计算机网络——网络层-概述

计算机网络系列博文——目录

概述

• 网络层提供主机到主机的通信服务；

因特网网络层组件

软件

1. IP协议
2. 路由选择
3. 因特网控制报文协议

硬件

• 因特网的每台主机，路由器实现网络层协议

分组交换机

• 通用分组交换设备，根据分组首部字段中的值，从输入链路接口到输出链路接口转移分组。

• 链路层交换机 基于链路层字段中的值做转发决定的分组交换机

• 路由器（router） 基于网络层字段中的值做转发决定的分组交换机

网络层功能

• 网络层基本功能是讲分组从一台发送主机移动到一台接收主机。
• 进一步地，包括转发，路由，连接建立三种重要功能。

转发

• 涉及分组在单一路由器中从一条入链路到一条出链路的传输
• 当一个分组到达路由器的一条输入链路时，路由器必须将该分组移动到适当的输出链路；

转发表

• 每台路由器都具有一张转发表。路由器检查到达分组首部特定字段的值，在转发表中索引查询该值以确定将该分组移动到哪一输出链路。

路由选择

• 涉及一个网络的所有路由器如何经路由选择协议共同交互以决定分组从源到目的地的路径
• 当分组从发送方流向接收方时，网络层必须决定这些分组所采用的路由（路径）

路由选择算法

• 决定路由器中转发表的配置，转发表的配置决定了转发和路由选择间的关系。
• 路由选择算法可以是集中式的或分布式的；
• 路由器接收路由选择协议报文，该报文信息被用于配置路由器转发表；

连接建立

• 从源到目的地沿着所选择的路径，各个设备彼此握手。在数据分组开始传输之前建立状态

• 因特网网络层不提供连接建立功能

• ATM，帧中继，MPLS等网络体系结构提供连接建立功能

网络服务模型

• 定义分组在发送与接受端系统间的端到端运输特性

网络层可能提供的服务：

A)对某分组

• 确保交付 确保分组最终将到达其目的地
  • 具有延时上界的确保交付 在特定的端到端时延内确保交付

B)对分组流

• 有序分组交付 确保分组以它们发送的顺序到达目的地
• 确保最小带宽 模拟发送端和接受端间有一条特定带宽的专用物理传输链路时分组传输的行为。即只要发送主机以特定比特率传输比特，则分组不会丢失且每个分组会在预定的端到端时延内到达。
• 确保最大时延抖动 确保发送方两相继分组间的时间间隔与接收方接受对应两分组间的时间间隔之差的绝对值小于特定值
• 安全性服务 提供数据机密性，完整性，数据源鉴别等服务。发送端网络层将运输层交付的数据加密，而后传输，接受端网络层将收到的数据解码，而后交付运输层。

因特网网络层服务模型

• 尽力而为服务（best-effort service） 不做任何保证。
• “根本无服务”满足“尽力而为服务”的定义。

其它网络体系结构服务模型

ATM网络体系结构

• 提供多重服务模型，可以在相同网络中为不同的连接提供不同类别的服务。

恒定比特率ATM网络服务，CBR；

• 模拟发送与接收主机间存在一条专用的，固定带宽的传输链路

可用比特率ATM网络服务，ABR；

• 确保最小带宽且分组不会乱序