ชั้นเครือข่ายและชั้นขนส่ง

เหนือเลเยอร์เชื่อมโยงข้อมูลที่ใช้ได้เฉพาะภายในเครือข่าย มีเลเยอร์อีกสองชั้นที่ทำให้การสื่อสารในวงกว้างเป็นไปได้ เลเยอร์ 3 คือเลเยอร์เครือข่าย และเลเยอร์ 4 คือเลเยอร์ขนส่ง เลเยอร์เครือข่ายส่งข้อมูลระหว่างเครือข่ายที่แยกจากกันโดยใช้ที่อยู่เชิงตรรกะ ส่วนเลเยอร์ขนส่งจัดการการสนทนาระหว่างแอปพลิเคชัน รวมถึงความน่าเชื่อถือ ทั้งสองเลเยอร์ทำงานร่วมกันเพื่อนำข้อมูลข้ามอินเทอร์เน็ตและส่งถึงโปรแกรมที่ถูกต้อง

เลเยอร์เครือข่ายจัดการการกำหนดที่อยู่เชิงตรรกะและการกำหนดเส้นทาง โดยเลือกเส้นทางเพื่อให้ข้อมูลเดินทางผ่านหลายเครือข่ายได้ จุดเด่นของเลเยอร์นี้คือที่อยู่ IP (Internet Protocol) ซึ่งเป็นที่อยู่เชิงตรรกะที่ระบุอุปกรณ์ใด ๆ บนอินเทอร์เน็ตได้ ต่างจากที่อยู่ MAC ภายในเครือข่าย เลเยอร์เครือข่ายเป็นจุดที่วางแผนและกำกับเส้นทางจากเครือข่ายหนึ่งไปยังเครือข่ายที่อยู่ห่างไกล

ที่อยู่ IPคือที่อยู่เชิงตรรกะแบบลำดับชั้นที่สามารถกำหนดเส้นทางข้ามอินเทอร์เน็ตได้ เนื่องจากมีโครงสร้าง เราเตอร์จึงใช้บางส่วนของที่อยู่นี้เพื่อตัดสินใจเลือกทิศทาง คล้ายกับการอ่านรหัสไปรษณีย์ ที่อยู่ IP สามารถกำหนดและเปลี่ยนแปลงได้ ต่างจากที่อยู่ MAC ที่ตายตัว การกำหนดที่อยู่เชิงตรรกะนี้ทำให้แพ็กเก็ตค้นหาเซิร์ฟเวอร์ที่อยู่อีกฟากหนึ่งของโลกได้

เราเตอร์เป็นอุปกรณ์สำคัญในเลเยอร์ 3 เราเตอร์อ่านที่อยู่ IP ปลายทางของแต่ละแพ็กเก็ต แล้วส่งต่อไปยังเครือข่ายที่ถูกต้องทีละช่วง เราเตอร์เชื่อมต่อเครือข่ายต่าง ๆ เข้าด้วยกัน จึงเป็นเหตุผลที่เราเตอร์ภายในบ้านของคุณเชื่อม LAN เข้ากับอินเทอร์เน็ต เมื่อใดก็ตามที่ข้อมูลต้องข้ามจากเครือข่ายหนึ่งไปยังอีกเครือข่ายหนึ่ง เราเตอร์เลเยอร์ 3 จะเป็นผู้ตัดสินใจ

หน่วยของเลเยอร์เครือข่ายคือแพ็กเก็ต แพ็กเก็ตจะห่อหุ้มข้อมูลจากเลเยอร์ขนส่งด้วยส่วนหัว IP ซึ่งมีที่อยู่ IP ต้นทางและปลายทาง เราเตอร์อ่านส่วนหัวนี้เพื่อกำหนดเส้นทางให้แพ็กเก็ต ต่างจากเฟรม แพ็กเก็ตถูกสร้างขึ้นเพื่อเดินทางผ่านหลายเครือข่าย โดยคงที่อยู่ IP เดิมตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทาง แม้เฟรมภายในเครือข่ายรอบ ๆ จะเปลี่ยนไปในแต่ละช่วง

เลเยอร์ขนส่งจัดการการสื่อสารระหว่างแอปพลิเคชันตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทาง เลเยอร์นี้แบ่งข้อมูลเป็นเซกเมนต์ สามารถรับประกันการส่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือ และใช้หมายเลขพอร์ตเพื่อส่งข้อมูลไปยังโปรแกรมที่ถูกต้อง ขณะที่เลเยอร์ 3 นำแพ็กเก็ตไปยังอุปกรณ์ที่ถูกต้อง เลเยอร์ 4 จะทำให้แน่ใจว่าแพ็กเก็ตไปถึงแอปพลิเคชันที่ถูกต้องบนอุปกรณ์นั้นและมาถึงอย่างสมบูรณ์

