Сетевой уровень

1.

СЕТЕВОЙ
УРОВЕНЬ

2.

СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ
Сетевой уровень - это второй уровень сетевой модели OSI (модель
взаимодействия открытых систем). На сетевом уровне данные разбиваются
на пакеты, которые затем пересылаются через сеть с использованием IPадресации. Этот уровень ответственен за маршрутизацию и коммутацию
данных между различными сетями с использованием различных
протоколов маршрутизации.
Программные и аппаратные устройства, работающие на сетевом уровне,
включают в себя коммутаторы, маршрутизаторы и межсетевые экраны
(firewalls). Кроме того, сюда также относятся протоколы IP (Internet Protocol),
ICMP (Internet Control Message Protocol), ARP (Address Resolution Protocol) и
другие, которые играют важную роль в маршрутизации и коммутации
данных в компьютерных сетях.
Протокол IP является ключевым компонентом сетевого уровня, поскольку
он обеспечивает маршрутизацию и доставку данных в компьютерных сетях,
определяя адреса и пути для передачи информации по сети.

3.

СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ В ПРОЦЕССЕ
ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
1. Формирование пакета: В сетевом уровне данные или
сегменты данных разбиваются на пакеты. Каждый пакет
содержит заголовок сетевого уровня, который включает в
себя IP-адрес и другую информацию о маршрутизации.
2. Маршрутизация пакетов: После формирования пакета,
сетевой уровень начинает процесс маршрутизации. Пакеты
передаются по сети с использованием IP-адресов для
определения пути к конечному устройству.

4.

СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ В ПРОЦЕССЕ
ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
3. Пересылка и коммутация: Пакеты могут быть перенаправлены
через разные коммутаторы, маршрутизаторы и другие устройства
для доставки на целевое устройство. В этом процессе применяются
маршрутизация, коммутация и другие методы для сбора,
перенаправления и доставки данных.
4. Обработка на конечном устройстве: После успешной доставки
пакеты обрабатываются на конечном устройстве, где извлекаются и
собираются в исходные данные или сообщения.
Таким образом, сетевой уровень активно участвует в процессе
передачи данных, обеспечивая их маршрутизацию, коммутацию и
доставку в компьютерной сети.

5.

ПРОТОКОЛЫ СЕТЕВОГО УРОВНЯ
1. IP (Internet Protocol) - Это основной протокол сетевого
уровня, который обеспечивает маршрутизацию и доставку
данных в Интернете. IP-пакеты содержат исходный и
конечный IP-адреса, что позволяет маршрутизаторам
перенаправлять их через сеть.
2. ICMP (Internet Control Message Protocol) - Этот протокол
используется для передачи сообщений об ошибках,
диагностики сети и другой управляющей информации.
Например, ICMP используется для отправки "ping"
запросов на проверку соединения с узлом сети.

6.

ПРОТОКОЛЫ СЕТЕВОГО УРОВНЯ
3. ARP (Address Resolution Protocol) - ARP используется для связи
между IP-адресами и физическими адресами (MAC-адресами)
устройств в локальной сети. Он позволяет устройствам найти
MAC-адреса других устройств по их IP-адресам.
4. IGMP (Internet Group Management Protocol) - Этот протокол
используется для управления групповой коммутацией IPмультимедийных потоков в IPv4 сетях.
За пределами модели OSI также существуют другие протоколы,
ориентированные на маршрутизацию, коммутацию,
безопасность и другие аспекты сетевого уровня, такие как OSPF
(Open Shortest Path First), BGP (Border Gateway Protocol), IPSec (IP
Security) и многие другие.

7.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ IP-ПРОТОКОЛА
1. IP-адресация: Каждое устройство в сети, поддерживающее
IP-протокол, имеет уникальный IP-адрес, который используется
для идентификации этого устройства в сети. IP-адрес состоит из
четырех октетов, разделенных точками, например, 192.168.1.1.
2. Маршрутизация: IP-протокол обеспечивает механизмы
маршрутизации, позволяющие выбирать оптимальный путь для
передачи данных через различные сегменты сети.
3. Фрагментация: IP-протокол поддерживает разделение
длинных пакетов на более короткие фрагменты для передачи
через сети с более низкой максимальной длиной пакета.

