שכבת רשת: סוגים וסוגיות העיצוב שלה

בתחום מדעי המחשב השלם, הגישה של רֶשֶׁת שכבה מסייעת לדעת על אינטראקציות רשת מפותלות. יש חשיפה של שכבות רשת רבות, אך המודל הידוע היחיד הוא גישה OSI עם 7 שכבות. מודל OSI (Interconnection Open System) מתאר את התמונה הברורה של העברת נתונים באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים. אבל, מה בדיוק מבצעים שבע השכבות האלה? במסגרת רשת זו, השכבות התחתונות (1-4) פועלות בעיקר על העברת נתונים והשכבות העליונות (5-7) מתייחסות לנתונים ברמת היישום. כל שכבה מוגשת במשימות המתאימות ואז מעבירה את המידע לשכבה הבאה. במאמר זה נלך עם הרעיון של שכבת הרשת, פונקציות, סוגיות, פרוטוקולים , ושירותים.

מהי שכבת רשת?

שכבת הרשת נושאת באחריות הניהול רשת משנה ביצועים. שכבה זו ממוקדת יותר לבקרת פעולות העברת נתונים, טכנולוגיות ניתוב ומיתוג, העברת מנות ורצף, טיפול בשגיאות, טיפול ביצירת מסלולים לוגיים ובקרת עומס.

סוגי שכבות רשת

הביצועים השיתופיים של כל שבעת השכבות במודל הרשת של OSI הופכים אותו לגישה המיושמת ביותר בכל היישומים.

גישת OSI

ההפעלה שלהלן מתארת ​​את הפונקציונליות של כל שכבה:

1). שכבת היישום

היא שומרת על כל האינטראקציות האנושיות והמחשבים ואיפה לאפליקציה יכולה להיות נגישות לפעילות הרשת. פירוש הדבר ששכבת היישום מציעה שירותים לפעילויות כמו דואר אלקטרוני, תוכנת רשת והעברת קבצים. במודל OSI, לשכבה זו יש פרוטוקולי תקשורת וגישות ממשק המשמשות לתקשורת בין תהליך לתהליך דרך IP. שכבה זו רק מתקינה את התקשורת ומבוססת על שכבת התחבורה הבאה כדי לנהל חילופי מידע ולהקים מסלולי העברת נתונים מארח לנתונים.

2). שכבת מצגת

כאן המידע נשמר בפורמט שמיש וכאן קורה הפונקציונליות של הנתונים הצפנה . שכבת המצגת פועלת להעברת המידע במודל שקיבלת שכבת היישום. במקרים מעטים שכונה זו מכונה שכבת תחביר. שכבה זו מוודאת כי הנתונים המועברים על ידי שכבת היישום במערכת אחת ניתנים לפענוח על ידי שכבת היישום של המערכת השנייה.

3). שכבת מושב

עובד על פונקציונליות של חיבורים ומחזיק באחריות לניהול הפעלות ונמלים שונים. שכבת הפגישה פועלת לתיאום ולסיום שיחות, דיונים בין יישומים להחלפות.

4). שכבת תחבורה

שכבה זו מבצעת את פעילות העברת הנתונים באמצעות פרוטוקולים המורכבים מ- UDP ו- TCP. הוא מעביר מידע בין מארחים ומערכות קצה. מנהל שחזור שגיאות מקצה לקצה ויסות זרימה. שכבת התחבורה מספקת שירותים כמו ניהול זרימה, ריבוב, תקשורת מוכוונת חיבור ואפילו ניהול עקביות. שכבה זו אחראית על מסירת מידע לתהליך היישום המדויק דרך המחשבים המארחים. כמו כן, יש לו ריבוב סטטיסטי שבו זה מתרחש עם פילוח נתונים, תוספת של מזהי יציאת המקור והיעד בכותרת שכבת התחבורה.

5). שכבת רשת

הוא קובע את כתובת הנתיב הפיזי שיש להעביר מידע. שכבה זו ממוקדת יותר לשליטה על פעולות העברת נתונים, טכנולוגיות ניתוב ומיתוג, העברת מנות ורצף, טיפול בשגיאות, טיפול ביצירת מסלולים לוגיים ובקרת עומס.

6). שכבת קישור נתונים

שכבה זו פועלת על פעולת הצפנה ופענוח של חבילות נתונים. הוא מספק מידע בנוגע לפרוטוקול השידור ושולט בשגיאות המתרחשות בשכבה הפיזית, ויסות הזרימה וסנכרון המסגרות. שכבה זו מספקת שירותים כמו מסגור מנות נתונים, סנכרון מסגרות, כתובת פיזית, מיתוג לאחסון קדימה ורבים אחרים.

