Ezek a protokollok a LAN és WAN link-ek felett mûködve biztosítják a heterogén hálózatok fölötti mûködést és esetleg azok együttmûködését. Az OSI modell szerinti „klasszikus" hálózati protokollok (3. réteg), képesek az információt több (akár különbözô) link-en keresztül eljuttatni rendeltetési helyére. LAN-ok felett futva a „helyükön vannak", egy 2. rétegbeli technológiára támaszkodnak, ám WAN link-ek esetén a dolog már nem ennyire egyértelmû, lévén például az X.25 egy teljes 3 szintes protokoll, mégis a hálózati protokollok az X.25 felett is mûködnek.
Kivétel nélkül csomagkapcsolt protokollok,
legtöbbször datagram jellegûek. A csomagokat router-ek
adják egymásnak és juttatják el a rendeltetési
helyükre. A router-ek egymás között kicserélik
információikat, nevezetesen azt, hogy melyik címzett
merre található és ennek segítségével
építik fel azokat a táblázatokat, melyek csomagok
továbbítási irányát tartalmazzák.
Ezen információcsere zajlik a routing protokollok
segítségével. A témáról bôvebben
az Internetworking fejezetben lesz még szó.
Minden hálózati protokoll rendelkezik a saját címzési rendszerével, ami független az alsóbb rétegek címzési rendszereitôl, mert például a MAC vagy X.25 címek csak az adott link-en bírnak jelentôséggel, míg a hálózati réteg címei az egész hálózaton egyedien azonosítanak egy-egy állomást. Ezek a címek legtöbbször hierarchikus felépítésûek, azaz tartalmaznak a csomag továbbításához segítô információt. Például az IP címek két részbôl állnak, az egyik rész a hálózat száma, a másik rész az adott hálózaton belül azonosítja az állomást. Így egy címre ránézve csupán a hálózat száma alapján történik a route-olás, majd az adott hálózaton belül az állomás száma alapján. Ez lényegesen egyszerûsíti a router-ek feladatát, mert nem minden állomást, csak a hálózatokat kell nyilvántartani, a hálózaton belüli továbbítás már lokális probléma.
Ha a csomag egy olyan router-hez érkezett, amelyik már egy link-en van a címzettel, akkor az a csomagot az adott link-en (például LAN) továbbítja közvetlenül a végállomáshoz. Ehhez azonban tudnia kell a végállomás MAC címét. Szükség van tehát egy mechanizmusra, ami a hálózati címbôl az adott link-en meghatározza a MAC címet. Ez az eljárás a címfeloldás (Address Resolution), legismertebb implementációja az Internetes ARP (Address Resolution Protocol). Errôl bôvebben az Internet fejezetben lesz szó.
Elérendô cél, hogy a hálózati protokollok
csomagjait közvetlenül egy 2. rétegbeli keretbe
helyezhessük. Ez nagyban egyszerûsíti a feldolgozást,
mert egy keret vételekor csak kiemeljük a hordozott
információt és máris kezünkben a csomag.
Ám minthogy a csomagméret gyakran igen nagy lehet (tipikus
limit a 64k), elôfordulhat, hogy egy csomag nem fér bele egy
keretbe. Ekkor a csomagot több darabra tördeljük, azokat
külön-külön továbbítjuk és a
végállomáson (az IP esetében) vagy valamely
közbeesô ponton (IBM SNA esetében) újra
összeállítjuk az eredeti csomagot. Ezt a mechanizmust
fragmentációnak hívjuk. A modern hálózatok
egyre inkább igyekszenek elkerülni a fragmentációt
a csomagok méretének helyes
megállapításával, mert fölösleges
feldolgozási overhead-et jelent. Ehhez azonban ismerni kell a csomag
továbbítási útvonalán az összes link
MTU-ját, hogy ezek közül a legkisebbe is beleférô
csomagokat adjunk fel.
Probléma merül fel akkor, ha a datagram jellegû hálózati protokollt összeköttetés-orientált WAN-on továbbítjuk. Amíg a WAN-t csak kis számú telephely összekötésére használjuk, addig minden telephelytôl mindegyikig PVC-t létrehozva megoldjuk a problémát. Ám akkor, mikor egy igen sok végpontos X.25 vagy ATM hálózat fölött fut például az IP, akkor a teljes konnektivitás (minden 2 állomás között saját VC) már igen költséges, annál is inkább, mert az állomások többsége csak kevés másik állomással kommunikál. Ilyenkor célszerûbb igény szerint létrehozni SVC-ket és ha már jó ideje nem folyik rajtuk adat, akkor törölni ôket. Így hosszú távon csak a gyakran kommunikáló állomások között marad meg a VC.