Sieťová vrstva
Stará sa o doručovanie dát medzi komunikujúcimi uzlami. Segmenty, ktoré k sieťovej vrstve prídu z transportnej vrstvy dostanú enkapsuláciou hlavičku a vznikne PDU sieťovej vrstvy – paket. V tejto hlavičke je sieťová adresa, na základe ktorej sa vie, kam paket patrí.
V TCP/IP je sieťovým protokolom Internet Protocol, ktorý má dve verzie: IPv4 a IPv6. My budeme pracovať s IPv4, i keď IPv6 je plánovaný ako nasledovník IPv4 a rieši mnohé problémy.
IP je nespojovaný, nespoľahlivý protokol, ktorý nezávisí od použitej technológie a média.
Keď si aplikácia vyžaduje spojovanosť, musí ju zabezpečiť transportný protokol (TCP). To isté platí aj pre spoľahlivosť. Nespojovanosť a nespoľahlivosť IP protokolu však nie je nevýhodou. Čo je veľkou výhodou IP protokolu, je jeho nezávislosť od použitej linkovej technológie a média. IP protokolu je jedno, aký typ kábla použijete (koaxiálny, priamy, krížený, optiku...) alebo či vôbec kábel nepoužijete (elektromagnetické vlny). Taktiež mu nezáleží na tom, akú technológiu má na ceste k cieľu (Ethernet, Wi-Fi, Frame Relay, ATM...). To umožnilo flexibilitu a úspech internetu.
Už sme povedali, že adresovanie na úrovni sieťovej vrstvy sa deje pomocou IP adresy v hlavičke paketu. Táto IP adresa je vlastne 4-bajtové číslo, pričom každý bajt nazývame oktet. IP adresa je rozdelená na dve časti. Prvá časť je predčíslie siete (Network Portion), druhá časť je číslo uzla (Host Portion). Hranica medzi nimi je pohyblivá. IP adresa sa prideľuje rozhraniu zariadenia. To znamená, že PC alebo typický router má viac IP adries, nakoľko každý interface (rozhranie) má svoju IP adresu.
Väčšina z Vás má doma IP adresu v tvare napríklad 192.168.1.X kde X je od 2 po 254. Prvá časť 192.168.1 je predčíslie siete a posledný oktet, v tomto prípade je to tá premenná X, označuje číslo uzla.
Počítať s IP adresami sa naučíme neskôr.
Doručovanie paketov medzi sieťami sa riadi práve IP adresami. O ich doručovanie sa stará router (smerovač). Ten si vedie smerovaciu tabuľku, v ktorej si uchováva zoznam naučených sietí a cestu do nich, na základe ktorých vie prichádzajúci paket preposlať ďalej. Počítač pozná iba adresy zariadení vo svojej sieti. V prípade, že má doručiť paket do inej siete, odovzdá ho automaticky jeho bráne (routeru).
Maximálna veľkosť paketu je 65 535B. Použité linkové technológie, cez ktoré sa paket bude prenášať, však môžu určiť nižšiu veľkosť paketu. Toto obmedzenie linkovou technológiou sa nazýva MTU (Maximum Transmission Unit). Ethernet používa 1500B, DSL 1492B. Transportný protokol TCP sa MTU prispôsobuje a vytvára segmenty tak, aby po zapuzdrení do paketu veľkosť neprekročila MTU. UDP protokol a niektoré ďalšie sa MTU neprispôsobujú.
Niekedy sa však môže vyskytnúť situácia, že uzol odošle paket, ktorého veľkosť je väčšia ako MTU rozhrania, napríklad keď počítač s ethernetovou kartou odošle 1500B paket, ktorý prechádza DSL rozhraním smerovača. Zariadenie, ktoré má svojím rozhraním odoslať paket, ktorý je väčší ako MTU rozhrania, má právo tento paket fragmentovať, čo znamená, rozdeliť ho na menšie kusy. Veľký paket sa tak rozdelí na niekoľko menších, aby vyhovovali MTU daného rozhrania. Fragmentovať môže buď odosielateľ, alebo akýkoľvek router na ceste. Defragmentáciu robí výhradne príjemca.
Fragmentácia i defragmentácia vnášajú do komunikácie ďalšie zdržanie a prácu pre fragmentujúci uzol a defragmentujucého príjemcu. Snahou je preto vyhnúť sa týmto procesom.
V súvislosti so sieťovou vrstvou a IP adresami ešte spomeňme spôsoby komunikácie v IP. Tie rozlišujeme na unicast, broadcast (limitied a directed) a multicast.
Unicast je komunikácia dvoch konkrétnych uzlov. Napr. 192.168.1.2 s 192.168.1.5
Broadcast je posielanie správ všetkým staniciam v sieti, pričom limited broadcast používa adresu 255.255.255.255. Tento broadcast router nespracuje, pakety zahodí. Routre typicky nepreposielajú broadcast. Directed broadcast je broadcastová adresa siete. Ak teda máme napr. sieť 192.168.1.0 s maskou 255.255.255.0, jej broadcast bude 192.168.1.255.
Multicast je posielanie dát vybranej skupine staníc (napr. smerovací protokol RIP používa 224.0.0.9).
Adresa siete je teda predčíslie siete doplnené nulami. Označuje sieť ako celok pre potreby smerovania. Nesmie sa prideliť žiadnemu rozhraniu.
Broadcastová adresa je predčíslie siete doplnené oktetmi s hodnotou 255 (najvyššia adresa s daným predčíslím). Slúži na doručovanie správ všetkým uzlom v stanici a taktiež nesmie byť priradená žiadnemu rozhraniu.
Adresa uzla je každá iná adresa s daným predčíslím priradená rozhraniu.
BiGTomEE