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Das Netzwerkschicht ist eine konzeptionelle Schicht in a Computernetzwerk; es ist eine vorgeschriebene Schicht von der OSI-Referenzmodell.

Verantwortlichkeiten der Netzwerkschicht

Die Netzwerkschicht ist die dritte im OSI-Modell definierte Schicht und liegt zwischen den Datenübertragungsebene und der Transportschicht. Im Modell ist die Netzwerkschicht für die Überbrückung der Distanz zwischen diesen umgebenden Schichten verantwortlich: für die Übersetzung einer konzeptionellen "Konversation" (a Session) zwischen Start- und Endpunkt in einem Netzwerk in einer Sammlung von Paketen, die über die verschiedenen Verbindungen im Netzwerk (die Datenlinks) geführt werden.

Die Netzwerkschicht ist für das Routing der Pakete durch das Netzwerk verantwortlich – die Entscheidung über die nachfolgende Reihe von Computern, die ein Paket empfangen und weiterleiten, wird auf der Netzwerkschicht getroffen. Dies ist nicht zu verwechseln mit der Verantwortung der Sicherungsschicht, bei der es darum geht, ob ein Paket korrekt (richtig, vollständig, fehlerfrei) zwischen zwei direkt verbundenen Computern gesendet wurde.

Routing

Wenn die Netzwerkschicht einen Datenstrom in Pakete aufteilt, muss die Netzwerkschicht entscheiden, wie diese Pakete über das Netzwerk gesendet werden. Grob gesagt gibt es dafür zwei Mechanismen:

Es gibt eine feste Route für alle Pakete zwischen Start- und Endpunkt

In diesem Fall spricht man von a verbindungsorientiertes Routing (und: Verbindungs ​​orientiert) oder auch von a virtueller Kreislauf. Die Vorteile einer solchen Verbindung liegen hauptsächlich in der relativen Einfachheit der Implementierung und Fehlerkorrektur. Da alle Pakete zwischen Start- und Endpunkt der gleichen Route folgen, muss nur eine Route festgelegt werden – Fragen wie der Verkehr auf der Route spielen keine Rolle. Fehler wie verlorene Pakete treten normalerweise nicht auf und auch das erneute Zusammensetzen von Paketen zu einem Datenstrom zum Senden an die Sitzungsschicht des Endpunkts ist sehr einfach: Alle Pakete kommen nacheinander an.
Andererseits kann ein Stromkreis es normalerweise nicht aushalten, wenn ein Teil der Verbindung (z. B. ein physisches Kabel) verloren geht. Das ist normalerweise der Tod der Verbindung, der Elternsitzung und alles darüber hinaus. Außerdem kann das verbindungsorientierte Routing einen plötzlichen Stau auf der Route nicht berücksichtigen. Daher eignet sich eine virtuelle Verbindung vor allem für Verbindungen, die sehr zuverlässig sind oder für eine einzelne Sitzung vollständig zur Verfügung stehen (z. B. ein Telefongespräch über das Festnetz).

Jedes Paket bekommt sein eigenes Routing

In diesem Fall spricht man von a verbindungsloses Routing (Englisch: verbindungslos) oder von a Datagramm-Routing. Die Vorteile einer solchen Verbindung liegen in der Fähigkeit, Unterbrechungen oder andere Schwierigkeiten auf dem Weg zu bewältigen. Bei Verlust einer physikalischen Verbindung kann den Paketen ein anderes Routing zugewiesen werden. Gleiches gilt, wenn eine Route nicht unterbrochen wird, sondern so stark beansprucht wird, dass sie kaum noch befahrbar ist.
Auf der anderen Seite gibt es eine Reihe von klaren Nachteilen, vor allem in der Komplexität der Implementierung. Ein Routing-Algorithmus, der belegte oder unterbrochene Verbindungen berücksichtigen kann, muss auch Informationen über diese Arten von Zuständen erhalten und etwas dagegen unternehmen. Darüber hinaus muss der Algorithmus am Endpunkt über eingehende Pakete informiert sein. Individuelles Routing bedeutet, dass Pakete nicht unbedingt in der richtigen Reihenfolge ankommen und der Algorithmus, der den Datenstrom für die Sitzungsschicht wieder zusammensetzt, dies berücksichtigen muss.
Das verbindungslose Routing eignet sich besonders für Netzwerke, in denen einzelne Verbindungen (die physikalischen Verbindungen) nicht sehr zuverlässig sind (die offenen Internet) oder in denen keine Verbindungen vorhanden sind, die für eine einzelne Sitzung vollständig verfügbar sind (die Internet, Mobiltelefonie) oder bei denen das endgültige Ankommen der Nachricht wichtiger ist als die Geschwindigkeit (wieder Internet).

Adressierung

Als Nebenprodukt des Routings beschäftigt sich die Vermittlungsschicht auch mit der Frage, wie Rechner im Netz angesprochen werden, wie ihre Adresse innerhalb des Netzes lautet und ob eine Adressübersetzung erforderlich ist (z ist einfach in der Handhabung durch den Menschen an eine physische Adresse, die für Computer einfach ist - siehe zum Beispiel DNS). Die Netzwerkschicht muss mit den Adressierungsmechanismen im Netzwerk vertraut sein, oder im Extremfall mit allen Adressen im Netzwerk.

Protokolle

Es gibt eine große Anzahl von Datenkommunikationsprotokollen, die in der Beschreibung der Netzwerkschicht enthalten sind. Beispiele sind:

Internet

• IP (Internetprotokoll)
• PPP (Punkt-zu-Punkt-Protokoll)
• ICMP (Internet Control Message Protocol)
• OSPF (Open Shortest Path First Routing Protocol)
• ARP (Adressauflösungsprotokoll)
• RARP (Umgekehrter ARP)

OSIA

• X25

Novelle

• IPX (Internetworking-Paketaustausch)

Apfel

• AARP (AppleTalk-Adressauflösungsprotokoll)
• LAP (Verbindungszugriffsprotokoll)

DEZ

• DRP (DEC-Routing-Protokoll)
• LAT (Local Area Routing Protocol)