네트워크 계층이란 무엇인가요?
네트워크 계층의 출현 역시 네트워크 발전의 결과이다. 온라인 시스템과 회선 교환 환경에서 데이터 단말 수가 늘어나면 네트워크 계층의 기능은 큰 의미가 없다. , 이들 사이에 중계 장치가 연결되어 있습니다. 이때, 하나의 단말기는 단 하나의 단말기뿐만 아니라 여러 개의 단말기와 통신해야 하는 상황이 발생하게 됩니다. 이로 인해 임의의 두 데이터 단말기의 데이터를 연결하는 문제가 발생하게 됩니다. 또한 한 쌍의 사용자가 물리적 채널을 설정하고 사용할 때 많은 유휴 시간이 낭비되는 경우가 많습니다. 이 문제를 해결하기 위해 논리채널 기술과 가상회선 기술이 포함된다.
⑴네트워크 계층의 주요 기능
네트워크 연결을 설정하고 상위 계층에 서비스를 제공하기 위해 , 네트워크 계층은 다음과 같은 주요 기능을 가져야 합니다.
1. 라우팅 및 중계.
2. 네트워크 연결을 활성화하고 종료합니다.
3. 하나의 데이터 링크에 여러 네트워크 연결을 다중화하기 위해 시분할 다중화 기술이 사용되는 경우가 많습니다.
4. 오류 감지
5. 정렬, 흐름 제어.
6. 서비스 선택.
7. 네트워크 계층 관리.
8. 세분화 및 결합된 세그먼트
9. 흐름 제어
10. 데이터 전송 가속화
11. 재설정
⑵ 네트워크 계층 표준 소개
네트워크 계층의 주요 표준 중 일부는 다음과 같습니다.
ISO.DIS8208: "X.25"라고 함 DTE용 패킷 레벨 "프로토콜".
ISO.DIS8348: "CO 네트워크 서비스 정의"라고 함(연결 지향).
ISO.DIS8349: "CL 네트워크 서비스 정의"라고 함 (연결 지향).
ISO.DIS8473: "CL 네트워크 프로토콜"이라고 합니다.
ISO.DIS8348: "네트워크 계층 주소 지정"이라고 합니다.
제외 위의 경우 표준 외에도 많은 표준이 있습니다. 이러한 표준은 네트워크 계층의 기능 중 일부만 해결하므로 네트워크 계층이 직면하는 다양한 네트워크로 인해 전체 네트워크 계층의 기능을 완료하려면 네트워크 계층에서 동시에 여러 표준을 사용해야 하는 경우가 많습니다. 다양한
표준 조합을 채택할 것입니다.
개방형 기능을 갖춘 네트워크의 데이터 단말 장비는 현재 시중에 나와 있는 네트워크 계층 기능으로 구성되어야 합니다.
장치에는 주로 게이트웨이와 라우터가 포함됩니다.
1. 네트워크 계층 기능 개요
네트워크 계층은 OSI 참조 모델의 세 번째 계층이자 통신 서브넷의 최상위 계층입니다. 네트워크 계층은 통신 서브넷의 동작 제어와 관련되며, 네트워크 응용 환경의 자원 서브넷이 통신 서브넷에 접근하는 방식을 반영한다.
네트워크 계층의 주요 임무는 소스 노드에서 대상 노드로 데이터 패킷 전송을 시도하여 가장 기본적인 엔드 투 엔드 데이터 전송 서비스를 전송 계층에 제공하는 것입니다. 요약하면, 네트워크 계층은 다음과 같은 기능을 가져야 합니다:
(1) 전송 계층에 서비스 제공
네트워크 계층은 두 가지 유형의 서비스를 제공합니다: 연결 지향 네트워크 서비스 및 연결 없는 네트워크 서비스 네트워크 서비스.
가상 회선 서비스는 모든 데이터 패킷이 순서대로 대상 노드에 도착하도록 네트워크 계층에서 전송 계층으로 제공하는 안정적인 데이터 전송 방법으로 두 노드 사이에 데이터 교환이 이루어집니다. 이를 제공하는 가상 회선과 데이터그램 서비스는 신뢰할 수 없는 데이터 전송 방법입니다. 소스 노드에서 보낸 각 데이터 패킷에는 주소, 시퀀스 번호 및 기타 정보가 추가되어야 하며 대상 노드에서 수신한 데이터 패킷이 도착하지 않을 수 있습니다. 순서대로 데이터 패킷 손실이 발생할 수도 있습니다.
일반적인 네트워크 계층 프로토콜은 ITU-T(국제전기통신연합 전기통신표준부)에서 제안한 연결 지향 패킷 교환 프로토콜인 X.25이다.
(2) 패키징 및 언패킹
네트워크 계층에서 데이터 전송의 기본 단위는 데이터 패킷(패킷이라고도 함)입니다.
