Was ist die Netzwerkschicht?
Die Netzwerkschicht bezieht sich auf Schicht 3 des OSI-Modells (Open Systems Interconnection) mit sieben Schichten für die Netzwerkarchitektur. Algorithmen und Protokolle in der Netzwerkschicht sind dafür verantwortlich, den optimalen Weg zum Routen zu identifizieren und Datenpakete von ihren Quellnetzwerken zuverlässig an ihre Zielnetzwerke zu liefern. Als eine Komponente des OSI-Konzeptframeworks antwortet die Netzwerkschicht auf Dienstanforderungen von Schicht 4, der Transportschicht, und gibt Dienstanforderungen an Schicht 2, die Datenverbindungsschicht, aus. In der Praxis besteht es aus Geräten, primären Routern und Mechanismen wie dem Internet Protocol (IP), die für die Übertragung digital codierter Signale von Quellhosts über digitale Netzwerke wie das Internet zu Zielhosts erforderlich sind. Zu den Hauptfunktionen der Netzwerkschicht gehören Adressierung, Überlastungskontrolle, Fehlerbehandlung, Internetworking sowie Paketsequenzierung, -routing und -weiterleitung.
Adressierung und Weiterleitung, um die erforderliche Dienstgüte (Quality of Service, QoS) zu gewährleisten, sind die Hauptfunktionen der Netzwerkschicht. Dort befinden sich IP- und Routing-Algorithmen, Protokolle und das Address Resolution Protocol (ARP). Daten werden über Router und Switches, die Protokolle verwenden, um sie in einem Paket zu kapseln, und über Algorithmen, die den besten Übertragungsweg identifizieren, über digitale Netzwerke transportiert. Dies wird als Paketvermittlung bezeichnet.
Die Vermittlung auf Schicht 3 oder Netzwerkschicht erfolgt, wenn ein Paket auf einer Router-Schnittstelle eintrifft und an eine andere weitergeleitet wird. Protokolle, die in der Netzwerkschicht vorhanden sein können, umfassen das Datagram Delivery Protocol (DDP), das Internet Control Message Protocol (ICMP), das Internet Group Message Protocol (IGMP) und die Internet Protocol Security (IPsec). Zu den am häufigsten verwendeten Protokollen für die Weiterleitung von Informationen über Netzwerke gehören das Routing Information Protocol (RIP), das Open Shortest Path First (OSPF), das Interior Gateway Routing Protocol (IGRP), das Border Gateway Protocol (BGP) und das Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP).
Für die Weiterleitung von Informationen über das Internet sind IP-Adressen in den Nachrichtenheadern der Netzwerkschicht enthalten. Auf diese Weise erhalten die Router die Informationen, die sie benötigen, um zu entscheiden, wie der Fluss von Datenpaketen verwaltet werden soll. Die Ziel-IP-Adresse des Pakets wird beim Empfang auf einer Router-Schnittstelle überprüft. Wenn der Router nicht das Ziel des Pakets ist, schlägt der Router die Netzwerkadresse in seiner Routing-Tabelle nach. Eine Ausgangsschnittstelle wird ausgewählt und das Paket wird an die Schnittstelle gesendet, um über das lokale Netzwerk gerahmt und weitergeleitet zu werden. Der Router verwirft das Paket, wenn der Zielnetzwerkeintrag nicht in der Routingtabelle gefunden wird.