计算机网络 --- 网络层

主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层的传输单位是数据报。（分组是把数据报进行切割形成）

网络层主要功能

• 路由选择与分组转发
• 异构网络互联
• 拥塞控制    如果所有结点都来不及接收分组，而要丢弃大量分组的话，网络就处于拥塞状态。因此要采取一定措施，缓解这种拥塞。（解决方法有静态方法：开环控制和动态方法：闭环控制）

数据交换方式

路由算法与路由协议

IP数据报

IP地址

重要协议

移动IP

移动IP相关术语

移动IP技术是移动结点（计算机/服务器等）以固定的网络IP地址，实现跨越不同网段的漫游功能，并保证了基于网络IP的网络权限在漫游过程中不发生改变。

• 移动结点：具有永久IP地址的移动设备
• 归属代理（本地代理）：一个移动结点拥有的就“居所”称为归属网络，在归属网络中代表移动结点执行移动管理功能的实体叫做归属代理。
• 外部代理（外地代理）：在外部网络中帮助移动结点完成移动管理功能的实体称为外部代理
• 永久地址（归属地址/主地址）：移动站点在归属网络中的原始地址。
• 转交地址（辅地址）：移动站点在外部网络使用的临时地址

移动IP的通信过程

A进入外部网络：

1. 在外部代理登记获得一个转交地址，离开时注销
2. 外地代理向本地代理登记转交地址。

B给A发送数据报：

1. 本地代理截获数据报
2. 本地代理再封装数据报，新的数据报目的地址是转交地址，发给外部代理（隧道）。
3. 外部代理拆封数据报并发给A。

A给B发送数据报：

A用自己的主地址作为数据报的源地址，用B的IP地址作为数据报的目的地址。

A移动到了下一个网络：

1. 在新外部代理登记注册一个转交地址。
2. 新外部代理给本地代理发送新的转交地址（覆盖旧的）
3. 通信

A回到了归属网络：

1. A向本地代理注销转交地址
2. 按原始方式通信

网络层设备

路由器

路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，其任务是转发分组。

路由选择：

根据所选定的路由选择协议构造出路由表，同时经常或定期地和相邻路由器交换路由信息而不断地更新和维护路由表。

交换结构：

根据转发表（路由表得来）对分组进行转发。

若收到RIP/OSPF分组等，则把分组送往路由选择处理机：若收到数据分组，则查找转发表并输出。

输入端口对线路上收到的分组的处理

输入端口中查找和转发功能在路由器的交换功能中是最重要的。

输出端口将交换结构传送来的分组发送到线路

若路由器处理分组的速率赶不上分组进入队列的速率，则队列的存储空间最终必定减少到零，这就使后面再进入队列的分组由于没有存储空间而只能被丢弃。

路由器中输入或输出队列产生溢出是造成分组丢失的重要原因。

三层设备的区别

• 路由器：可以互联两个不同网络层协议的网段
• 网桥：可以互联两个物理层和链路层不同的网段
• 集线器：不能互联两个物理层不同的网段

路由表与路由转发

路由表根据路由选择算法得出的，主要用途是路由选择，总用软件来实现。

转发表由路由表得来，可以用软件实现，也可以用特殊的硬件来实现。转发表必须包含完成转发功能所必需的信息，在转发表的每一行必须包含从要到达的目的网络到输出端接口和某些MAC地址信息的映射。