ماهیت لایه شبکه چیست؟
لایه شبکه در لایه 3 مدل ارتباطات Open Systems Interconnection (OSI) قرار دارد و وظیفه اصلی آن انتقال داده‌ها به داخل و از طریق دیگر شبکه‌ها است. پروتکل‌های لایه شبکه با بسته‌بندی داده‌ها با اطلاعات آدرس شبکه صحیح، انتخاب مسیرهای مناسب شبکه و ارسال داده‌های بسته‌بندی شده به لایه حمل و نقل (لایه 4) به این هدف می‌پردازند.
پروتکل‌های موجود که به طور کلی به لایه شبکه OSI نگاشت می‌شوند شامل قسمت IP مدل Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) -- هم IPv4 و هم IPv6 -- و همچنین NetWare Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange (IPX/SPX) است. تقریباً تمام شبکه‌های سازمانی از پشته TCP/IP استفاده می‌کنند، همچنین شبکه‌های داده سلولی، از جمله 3G، 4G LTE و اخیراً، شبکه‌های 5G.
اطلاعات مسیریابی که در یک بسته قرار دارد شامل آدرس منبع میزبان فرستنده و آدرس میزبان مقصد نهایی است. این اطلاعات در هدر لایه شبکه قرار دارد که چارچوب‌های شبکه را در لایه پیوند داده (لایه 2) کپسوله می‌کند. تفاوت کلیدی -- و اهمیت -- بین اطلاعات حمل و نقل که در لایه 2 نسبت به اطلاعات حمل و نقل در لایه شبکه قرار دارد این است که اطلاعات می‌تواند از شبکه محلی فراتر برود تا به میزبان‌هایی در مکان‌های شبکه از راه دور یا قطعات شبکه مختلف دست یابد. نمودار توپولوژی شبکه زیر دستگاه‌ها را در یک زیرشبکه IP نشان می‌دهد که با استفاده از مسیریابی لایه 3 برای ارتباط با دستگاه‌ها در یک زیرشبکه IP دیگر استفاده می‌کند.
وظایف لایه شبکه
وظیفه اصلی لایه شبکه امکان اتصال شبکه‌های مختلف به یکدیگر است. این کار را با ارسال بسته‌ها به مسیریاب‌های شبکه انجام می‌دهد که برای تعیین بهترین مسیرها برای انتقال داده‌ها به الگوریتم‌ها تکیه می‌کنند. این مسیرها به نام "مدارهای مجازی" شناخته می‌شوند. لایه شبکه برای کنترل خطا و تشخیص مشکلات به Internet Control Message Protocol (ICMP) تکیه می‌کند تا مطمئن شود بسته‌ها به درستی ارسال می‌شوند. Quality of Service (QoS) نیز موجود است تا اجازه دهد ترافیک خاصی نسبت به سایر ترافیک‌ها اولویت داشته باشد. لایه شبکه می‌تواند شبکه‌های مبتنی بر اتصال یا بدون اتصال را پشتیبانی کند، اما چنین انتقال داده‌ای در شبکه فقط می‌تواند از یک نوع باشد و نه هر دو نوع.
مدل OSI و هفت لایه آن چیست؟
OSI یک مدل مرجع ارتباطات است که به مفهوم‌سازی چگونگی انتقال و دریافت داده‌ها در یک شبکه کمک می‌کند. این مدل از هفت لایه متمایز تشکیل شده است که یک پشته را تشکیل می‌دهند. هر لایه در پشته به صورت گام به گام انجام می‌شود: ابتدا با انتقال داده‌ها به بالای پشته و سپس از بالای پشته به پایین زمانی که داده به مقصد خود می‌رسد. لایه‌های مدل OSI، از جمله لایه شبکه، در زیر نشان داده شده‌اند:
پروتکل‌ها در لایه شبکه در حالی که IP امروزه محبوب‌ترین و پراستفاده‌ترین پروتکل در لایه شبکه است، بسیاری از نمونه‌های دیگری از پروتکل‌ها وجود دارد که باید به آن‌ها توجه کرد. پروتکل‌های شبکه در لایه 3 شامل آن‌هایی است که برای مسیریابی پویای شبکه‌ها، ارتباطات امن، ترجمه‌های شبکه و افزونگی شبکه استفاده می‌شوند. در زیر چند نمونه آورده شده است:
Open Shortest Path First (OSPF) یک پروتکل مسیریابی پویا است.
Routing Information Protocol (RIP) یک پروتکل مسیریابی پویا است.
Network Address Translation (NAT) یک آدرس IP را به آدرس دیگری ترجمه و مدیریت می‌کند.
Internet Protocol Security (IPsec) یک مجموعه پروتکل شبکه امن است که از تأیید هویت و رمزگذاری داده‌ها استفاده می‌کند.
Hot Standby Router Protocol (HSRP) یک پروتکل افزونگی مسیر شبکه است.
Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) یک پروتکل افزونگی مسیر شبکه است.