одному из интерфейсов маршрутизатора или выбирает следующий маршрутизатор которому должен быть передан пакет. 4. Если необходимо фрагментирует пакет. 5. Модифицирует некоторые поля заголовка пакета (например TTL). 6. С помощью протокола разрешения локальных адресов определяет адрес узла (маршрутизатора) которому должен быть передан пакет. 7. Формирует кадр канального уровня (инкапсулируя в кадр сетевой пакет) в соответствии с базовой технологией сети в которую (через которую) должен быть передан пакет. Отправляет кадр через интерфейс указанный в таблице маршрутизации.

Функции маршрутизаторов 1. Уровень интерфейсов. Функции: согласование электрических сигналов, линейное и логическое кодирование, получение доступа к среде передачи данных, формирование, отправка и получение кадров, подсчет контрольных сумм кадров, передача поля данных кадра вышестоящему уровню. 2. Уровень сетевого протокола. Функции: проверка контрольных сумм пакета, проверка времени жизни пакета, корректировка содержимого некоторых полей пакета (TTL, пересчет контрольной суммы), фильтрация трафика, фрагментация пакетов анализ таблицы маршрутизации, разрешение локальных адресов. 3. Уровень протоколов маршрутизации. Функции: обмен информацией о топологии сети, формирование таблиц маршрутизации.

Алгоритмы маршрутизации По способу составления таблицы маршрутизации различают следующие алгоритмы: алгоритмы статической (фиксированной) маршрутизации; алгоритмы адаптивной (динамической) маршрутизации. В алгоритмах статической маршрутизации таблица маршрутизации составляется администратором с помощью программ конфигурирования маршрутизатора и загружается в маршрутизатор во время его загрузки. Разновидностью статической маршрутизации является метод заливки –когда пакеты передаются на все интерфейсы маршрутизатора кроме того с которого он получен.

Алгоритмы адаптивной маршрутизации обеспечивают автоматическое построение и оперативное обновление таблиц маршрутизации. Для построения таблиц маршрутизаторы с помощью протоколов маршрутизации обмениваются информацией о возможных маршрутах продвижения пакетов. При построении таблиц маршрутизации и следовательно при выборе маршрута могут учитываться следующие факторы: величина задержки доставки пакета до сети назначения, пропускная способность каналов передачи данных, загруженность линий связи, кол-во маршрутизаторов на пути продвижения пакета.

В общем случае определение оптимального маршрута продвижения пакетов в адаптивных алгоритмах сводится к решению задачи поиска кратчайшего пути в графе узлами которого являются маршрутизаторы а ребрами связи между ними. a f bc d e g i j k l Расстояние между вершинами графа может определяться количеством вершин в маршруте или сопоставлением каждой дуге графа некоторого числового значения (вес) характеризующего её длину

Среди адаптивных алгоритмов маршрутизации наиболее часто используются два вида: 1. Алгоритмы основанные на использовании векторов расстояний. Протокол: RIP (Routing Information Protocol). 2. Алгоритмы с учетом состояния линий. Примеры протоколов: OSPF (Open Shortest Path First), IS-IS (Intermediate System to Intermediate System)

В зависимости от способа выбора маршрута продвижения пакетов алгоритмы маршрутизации разделяют на одношаговые и многошаговые. В одношаговых алгоритмах узлы сети принимают решение только о выборе следующего маршрутизатора на пути продвижения пакета. В многошаговых алгоритмах (маршрутизация от источника) решение о последовательности маршрутизаторов, через которые пройдет пакет, принимает узел-источник и заносит в заголовок пакета. a f b c e g i j k l шаг 1 шаг 2 шаг 3 Доставка пакета от f -> i