TCP (Transmission Control Protocol) คือโพรโทคอลขนส่งที่น่าเชื่อถือ โดยจะสร้างการเชื่อมต่อ กำหนดหมายเลขให้เซกเมนต์ ยืนยันการส่งด้วยการตอบรับ และส่งข้อมูลที่สูญหายซ้ำ TCP รับประกันว่าข้อมูลจะมาถึงครบถ้วนและเรียงตามลำดับ จึงเหมาะสำหรับเว็บเพจ อีเมล และการถ่ายโอนไฟล์ ข้อแลกเปลี่ยนคือมีภาระเพิ่มเติมจากการติดตามอย่างละเอียด

UDP (User Datagram Protocol) คือโพรโทคอลขนส่งที่รวดเร็วและมีน้ำหนักเบา โดยส่งข้อมูลโดยไม่สร้างการเชื่อมต่อ ไม่มีการตอบรับ และไม่รับประกันลำดับข้อมูล จึงทำให้ UDP รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ เหมาะสำหรับวิดีโอสด การสนทนาด้วยเสียง และเกม ซึ่งความเร็วสำคัญกว่าการส่งแพ็กเก็ตที่สูญหายซ้ำ UDP แลกความน่าเชื่อถือกับภาระที่ต่ำและความล่าช้าน้อยที่สุด

หมายเลขพอร์ตทำให้อุปกรณ์หนึ่งเครื่องเรียกใช้แอปพลิเคชันเครือข่ายหลายรายการพร้อมกันได้ แต่ละบริการจะรอรับการเชื่อมต่อที่พอร์ตหนึ่ง เช่น พอร์ต 80 สำหรับการรับส่งข้อมูลเว็บ หรือพอร์ต 443 สำหรับการรับส่งข้อมูลเว็บที่ปลอดภัย เลเยอร์ขนส่งใช้พอร์ตเพื่อส่งข้อมูลขาเข้าไปยังแอปพลิเคชันที่ถูกต้อง หากไม่มีพอร์ต อุปกรณ์จะไม่สามารถแยกได้ว่าข้อมูลที่เข้ามานั้นเป็นของเบราว์เซอร์ อีเมล หรือเกม

เลเยอร์เหล่านี้ทำงานร่วมกันเป็นแกนหลักของการส่งข้อมูลบนอินเทอร์เน็ต เลเยอร์เครือข่ายใช้ที่อยู่ IP และเราเตอร์เพื่อนำแพ็กเก็ตไปยังอุปกรณ์ที่ถูกต้องผ่านหลายเครือข่าย จากนั้นเลเยอร์ขนส่งใช้พอร์ตและ TCP หรือ UDP เพื่อส่งข้อมูลไปยังแอปพลิเคชันที่ถูกต้อง โดยเน้นความน่าเชื่อถือหรือความรวดเร็ว เลเยอร์ 3 ค้นหาอุปกรณ์ ส่วนเลเยอร์ 4 ค้นหาโปรแกรม

เลเยอร์ 3 หรือเลเยอร์เครือข่ายจัดการการกำหนดที่อยู่ IPเชิงตรรกะและการกำหนดเส้นทางผ่านเราเตอร์ โดยเคลื่อนย้ายแพ็กเก็ตระหว่างเครือข่าย เลเยอร์ 4 หรือเลเยอร์ขนส่งจัดการการส่งข้อมูลตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทางด้วยพอร์ต และเลือกระหว่าง TCPที่น่าเชื่อถือกับ UDPที่รวดเร็ว เลเยอร์ตรงกลางเหล่านี้ทำให้ข้อมูลข้ามอินเทอร์เน็ตทั่วโลกและยังไปถึงแอปพลิเคชันที่ถูกต้องได้

เลเยอร์ใดใช้ที่อยู่ IP และเราเตอร์เพื่อส่งข้อมูลระหว่างเครือข่ายที่แยกจากกัน

เลเยอร์เครือข่าย (เลเยอร์ 3) ใช้ที่อยู่ IPเชิงตรรกะและเราเตอร์เพื่อกำหนดเส้นทางให้แพ็กเก็ตระหว่างเครือข่ายที่แยกจากกัน เลเยอร์ขนส่ง (เลเยอร์ 4) จัดการการส่งข้อมูลตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทาง โดยใช้หมายเลขพอร์ตเพื่อไปยังแอปพลิเคชันที่ถูกต้อง และเลือก TCPสำหรับการส่งที่น่าเชื่อถือและเรียงตามลำดับ หรือ UDPสำหรับการส่งที่รวดเร็วและมีน้ำหนักเบา เลเยอร์ 3 ค้นหาอุปกรณ์ ส่วนเลเยอร์ 4 ค้นหาโปรแกรม ทั้งสองเลเยอร์ทำงานร่วมกันเพื่อนำข้อมูลข้ามอินเทอร์เน็ต