Trong phạm vi toàn bộ khoa học máy tính, cách tiếp cận của Mạng lưới Lớp hỗ trợ biết về các tương tác mạng phức tạp. Có sự xuất hiện của nhiều lớp mạng, nhưng một mô hình nổi tiếng là cách tiếp cận OSI với 7 lớp. Mô hình OSI (Open System Interconnection) phác thảo bức tranh rõ ràng về việc truyền dữ liệu thông qua các giao thức chuẩn. Nhưng, chính xác thì bảy lớp này hoạt động gì? Trong khuôn khổ mạng này, các lớp dưới (1-4) chủ yếu hoạt động trên việc truyền dữ liệu và các lớp trên (5-7) giải quyết dữ liệu mức ứng dụng. Mỗi lớp được ký kết với các nhiệm vụ tương ứng và sau đó chuyển thông tin lên lớp tiếp theo. Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi đến khái niệm về lớp mạng, các chức năng, các vấn đề, giao thức , Và dịch vụ.
Lớp mạng là gì?
Lớp mạng chịu trách nhiệm quản lý mạng con hiệu suất. Lớp này tập trung hơn để kiểm soát các hoạt động của công nghệ truyền dữ liệu, định tuyến và chuyển mạch, chuyển tiếp và sắp xếp gói tin, xử lý lỗi, giải quyết việc tạo ra các tuyến logic và kiểm soát tắc nghẽn.
Các loại lớp mạng
Hiệu suất hợp tác của tất cả bảy lớp trong mô hình mạng OSI khiến nó trở thành phương pháp tiếp cận được triển khai rộng rãi nhất trong tất cả các ứng dụng.
Cách tiếp cận OSI
Phiên bên dưới mô tả chức năng của từng lớp:
1). Lớp ứng dụng
Nó duy trì tất cả các tương tác giữa con người và máy tính và nơi ứng dụng có thể có khả năng truy cập cho các hoạt động mạng. Nó có nghĩa là lớp ứng dụng cung cấp các dịch vụ cho các hoạt động như e-mail, phần mềm mạng và truyền tệp. Trong mô hình OSI, lớp này có các giao thức truyền thông và các phương pháp tiếp cận giao diện được sử dụng để giao tiếp quá trình với quá trình thông qua một IP. Lớp này chỉ chuẩn hóa giao tiếp và dựa trên lớp truyền tải bên dưới để quản lý việc trao đổi thông tin và thiết lập các tuyến truyền dữ liệu từ máy chủ đến dữ liệu.
2). Lớp trình bày
Ở đây thông tin được duy trì ở định dạng có thể sử dụng và ở đây xảy ra chức năng của dữ liệu mã hóa . Lớp trình bày hoạt động để truyền thông tin trong mô hình mà lớp ứng dụng chấp nhận. Trong một vài trường hợp, lớp này được gọi là lớp cú pháp. Lớp này đảm bảo rằng dữ liệu được phân phối bởi lớp ứng dụng trong một hệ thống có thể được giải mã bởi lớp ứng dụng của hệ thống khác.
3). Lớp phiên
Hoạt động trên chức năng của các kết nối và chịu trách nhiệm quản lý các phiên và cổng khác nhau. Lớp phiên hoạt động để điều phối và kết thúc các cuộc trò chuyện, thảo luận giữa các ứng dụng và trao đổi.
4). Lớp vận chuyển
Lớp này thực hiện hoạt động truyền dữ liệu thông qua các giao thức bao gồm UDP và TCP. Nó chuyển thông tin qua các máy chủ và hệ thống cuối. Quản lý khôi phục lỗi đầu cuối và điều chỉnh luồng. Lớp truyền tải cung cấp các dịch vụ như quản lý luồng, ghép kênh, truyền thông hướng kết nối và thậm chí quản lý tính nhất quán. Lớp này chịu trách nhiệm cung cấp thông tin đến quá trình ứng dụng chính xác thông qua các máy tính chủ. Nó cũng có ghép kênh thống kê trong đó điều này đi kèm với phân đoạn dữ liệu, bổ sung ID cổng nguồn và cổng đích trong tiêu đề lớp truyền tải.
5). Lớp mạng
Nó quyết định địa chỉ của đường dẫn vật lý mà thông tin phải được truyền đi. Lớp này tập trung hơn để kiểm soát các hoạt động của công nghệ truyền dữ liệu, định tuyến và chuyển mạch, chuyển tiếp và sắp xếp gói tin, xử lý lỗi, tạo địa chỉ các tuyến logic và kiểm soát tắc nghẽn.
6). Lớp liên kết dữ liệu
Lớp này hoạt động dựa trên hoạt động mã hóa và giải mã các gói dữ liệu. Nó cung cấp thông tin liên quan đến giao thức truyền và kiểm soát các lỗi xảy ra trong lớp vật lý, điều chỉnh luồng và đồng bộ hóa khung. Lớp này cung cấp các dịch vụ như đóng khung gói dữ liệu, đồng bộ khung, định địa chỉ vật lý, chuyển mạch lưu trữ và chuyển tiếp, và nhiều dịch vụ khác.