8.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ IP-ПРОТОКОЛА
4. Тип обслуживания (ToS): IP-заголовок содержит поле для
управления типом обслуживания, которое может
использоваться для определения приоритета обработки
пакета в сети.
5. Версионирование: IP-протокол имеет несколько версий
(IPv4, IPv6) с различными возможностями и расширенными
заголовками.
6. Доставка: IP-протокол оперирует на сетевом уровне OSI,
предоставляя механизмы для доставки пакетов данных из
источника в назначение, включая адресацию,
маршрутизацию и фрагментацию пакетов.

9.

СТРУКТУРА ПАКЕТОВ IPV4 И IPV6
Структура пакета IPv4:
1. Заголовок IPv4: Содержит информацию о версии протокола (4), длине
заголовка, типе обслуживания, общей длине пакета, идентификаторе
фрагмента, флагах фрагментации, TTL (Time to Live), протоколе верхнего уровня
(например, TCP, UDP) и контрольной сумме.
2. IP-адреса: 32-битные исходный и назначенный IP-адреса, используемые для
идентификации отправителя и получателя пакета.
3. Полезные данные: Данные, передаваемые по сети на транспортном уровне
(например, сегмент TCP или данные UDP).
Структура пакета IPv6:
1. Заголовок IPv6: Содержит информацию о версии протокола (6), классе
трафика, потоковом идентификаторе, длине полезных данных, следующем
заголовке, предельном времени жизни (аналогично TTL в IPv4) и контрольной
сумме.
2. IP-адреса: 128-битные исходный и назначенный IP-адреса.
3. Полезные данные: Пакеты верхнего уровня (например, сегмент TCP или
данные UDP).

10.

ОСОБЕННОСТИ И ПРЕИМУЩЕСТВА
ПРОТОКОЛА IPV6
Протокол IPv6 (Internet Protocol version 6) является следующим поколением IPпротокола, заменой для устаревающего IPv4. IPv6 содержит несколько
особенностей и преимуществ, включая:
1. Большой размер адреса: Адресация IPv6 использует 128-битные адреса, в
отличие от 32-битных адресов IPv4. Это означает, что IPv6 может
поддерживать огромное количество устройств, практически устраняя
проблемы нехватки адресов, которые возникают в IPv4.
2. Поддержка безопасности: IPv6 включает в себя встроенную поддержку
IPsec, обеспечивая интегрированную защиту для передаваемых данных, что
может повысить безопасность сетевых коммуникаций.
3. Упрощенная конфигурация: IPv6 также включает в себя функцию
автоматической настройки адресов (SLAAC - Stateless Address Autoconfiguration),
которая позволяет устройствам автоматически назначать себе адреса без
использования DHCP, что упрощает процесс настройки сетей.

11.

ОСОБЕННОСТИ И ПРЕИМУЩЕСТВА
ПРОТОКОЛА PV6
4. Улучшенное качество обслуживания и потока данных: IPv6
обеспечивает различные механизмы приоритизации и управления
потоками данных, что позволяет более эффективно управлять
трафиком и обеспечивать более надежную передачу данных.
5. Поддержка мобильных устройств: IPv6 был разработан с учетом
возрастающего числа мобильных устройств, предлагая более
эффективное управление маршрутизацией и возможность быстрой
переключения сетей, что делает его более подходящим для
современных сетей.
6. Расширяемость: Заголовки IPv6 были разработаны с учетом
возможности расширения, что позволяет добавлять новые функции и
возможности без значительного изменения основной структуры.

12.

