Nätverksskikt

Inom applikationsskiktet finns olika program och tjänster som genererar data som ska överföras till en destination. Denna data kan vara allt från webbsidor, e-postmeddelanden till filöverföringar. När applikationen är klar skickar den genererad data till Transportskiktet.

I Transportskiktet delas den genererade data upp i mindre segment eller datagram, beroende på vilket protokoll som används (t.ex. TCP eller UDP). Dessa segment eller datagram får en unik identifikation, vanligtvis i form av ett sekvensnummer, för att kunna ordnas och rekonstrueras korrekt vid mottagaren.

Bild 1: Nätverksskikt

Utöver identifikationen läggs även annan styrinformation till segmenten eller paketen. Detta inkluderar information om avsändarens- och destinationens portnummer, vilket används för att koppla segmenten till rätt applikation vid mottagaren. Styrinformationen kan också innehålla andra parametrar som specificerar önskad överföringshastighet, tillförlitlighet och andra protokollrelaterade funktioner.

När segmenten eller diagrammen är korrekt segmenterade och försedda med styrinformation, skickas de vidare till Nätverksskiktet. Där inkapslas de inuti nätverksprotokollspaket. Dessa paket innehåller bland annat den logiska adressen (IP-adress) för avsändarens- och destinationsenheter, vilket möjliggör routing och vidarebefordran av paketen genom nätverket. Nätverksskiktet är ansvarigt för att transportera paketen över olika nätverk och routa dem till rätt destination.

Nätverksskiktets funktioner

Nätverksskiktet har flera viktiga ansvar och funktioner, vilka inkluderar:

  1. Adressering: Nätverksskiktet är ansvarigt för att tilldela och hantera unika identifierare, såsom IP-adresser, till enheter som är anslutna till nätverket. Dessa adresser används för att rikta och identifiera käll- och destinationsenheter vid dataöverföring.
  2. Inkapsling: Nätverksskiktet tar emot segmenten från Transportskiktet och inkapslar dem inuti nätverksprotokollspaket. Dessa paket innehåller styrinformation (som käll- och destinationsadresser) samt själva datasegmenten. Inkapslingsprocessen involverar att lägga till nätverksskiktets specifika informationsfält till datasegmenten och skapa ett paket som kan skickas över nätverket.
  3. Routing: Ett av de viktigaste ansvar som nätverksskiktet har är att bestämma den optimala vägen (routing) för att skicka data från källenheten till destinationsenheten. Detta innebär att välja de bästa ruterna genom nätverket baserat på faktorer som nätverksbelastning, tillgänglighet, hastighet och andra parametrar. Routing-protokoll används för att fatta dessa beslut och dirigera datatrafiken genom nätverket.
  4. Kapsling av: Vid mottagarenheten är det nätverksskiktets ansvar att kapsla av eller ta bort nätverksprotokollspaketets informationslager för att komma åt de ursprungliga datasegmenten. Genom att kapsla av återställs datasegmenten till sitt ursprungliga format och överförs sedan vidare till Transportskiktet för vidare bearbetning.
Bild 2: Encapsulation – Decapsulation

Sammanfattningsvis kan man säga att en del av nätverksskiktets funktioner omfattar adressering av enheter, inkapsling av datasegment till paket, routing av paketen genom nätverket och att kapsla av vid mottagarenheten för att återställa de ursprungliga datasegmenten. Den andra delen är routing.

Routing

Avsändaren och destinationen är vanligtvis sammankopplade genom flera nätverk. Dessa nätverk kan anslutas via routrar som hanterar IP-baserad datatrafik. Routrar har ansvar för att vidarebefordra paket till närmaste router genom att välja den bästa vägen till slutdestinationen. För att kunna vidarebefordra paketen måste routrar läsa av styrinformationen i paketets header och extrahera destinationens IP-adress. Därefter söker de efter nästa router baserat på adressen, så att paketen kan skickas vidare. Detta kallas för ”routing”, och de mellanliggande routrarna kallas på engelska för ”next hop”.

Bild 3: Routing

Eftersom paketen vidarebefordras från router till router ändras avsändarens och destinationens L2-adress (MAC-adress) vid varje hop, men själva paketets innehåll förblir intakt tills det når mottagande värd. När ett paket vidarebefordras kan det anpassas ytterligare i paketets format beroende på den datalänk det passerar igenom innan det når sin destination. Det kan hända att ett paket är för stort för en router och det enda sättet att vidarebefordra det är genom fragmentering (paketfragmentering). Varje fragment behandlas som ett eget paket, men de märks upp så att mottagaren kan sätta ihop de olika fragmenten till ett komplett IP-paket igen.