TDAT2004: Datakommunikasjon med nettverksprogrammering
Oppgave 2: Nettverkslaget
Deltakere: Elisabeth Nygård Mesøy, Kristin Weiseth og Stine Sandvold Øien
1. Innledning
Applikasjonslaget |
|---|
Transportlaget |
Nettverkslaget |
Lenkelaget |
Det fysiske laget |
Tabell 1: Forenkelt OSI-modell
Nettverkslaget er det tredje laget i den forenklede OSI-modellen, rett under transportlaget. Dette laget utfører tjenester for transportlaget, ved bruk av tjenestene på lenkelaget. Transportlaget overfører data mellom to applikasjoner, hvor disse applikasjonsdataene grupperes i passende segmenter. Nå er det nettverkslagets oppgave å overføre disse segmentene mellom maskinene i nettverket hvor applikasjonene kjører.
Noen nettverksprotokoller på nettverkslaget er som følger:
- IPv4 (versjon 4 av IP)
- IPv6 (versjon 6 av IP)
- ARP
- IPX
, hvor hovedprotokollen er Internet Protocol, IP.
2. Ønsket funksjonalitet
Oppgaven til nettverkslaget er å ta seg av overføringen av datapakker mellom maskinene hvor applikasjonene kjører. Måten dette gjøres på er veldig grunnleggende, uten feildeteksjon og flytkontroll.
Noen av problemene nettverkslaget må ta seg av er blant annet om nettverket er forbindelsesorientert eller forbindelsesløst. Et eksempel på forbindelsesløst nettverk er post, fordi man kan sende et brev til noen, og mottakeren trenger ikke gjøre noe for å få det. Eksempel på forbindelsesorientert nettverk er telefonsystemet hvor mottakeren er nødt til å svare telefonen for at man skal kunne snakke.
Et annet problem nettverkslaget må løse er hva den globale adressen er, eller IP-adressen som er den unike adressen alle på nettverket må ha for å avgjøre hvem de er. Nettverkslaget må også ta seg av hvordan man videresender en melding. For mobile applikasjoner hvor brukerne kan bevege seg fra sted til sted veldig fort, må meldingene kunne følge etter brukeren. IPv4 (Internet Protocol version 4) tillater egentlig ikke dette, men med standarden for Mobile IP (en internettarkitektur med tilhørende protokoll som støtter mobile enheter i nettet) har det blitt endret på. IPv6 har en bedre løsning innebygd som gjør dette enklere for mobile applikasjoner.
Nettverkslaget utfører tjenester for transportlaget og benytter seg av tjenestene på lenkelaget.
3. Virkemåte
Nettverkslaget sender datapakker mellom ulike grensesnitt. Grensesnittet mot en maskin er identifisert med en logisk adresse, IP-adressen. Hovedprotokollen på nettverkslaget er som nevnt IP protokollen, den er kanskje den aller viktigste protokollen i Internett. Alle protokoller på applikasjons- og transportlaget sender data gjennom fysiske nett. Eksempler på det er: kabel ethernet, trådløst WiFi, ADSL og mobilnett. Kort fortalt kan man si at “alt kjører over IP, og IP kjører over alt”.
Figur 1: Timeglassmodellen som viser at alt kjører over IP, og IP kjører over alt.
Nettverkslaget og IP-protokollens hovedoppgaver:
Nettverkslaget har ansvar for å overføre datapakker gjennom nettverket fra en avsender sin maskin til en mottaker sin maskin. IP frakter bare dataene frem til riktig maskin, ikke til riktig applikasjon. Det er transportlagets ansvar å frakte frem til riktig applikasjon. Nettverkslaget sørger bare for at nyttelasten fra datapakken overlates til riktig mottakerprotokoll; det kan være flere applikasjoner som kjører samtidig på datamaskinen. Ved å fordele innholdet på de flere applikasjonene som kjøres samtidig kalles demultipleksing. En forutsetning for demultipleksing er at avsender sender med informasjon i IP-pakkeheader om hvilken mottakerprotokoll nyttelasten skal overlates til.
Nettverkslaget sørger for å frakte datapakkene “beste” vei gjennom flere nett, gjennom et Internett. Der alle nettene er koblet sammen med rutete, det er nettverkskomponenter som er tilkoblet mer enn ett fysisk nett og kan flytte datapakker mellom nettene. Det er IP-protokollen som sørger for at datapakker blir sendt videre til riktig nettverk og maskin. Som oftest må IP-pakkene passere mellom flere mellomliggende rutere før de kommer frem. IP-protokollen må derfor være implementert i alle rutere i nettverket. Den “beste” vei gjennom nettet varierer og bestemmes av faktorer som for eksempel linjekapasitet, kostnader og oppetid. IP-protokollen har da en mekanisme for å vurdere og ta hensyn til disse faktorene.
Som figur 2 viser, er det nettverkslagets oppgave å overføre datapakker mellom maskinene hvor applikasjonene kjører. Der IP-pakken inneholder nyttelast fra de forskjellige protokollene og “skrelles” av delvis på vei fra avsender til mottaker(desto nærmere mål datapakken har kommet seg). Som nevnt ovenfor har IP-pakken adresseinformasjon i pakkeheaderen slik at pakken kommer til riktig mottakerprotokoll. Også er det ruteren som faktisk får datapakkene mellom nettene til avsender og mottaker.
Figur 2: Nettverkslaget videresender pakker gjennom alt mellomliggende utstyr.
4. Kilder
Hvor finner man mer aktuelt lesestoff om dette temaet?
Hallsteinsen, Ø.H., Klefstad, B.K. og Skundberg, O.S. (2012). Innføring i datakommunikasjon (2. utgave). Trondheim: Gyldendal Akademisk og Stiftelsen TISIP.
https://no.wikipedia.org/wiki/Nettverkslaget
http://manualzz.com/doc/20489348/datakommunikasjon-og-maskinvare-jon-kvisli