7). Lớp vật lý
Truyền loại thông tin thô qua phương tiện vật lý. Lớp vật lý cung cấp giao diện cơ học, thủ tục và điện cho môi trường truyền dẫn. Nó thậm chí còn mô tả tần số phát sóng, đặc tính của các đầu nối điện và các yếu tố cấp thấp khác.
Chức năng của lớp mạng
Hãy làm rõ các thuật ngữ trên mà lớp mạng thực hiện:
- Địa chỉ - Duy trì cả địa chỉ nguồn và địa chỉ đích ở tiêu đề khung. Lớp mạng thực hiện việc định địa chỉ để tìm ra các thiết bị cụ thể trên mạng.
- Nhịp nhàng - Lớp mạng hoạt động dựa trên việc chuyển đổi các gói nhận được từ lớp trên của nó. Tính năng này được thực hiện bằng Giao thức Internet (IP).
- định tuyến - Được coi là chức năng chính, lớp mạng chọn đường dẫn tốt nhất để truyền dữ liệu từ điểm nguồn đến điểm đích.
- Kết nối Internet - Kết nối Internet hoạt động để cung cấp một kết nối hợp lý trên nhiều thiết bị.
Vấn đề thiết kế lớp mạng
Vấn đề thiết kế lớp mạngLớp mạng xuất hiện một số vấn đề thiết kế nhất định và chúng có thể được mô tả như sau:
1). Chuyển gói lưu trữ và chuyển tiếp
Ở đây, các yếu tố quan trọng nhất là thiết bị của nhà cung cấp dịch vụ (kết nối giữa các bộ định tuyến thông qua đường truyền) và thiết bị của khách hàng.
chuyển mạch gói lưu trữ và chuyển tiếp
- H1 có kết nối trực tiếp với bộ định tuyến của nhà mạng ‘A’, trong khi H2 được kết nối với bộ định tuyến của nhà cung cấp ‘F’ trên kết nối mạng LAN.
- Một trong những bộ định tuyến của nhà mạng 'F', được chỉ ra bên ngoài thiết bị của nhà mạng vì nó không nằm dưới nhà mạng, ngược lại được coi là giao thức, phần mềm và cấu trúc.
- Mạng chuyển mạch này hoạt động khi Quá trình truyền dữ liệu xảy ra khi máy chủ (H1) với gói chuyển nó đến bộ định tuyến gần đó thông qua LAN (hoặc) kết nối điểm-điểm với nhà cung cấp dịch vụ. Nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ gói cho đến khi nó hoàn toàn đến nơi, do đó xác nhận tổng kiểm tra.
- Sau đó, gói tin được truyền qua đường dẫn cho đến khi đạt được H2.
2). Dịch vụ được cung cấp cho tầng vận chuyển
Thông qua giao diện lớp mạng / lớp truyền tải, lớp mạng phân phối các dịch vụ của nó đến lớp truyền tải. Người ta có thể bắt gặp câu hỏi rằng lớp mạng cung cấp loại dịch vụ nào?
Vì vậy, chúng tôi sẽ di chuyển với cùng một truy vấn và tìm ra các dịch vụ được cung cấp.
Các dịch vụ do lớp mạng cung cấp được phác thảo với một số mục tiêu. Những người đang có:
- Cung cấp dịch vụ không được phụ thuộc vào công nghệ bộ định tuyến
- Lớp truyền tải cần được bảo vệ khỏi kiểu, số và cấu trúc liên kết của các bộ định tuyến có sẵn.
- Địa chỉ mạng lớp truyền tải cần tuân theo một kịch bản đánh số nhất quán cũng như ở các kết nối LAN và WAN.
Ghi chú: Tiếp theo là kịch bản hướng kết nối hoặc không kết nối
Ở đây, có thể có hai nhóm dựa trên các dịch vụ được cung cấp.
Không kết nối - Tại đây, việc định tuyến và chèn các gói vào mạng con được thực hiện riêng lẻ. Không cần thiết lập bổ sung
Định hướng kết nối - Mạng con phải cung cấp dịch vụ đáng tin cậy và tất cả các gói được truyền trên một tuyến đường duy nhất.
3). Triển khai dịch vụ không kết nối
Trong trường hợp này, các gói được gọi là datagram và mạng con tương ứng được gọi là mạng con datagram. Định tuyến trong mạng con datagram như sau:
mạng con datagram
bảng sự thật
Khi kích thước bản tin phải truyền đi gấp 4 lần kích thước của gói tin, khi đó lớp mạng chia thành 4 gói và sau đó truyền từng gói đến bộ định tuyến ‘A’ thông qua một vài giao thức. Mỗi bộ định tuyến được cung cấp một bảng định tuyến nơi nó quyết định các điểm đích.
Trong hình trên, rõ ràng là các gói từ ‘A’ cần được truyền đến B hoặc C ngay cả khi đích là ‘F’. Bảng định tuyến của ‘A’ đã được trình bày rõ ràng ở trên.
