Netzwerkschicht
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Die Netzwerkschicht ist die dritte Schicht des OSI Architekturmodells. Die Aufgabe der Netzwerkschicht besteht darin, in verbindungsorientierten wie auch in verbindungslosen Netzen geeignete Übertragungswege auszuwählen. Diese Wegewahl wird über Protokolle durchgeführt.
Sie zählt zu den netzwerkorientierten Schichten.
Inhaltsverzeichnis |
Position im OSI Modell
| Schichtnummer | Schichtname |
| 7 | Anwendungsschicht (application layer) |
| 6 | Datendarstellungsschicht (presentation layer) |
| 5 | Kommunikationssteuerungsschicht (session layer) |
| 4 | Transportschicht (transport layer) |
| 3 | Netzwerkschicht (network layer) |
| 2 | Sicherungsschicht (link layer) |
| 1 | Bitübertragungsschicht (physical layer) |
Funktionen und Dienste der Netzwerkschicht
| 1. | Verbindungsbehandlung | ||
| * Verbindungsauf- und -abbau | F | D | |
| * Addressierung | F | D | |
| * Quality of Service (QoS) | F | D | |
| * Multiplexen | F | ||
| * dynamische Wegewahl | F | ||
| 2. | Datenübertragung | ||
| * Anbieten von SDU´s | D | ||
| * Segmentieren und Blocken | F | ||
| * Expressdatenübertragung (expedited data | F | D | |
| * Empfangsbestätigung | D | ||
| 3. | Ãœbertragungssicherheit | ||
| * Fehlererkennung und -behandlung | F | ||
| * Fehleranzeige | D | ||
| * Rücksetzen | F | D | |
| 4. | Ãœbertragungssteuerung | ||
| * Sequenzbildung und -kontrolle | F | D | |
| * Flusskontrolle | F | D | |
| 5. | Sonstige Funktionen | ||
| * Management | F |
Prinzip der Paketvermittlung
Die Nachrichten werden in Datenpakete unterteilt und mit Adressen versehen. Beim versenden können die einzelnen Datenpakte unterschiedliche Wege zum Empfänger nehmen, wenn z. B. ein Netzknoten ausfällt. Die Steuerung der Wege übernimmt die Netzwerkschicht.
X.25-Protokoll (Version 3, 1984)
X.25 ist ein häufig in verbindungsorientierten, paketvermittelten Weitverkehrsnetzen eingesetztes Protokoll.
Adressierung im X.25-Protokoll anhand eines Beispiels
In den Kanaltabellen sind alle zur Zeit aktiven virtuellen Verbindungen in einer Teilnehmeranschlussleitung eingetragen. Die Routingtabellen beschreiben die Umgebung des jeweiligen Netzknotens. Wegetabellen übernimmt die Funktionen der Kanaltabelle für eine Leitung zwischen zwei Netzknoten.
Teilnehmer 4712 ist der Sender, 0815 der Empfänger.
- In die Kanaltabelle des Senders wird eine fortlaufende Kanalnummer und der Empfänger eingetragen (20 0815).
- In die Kanaltabelle des dem Sender angeschlossenen Netzknotens(NK1) wird dieser Eintrag übernommen (20 0815).
- Netzknoten 1 sucht sich aus seiner Routingtabelle die entsprechende Netzleitung für die Weiterleitung des Pakets in Richtung Empfänger (08* NL9).
- In die Wegetabelle des NK1 wird eine fortlaufende Kanalgruppennummer, die Netzleitung, der Sender und der Empfänger eingetragen (5 9 4712 0815).
- Ãœber Netzleitung 9 des NK1 wird NK2 erreicht.
- In die Wegetabelle des NK2 wird der Eintrag der Wegetabelle von NK1 übernommen (5 9 4712 0815).
- NK2 sucht sich aus seiner Routingtabelle die entsprechende Leitung für die Weiterleitung des Pakets in Richtung Empfänger (0815 TL17). In diesem Fall ist es eine Teilnehmerleitung, da der Empfänger direkt an NK2 angeschlossen ist.
