Netzwerkschicht: Typen und ihre Designprobleme

Im Rahmen der gesamten Informatik ist der Ansatz von Netzwerk Layer hilft dabei, über verschlungene Netzwerkinteraktionen Bescheid zu wissen. Es gibt die Belichtung vieler Netzwerkschichten, aber das einzige bekannte Modell ist der OSI-Ansatz mit 7 Schichten. Das OSI-Modell (Open System Interconnection) skizziert das klare Bild der Datenübertragung über Standardprotokolle. Aber was genau leisten diese sieben Schichten? In diesem Netzwerk-Framework arbeiten die unteren Schichten (1-4) hauptsächlich mit der Datenübertragung, und die oberen Schichten (5-7) befassen sich mit Daten auf Anwendungsebene. Jede Schicht wird mit entsprechenden Aufgaben versehen und gibt die Informationen dann an die nächste Schicht weiter. In diesem Artikel werden wir uns mit dem Konzept der Netzwerkschicht, Funktionen, Problemen, Protokolle , und Dienstleistungen.

Was ist Netzwerkschicht?

Die Netzwerkschicht trägt die Verantwortung für die Verwaltung Subnetz Performance. Diese Schicht konzentriert sich mehr auf die Steuerung der Vorgänge von Datenübertragungs-, Routing- und Switching-Technologien, Paketweiterleitung und -sequenzierung, Fehlerbehandlung, Adressierung der Erstellung logischer Routen und Überlastungskontrolle.

Arten von Netzwerkschichten

Die kollaborative Leistung aller sieben Schichten im OSI-Netzwerkmodell macht es zum am weitesten verbreiteten Ansatz in allen Anwendungen.

OSI-Ansatz

Die folgende Sitzung beschreibt die Funktionalität jeder Ebene:

1). Anwendungsschicht

Es verwaltet alle Interaktionen zwischen Mensch und Computer und gibt an, wo die Anwendung für die Netzwerkaktivitäten zugänglich sein kann. Dies bedeutet, dass die Anwendungsschicht Dienste für Aktivitäten wie E-Mail, Netzwerksoftware und Dateiübertragungen anbietet. Im OSI-Modell verfügt diese Schicht über Kommunikationsprotokolle und Schnittstellenansätze, die für die Kommunikation von Prozess zu Prozess über eine IP verwendet werden. Diese Schicht standardisiert lediglich die Kommunikation und basiert auf der folgenden Transportschicht, um den Informationsaustausch zu verwalten und Datenübertragungswege zwischen Host und Daten einzurichten.

2). Präsentationsfolie

Hier werden Informationen in einem verwendbaren Format gepflegt und hier geschieht die Funktionalität von Daten Verschlüsselung . Die Präsentationsschicht überträgt die Informationen in dem Modell, die die Anwendungsschicht akzeptiert. In einigen Fällen wird diese Ebene als Syntaxebene bezeichnet. Diese Schicht stellt sicher, dass die von der Anwendungsschicht in einem System gelieferten Daten von der Anwendungsschicht des anderen Systems entschlüsselt werden können.

3). Sitzungsschicht

Arbeitet an der Funktionalität von Verbindungen und trägt die Verantwortung für die Verwaltung verschiedener Sitzungen und Ports. Die Sitzungsebene koordiniert und beendet Gespräche, Diskussionen zwischen Anwendungen und Austausch.

4). Transportschicht

Diese Schicht führt die Aktivität der Datenübertragung über Protokolle aus, die aus UDP und TCP bestehen. Es überträgt Informationen zwischen Hosts und Endsystemen. Verwaltet die End-to-End-Fehlerbehebung und Durchflussregelung. Die Transportschicht bietet Services wie Flow Management, Multiplexing, verbindungsorientierte Kommunikation und verwaltet sogar die Konsistenz. Diese Schicht trägt die Verantwortung für die Bereitstellung von Informationen für den genauen Anwendungsprozess über die Host-Computer. Es verfügt auch über statistisches Multiplexing, wobei dies mit der Datensegmentierung, dem Hinzufügen von Quell- und Zielport-IDs im Transportschicht-Header verbunden ist.

5). Netzwerkschicht

Es entscheidet über die Adresse des physischen Pfades, auf dem Informationen übertragen werden sollen. Diese Schicht konzentriert sich mehr auf die Steuerung der Vorgänge von Datenübertragungs-, Routing- und Switching-Technologien, Paketweiterleitung und -sequenzierung, Fehlerbehandlung, Adressierung der Erstellung logischer Routen und Überlastungskontrolle.

6). Datenübertragungsebene

Diese Schicht befasst sich mit der Ver- und Entschlüsselung von Datenpaketen. Es enthält Informationen zum Übertragungsprotokoll und steuert Fehler, die in der physischen Schicht, der Flussregelung und der Rahmensynchronisation auftreten. Diese Schicht bietet Dienste wie Datenpaket-Framing, Rahmensynchronisation, physische Adressierung, Store-and-Forward-Switching und viele andere.