Trong khi ở trường hợp gói 4, gói từ ‘A’ được chuyển đến ‘B’, ngay cả nút đích là ‘F’. Gói ‘A’ chọn truyền gói 4 qua một đường dẫn khác với ba đường dẫn ban đầu. Điều này có thể xảy ra do tắc nghẽn giao thông dọc theo con đường ACE. Nên
4). Triển khai Dịch vụ Định hướng Kết nối
Ở đây, chức năng của dịch vụ hướng kết nối hoạt động trên mạng con ảo. Một mạng con ảo thực hiện hoạt động tránh một đường dẫn mới cho mỗi lần truyền gói. Để thay thế cho điều này, khi hình thành một kết nối, một tuyến đường từ nút nguồn đến nút đích được chọn và duy trì trong các bảng. Tuyến đường này thực hiện hành động của mình vào thời điểm tắc nghẽn giao thông.
Tại thời điểm kết nối được giải phóng, mạng con ảo cũng bị loại bỏ. Trong dịch vụ này, mọi gói tin đều mang một mã định danh riêng của nó cho biết địa chỉ chính xác của mạch ảo. Sơ đồ dưới đây cho thấy thuật toán định tuyến trong mạng con ảo.
Triển khai Dịch vụ Định hướng Kết nối
Giao thức định tuyến lớp mạng
Các giao thức định tuyến mạng có nhiều loại. Tất cả các giao thức được mô tả bên dưới:
1). giao thức định tuyến
Giao thức này chủ yếu được thực hiện trong mạng LAN và mạng WAN. Ở đây, nó được phân loại là một giao thức cổng nội bộ bên trong việc sử dụng thuật toán vectơ khoảng cách.
2). Giao thức định tuyến cổng nội bộ
Giao thức này được sử dụng để định tuyến thông tin nội bộ đến hệ thống độc lập. Mục đích chính đằng sau giao thức này là loại bỏ những hạn chế của RIP trong các mạng phức tạp. Nó thậm chí còn quản lý các số liệu khác nhau cho mọi đường dẫn cùng với tính nhất quán, băng thông và tải chậm. Bước nhảy lớn nhất là 255 và các bản cập nhật định tuyến được truyền với tốc độ 90 giây.
3). Giao thức định tuyến OSPF
Nó được coi là giao thức định tuyến hoạt động chủ yếu được sử dụng trong các giao thức internet. Đặc biệt, nó là giao thức định tuyến trạng thái liên kết và chuyển sang phân loại giao thức cổng nội bộ.
4). Giao thức cổng bên ngoài
Giao thức định tuyến tốt nhất được chọn cho hoạt động internet là giao thức cổng ngoài. Nó có một kịch bản khác khi so sánh với các giao thức vectơ đường dẫn và khoảng cách. Giao thức này tuân theo cấu trúc liên kết giống như của một cây.
5). Giao thức định tuyến cổng bên trong nâng cao
Đây là giao thức định tuyến vectơ khoảng cách được cải thiện trong việc tối ưu hóa làm giảm tính không ổn định trong định tuyến xảy ra sau khi sửa đổi cấu trúc liên kết, ngoài việc sử dụng băng thông và khả năng xử lý. Nói chung, tối ưu hóa phụ thuộc vào công việc KÉP từ SRI đảm bảo quy trình không có vòng lặp và cung cấp phạm vi cho một điểm giao nhau nhanh chóng.
6). Giao thức cửa khẩu biên giới
Giao thức này chịu trách nhiệm duy trì một bảng các mạng giao thức internet quản lý khả năng tiếp cận mạng giữa các AS. Điều này được thể hiện dưới dạng một giao thức vectơ đường dẫn. Ở đây, các số liệu IGP chung không được triển khai mà đi kèm với các quyết định tùy thuộc vào đường dẫn và quy tắc mạng.
7). Hệ thống trung gian-to-trung gian
Điều này chủ yếu được sử dụng bởi các thiết bị mạng, nơi nó quyết định phương pháp tốt nhất để truyền một gói dữ liệu và id kịch bản này được gọi là định tuyến.
Dịch vụ lớp mạng
Lớp mạng cung cấp các dịch vụ cho phép các thiết bị đầu cuối trao đổi thông tin trên toàn mạng. Để đạt được điều này, nó sử dụng bốn quy trình trong đó
- Giải quyết các thiết bị đầu cuối
- Đóng gói
- định tuyến
- Khử đóng gói
Với tất cả các giao thức định tuyến, các loại, dịch vụ và các khuôn khổ khác, lớp mạng là sự hỗ trợ tuyệt vời cho mô hình OSI. Chức năng của lớp mạng có trong mọi bộ định tuyến. Các giao thức chung nhất liên quan đến lớp mạng là Giao thức Internet và Netware IPX / SPX. Khi lớp mạng được nhiều tổ chức triển khai, hãy tìm hiểu những hiểu biết sâu hơn về các phương pháp tiếp cận mà lớp mạng được liên kết là gì?
