Stratul de rețea: tipuri și problemele sale de proiectare

În sfera întregii informatică, abordarea Reţea Layer ajută să știți despre interacțiunile de rețea complicate. Vine expunerea multor straturi de rețea, dar singurul model bine cunoscut este abordarea OSI cu 7 straturi. Modelul OSI (Open System Interconnection) prezintă o imagine clară a transmiterii datelor prin protocoale standard. Dar, ce îndeplinesc exact aceste șapte straturi? În acest cadru de rețea, straturile inferioare (1-4) lucrează în cea mai mare parte la transmiterea datelor, iar straturile superioare (5-7) adresează date la nivel de aplicație. Fiecare strat este livrat cu sarcini corespunzătoare și apoi transmite informațiile pe următorul strat. În acest articol, vom merge cu conceptul de strat de rețea, funcționalități, probleme, protocoale , și servicii.

Ce este Network Layer?

Stratul de rețea deține responsabilitatea de gestionare subrețea performanţă. Acest strat este mai concentrat pentru a controla operațiunile de transmitere a datelor, tehnologii de rutare și comutare, redirecționarea și secvențierea pachetelor, gestionarea erorilor, abordarea creării de rute logice și controlul congestiei.

Tipuri de straturi de rețea

Performanța colaborativă a tuturor celor șapte straturi din modelul de rețea OSI îl face să fie cea mai implementată abordare în toate aplicațiile.

Abordarea OSI

Sesiunea de mai jos descrie funcționalitatea fiecărui strat:

1). Strat de aplicație

Menține toate interacțiunile umane și computerizate și în cazul în care aplicația poate avea accesibilitate pentru activitățile de rețea. Înseamnă că stratul de aplicație oferă servicii pentru activități precum e-mail, software de rețea și transmisii de fișiere. În modelul OSI, acest strat are protocoale de comunicații și abordări de interfață utilizate pentru comunicarea proces-la-proces printr-un IP. Acest strat tocmai standardizează comunicarea și se bazează pe stratul de transport de mai jos pentru a administra schimbul de informații și a stabili căi de transfer de date de la gazdă la date.

2). Strat de prezentare

Aici informațiile sunt menținute într-un format utilizabil și aici se întâmplă funcționalitatea datelor criptare . Stratul de prezentare funcționează pentru a transmite informațiile din modelul acceptat de stratul de aplicație. În câteva cazuri, acest strat este denumit un strat de sintaxă. Acest strat asigură faptul că datele furnizate de stratul de aplicație într-un sistem sunt descifrabile de stratul de aplicații al celuilalt sistem.

3). Stratul de sesiune

Funcționează asupra funcționalității conexiunilor și deține responsabilitatea pentru gestionarea diferitelor sesiuni și porturi. Stratul sesiunii funcționează pentru a coordona și a termina conversațiile, discuțiile dintre aplicații și schimburi.

4). Stratul de transport

Acest strat realizează activitatea de transmitere a datelor prin protocoale constând din UDP și TCP. Transferă informații între gazde și sisteme finale. Gestionează recuperarea erorilor end-to-end și reglarea fluxului. Stratul de transport oferă servicii precum gestionarea fluxului, multiplexare, comunicare orientată spre conexiune și chiar gestionează coerența. Acest strat deține responsabilitatea pentru livrarea informațiilor către procesul de aplicare exact prin computerele gazdă. De asemenea, are multiplexare statistică, în cazul în care acest lucru este valabil cu segmentarea datelor, adăugarea ID-urilor portului sursă și destinație în antetul stratului de transport.

5). Layer de rețea

Acesta decide adresa căii fizice pe care trebuie transmise informațiile. Acest strat este mai concentrat pentru a controla operațiunile de transmisie de date, tehnologii de rutare și comutare, redirecționarea și secvențierea pachetelor, gestionarea erorilor, crearea de rute logice și controlul congestiei.

6). Strat de legătură de date

Acest strat funcționează pe operațiunea de criptare și decriptare a pachetelor de date. Oferă informații privind protocolul de transmisie și controlează erorile care apar în stratul fizic, reglarea fluxului și sincronizarea cadrelor. Acest strat oferă servicii precum încadrarea pachetelor de date, sincronizarea cadrelor, adresarea fizică, comutarea de stocare și redirecționare și multe altele.

