Загальні принципи побудови об’єднаних мереж

ОБ’ЄДНАНІ МЕРЕЖІ

 

Загальні принципи побудови об’єднаних мереж

 

Об’єднана мережа передавання даних (ОМПД)) – це сукупність декількох комп’ютерних мереж передавання даних, об’єднаних маршрутизаторами. Таку мережу ще називають великою, складеною або internet-мережею. Приклад структури об’єднаної мережі наведений на рис. 6.1. Як видно з наведеної структури, до складу об’єднаної мережі входять побудовані за різними технологіями локальні та глобальні мережі, об’єднані за допомогою маршрутизаторів. Маршрутизатор – це комунікаційний пристрій, який підтримує протоколи мережевого рівня і призначений для об’єднання комп’ютерних мереж, побудованих за різними технологіями.

Мережевий рівень забезпечує вибір маршруту передавання даних між кінцевими вузлами різних КМ. Маршрут – це послідовність портів маршрутизаторів, які повинен пройти пакет від джерела до адресата. Сам маршрутизатор адреси не має, а кожний порт маршрутизатора має числову адресу і локальну адресу тієї мережі, до складу якої він входить. Тип і формат числових адрес залежить від стеку комунікаційних протоколів, який використовується в об’єднаній мережі. Здебільшого числові адреси складаються з номера мережі, в якій знаходиться адресат, та номера кінцевого вузла в цій мережі.

Пакетом називається потік даних з вищих рівнів, упакований мережним рівнем у певний формат і доповнений службовою інформацією. Службова інформація містить, як правило, номер пакету, час його життя та числові адреси джерела і одержувача пакету, на основі яких вибирається маршрут просування пакету між маршрутизаторами.

Маршрут пакету вибирається кінцевими вузлами і маршрутизаторами на основі аналізу таблиць маршрутизації (ТМ), які можуть будуватися адміністратором вручну, або автоматично протоколами маршрутизації. Протоколи маршрутизації генерують і передають по мережі службові кадри, призначенні для збору інформації про структуру мережі і побудови на її основі таблиць маршрутизації. Мережеві протоколи на основі аналізу ТМ вибирають маршрут і забезпечують передачу пакетів даних між кінцевими вузлами. Протоколи маршрутизації і мережеві протоколи реалізуються відповідними програмними модулями, які містяться як на кінцевих (комп’ютерах), так і на проміжних (маршрутизаторах) вузлах мережі.

Як видно із приведеної схеми, від джерела повідомлення абонента РС1 до адресата РС2 може просуватися різними маршрутами (наприклад, М1, М2 і М7, або М3, М9 і М7 і т.п.). Мало того, різні пакети одного і того ж повідомлення можуть проходити до адресата за різними маршрутами. Вибір маршрутизаторами оптимального маршруту проходження пакету до адресата залежить від багатьох факторів, в тому числі і від завантаженості каналів зв’язку. Деякі з них будуть розглянуті нижче.

 

Функції маршрутизаторів

 

Маршрутизатор (router), який зв’язує окремі різнорідні мережі передавання даних в одну об’єднану мережу виконує декілька важливих функцій. Основною функцією маршрутизотора є побудова ТМ та вибір на основі її аналізу оптимального маршруту просування пакету в мережі. В таблицях маршрутизації можуть вказуватися як основні, так і резервні шляхи доступу до кінцевого вузла та їх характеристики. Крім функції вибору оптимального маршруту маршрутизатори виконують цілий ряд інших, найбільш важливими з яких є функції буферизації, фільтрації, інкапсуляції та фрагментизації пакетів і підтримка мережевих інтерфейсів. При цьому важливою характеристикою маршрутизатора є швидкість виконання цих функцій.

Сучасний маршрутизатор є, по суті, потужним спеціалізованим комп’ютером з декількома високошвидкісними процесорами, які працюють під керівництвом операційної системи реального часу. Функції маршрутизатора може також виконувати виділений комп’ютер, який має декілька мережевих адаптерів для під’єднання до локальних мереж, або портів з апаратурою передавання даних для під’єднання до глобальних мереж передавання даних.

