Ağ katmanı veya OSI Katman 3, aktarım katmanından veri segmentleri veya PDU’lar alır. Bu veri bitleri taşınabilir bir boyuta işlenmiş ve güvenilirlik için numaralandırılmıştır. PDU’ya adresleme ve diğer bilgileri eklemek ve hedef ağa en iyi yol veya rota boyunca bir sonraki yönlendiriciye göndermek için protokolleri kullanmak artık ağ katmanına kalmıştır.
Yaygın olarak kullanılan IP gibi ağ katmanı protokolleri, cihazların üst katman bilgilerinin ana bilgisayarlar arasında paylaşılmasını sağlamak için kullandığı kurallar ve talimatlardır. Ana bilgisayarlar farklı ağlarda olduğunda, ağlar arasındaki yolları seçmek için ek yönlendirme protokolleri kullanılır. Ağ katmanı protokolleri, bir taşıma katmanı PDU’sunun adreslenmesini ve paketlenmesini belirtir ve PDU’nun minimum ek yük ile nasıl taşınacağını açıklar.
Ağ katmanı gerçekleştirilecek dört görevi açıklar:
- IP adresli paketleri adresleme
- Kapsülleme
- Yönlendirme
- Dekapsulasyon
Adresleme (Adressing)
IP, her gönderen ve alan cihazın benzersiz bir IP adresine sahip olmasını gerektirir. IP ağları içinde IP adresleri olan cihazlara ana bilgisayar denir. Gönderen ana bilgisayarın IP adresi kaynak IP adresi olarak bilinir ve alıcı ana bilgisayarın IP adresi, hedef IP adresi olarak adlandırılır. IP adresleme kuralları, Bölüm 6, “Ağa Adresleme: IPv4” bölümünde daha ayrıntılı olarak incelenecektir.
Kapsülleme (Encapsulation)
Ağlar arasında gönderilen her PDU’nun bir IP üstbilgisindeki kaynak ve hedef IP adresleriyle tanımlanması gerekir. IP üstbilgisi, adres bilgilerini ve PDU’yu bir ağ katmanı PDU’su olarak tanımlayan diğer bazı bitleri içerir. Bu bilgi ekleme işlemine kapsülleme denir. Ağ katmanında bir OSI Katman 4 PDU kapsüllendiğinde, buna paket denir.
Yönlendirme (Routing)
Bir paket ağ katmanında kapsüllendiğinde, yakın ve uzak ağlara seyahat etmek için gerekli tüm bilgileri içerir. Ağlar arasındaki yolculuk çok kısa ve nispeten basit olabilir veya karmaşık olabilir ve farklı ağlara bağlı yönlendiriciler arasında birçok adım içerebilir.
Yönlendiriciler ağları bağlayan cihazlardır. OSI Katman 3 paketlerini ve protokollerini anlamada ve paketler için en iyi yolu hesaplamada uzmanlaşmıştır. Yönlendirme, yönlendiricilerin paketleri alırken, hedef adres bilgilerini analiz ederken, paket için bir yol seçmek üzere adres bilgilerini kullanarak ve ardından paketi seçilen ağdaki bir sonraki yönlendiriciye iletirken gerçekleştirdiği işlemdir. Bir paketin bir sonraki aygıta ulaşmak için izlediği her yola atlama adı verilir. Bir paket hedefe giderken birkaç farklı yönlendirici arasında atlayabilir. Her yönlendirici paketteki adres bilgilerini inceler, ancak paketteki IP adresi bilgileri veya kapsüllü aktarım katmanı verileri paket hedef ağa ulaşana kadar değiştirilmez veya kaldırılmaz.
Aşağıdaki şekil, ağ ana bilgisayarında bir kaynak ana bilgisayar ile bir hedef ana bilgisayar arasındaki birkaç farklı yolun nasıl olabileceğini göstermektedir.
Ağ katmanında, yönlendirici paketi açar ve IP adresi bilgilerini paket başlığında arar. Yönlendirici, nasıl yapılandırıldığına ve hedef ağ hakkında bildiklerine bağlı olarak, paketi teslim etmek için en iyi ağı seçecektir. Yönlendirici daha sonra paketi seçilen ağa bağlı arabirimden iletir. Yoldaki son yönlendirici, paketin doğrudan bağlı bir ağa ait olduğunu fark edecek ve yerel ağda son dağıtım için doğru ağ arabirimini iletecektir.
Bir ağ katmanı paketinin ana bilgisayarlar arasında dolaşabilmesi için, çerçeveleme adı verilen başka bir kapsülleme katmanının veri bağlantı katmanına (OSI Katman 2) aktarılması ve daha sonra kodlanıp gönderilecek fiziksel katmana (OSI katman 1) yerleştirilmesi gerekir. sonraki yönlendiriciye.
Dekapsülasyon (Decapsulation)
Bir IP paketi, fiziksel OSI katmanındaki Katman 2 çerçevesinde kapsüllenmiş bir yönlendiricinin ağ arayüzüne ulaşır. Yönelticinin ağ arayüz kartı (NIC) paketi kabul eder, Katman 2 kapsülleme verilerini kaldırır ve paketi ağ katmanına gönderir. Farklı katmanlardaki kapsülleme verilerinin çıkarılması işlemine dekapülasyon denir.
Kapsülleme ve dekapulasyon, OSI modelinin tüm katmanlarında meydana gelir. Bir paket ağdan ağa hedefine giderken, Katman 1 ve 2’nin yönlendiriciler tarafından kapsüllendiği ve kesildiği birkaç örnek olabilir. Ağ katmanı, IP paketini yalnızca hedef adresleri inceledikten ve yolculuğun sona erdiğini belirledikten sonra son hedefe çıkarır. IP paketi artık kullanışlı değildir, bu nedenle hedef ana bilgisayar tarafından atılır.
IP paketi açıldığında, paketteki bilgiler teslimat ve işleme için üst katmanlara aktarılır.