МЕТОДЫ МАРШРУТИЗАЦИИ УЗЛОВ
Маршрутизация узлов — процесс передачи пакетов данных от
отправителя к получателю через сеть. Для этого используются
различные методы маршрутизации узлов. Вот некоторые из них:
1. Статическая маршрутизация: Администратор сети вручную
настраивает таблицу маршрутизации в маршрутизаторе, указывая, какие
сети и адреса следует пересылать через конкретные интерфейсы. Этот
способ обеспечивает полный контроль администратора над тем, какие
пути выбираются, но требует постоянной актуализации при изменении
топологии сети.
2. Динамическая маршрутизация: В этом методе маршрутизаторы
обмениваются информацией о сетях и достижимости автоматически,
используя протоколы динамической маршрутизации, такие как OSPF,
EIGRP, RIP, BGP и др. Эти протоколы позволяют маршрутизаторам
обнаруживать изменения в сети и обновлять информацию о маршрутах
автоматически.

13.

МЕТОДЫ МАРШРУТИЗАЦИИ УЗЛОВ
3. Метод маршрутизации на основе политик (Policy-based
routing): Этот метод позволяет администраторам
маршрутизаторов выбирать путь для пакетов в зависимости
от определенных критериев, таких как тип сервиса,
источник или назначение трафика, используя различные
политики и фильтры.
4. Маршрутизация сегментированных доменов (Segment
Routing): Это относительно новый метод, который позволяет
определять маршруты для пакетов заранее, внедряя
информацию о маршрутах в заголовок пакета. Это может
улучшить пропускную способность и упростить процесс
маршрутизации, особенно в сетях с высокой степенью
сегментации.

14.

УСТРОЙСТВО МАРШРУТИЗАТОРА
1. Процессор (CPU): Процессор маршрутизатора отвечает за выполнение всех
вычислительных операций, таких как обработка маршрутизации, обработка
пакетов данных, управление сетевым трафиком и другие задачи. Мощность
процессора влияет на производительность маршрутизатора, особенно в условиях
высокой загрузки сети или большого объема трафика.
2. Память: В маршрутизаторе присутствует несколько различных типов памяти для
различных целей. Это включает в себя оперативную память (RAM) для временного
хранения данных и маршрутной таблицы, флеш-память для хранения
операционной системы и других программ, а также энергонезависимую память
(NVRAM) для сохранения конфигурационных данных даже при отключении
питания.
3. Операционная система (OS): Маршрутизаторы работают на операционных
системах, специально разработанных для выполнения функций маршрутизации,
управления сетевым трафиком и обеспечения безопасности сети. Наиболее
известными операционными системами, используемыми в маршрутизаторах,
являются Cisco IOS, Juniper Junos, Huawei VRP и другие. Они обеспечивают интерфейс
для конфигурирования маршрутизатора, обработки маршрутизации, управления
сетевым трафиком, мониторинга и диагностики сетевых проблем.

15.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ К МАРШРУТИЗАТОРУ
Маршрутизатор имеет несколько различных портов, через которые можно
подключиться к нему для администрирования и конфигурирования. Вот
некоторые из наиболее распространенных типов портов, которые могут
быть доступны на маршрутизаторе:
1. Консольный порт (Console port): Это последовательный порт RS-232 или
USB, который позволяет подключиться к маршрутизатору непосредственно
через консольный кабель. Этот способ доступа наиболее надежен и
используется для начальной настройки и восстановления маршрутизатора
в случае сбоя в сети.
2. Порт управления (Management port): Некоторые маршрутизаторы могут
быть оснащены специальным портом управления, который предназначен
для удаленного администрирования и конфигурирования
маршрутизатора. Этот порт может быть Ethernet или USB, и может
обеспечивать доступ к маршрутизатору через специально настроенный IPадрес.

16.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ К МАРШРУТИЗАТОРУ
3. Ethernet порты (Ethernet ports): Это самые распространенные
порты на маршрутизаторе, через которые происходит коммутация
сетевого трафика. Они используются для подключения к сегментам
сети и организации коммутации пакетов между различными
устройствами.
4. Wi-Fi интерфейсы (Wireless interfaces): Некоторые маршрутизаторы
также имеют встроенные беспроводные интерфейсы, которые
позволяют подключаться к ним через сеть Wi-Fi.
5. USB порты (USB ports): Некоторые маршрутизаторы имеют USBпорты, которые могут использоваться для подключения внешних
накопителей данных, модемов или других устройств