 

 

До важливих характеристик маршрутизатора відносяться:

а) число мережевих протоколів і протоколів маршрутизації, які він підтримує;

б) число інтерфейсів локальних і глобальних мереж, які він обслуговує;

в) загальна продуктивність маршрутизотора, яка становить від декількох десятків тисяч до декількох мільонів пакетів в секунду.

Функції маршрутизатора у відповідності з моделлю взаємодії відкритих систем OSІ виконуються трьома рівнями: мережевим, канальним та фізичним.

Функціональну модель маршрутизатора розглянемо на прикладі схеми, наведеної на рис.6.2.

Рівень мережевих інтерфейсів приведеної схеми забезпечує фізичний інтерфейс з середовищем передачі однієї глобальної (Frame relay) і двох локальних (Ethernet i Fast Ethrnet) мереж. Фізичний та канальний рівні, які визначають мережеві інтерфейси маршрутизатора, забезпечують його зв’язок з фізичним середовищем мережі, прийом електричних сигналів з лінії зв’язку, виконують логічне та лінійне кодування сигналів, формування кадру та перевірку його контрольної суми. Після опрацювання кадру відповідними протоколами нижніх рівнів та відкидання службової інформації цих рівнів коректний кадр передається мережевому рівню.

Протоколи мережевого рівня в свою чергу аналізують службову інформацію, яка міститься в кадрі, виконують фільтрацію згідно з заданими адміністратором мережі критеріями. При високій інтенсивності поступлення пакетів вони ставляться в чергу для подальшого їх опрацювання.

Мережевий протокол на основі аналізу адреси отримувача пакету та ТМ маршрутизатора визначає номер вихідного порта, в який необхідно направити пакет. Протокол дозволу адрес перетворює мережеву адресу наступного маршрутизатора у локальну адресу тієї технології, мережі якої належить вихідний порт маршрутизатора. Сформований пакет із номером вихідного порта та локальною адресою вхідного порта наступного маршрутизатора передається на нижні рівні маршрутизатора, де він інкапсулюється в кадр відповідного формату і передається у фізичне середовище наступної мережі.

Протоколи маршрутизації мережевого рівня маршрутизатора відповідають за збирання інформації про структуру об’єднаної мережі та побудову таблиць маршрутизації. Маршрутизатори з двома портами маршрутних таблиць, як правило, не будують. В таких маршрутизаторах пакет, який поступає на один з портів передається на інший порт. Маршрутизатори, які володіють трьома і більше портами, використовують здебільшого протоколи адаптивної однокровної маршрутизації.

Маршрутизатори локальних мереж призначені для поділу LAN на підмережі. Ці маршрутизатори мають фіксоване число портів з мережевими адаптерами, які підтримують стандарти технології локальної мережі, і характеризуються високою швидкістю обробки пакетів даних. Для виконання функцій таких маршрутизаторів здебільшого використовують комутатори 3-рівня, які виконують протоколи мережевого рівня стеку ТСР/ІР і розподіляють трафік на основі аналізу ІР-адрес.

 

Структура ІР-пакету

 

ІР-пакет формується протоколом ІР на основі інформації, яка поступає від верхніх протоколів стеку ТСР/ІР і складається із поля заголовку (службової інформації) та поля даних.

Структуру заголовку ІР-пакету, яка може мати довжину від 20 до 60 байт, наведено у таблиці 6.2.

 

Таблиця 6.2.

