Протоколы сетевого уровня

В интернет протоколом сетевого уровня является IP (Internet Protocol). Этот протокол играет в интернет главную роль и фактически является синонимом понятия «Интернет». Основной задачей IP является создание единой транспортной системы передачи сообщений в гетерогенной, составной сети. Фактически, задачей IP является объединение отдельных сетей, работающих по различным технологиям физического и канального уровня.

Логически IP-сеть представляет собой совокупность маршрутизаторов, соединяющих большое количество сетей, в которых находятся компьютеры. Основной функцией маршрутизатора является передача любого транзитного IP-пакета либо следующему маршрутизатору, либо компьютеру, находящейся в сети, к которой у этого маршрутизатора есть доступ. Решение о передаче пакета маршрутизатор принимает на основании IP-адреса назначения, который находится в заголовке IP-пакета.

В протоколе IP используются 4-х байтовые составные числовые адреса. Старшая часть адреса представляет собой номер сети, а младшая – номер узла внутри данной сети. Маршрутизатор при помощи своей локальной информации о структуре сети (таблицы маршрутизации) и IP-адреса назначения делает вывод о местонахождении компьютера-адресата и принимает решение о передаче IP-пакета либо компьютеру-адресату непосредственно, либо следующему на пути пакета транзитному маршрутизатору.

Протокол IP не обеспечивает надежной доставки (является дейтаграммным). Это означает, что IP-пакет при передаче может быть утерян или искажен, IP-пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, или продублироваться. Протокол IP не имеет встроенных средств для того, чтобы уведомить об этих проблемах обменивающиеся пакетами компьютеры.

Поскольку IP-пакеты в процессе передачи инкапсулируются в пакеты протоколов канального уровня (помещаются в поле данных пакетов канального уровня), то возможна ситуация, когда длина IP-пакета превышает максимально возможный размер поля данных протокола канального уровня. В этом случае IP-пакет может быть фрагментирован – разделен на несколько IP-пакетов, передающихся далее по отдельности, пока не достигнут компьютера-адресата. Дефрагментация IP-пакетов возможна благодаря информации, которая содержится в заголовке пакета и определяет, был ли пакет фрагментирован, идентифицировать фрагменты, относящиеся к одному пакету и расположить их в правильном порядке.