7). שכבה פיזית

מעביר מידע מסוג גולמי דרך המדיום הפיזי. השכבה הפיזית מספקת את הממשק המכני, הפרוצדורלי והחשמלי עבור מדיום ההולכה. זה אפילו מתאר תדרי שידור, המאפיינים של מחברים חשמליים וגורמים אחרים ברמה נמוכה.

פונקציות של שכבת הרשת

בואו נהיה ברורים בטרמינולוגיות שלמעלה שמבצעת שכבת הרשת:

• פְּנִיָה - שומר על כתובות המקור וכתובת היעד בכותרת המסגרת. שכבת הרשת מבצעת כתובת כדי לברר את המכשירים הספציפיים ברשת.
• מארזים - שכבת הרשת עובדת על המרת חבילות שקיבלו מהשכבה העליונה שלה. תכונה זו מושגת באמצעות פרוטוקול האינטרנט (IP).
• ניתוב - בהיותה נחשב לפונקציונליות העיקרית, שכבת הרשת בוחרת בדרך הטובה ביותר להעברת נתונים מנקודת מקור ליעד.
• עבודה באינטרנט - עבודת אינטרנט עובדת על מנת לספק חיבור לוגי על פני מספר מכשירים.

סוגיות בעיצוב שכבת רשת

שכבת הרשת באה עם בעיות עיצוב מסוימות וניתן לתאר אותן להלן:

1). החלפת מנות בחנות-קדימה

כאן, האלמנטים העיקריים הם ציוד המוביל (החיבור בין נתבים דרך קווי תמסורת) וציוד הלקוח.

החלפת מנות בחנות וקדימה

• ל- H1 יש חיבור ישיר עם נתב הספק 'A', ואילו H2 מחובר לנתב הספק 'F' בחיבור LAN.
• אחד מנתב המוביל 'F', מופנה מחוץ לציוד המוביל מכיוון שהוא אינו מגיע מתחת למוביל, בעוד שהוא נחשב כפרוטוקולים, תוכנה ובנייה.
• רשת מיתוג זו מתבצעת כאשר העברת נתונים מתרחשת כאשר המארח (H1) עם חבילה מעביר אותם לנתב הסמוך דרך LAN (או) חיבור נקודה לנקודה למוביל. הספק אוגר את החבילה עד שתגיע לחלוטין ובכך מאשר את סכום הבדיקה.
• לאחר מכן, המנה מועברת על הנתיב עד להגעה ל- H2.

2). שירותים הניתנים לשכבת התחבורה

באמצעות ממשק שכבת הרשת / תחבורה, שכבת הרשת מספקת את שירותיה לשכבת התחבורה. אפשר להיתקל בשאלה איזה סוג שירותים מספקת שכבת הרשת?

לכן, נעבור באותה שאילתה ונגלה את השירותים המוצעים.

השירותים המוצעים על ידי שכבת הרשת מתוארים בהתחשב ביעדים מעטים. אלה הם:

• אסור כי שירותי ההצעה יהיו תלויים בטכנולוגיית הנתב
• יש להגן על שכבת התחבורה מפני סוג, מספר וטופולוגיה של הנתבים הזמינים.
• רשת המתייחסת לשכבת התחבורה צריכה לעקוב אחר תרחיש מספור עקבי גם בחיבורי LAN ו- WAN.

פתק: הבא מגיע התרחיש של אוריינטציה לחיבור או חסרת קשר

כאן, שתי קבוצות אפשריות על סמך השירותים המוצעים.

ללא קשר - כאן, ניתוב והכנסת מנות לרשת משנה מתבצעות באופן אינדיבידואלי. אין צורך בהתקנה נוספת

מונחה חיבור - רשת המשנה חייבת להציע שירות אמין וכל החבילות מועברות במסלול יחיד.

3). יישום שירות ללא חיבור

בתרחיש זה, חבילות נקראות כגרמות נתונים ורשת המשנה המקבילה מכונה רשת משנה של גרסת נתונים. הניתוב ברשת המשנה של הנתונים הוא כדלקמן:

רשת משנה של datagram

שולחן האמת

כאשר גודל ההודעה שיש להעביר הוא פי 4 מגודל החבילה, אז שכבת הרשת מתחלקת ל -4 חבילות ואז מעבירה כל מנה לנתב 'A' באמצעות מספר פרוטוקולים. לכל נתב מסופקת טבלת ניתוב בה היא מחליטה על נקודות היעד.
באיור לעיל, ברור שחבילות מ- A צריכות להיות מועברות ל B או C גם כאשר היעד הוא 'F'. טבלת הניתוב של 'A' מתוארת לעיל בבירור.