ІР-адресація

 

За адресацію пакетів у стеку TCP/IP відповідає протокол IP, який належить до мережевого рівня. Він призначений для маршрутизації та відправки пакетів між абонентами великої мережі, що об’єднує довільне число різнорідних мереж з різною структурою зв’язків і різноманітними принципами передавання повідомлень між кінцевими вузлами

Стандарти ТСР/ІР описують дві версії протоколу IP: IPv4 та IPv6. В об’єднаних мережах широкого розповсюдження набула версія IPv4. Згідно стандарту протоколу ІРv4 IP-адреса має довжину 32 біти, поділених для зручності на чотири октети. IP-адреса може бути записана як у двійковому (binary), так і десятковому форматі з точковими розділювачами (dotted decimal notation). У десятковому форматі кожен октет записується у вигляді десяткового числа у діапазоні від 0 до 255 і відділяється від іншого октету точкою. Десятковий формат ІР-адреси є зручнішим у користуванні в порівнянні з двійковим форматом.

Наприклад, ІР-адреса ‘10000100 01000000 00001100 00010000’ у десятковому форматі буде мати вигляд ‘132.64.12.32’.

ІР-адреса містить ідентифікатор мережі (network ID) та ідентифікатор хоста (host ID). Ідентифікатор мережі визначає фізичну мережу і є спільним для всіх вузлів цієї мережі і унікальним для кожної з мереж, яка входить до складу об'єднаної мережі. Ідентифікатор вузла являє собою адресу конкретного вузла в цій мережі.

Поділ ІР-адреси на ідентифікатор мережі та ідентифікатор вузла в протоколі ІРv4 може здійснюватися шляхом поділу адрес на класи, або з допомогою масок.

Протокол IPv4 володіє рядом недоліків, серед яких найбільш суттєвим є дефіцит адресного простору, обумовлений ростом числа мереж. Цього недоліку позбавлений протокол IPv6, який використовує ІР-адреси довжинию 16 байт. Окрім розширення адресного простору пртокол ІРv6 забезпечує вищу достовірність і конфіденційність інформації та підтримку більшого числа фільтрів.

Хости, які використовують протокол IPv4, не можуть взаємодіяти з хостами, які використовують протокол IPv6, оскільки підтримується лише зворотня сумісність.

 

Поділ ІР-адрес на класи

 

В протоколі IPv4 існує п'ять класів IP-адрес: A, B, C, D і E. Клас визначає, які байти (октети) ІР-адреси відносяться до ідентифікатора мережі, а які - до ідентифікатора вузла. Клас також визначає максимально можливе число вузлів у даній мережі.

Класи IP-адрес розрізняють за значенням четвертого октету адреси. Адреси класу А назначаються хостам великих по розміру мереж. Старший біт в цих адресах завжди рівний "0". Перший октет ІР-адреси цього класу виділяється під ідентифікатор мережі, присвоюється організацією InterNIC і модифікації не підлягає. Решта три октети містять ідентифікатор вузла.

Адреси класу В назначаються хостам середніх по числу комп’ютерів мереж. Два старші біти в цих адресах завжди рівні двійковому значенню "10". Два перші октети ІР-мережі класу В виділяються під ідентифікатор мережі і присвоюються організацією InterNIC. Два останні октети містять ідентифікатор вузла.

 

 

Адреси класу С застосовуються в невеликих по розміру мережах. Три старші біти в цих адресах завжди рівні двійковому значенню "110". Три перші октети адреси класу С становлять ідентифікатор мережі і присвоюються організацією InterNIC. Четвертий октет є ідентифікатором вузла.

ІР-адреси класу D призначені для групових повідомлень. Чотири старші біти в цих адресах завжди рівні "1110". Решта біт означають конкретну групу отримувачів і не діляться на частини. Цей клас призначений для економного розсилання за допомогою спеціального протоколу Internet Group Management Protocol (IGMP) мультимедійної інформації вибраній групі хостів в об’єднаній мережі.

Клас E зарезервований для майбутнього використання і наразі не використовується. Старші біти в ІР- адресах цього класу завжди рівні значенню "11110".