7). Strat fizic

Transmite informații brute prin mediul fizic. Stratul fizic asigură interfața mecanică, procedurală și electrică pentru mediul de transmisie. Descrie chiar frecvențele de difuzare, proprietatea conectorilor electrici și alți factori de nivel scăzut.

Funcțiile stratului de rețea

Să fim clari cu privire la terminologiile de mai sus pe care le realizează stratul de rețea:

• Adresare - Menține atât sursa, cât și adresele de destinație la antetul cadrului. Stratul de rețea efectuează adresarea pentru a afla dispozitivele specifice din rețea.
• Pachet - Stratul de rețea funcționează la conversia pachetelor primite de la stratul superior. Această caracteristică este realizată de protocolul Internet (IP).
• Rutare - Fiind considerat ca funcționalitate majoră, stratul de rețea alege cea mai bună cale pentru transmiterea datelor de la un punct sursă la destinație.
• Internet - Internetworking funcționează pentru a oferi o conexiune logică pe mai multe dispozitive.

Probleme de proiectare a stratului de rețea

Stratul de rețea vine cu anumite probleme de proiectare și pot fi descrise mai jos:

1). Comutare de pachete de stocare și redirecționare

Aici, cele mai importante elemente sunt echipamentele transportatorului (conexiunea dintre routere prin liniile de transmisie) și echipamentul clientului.

comutarea pachetelor de stocare și redirecționare

• H1 are o conexiune directă cu routerul de transport ‘A’, în timp ce H2 este conectat la routerul de transport ‘F’ pe o conexiune LAN.
• Unul dintre routerele de transport „F” este îndreptat în afara echipamentului operatorului de transport, deoarece acesta nu intră sub operator, în timp ce este considerat drept protocoale, software și construcție.
• Această rețea de comutare funcționează pe măsură ce Transmiterea datelor are loc atunci când gazda (H1) cu un pachet o transferă către routerul din apropiere prin LAN (sau) conexiune punct-la-punct cu transportatorul. Transportatorul stochează pachetul până când acesta ajunge complet, confirmând astfel suma de control.
• Apoi, după, pachetul este transmis pe cale până când H2 este atins.

2). Servicii furnizate pentru stratul de transport

Prin interfața stratului de rețea / transport, stratul de rețea își oferă serviciile către stratul de transport. S-ar putea să ne întâlnim la ce tip de servicii oferă stratul de rețea?

Deci, vom trece cu aceeași interogare și vom afla serviciile oferite.

Serviciile oferite de stratul de rețea sunt conturate având în vedere câteva obiective. Acestea sunt:

• Oferirea de servicii nu trebuie să depindă de tehnologia routerului
• Stratul de transport trebuie protejat de tip, număr și topologia routerelor disponibile.
• Rețeaua care se adresează stratului de transport trebuie să urmeze un scenariu de numerotare consistent și la conexiunile LAN și WAN.

Notă: Urmează scenariul orientat spre conexiune sau fără conexiune

Aici sunt posibile două grupări pe baza serviciilor oferite.

Fără conexiune - Aici, rutare și inserarea pachetelor în subrețea se realizează individual. Nu este necesară nicio configurare suplimentară

Orientat spre conexiune - Subrețeaua trebuie să ofere servicii de încredere și toate pachetele sunt transmise pe o singură rută.

3). Implementarea serviciului fără conexiune

În acest scenariu, pachetele sunt denumite datagrame și subrețeaua corespunzătoare este denumită subrețea datagramă. Rutare în subrețea datagramă este după cum urmează:

subrețea datagramă

tabelul adevărului

Când dimensiunea mesajului care trebuie transmis este de 4 ori mai mare decât pachetul, atunci stratul de rețea se împarte în 4 pachete și apoi transmite fiecare pachet către routerul ‘A’ prin câteva protocoale. Fiecare router este prevăzut cu un tabel de rutare în care decide punctele de destinație.
În figura de mai sus, este clar că pachetele din „A” trebuie transmise fie către B, fie către C, chiar și atunci când destinația este „F”. Tabelul de rutare al „A” este clar conturat mai sus.