7). Physikalische Schicht

Überträgt rohe Informationen über das physische Medium. Die physikalische Schicht bildet die mechanische, prozedurale und elektrische Schnittstelle für das Übertragungsmedium. Es werden sogar Sendefrequenzen, die Eigenschaften elektrischer Steckverbinder und andere Faktoren mit niedrigem Pegel beschrieben.

Funktionen der Netzwerkschicht

Lassen Sie uns die oben genannten Terminologien der Netzwerkschicht klarstellen:

• Adressierung - Behält sowohl die Quell- als auch die Zieladresse im Frame-Header bei. Die Netzwerkschicht führt die Adressierung durch, um die spezifischen Geräte im Netzwerk herauszufinden.
• Packen - Die Netzwerkschicht arbeitet an der Konvertierung von Paketen, die von ihrer oberen Schicht empfangen wurden. Diese Funktion wird durch das Internet Protocol (IP) erreicht.
• Routing - Als Hauptfunktionalität wählt die Netzwerkschicht den besten Pfad für die Datenübertragung von einem Quellpunkt zum Ziel.
• Internetworking - Internetworking stellt eine logische Verbindung zwischen mehreren Geräten her.

Probleme mit dem Design der Netzwerkschicht

Die Netzwerkschicht weist bestimmte Designprobleme auf, die wie folgt beschrieben werden können:

1). Store-and-Forward-Paketvermittlung

Hier sind die wichtigsten Elemente die Ausrüstung des Netzbetreibers (die Verbindung zwischen Routern über Übertragungsleitungen) und die Ausrüstung des Kunden.

Store-and-Forward-Paketvermittlung

• H1 hat eine direkte Verbindung mit dem Carrier-Router 'A', während H2 über eine LAN-Verbindung mit dem Carrier-Router 'F' verbunden ist.
• Einer der Carrier-Router 'F' ist außerhalb der Ausrüstung des Carriers ausgerichtet, da er nicht unter den Carrier fällt, während er als Protokolle, Software und Konstruktion betrachtet wird.
• Dieses Vermittlungsnetzwerk arbeitet als Datenübertragung, wenn der Host (H1) mit einem Paket diese über den Router an den nahe gelegenen Router überträgt LAN (oder) Punkt-zu-Punkt-Verbindung zum Träger. Der Spediteur speichert das Paket, bis es vollständig ankommt, und bestätigt so die Prüfsumme.
• Danach wird das Paket über den Pfad übertragen, bis H2 erreicht ist.

2). Für die Transportschicht bereitgestellte Dienste

Über die Netzwerk / Transportschicht-Schnittstelle liefert die Netzwerkschicht ihre Dienste an die Transportschicht. Man könnte auf die Frage stoßen, welche Art von Diensten die Netzwerkschicht bereitstellt.

Wir werden also mit derselben Abfrage umziehen und die angebotenen Dienstleistungen herausfinden.

Die von der Netzwerkschicht angebotenen Dienste werden unter Berücksichtigung weniger Ziele beschrieben. Jene sind:

• Das Anbieten von Diensten darf nicht von der Routertechnologie abhängen
• Die Transportschicht muss vor Typ, Nummer und Topologie der verfügbaren Router geschützt werden.
• Das Netzwerk, das die Transportschicht adressiert, muss auch bei LAN- und WAN-Verbindungen einem konsistenten Nummerierungsszenario folgen.

Hinweis: Als nächstes folgt das Szenario verbindungsorientiert oder verbindungslos

Hier sind basierend auf den angebotenen Diensten zwei Gruppierungen möglich.

Verbindungslos - Hier erfolgt das Routing und Einfügen von Paketen in das Subnetz individuell. Es ist kein zusätzliches Setup erforderlich

Verbindungs ​​orientiert - Das Subnetz muss einen zuverlässigen Dienst bieten und alle Pakete werden über eine einzige Route übertragen.

3). Implementierung eines verbindungslosen Dienstes

In diesem Szenario werden Pakete als Datagramme und das entsprechende Subnetz als Datagramm-Subnetz bezeichnet. Das Routing im Datagramm-Subnetz ist wie folgt:

Datagramm-Subnetz

Wahrheitstabelle

Wenn die zu sendende Nachrichtengröße das Vierfache der Paketgröße beträgt, teilt sich die Netzwerkschicht in 4 Pakete auf und überträgt jedes Paket über einige Protokolle an den Router 'A'. Jeder Router verfügt über eine Routing-Tabelle, in der er die Zielpunkte festlegt.
In der obigen Abbildung ist klar, dass Pakete von 'A' entweder nach B oder C übertragen werden müssen, selbst wenn das Ziel 'F' ist. Die Routing-Tabelle von 'A' ist oben klar umrissen.

