计算机网络——网络层总结复习

该笔记是笔者学习计算机网络的思考记录，总结（满更）：

概述

1. 网络层提供主机到主机的通信服务，是一种尽力而为的通信服务。

2.网络层两个重要的两个功能：

    转发：当一个分组达到路由器的一个输入端口时，路由器将该分组移动到适当的输出端口，概念偏重于落在路由器本地。

    路由选择：当分组从发送方流向接受方时，网络层决定决定分组实际的路径（即需要经过哪些路由器达到接受方）

3.每个路由器都有一张路由表。路由器通过查询分组首部字段的目的地址，通过路由表，获得该分组应该转发的输出端口。路由器由此完成转发功能。后面我们将深入看到路由器的内部，实际上这个查询功能是由每个输入端口完成，每个输入端口都有路由表的影子副本，由此可以实现多个查询并行。

4.那么路由表是如何配置的呢？这是由网络中的路由选择协议决定。（补充：大致可以分为：静态路由。静态路由由管理员手动添加配置到路由器的路由表中，其优先级最高。动态路由：多台路由器之间通过动态路由协议，协商获取，不同的动态协议获得的路由表表项优先级也不同。）

5.注意区分交换机和路由器。交换机，指的是链路层分组交换机。路由器指的是，网络层路由器。它们之间最为重要的区别：前者根据链路层首部处理转发链路层数据帧，后者根据网络层首部处理转发数据报(datagram)

6. 网络服务模型：1.虚电路网路 2. 数据报网络。

路由器工作原理

理解交换机的工作原理，我们可以把交换机想象成一个超级无敌的立交桥，可能不同的设计师设计了不同的样式。

1. 路由器的组成：

    输入端口：输入端口需要完成很多事情：首先，我拥有基本物理层信号解析功能，其次，它能够完成数据链路层的数据交互共功能，最后，需要完成网络层转发功能，即查询路由表，决定数据报输出到哪个输出端口。同时它带有一定的队列缓存，能够缓冲一定容量的数据报，但是有限。      

    交换结构：硬件完成数据报从输入端口到输出端口的高速转移。

    输出端口：输出端口也拥有缓冲，同时，和输入端口一样完成数据链路层和物理层的功能。

    路由选择处理器：执行路由选择协议，维护路由表。

2. 输入端口：

    总结输入端口的活就是：1.完成物理层和数据链路层功能 2. 每个输入端口都有一份路由表的影子副本（这样无须中央处理器来查询，避免集中式处理的瓶颈，达到并行），获取数据报中网络层首部字段，查询路由表，决定适当的输出端口。3.缓冲被阻塞的数据报。

    具体的技术细节我们就不用过多摄入了。

3. 交换结构，分为三种：

    内存式，每个输入输出端口相当于一个i/o设备，因此，这种方式一个只能让一个端口的一个数据报通过交换结构。

    总线式：用总线的方式链接所有输入输出端口，每次某个输入端口向总线内广播数据报，并且附加上输出端口信息，每个输出端口查询数据报的端口号和自身是否匹配，只有匹配的才接受，并把它放入输出缓冲中，等待发送。老毛病，一次只能发送一个数据报，慢。

    互联网络式：输入输出端口之间构成一个围棋那样的纵横网络，每个节点上都是交换控制端元，因此，如果所有端口的数据都输出到不同的输出端口，那么可以达到并行交换。当然如果是有两个数据报需要转发到同一输出端口，那么其中之一必须阻塞等待。

----------------------↑ 2018.5.18-------------------