Компьютерные сети. 6-е изд.

5.9. Резюме

Сетевой уровень предоставляет службы транспортному. Он может быть основан либо на виртуальных каналах, либо на дейтаграммах. В обоих случаях его главная задача состоит в выборе маршрута для пакетов от источника до получателя. В сетях с виртуальными каналами решение о выборе пути осуществляется при установлении виртуального соединения. В дейтаграммных сетях оно принимается для каждого пакета.

В компьютерных сетях применяется большое количество алгоритмов маршрутизации. Лавинная адресация — это простой метод передачи пакетов по всем путям. Большинство алгоритмов определяют кратчайший путь и адаптируются к изменениям топологии сети. Основные алгоритмы — маршрутизация по векторам расстояний и маршрутизация с учетом состояния линий. В большинстве существующих сетей применяется один из них. Другие важные методы — использование иерархии в больших сетях, маршрутизация для мобильных хостов, широковещание, многоадресная и произвольная маршрутизация.

Сети подвержены перегрузкам, приводящим к увеличению задержки и утере пакетов. Для предотвращения перегрузки разработчики проектируют сети с достаточным запасом пропускной способности, а также используют настройку протоколов на преимущественный выбор незагруженных маршрутов, временное прекращение приема трафика, уведомление источника о необходимости снизить скорость и сброс нагрузки.

Решив проблему перегрузки, можно попытаться достичь гарантированного QoS. Некоторые приложения заботятся в первую очередь о пропускной способности, а не о задержке и флуктуациях. Комплексные методы предоставления разных уровней QoS включают формирование трафика, резервирование ресурсов на маршрутизаторах, контроль доступа. Подходы, обеспечивающие высокий уровень QoS, — комплексное обслуживание IETF (включая RSVP) и дифференцированное обслуживание.

Сети могут весьма значительно различаться, поэтому при их объединении возникают определенные сложности. Если у них разные ограничения на максимальный размер пакета, можно применить фрагментацию. Различные сети могут использовать разные внутренние протоколы маршрутизации, но внешний протокол должен быть общим. Иногда проблемы можно решить с помощью туннелирования пакетов сквозь сильно отличающуюся сеть, но если отправитель и получатель находятся в сетях разных типов, этот подход применить не получится.

В интернете существует большое разнообразие протоколов, относящихся к сетевому уровню. В их числе протокол дейтаграмм (IP) и соответствующие управляющие протоколы (ICMP, ARP и DHCP). В некоторых сетях IP-пакеты передает требующий соединения протокол MPLS. Один из основных протоколов маршрутизации внутри сети — OSPF. Для межсетевой маршрутизации используется BGP. Свободные IP-адреса быстро заканчиваются, поэтому была разработана новая версия IP — IPv6, но внедрение происходит чрезвычайно медленно.

Некоторые вопросы организации и управления трафиком относятся к сетевой политике. Наиболее часто обсуждается проблема пиринговых споров, когда сети не могут договориться о коммерческих условиях подключения, а также о приоритизации трафика. Обычно она служит для устранения негативных последствий перегрузок, но может повлиять на сетевой нейтралитет, если при ее применении нарушается принцип свободной конкуренции.