În timp ce în cazul pachetului 4, pachetul de la „A” este direcționat către „B”, chiar și nodul de destinație este „F”. Pachetul „A” alege să transmită pachetul 4 printr-o cale diferită de cele trei căi inițiale. Acest lucru s-ar putea întâmpla din cauza congestiei traficului de-a lungul căii ACE. Asa ca

4). Implementarea serviciului orientat spre conexiune

Aici, funcționalitatea serviciului orientat spre conexiune funcționează pe subrețeaua virtuală. O subrețea virtuală efectuează operația de evitare a unei noi căi pentru fiecare transmisie de pachete. Ca înlocuitor pentru aceasta, atunci când există o conexiune, o rută de la un nod sursă la un nod destinație este selectată și menținută în tabele. Această rută își desfășoară acțiunea în momentul aglomerării traficului.

În momentul lansării conexiunii, subrețeaua virtuală este respinsă. În acest serviciu, fiecare pachet poartă propriul identificator care indică adresa exactă a circuitului virtual. Diagrama de mai jos prezintă algoritm de rutare în subrețeaua virtuală.

Implementarea serviciului orientat spre conexiune

Protocoale de rutare a stratului de rețea

Protocoalele de rutare a rețelei sunt de multe tipuri. Toate protocoalele sunt descrise mai jos:

1). Protocol de informare de rutare

Acest protocol este implementat în principal în rețeaua LAN și WAN. Aici, este clasificat ca un protocol de gateway interior intern pentru utilizarea unui algoritm distanță-vector.

2). Protocolul de rutare a gateway-ului interior

Acest protocol este utilizat pentru direcționarea informațiilor interne către sistemul independent. Scopul principal din spatele acestui protocol este de a anihila limitările RIP în rețelele complicate. Gestionează chiar diverse valori pentru fiecare cale, împreună cu consistența, lățimea de bandă și încărcarea întârziată. Cel mai mare hop este de 255, iar actualizările de rutare sunt transmise cu o rată de 90 de secunde.

3). Deschide cel mai scurt drum prima data

Este considerat protocolul de rutare activ utilizat în cea mai mare parte în protocoalele de internet. Mai ales, este protocolul de rutare a stării de legătură și se mută în clasificarea protocolului de gateway interior.

4). Protocol Gateway exterior

Cel mai bun protocol de rutare ales pentru activitatea pe internet este protocolul gateway exterior. Are un scenariu diferit în comparație cu protocoalele vectorului de cale și distanță. Acest protocol urmează topologia ca cea a unui copac.

5). Protocol îmbunătățit de rutare a gateway-ului interior

Este protocolul de rutare distanță-vector în îmbunătățirea optimizării care scade instabilitatea în rutare care se întâmplă după modificarea topologiei, pe lângă utilizarea lățimii de bandă și a capacității de procesare. În general, optimizarea depinde de munca DUAL de la SRI, care asigură procesul fără buclă și oferă posibilitatea unei joncțiuni rapide.

6). Protocolul Border Gateway

Acest protocol este responsabil pentru întreținerea unui tabel de rețele de protocol de internet care gestionează capacitatea de abordare a rețelei între AS. Acesta este articulat sub forma unui protocol de vector cale. Aici, valorile IGP generale nu sunt implementate, dar sunt luate cu decizii în funcție de calea și regulile de rețea.

7). Sistem intermediar-la-sistem intermediar

Acest lucru este utilizat în cea mai mare parte de dispozitivele de rețea, unde decide cea mai bună metodă pentru transmiterea unei datagrame și acest scenariu este numit rutare.

Servicii de nivel de rețea

Stratul de rețea oferă servicii care permit dispozitivelor finale pentru schimbul de informații prin rețea. Pentru a realiza acest lucru, folosește patru procese în care acestea sunt

• Adresarea dispozitivelor finale
• Incapsularea
• Rutare
• De-încapsulare

Cu toate protocoalele de rutare, tipurile, serviciile și alte cadre, stratul de rețea reprezintă un suport excelent pentru modelul OSI. Funcționalitatea stratului de rețea conține în fiecare router. Cele mai generale protocoale care sunt în raport cu stratul de rețea sunt Protocol Internet și Netware IPX / SPX. Pe măsură ce stratul de rețea a fost implementat de multe organizații, aflați informații mai profunde despre care sunt abordările cu care este asociat stratul de rețea?