Користувачами реально використовуються ІР-адреси класів А, В і С. При цьому адміністратор мережі присвоює всім вузлам фізичної мережі ІР-адреси, які складаються з виділеного провайдером ідентифікатора мережі та вибраного адміністратором з діапазону даного класу ідентифікатора вузла.

Поділ ІР-адреси на ідентифікатор мережі та ідентифікатор вузла для класів А, В і С наведено на рис. 6.5.

В таблиці 6.3 наведені характеристики ІР-мереж класів А, В і С.

Протокол ІРv4 передбачає цілий ряд ІР-адрес, які не присвоюються вузлам мережі і вважаються виділеними адресами. Розрізняють наступні виділені адреси:

· 0.0.0.0 - даний вузол у даній мережі;

· 255.255.255.255 - всі вузли мережі, в якій знаходиться відправник пакету (обмежена широкомовна адреса-limited broadcast);

· номер мережі / всі нулі - IP-мережа за вказаним номером (ідентифікатор мережі);

· всі нулі / номер хоста - хост в даній IP-мережі (ідентифікатор хоста);

· номер мережі / всі одиниці - всі хости в IP-мережі за вказаним номером (ширококомовна адреса-broadcast).

 

Таблиця 6.3.

Структуризація ІР-мережі

 

Недоліком мережі з великим числом хостів є її чутливість до широкомовного трафіку. Крім цього, у великих мережах виникають проблеми з адмініструванням мережі та інформаційною безпекою. Тому мережу з великим числом комп’ютерів доцільно розбити на декілька підмереж, тобто провести їх структуризацію.

Підмережа (subnet) - це фізичний сегмент ІР-мережі, в якому використовується спільний з цією мережею ідентифікатор. Використання масок дозволяє структуризувати ІР-мережу, тобто маючи одну виділену ІР-адресу розбити мережу на декілька підмереж із різними для кожної підмережі ідентифікаторами. При цьому під ідентифікатори підмереж виділяють старші біти адресного поля вузлів виділеної ІР-адреси певного класу. Підмережі з’єднуються між собою з допомогою маршрутизаторів, які не пропускають широкомовні трафіки з однієї підмережі в іншу. Поділ ІР-мережі на підмережі вперше був описаний в документі RFC 950.

При проведенні структуризації мережі необхідно виконати такі дії:

- визначити число фізичних сегментів, необхідних для структуризації мережі;

- визначити число ІР-адрес, необхідних для кожного фізичного сегмента;

- вибрати маску, яка забезпечила би необхідне число підмереж і число вузлів у кожній підмережі;

- визначити унікальні ідентифікатори для кожної підмережі;

- визначити діапазон ІР-адрес для вузлів кожної підмережі та кількість вузлів у кожній підмережі.

Розглянемо приклад структуризації ІР-мережі з допомогою масок одинакової довжини.

Нехай корпоративній мережі виділено ІР-адресу класу В з ідентифікатором мережі (ІМ) 128.93.0.0 і маскою по замовчуванню (МЗ) 255.255.0.0. Один з варіантів адресації такої мережі приведений на рис. 6.7. Максимальне число вузлів цієї мережі становить N=2¹⁶ -2= 65534 з адресами від 128.93.0.1 до 128.93.255.254. Кожному вузлу мережі адміністратором присвоєна довільна ІР-адреса з допустимого діапазону мережі класу В. Шлюзу по замовчуванні присвоєна ІР-адреса 128.93.0.1.

 

 

 

Припустимо, що з метою структуризації мережу необхідно розбити на три підмережі з можливістю подальшого нарощування числа підмереж. У кожній підмережі необхідно забезпечити використання не менше 8000 вузлів. При структуризації мережі під ідентифікатори підмереж (ІП) виділяють старші біти з поля ідентифікаторів вузлів виділеного класу ІР-адреси, у даному випадку класу В. Під ідентифікатори трьох підмереж достатньо виділити два старших біти другого октету. Але з врахуванням майбутнього розширення числа підмереж виділимо для ІП три старших розряди другого октету з маскою підмережі (МП) 255.255.224.0. Тоді матимемо:

 

ІМ: 10000000 01011101 00000000 00000000 - ідентифікатор мережі;

МЗ: 11111111 11111111 00000000 00000000 - маска мережі по замовчуванні;

МП: 11111111 11111111 11100000 00000000 - вибрана маска підмережі;

ІП1: 10000000 01011101 00000000 00000000 - ідентифікатор 1-ої підмережі;

ІП2: 10000000 01011101 00100000 00000000 - ідентифікатор 2-ої підмережі;

ІП3: 10000000 01011101 01000000 00000000 - ідентифікатор 3-ої підмережі;

ІП4: 10000000 01011101 01100000 00000000 - ідентифікатор 4-ої підмережі;

ІП5: 10000000 01011101 10000000 00000000 - ідентифікатор 5-ої підмережі;

ІП6: 10000000 01011101 10100000 00000000 - ідентифікатор 6-ої підмережі;

ІП7: 10000000 01011101 11000000 00000000 - ідентифікатор 7-ої підмережі;

ІП8: 10000000 01011101 11100000 00000000 - ідентифікатор 8-ої підмережі.

Як видно з наведеного розрахунку, при виділенні під ідентифікатор підмережі трьох старших розрядів з поля ідентифікаторів вузлів мережу класу В можна розбити на вісім підмереж. При цьому під ідентифікатори вузлів виділяється 13 молодших розрядів, що дозволяє встановити у кожній підмережі до N=2¹³-2=8190 вузлів. Отже, виділення під ідентифікатори підмереж трьох розрядів забезпечує необхідну структуризацію мережі з перспективою нарощення числа підмереж та дозволяє виділити кожній підмережі не менше 8190 ІР-адрес для адресації їх вузлів, що відповідає поставленим вище вимогам.

Можливий варіант ІР-адресації структурованої мережі з врахування вище поставлених умов приведений на рис. 6.8.

Як видно з наведеної схеми, для структуризації мережі були вибрані чотири ідентифікатори підмереж (128.93.0.0, 128.93.64.0, 128.93.128.0 і 128.93.192.0) з маскою 255.255.224.0. Ідентифікатори вузлів цих підмереж знаходяться в діапазоні: ІВ_min=0.0.0.1; ІВ_max=0.0.31.254.

Вироджена підмережа 128.93.0.0 використана для з’єднання між собою портів марщрутизаторів R1 і R2, яким відповідно присвоєні ІР-адреси 128.93.0.1 і 128.93.0.2. Три наступні підмережі з’єднані з іншими портами маршрутизатора R2 і використовуються для під’єднання робочих станцій.

Підмережа 128.93.64.0 з адресами вузлів від 128.93.64.1 до 128.93.95.254 під’єднана до другого порта маршрутизатора R2. При цьому шлюзу по замовчуванні присвоєна ІР-адреса 128.93.64.1.

Підмережа 128.93.128.0 з адресами вузлів від 128.93.128.1 до 128.93.159.254 під’єднана до третього порта маршрутизатора R2. Шлюзу по замовчуванні присвоєна ІР-адреса 128.93.128.1.

Підмережа 128.93.192.0 з адресами вузлів від 128.93.192.1 до 128.93.223.254 під’єднана до четвертого порта маршрутизатора R2. Шлюзу по замовчуванні присвоєна ІР-адреса 128.93.192.1.

Таблиця маршрутизації маршрутизатора R2 приведена у табл. 8.4.

 

Таблиця 8.4.