Während im Fall von Paket 4 das Paket von 'A' nach 'B' geleitet wird, ist sogar der Zielknoten 'F'. Paket 'A' wählt die Übertragung von Paket 4 über einen anderen Pfad als die ersten drei Pfade. Dies kann aufgrund von Verkehrsstaus auf dem Pfad ACE geschehen. Also, die

4). Implementierung eines verbindungsorientierten Dienstes

Hier funktioniert die Funktionalität des verbindungsorientierten Dienstes im virtuellen Subnetz. Ein virtuelles Subnetz führt den Vorgang aus, bei jeder Paketübertragung einen neuen Pfad zu vermeiden. Als Ersatz dafür wird beim Herstellen einer Verbindung eine Route von einem Quellknoten zu einem Zielknoten ausgewählt und in Tabellen verwaltet. Diese Route führt ihre Aktion zum Zeitpunkt der Verkehrsüberlastung aus.

Zum Zeitpunkt der Freigabe der Verbindung wird auch das virtuelle Subnetz geschlossen. In diesem Dienst trägt jedes Paket eine eigene Kennung, die die genaue Adresse der virtuellen Verbindung angibt. Das folgende Diagramm zeigt die Routing-Algorithmus im virtuellen Subnetz.

Implementierung eines verbindungsorientierten Dienstes

Netzwerkschicht-Routing-Protokolle

Es gibt viele Arten von Netzwerk-Routing-Protokollen. Alle Protokolle werden nachfolgend beschrieben:

1). Routing Information Protocol

Dieses Protokoll ist hauptsächlich im LAN- und WAN-Netzwerk implementiert. Hier wird es als internes Gateway-Protokoll klassifiziert, das für die Verwendung eines Distanzvektoralgorithmus intern ist.

2). Interior Gateway Routing Protocol

Dieses Protokoll wird zum Weiterleiten von Informationen innerhalb des unabhängigen Systems verwendet. Das Hauptziel dieses Protokolls ist es, die Einschränkungen von RIP in den komplizierten Netzwerken zu beseitigen. Es verwaltet sogar verschiedene Metriken für jeden Pfad sowie Konsistenz, Bandbreite und Verzögerungslast. Der größte Sprung ist 255 und Routing-Aktualisierungen werden mit einer Geschwindigkeit von 90 Sekunden übertragen.

3). öffne den kürzesten Weg zuerst

Es wird als das aktive Routing-Protokoll angesehen, das hauptsächlich in Internetprotokollen verwendet wird. Insbesondere ist es das Verbindungsstatus-Routing-Protokoll und geht in die Klassifizierung des internen Gateway-Protokolls über.

4). Exterior Gateway Protocol

Das beste Routing-Protokoll für Internetaktivitäten ist das externe Gateway-Protokoll. Im Vergleich zu Pfad- und Distanzvektorprotokollen gibt es ein anderes Szenario. Dieses Protokoll folgt der Topologie eines Baums.

5). Erweitertes Interior Gateway Routing-Protokoll

Es ist das Distanzvektor-Routing-Protokoll zur Verbesserung der Optimierung, das die Instabilität beim Routing verringert und nach der Änderung der Topologie auftritt, zusätzlich zur Verwendung von Bandbreite und Verarbeitungsfähigkeit. Im Allgemeinen hängt die Optimierung von der DUAL-Arbeit von SRI ab, die den schleifenfreien Prozess sicherstellt und Raum für eine schnelle Verbindung bietet.

6). Border Gateway Protokoll

Dieses Protokoll ist für die Pflege einer Tabelle von Internetprotokollnetzwerken verantwortlich, die die Fähigkeit zur Netzwerkannäherung zwischen AS verwalten. Dies wird in Form eines Pfadvektorprotokolls artikuliert. Hier werden allgemeine IGP-Metriken nicht implementiert, sondern gehen mit Entscheidungen in Abhängigkeit vom Pfad und den Netzwerkregeln einher.

7). Zwischensystem zu Zwischensystem

Dies wird hauptsächlich von Netzwerkgeräten verwendet, bei denen die beste Methode für die Übertragung eines Datagramms festgelegt wird und diese Szenario-ID als Routing bezeichnet wird.

Netzwerkschichtdienste

Die Netzwerkschicht stellt Dienste bereit, die Endgeräte für den Informationsaustausch über das Netzwerk ermöglichen. Um dies zu erreichen, werden vier Prozesse verwendet, bei denen es sich um solche handelt

• Adressierung von Endgeräten
• Verkapselung
• Routing
• Entkapselung

Mit allen Routing-Protokollen, Typen, Diensten und anderen Frameworks bietet die Netzwerkschicht eine hervorragende Unterstützung für das OSI-Modell. Die Funktionalität der Netzwerkschicht ist in jedem Router enthalten. Die allgemeinsten Protokolle, die sich auf die Netzwerkschicht beziehen, sind Internetprotokoll und Netware IPX / SPX. Erfahren Sie tiefere Einblicke in die Ansätze, mit denen die Netzwerkschicht verbunden ist, da die Netzwerkschicht von vielen Organisationen implementiert wurde.