高级计网笔记（四）

网络层（数据平面）

服务

向传输层提供主机到主机段传输功能

功能

• 全局路由：控制平面，决定源到目的的路径
• 局部转发：数据平面，从一个端口流入，另一个端口流出
  将数据报从源送到目标主机，实现网络核心交换功能
  关联为转发表（路由表），流表

传统实现

• 控制平面和数据平面垂直集成在每个设备（路由器）上
• 控制平面功能：路由协议分布式计算路由表
• 数据平面功能：IP协议按路由表进行分组转发

SDN通用转发

• 控制平面数据平面分离，在不同设备上实现
• SDN控制器集中计算，下发流表实现控制平面功能
• SDN分组交换机按照流表对到来分组转发，实现数据平面功能

指标

• 带宽
• 延迟、延迟差
• 丢包率

路由器

功能

• 路由协议：形成路由表
• 转发分组：使用转发表转发分组，交换

构成

• 输入端口
  • 线路终端实现物理层功能
  • 链路协议实体实现链路层功能
  • 网络层实现分组转发，最长前缀匹配
• 交换结构
  • 基于内存
  • 基于bus
  • 基于crossbar
• 输出端口
  • 网络层实现分组调度FIFO，RR，WFQ
  • 调度支持对多媒体分组等优先级传输支持
  • 网络层，链路层和网络层实体协议处理，将分组形成的帧对应比特形成物理信号发送
  • 路由处理：控制各部分协调

服务模型

尽力而为

• 丢包
• 乱序
• 不可靠
• 可能重复

构成

• 协议
  • IP协议
  • 路由选择协议
  • ICMP协议等
    *转发表

IP数据报格式

• 字段
  • ID分组
  • 头部校验
• 分片 / 重组
  • 一个分组总体大小超过转发链路MTU，切片
  • 到目标主机重组

IP编址

IP地址

主机或路由器的网络接口标识

子网

子网内通信

• 无需借助路由器
• 子网前缀相同
  地址层次性支持路由以子网为单位，而不以主机IP为单位

主机IP为代价太大

分类

• A 大
• B 中
• C 小
• D 多播
• E 保留

特殊IP地址

127.0.0.1 localhost
0.0.0.0 缺省

子网掩码

标志IP地址中的子网
解决IP资源紧张

CIDR

无类域间路由
子网分裂聚合

NAT

网络地址转换
私有网络连接到公有网络

DHCP

上网主机获得IP，掩码，默认网关和local name server

路由聚集

• 连续子网前缀子网可达信息可做聚集，减少外部传输路由数量，减少计算负担
• 支持大概率路由聚集，对应最长前缀匹配

IPV6

• 格式
  • 固定头部40B，地址128bits
• 变化
  • 地址
  • 不支持分片
  • 流标签
• 迁移
  • 隧道

SDN

控制平面数据平面分离

• 集中在控制器上实现控制逻辑，可实现各种复杂网络功能，新功能（一次部署持续升级），方便管理
• 形成开发生态
• 按照计算出流表进行分组转发，通用，便于升级

工作原理

• 模式匹配+行动（转发，组播，泛洪，修改字段，阻塞）
• 多字段匹配流表，按照流表action对分组作用
• 多流表匹配按优先权判断
• 统计计数