Таблиця маршрутизації маршрутизатора R2

Мережа	Маска	Порт наступного маршрутизатора	Вихідний порт маршрутизатора R2	Віддаль
128.93.0.0	255.255.224.0.	128.93.0.1	128.93.0.1
128.93.64.0	255.255.224.0.	128.93.64.1	128.93.64.1
128.93.128.0	255.255.224.0.	128.93.128.1.	128.93.128.1.
128.93.192.0	255.255.224.0.	128.93.192.1	128.93.192.1
0.0.0.0	0.0.0.0	128.93.0.1.	128.93.0.2	-

 

Запис в таблиці маршрутизації з ІР-адресою 0.0.0.0 та маскою 0.0.0.0 відповідає запису "маршрут по замовчуванні" (default). На вихідний порт 128.93.0.2 будуть передаватися пакети з ІР-адресами, які відсутні в таблиці маршрутизації.

 

 

 

Маршрутизатор R2 локалізує трафіки підмереж на основі аналізу ІР-адрес пакетів, а також не пропускає широкомовні пакети з однієї підмережі в іншу.

Треба зауважити, що деякі маршрутизатори та інше комунікаційне обладнання попередніх років випуску може не підтримувати ІР-адресацію, при якій підмережам присвоюються ідентифікатори, які складаються з самих нулів, або самих одиниць. У такому випадку у наведеному вище прикладі не можна використовувати ідентифікатори підмереж "000" та "111".

Структуризація мережі з допомогою масок та використання маршрутизатора дозволяє зменшити її чутливість до широкомовного трафіку, збільшити продуктивність, полегшити адміністрування та покращити інформаційну безпеку.

ОБ’ЄДНАНІ МЕРЕЖІ

 

Загальні принципи побудови об’єднаних мереж

 

Об’єднана мережа передавання даних (ОМПД)) – це сукупність декількох комп’ютерних мереж передавання даних, об’єднаних маршрутизаторами. Таку мережу ще називають великою, складеною або internet-мережею. Приклад структури об’єднаної мережі наведений на рис. 6.1. Як видно з наведеної структури, до складу об’єднаної мережі входять побудовані за різними технологіями локальні та глобальні мережі, об’єднані за допомогою маршрутизаторів. Маршрутизатор – це комунікаційний пристрій, який підтримує протоколи мережевого рівня і призначений для об’єднання комп’ютерних мереж, побудованих за різними технологіями.

Мережевий рівень забезпечує вибір маршруту передавання даних між кінцевими вузлами різних КМ. Маршрут – це послідовність портів маршрутизаторів, які повинен пройти пакет від джерела до адресата. Сам маршрутизатор адреси не має, а кожний порт маршрутизатора має числову адресу і локальну адресу тієї мережі, до складу якої він входить. Тип і формат числових адрес залежить від стеку комунікаційних протоколів, який використовується в об’єднаній мережі. Здебільшого числові адреси складаються з номера мережі, в якій знаходиться адресат, та номера кінцевого вузла в цій мережі.

Пакетом називається потік даних з вищих рівнів, упакований мережним рівнем у певний формат і доповнений службовою інформацією. Службова інформація містить, як правило, номер пакету, час його життя та числові адреси джерела і одержувача пакету, на основі яких вибирається маршрут просування пакету між маршрутизаторами.

Маршрут пакету вибирається кінцевими вузлами і маршрутизаторами на основі аналізу таблиць маршрутизації (ТМ), які можуть будуватися адміністратором вручну, або автоматично протоколами маршрутизації. Протоколи маршрутизації генерують і передають по мережі службові кадри, призначенні для збору інформації про структуру мережі і побудови на її основі таблиць маршрутизації. Мережеві протоколи на основі аналізу ТМ вибирають маршрут і забезпечують передачу пакетів даних між кінцевими вузлами. Протоколи маршрутизації і мережеві протоколи реалізуються відповідними програмними модулями, які містяться як на кінцевих (комп’ютерах), так і на проміжних (маршрутизаторах) вузлах мережі.

Як видно із приведеної схеми, від джерела повідомлення абонента РС1 до адресата РС2 може просуватися різними маршрутами (наприклад, М1, М2 і М7, або М3, М9 і М7 і т.п.). Мало того, різні пакети одного і того ж повідомлення можуть проходити до адресата за різними маршрутами. Вибір маршрутизаторами оптимального маршруту проходження пакету до адресата залежить від багатьох факторів, в тому числі і від завантаженості каналів зв’язку. Деякі з них будуть розглянуті нижче.