בעוד שבמקרה של חבילה 4, החבילה מ 'A' מנותבת ל 'B', אפילו צומת היעד היא 'F'. חבילה 'A' בוחרת להעביר את חבילה 4 בדרך שונה משלושת הנתיבים הראשוניים. זה עלול לקרות בגלל עומסי תנועה בשביל ACE. אז ה

4). יישום שירות מונחה חיבור

כאן, הפונקציונליות של שירות מוכוון חיבורים עובדת ברשת המשנה הווירטואלית. רשת משנה וירטואלית מבצעת את הפעולה של הימנעות מנתיב חדש לכל העברת מנות. כתחליף לכך, כאשר נוצר חיבור, נבחר ומתוחזק מסלול מצומת מקור לצומת יעד בטבלאות. מסלול זה מבצע את פעולתו בזמן עומס התנועה.

בזמן פרסום החיבור, גם רשת המשנה הווירטואלית נדחית. בשירות זה, כל חבילה נושאת מזהה משלה המציין את הכתובת המדויקת של המעגל הווירטואלי. התרשים שלהלן מראה את אלגוריתם ניתוב ברשת המשנה הווירטואלית.

יישום שירות מונחה חיבור

פרוטוקולי ניתוב שכבת רשת

פרוטוקולי ניתוב רשת הם מסוגים רבים. כל הפרוטוקולים מתוארים להלן:

1). פרוטוקול מידע לניתוב

פרוטוקול זה מיושם בעיקר ברשת LAN ו- WAN. כאן, הוא מסווג כפרוטוקול שער פנימי הפנימי לשימוש באלגוריתם וקטורי מרחק.

2). פרוטוקול ניתוב שער Gateway

פרוטוקול זה משמש לניתוב מידע פנימי למערכת העצמאית. המטרה העיקרית מאחורי פרוטוקול זה היא להשמיד את מגבלות ה- RIP ברשתות המסובכות. זה אפילו מנהל מדדים שונים לכל מסלול יחד עם עקביות, רוחב פס ועומס עיכוב. ההופ הגדול ביותר הוא של 255 ועדכוני ניתוב מועברים בקצב של 90 שניות.

3). תפתח דרך קצרה ביותר קודם

זה נחשב כפרוטוקול הניתוב הפעיל המשמש בעיקר בפרוטוקולים באינטרנט. במיוחד, זהו פרוטוקול הניתוב של מצב הקישור ועובר לסיווג פרוטוקול השער הפנימי.

4). פרוטוקול שער חיצוני

פרוטוקול הניתוב הטוב ביותר שנבחר לפעילות באינטרנט הוא פרוטוקול השער החיצוני. יש לו תרחיש שונה בהשוואה לפרוטוקולי וקטור נתיב ומרחק. פרוטוקול זה עוקב אחר הטופולוגיה כמו של עץ.

5). פרוטוקול ניתוב שער פנימי משופר

זהו פרוטוקול הניתוב לווקטור המרחק בשיפור באופטימיזציה המפחיתה את חוסר היציבות בניתוב שקורה לאחר שינוי טופולוגיה, בנוסף לשימוש ברוחב הפס וביכולת העיבוד. באופן כללי, אופטימיזציה תלויה בעבודה DUAL מבית SRI שמוודאת את התהליך ללא לולאה ומספקת אפשרות לצומת מהיר.

6). פרוטוקול שער הגבול

פרוטוקול זה אחראי על תחזוקת טבלה של רשתות פרוטוקול אינטרנט המנהלות יכולת התקרבות לרשת בין AS. זה מנוסח בצורה של פרוטוקול וקטורי נתיב. כאן, מדדי IGP כלליים אינם מיושמים אלא הולכים עם החלטות בהתאם לנתיב ולכללי הרשת.

7). מערכת ביניים-למערכת-ביניים

זה משמש בעיקר על ידי התקני רשת שבהם היא מחליטה על השיטה הטובה ביותר להעברת דאטגרמה ומזהה תרחיש זה נקרא ניתוב.

שירותי שכבת רשת

שכבת הרשת מספקת שירותים המאפשרים התקני קצה להחלפת מידע ברחבי הרשת. כדי להשיג זאת, הוא עושה שימוש בארבעה תהליכים שבהם אלה הם

• פונה למכשירי קצה
• כימוס
• ניתוב
• דה-אנקפסולציה

עם כל פרוטוקולי הניתוב, הסוגים, השירותים ומסגרות אחרות, שכבת הרשת מהווה תמיכה נהדרת למודל OSI. הפונקציונליות של שכבת הרשת מכילה בכל נתב. הפרוטוקולים הכלליים ביותר ביחס לשכבת הרשת הם פרוטוקול אינטרנט ו- Netware IPX / SPX. מכיוון שרובדי הרשת מיושמים על ידי ארגונים רבים, למדו תובנות מעמיקות יותר באילו גישות קשורה שכבת הרשת?