발신자 측에서 전송 계층 메시지는 네트워크 계층에 도착할 때 여러 데이터 블록으로 분할되며, 이러한 데이터 블록의 헤더와 테일에 일부 관련 제어 정보를 추가한 후 데이터 패킷(패킷)이 형성됩니다. 데이터 패킷의 헤더에는 소스 노드와 대상 노드의 네트워크 주소(논리 주소)가 포함됩니다. 수신 측에서는 데이터가 하위 계층에서 네트워크 계층에 도달하면 각 데이터 패킷에 원래 추가된 헤더, 테일 등의 제어 정보를 제거(언팩)한 후 메시지로 결합하여 전송 계층으로 보내야 합니다. .
(3) 라우팅 선택
라우팅 선택은 경로 선택이라고도 하며 특정 원칙과 라우팅 알고리즘을 기반으로 다중 노드 통신 서브넷에서 최적의 경로를 선택하는 것입니다. 라우팅을 결정하는 데 사용되는 전략을 라우팅 알고리즘이라고 합니다.
데이터그램 모드에서는 네트워크 노드가 각 데이터 패킷에 대해 라우팅을 선택해야 하며, 가상 회선 모드에서는 연결이 설정될 때만 경로를 결정하면 됩니다.
(4) 흐름 제어
흐름 제어의 기능은 차단을 제어하고 교착 상태를 방지하는 것입니다.
네트워크의 처리량(초당 데이터 패킷 수)은 통신 서브넷의 부하(즉, 통신 서브넷에서 전송되는 데이터 패킷 수)와 밀접한 관련이 있습니다.
블로킹과 교착상태를 방지하기 위해서는 일반적으로 슬라이딩 윈도우, 예약 버퍼, 라이센스 및 패킷 폐기의 네 가지 방법이 사용됩니다.
2. 라우팅 알고리즘 소개
많은 라우팅 알고리즘이 있으며 크게 정적 라우팅 알고리즘과 동적 라우팅 알고리즘으로 나눌 수 있습니다.
(1) 정적 라우팅 알고리즘
비적응 알고리즘이라고도 알려진 정적 라우팅 알고리즘은 특정 고정 규칙을 기반으로 하는 라우팅 선택입니다. 알고리즘이 간단하고 구현이 용이하지만 효율성과 성능이 떨어지는 것이 특징입니다. 정적 라우팅 알고리즘은 다음과 같습니다.
☆ 최단 경로 선택:
☆ 확산 라우팅:
☆ 무작위 라우팅:
☆ 중앙 집중식 라우팅 선택:
(2) 동적 라우팅 알고리즘
적응형 알고리즘이라고도 하는 동적 라우팅 알고리즘은 네트워크의 현재 상태 정보에 의존하여 라우팅을 결정하는 방법입니다. 전략. 이 전략은 네트워크 트래픽 및 토폴로지의 변화에 더 잘 적응할 수 있으며 네트워크 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 그러나 알고리즘이 복잡하고 구현 오버헤드가 높습니다. 다음 유형의 동적 라우팅 알고리즘이 포함됩니다:
☆ 분산 라우팅 전략:
☆ 중앙 집중식 라우팅 전략:
장치 연결
(1) 라우터
인터넷에는 두 호스트 간에 데이터를 전송하는 경로가 많이 있습니다. 데이터 패킷은 한 호스트에서 시작하여 통과합니다. 다른 호스트에 도달하기 위해 여러 사이트를 거쳐야 합니다. 주인. 이러한 중간 사이트는 일반적으로 라우터라고 불리는 장치에 의해 수행됩니다. 라우터의 역할은 데이터 패킷에 대한 적절한 전송 경로를 선택하는 것입니다.
라우터는 OSI 모델의 네트워크 계층에서 작동하며 MAC 주소가 아닌 데이터 패킷의 논리 주소(네트워크 주소)를 기반으로 데이터 패킷을 전달합니다.
라우터의 주요 임무는 라우터를 통과하는 각 데이터 패킷에 대한 최적의 전송 경로를 찾아 데이터 패킷을 목적지 사이트까지 효과적으로 전달하는 것입니다.
라우터는 네트워크 브리지의 모든 기능을 가질 뿐만 아니라 경로 선택 기능도 갖추고 있어 네트워크 혼잡 정도에 따라 데이터를 전송할 적절한 경로를 자동으로 선택할 수 있습니다.
라우터와 브리지의 차이점은 라우팅 테이블을 사용하여 다른 네트워크에서 지정된 장치의 주소를 찾는 것이 아니라 다른 라우터에 의존하여 작업을 완료한다는 것입니다. 즉, 브리지는 라우팅 테이블을 기반으로 패킷을 전달하거나 필터링하고, 라우터는 해당 정보를 사용하여 각 패킷에 가장 적합한 경로를 선택합니다.
라우터는 정적 라우터와 동적 라우터로 구분됩니다. 정적 라우터는 관리자가 모든 네트워크 라우팅 테이블을 수정해야 하며 일반적으로 소규모 네트워크 상호 연결에만 사용됩니다. 동적 라우터는 지정된 라우팅 프로토콜에 따라 라우터 정보를 수정할 수 있습니다.
(2) 레이어 3 스위치
기술이 발전함에 따라 일부 스위치에는 라우팅 기능도 있습니다.
라우팅 기능을 갖춘 이러한 스위치는 네트워크 계층의 데이터 패킷에서 작동하므로 계층 3 스위치라고 합니다.