 

Функції маршрутизаторів

 

Маршрутизатор (router), який зв’язує окремі різнорідні мережі передавання даних в одну об’єднану мережу виконує декілька важливих функцій. Основною функцією маршрутизотора є побудова ТМ та вибір на основі її аналізу оптимального маршруту просування пакету в мережі. В таблицях маршрутизації можуть вказуватися як основні, так і резервні шляхи доступу до кінцевого вузла та їх характеристики. Крім функції вибору оптимального маршруту маршрутизатори виконують цілий ряд інших, найбільш важливими з яких є функції буферизації, фільтрації, інкапсуляції та фрагментизації пакетів і підтримка мережевих інтерфейсів. При цьому важливою характеристикою маршрутизатора є швидкість виконання цих функцій.

Сучасний маршрутизатор є, по суті, потужним спеціалізованим комп’ютером з декількома високошвидкісними процесорами, які працюють під керівництвом операційної системи реального часу. Функції маршрутизатора може також виконувати виділений комп’ютер, який має декілька мережевих адаптерів для під’єднання до локальних мереж, або портів з апаратурою передавання даних для під’єднання до глобальних мереж передавання даних.

 

 

До важливих характеристик маршрутизатора відносяться:

а) число мережевих протоколів і протоколів маршрутизації, які він підтримує;

б) число інтерфейсів локальних і глобальних мереж, які він обслуговує;

в) загальна продуктивність маршрутизотора, яка становить від декількох десятків тисяч до декількох мільонів пакетів в секунду.

Функції маршрутизатора у відповідності з моделлю взаємодії відкритих систем OSІ виконуються трьома рівнями: мережевим, канальним та фізичним.

Функціональну модель маршрутизатора розглянемо на прикладі схеми, наведеної на рис.6.2.

Рівень мережевих інтерфейсів приведеної схеми забезпечує фізичний інтерфейс з середовищем передачі однієї глобальної (Frame relay) і двох локальних (Ethernet i Fast Ethrnet) мереж. Фізичний та канальний рівні, які визначають мережеві інтерфейси маршрутизатора, забезпечують його зв’язок з фізичним середовищем мережі, прийом електричних сигналів з лінії зв’язку, виконують логічне та лінійне кодування сигналів, формування кадру та перевірку його контрольної суми. Після опрацювання кадру відповідними протоколами нижніх рівнів та відкидання службової інформації цих рівнів коректний кадр передається мережевому рівню.

Протоколи мережевого рівня в свою чергу аналізують службову інформацію, яка міститься в кадрі, виконують фільтрацію згідно з заданими адміністратором мережі критеріями. При високій інтенсивності поступлення пакетів вони ставляться в чергу для подальшого їх опрацювання.

Мережевий протокол на основі аналізу адреси отримувача пакету та ТМ маршрутизатора визначає номер вихідного порта, в який необхідно направити пакет. Протокол дозволу адрес перетворює мережеву адресу наступного маршрутизатора у локальну адресу тієї технології, мережі якої належить вихідний порт маршрутизатора. Сформований пакет із номером вихідного порта та локальною адресою вхідного порта наступного маршрутизатора передається на нижні рівні маршрутизатора, де він інкапсулюється в кадр відповідного формату і передається у фізичне середовище наступної мережі.

Протоколи маршрутизації мережевого рівня маршрутизатора відповідають за збирання інформації про структуру об’єднаної мережі та побудову таблиць маршрутизації. Маршрутизатори з двома портами маршрутних таблиць, як правило, не будують. В таких маршрутизаторах пакет, який поступає на один з портів передається на інший порт. Маршрутизатори, які володіють трьома і більше портами, використовують здебільшого протоколи адаптивної однокровної маршрутизації.