- In die Kanaltabelle des NK2 wird eine fortlaufende Kanalnummer und der Sender eingetragen (3 4712).
- In die Kanaltabelle des Empfängers wird dieser Eintrag übernommen (3 4712).
- Nun wird der Rückweg zu Teilnehmer 4712 beschrieben.
- Zum bestehenden Eintrag in der Kanaltabelle von NK2 werden folgende Einträge hinzugefügt: Netzleitung zu NK1, Kanalgruppennummer und Netzleitung aus dem Wegetabelleneintrag von NK2 ( 3 4712 NL4, 5, 9).
- In die Wegetabelle vom NK2 wird zusätzlich zum bestehenden Eintrag die Teilnehmerleitung zum Empfänger und die fortlaufende Kanalnummer aus der Kanaltabelle des Empfängers eingetragen (5 9 4712 0815 TL17, 3).
- In die Wegetabelle vom NK1 wird zusätzlich zum bestehenden Eintrag die Teilnehmerleitung zum Sender und die fortlaufende Kanalnummer aus der Kanaltabelle des Senders eingetragen (5 9 4712 0815 TL10, 20).
- Zum bestehenden Eintrag in der Kanaltabelle von NK1 werden folgende Einträge hinzugefügt: Netzleitung zu NK2, Kanalgruppennummer und Netzleitung aus dem Wegetabelleneintrag von NK1 ( 20 0815 NL9, 5, 9).
Somit ist die Adressierung zwischen Sender und Empfänger hergestellt, die Routingtabellen werden für die Kommunikation zwischen diesen beiden Teilnehmern nicht mehr benötigt.
Internet Protocol (IP)
IP ist ein Protokoll, das in verbindungslosen Netzen wie dem Internet eingesetzt wird. Neben der Datenübertragung bietet IP folgende Funktionen:
- Abbildung von IP-Adressen auf physikalische Adressen anhand von Routing-Tabellen
- Anpassung der maximalen Datagrammlängen durch Segmentieren und Reassemblieren ( Fragmentierung)
- Vollständigkeitskontrolle auf Basis fragmentierter Datagramme, jedoch keine Sequenz- oder Flusskontrolle
- Aufbau und Pflege von Routingtabellen
- Kontroll – und Debug – Funktionen
Adressstruktur im IP
Eine IP-Adresse aus vier Oktetten (4 x 8Bit) im Format k.l.m.n, z.B. 127.0.0.1 Die höchstwertigen Bits des ersten Oktetts bestimmen die Kennung der Adressklasse(A, B, C, D und E). Die Net-ID beschreibt dabei das Netz (z.B. FH Würzburg) in dem sich die Adrese befindet und die Hostadresse ist die Adresse genau eines Rechners in diesem Netz.
| Kennung | Bereich | Anteil | netid | hostid | |||
| k | Adressraum | Länge | Anzahl | Länge | Anzahl | ||
| A | 0 | 1 - 126 | 50% | 8 | 126 | 24 | 17.367.040 |
| B | 10 | 128 - 191 | 25% | 16 | 16.384 | 16 | 65.536 |
| C | 110 | 192 - 223 | 12,5% | 24 | 2.170.880 | 8 | 256 |
| D | 1110 | 224 - 239 | 6,25% | - | |||
| E | 11110 | 240 - 247 | 3,125% |
Wenn in einem gegebenen Netz nicht alle IP-Adressen vergeben werden, so bleiben diese ungenutzt und verstärken somit den ohnehin vorhandenen Mangel an IP-Adressen.
IP Version 6
Aufgrund des immer größer werdenden Mangels an Adressen unter IP Version 4 wurde IP Version 6 entwickelt, welches folgende Vorteile gegenüber V4 bietet:
- größerer Adressraum: die Länge der Adressen wurde gegenüber der V4 vervierfacht (Acht Gruppen von je vier Hexadezimalziffern
- Einsparungen an Protocol Control Information: es wird weniger Overhead bei der Datenübertragung erzeugt.
- Basis für die Unterstützung isochroner Dienste
Quellen
- Skript Datenkommunikation SS 05
- ww.ietf.org/rfc/rfc791
