Цей рівень спочатку використовувався для утворення єдиної транспортної системи, що об'єднує декілька мереж, не залежно від способу передачі даних. Як блок даних мережного рівня використовується дейтаграмма, який призначений для доставки деякого фрагмента переданого повідомлення. Такий підхід дозволяє відокремити процес передачі даних від прикладних програм, дозволяючи обробляти мережевий трафік однаковим способом для будь-яких додатків.
Крім цього, для здійснення своїх функцій, мережевий рівень має можливості структуризації мережі і узгодження різних методів роботи канального рівня.
Всі інші протоколи (крім ARP / RARP, який часто відносять до протоколу канального рівня) використовують IP для передачі даних між вузлами мережі.
Логіка передачі пакетів на мережевому рівні
Як було описано вище, взаємодія на канальному рівні обмежується локальною мережею, і механізм передачі кадрів між різними мережами відсутній (без їх фактичного об'єднання). Тому реально кадри Ethernet передають й не дані, а дейтаграми мережевого рівня, які займають місце даних.
Пристрої, здатні виділяти IP дейтаграми з кадрів, визначати їх маршрут призначення, і упаковувати дейтаграми знову в кадри канального рівня (зазвичай, вже інший мережі), називаються маршрутизаторами (router). Таким чином, спрощено можна уявити Інтернет як сукупність мереж різного типу, об'єднаних за допомогою маршрутизаторів.
Для визначення маршруту проходження дейтаграми, використовуються спеціальні таблиці маршрутизації, які можуть бути задана адміністратором (статично), або визначена маршрутизатором за допомогою спеціальних (і досить складних) протоколів взаємодії (динамічно).
Більш того, немає необхідності одного "наскрізного" протоколу для всього шляху дейтаграми. Для її передачі між комп'ютерами, які підключені до різних локальних мереж (подсетям), потрібно провести наступні дії.
Мал. 9.8. Структура протокольних модулів мережі, побудованої на основі IP
У загальному вигляді схема досить складна (більш того, спірна), її докладний розгляд лежить далеко за рамками даного в даній книзі матеріалу.
Проте, в наступних розділах постараємося розглянути основні принципи передачі даних на мережевому рівні.
Основними функціями протоколу IP можна назвати поділ даних (переданих протоколами більш високого рівня) на дейтаграми для їх доставки одержувачу в іншій мережі, і збірку блоків даних з дейтаграм при їх отриманні від інших вузлів мережі. Для цього до даних приєднується спеціальний заголовок уніфікованого формату, який для використовуваної в даний час четвертої версії IP може мати довжину до 20 байт (п'ять 32-х бітових слів).
Таб. 9.3. Формат дейтаграми IP
Тема дейтаграми IP має такі поля:
Таб. 9.4. Розподіл IP мереж на класи
Мережева маска діє за наступним простим принципом:
в позиціях, що відповідають номеру мережі, біти встановлені в 1;
в позиціях, що відповідають номеру хоста, біти скинуті в 0.
Розглянемо це питання на найбільш поширеному випадку поділу мережі класу С, наприклад 192.168.25.0 з маскою 255.255.255.0 (11111111. 11111111. 11111111.00000000), або, в компактній формі записи, 192.168.25.0/24 (24-кількість значущих розрядів маски).
Таб. 9.5. Можливі варіанти поділу мережі класу С на підмережі.
Останній октет маски
Алгоритм роботи протоколу наступний:
Робота протоколу займає цілком певне, і часто не малий час, за яке дейтаграмма може бути втрачена (перевищить час зберігання в кеші мережевого адаптера). Тому, маршрутизатори і робочі станції з мережі зберігають таблицю відповідності (ARP-таблицю), по якій відправка проводиться без посилки ARP-запиту.
Таб. 9.6. Формат пакета протоколу ARP / RARP в Ethernet
Тип обладнання (для Ethernet - 1)
Тип протоколу (для IP-0800)