Сетевой уровень модели OSI. Общие понятия.

Основная задача сетевого уровня модели OSI (или уровня сетевого взаимодействия протокола TCP/IP) — доставка пакетов от одного узла-отправителя к узлу-получателю не зависимо от того к какой локальной сети принадлежат узлы. Если на канальном уровне передача информации между узлами сети возможна только в пределах одной логической сети, то сетевой уровень определяет правила доставки данных между логическими сетями, формирование логических адресов сетевых устройств, определение, выбор и поддержание маршрутной информации.

Если на канальном уровне адресация узлов осуществлялась при помощи физического МАС-адреса сетевого устройства, то на сетевом уровне появляются логические адреса – IP адреса сетевого устройства (интерфейса). IP-адреса интерфейсов одной IP-сети имеют общую часть, которая называется адресом или номером IP-сети и специфическую для каждого интерфейса часть, называемую адресом, или номером, данного интерфейса в данной IP-сети.

Соответственно, IP-сетью называется множество компьютеров (IP-интерфейсов), часто, но не всегда подсоединенных к одному физическому каналу связи, способных пересылать IP-дейтаграммы друг другу непосредственно (то есть без ретрансляции через промежуточные компьютеры, считая, что маршрутизатор, в принципе то-же является компьютером).

IP-адрес обычно записывается в форме 4-х трехразрядных десятичных чисел, называемых октетами, разделенных точкой – например 192.168.100.100. Каждое из этих десятичных чисел соответствует одному байту двоичного представления адреса.

Так как IP-адрес содержит в себе как адрес узла (точнее, интерфейса, так как в общем случай узел может иметь более одного интерфейса – например компьютер с двумя сетевыми платами) так и адрес сети, то необходим механизм для “вычленения” из IP-адреса интерфейса адреса сети, к которой принадлежит интерфейс и номера интерфейса в данной сети.

Для этого служит маска сети. Маска сети используется для определения того, какие биты являются частью номера сети, а какие – частью идентификатора хоста (для этого применяется логическая операция конъюнкции – “И”).

Таким образом адресное пространство любой сети состоит из:

• Адреса сети – это адрес который используется для организации маршрутизации между несколькими сетями. При получении IP-адреса хоста маршрутизатор накладывает на него маску и определяет адрес сети, затем по этому адресу определяется адрес шлюза на который нужно отправить пакет.
• Адреса хостов в сети – это набор IP-адресов, которые могут быть выданы хостам. Чтобы подсчитать количество адресов, нужно от общего количества адресов сети отнять два адреса: 1 – адрес самой сети и 2 – широковещательный адрес. При обмене пакетами между хостами в одной сети маршрутизатор и шлюз не нужны.
• Широковещательный адрес (Broadcast) – это адрес который не присвоен ни одному хосту в сети. Данный адрес используется для отправки широковещательных пакетов, которые предназначены каждому хосту сети.

На сетевом уровне функционируют протоколы: IP, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DDP, IPSec, ARP, RARP, DHCP, BootP, SKIP, RIP